山西省沁县中学2017_2018学年高一物理下学期期中试题（含解析）.doc

1、- 1 -山西省沁县中学 2017-2018 学年度高一下学期期中考试物理试题一、选择题（本题 14 小题，每小题 4 分，共 56 分。其中 1-9 题为单选，10-14 题多项正确。全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有错选或不选的得 0 分。 ）1.以下说法中正确的是（ ）A. 哥白尼通过观察行星的运动，提出了日心说，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行B. 开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了万有引力定律C. 卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量的数值D. 牛顿运动定律和万有引力定律适用于宏观，低速，强引力的作用【答案】C【解析】试题分析：哥白尼通过观察行星的运动，提出了日心说，但

2、没有认为行星以椭圆轨道绕太阳运行，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行的是开普勒，故 A 错误；开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了行星运动的规律，牛顿总结出了万有引力定律，故 B 错误；卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量的数值，故 C 正确；万有引力定律适应于质点之间的相互作用，故当 r 等于零时，万有引力定律就失去了意义，选项 D 错误；故选 C考点：物理学史2.关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是( )A. 不能看作质点的两物体间也不存在相互作用的引力B. 任何两物体间的引力都能直接用 计算C. 由 知，两物体间距离 r 趋近于 0 时，它们间的引力无穷大D. 牛顿将行星与太阳、地球

3、与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律【答案】D【解析】A、自然界中任意两个物体之间都存在引力作用。故 A 错误。- 2 -B、 适用于质点间万有引力的计算。故 B 正确。C、由 知，两物体间距离 r 减小时，它们之间的引力增大。故 C 正确。D、万有引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，且等于 6.6710-11Nm2/kg2故 D 错误。本题选错误的，故选 AD。3.用跨过定滑轮的绳把湖中小船拉靠岸，如图所示，已知拉绳的速度 v 不变，则船速（ ）A. 逐渐增大 B. 逐渐减小C. 不变 D. 先增大后减小【答案】A【解析】试题分析：小船的速度可分

4、解为沿绳子方向的速度和垂直绳子向下方向的速度，如图所示，根据矢量三角形可得 ，随着船向左运动， 在增大，而绳子速度 v 不变，所以船的速度增大，故 B 正确；考点：考查了速度的合成与分解【名师点睛】将小船的运动沿绳子收缩方向和垂直绳子方向进行正交分解，拉绳子的速度 v等于船沿绳子收缩方向的分速度，再对绳子收缩方向的分速度的表达式进行讨论，即可以求出船速的变化情况4.某研究性学习小组进行了如下实验：如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体 R.将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与 y 轴重合，- 3 -在 R 从坐标原点以速度 v03 cm/s 匀速上浮的同

5、时，玻璃管沿 x 轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动R(R 视为质点)在上升过程中运动轨迹的示意图是( )A. B. C. D. 【答案】D【解析】小圆柱 R 在竖直方向为匀速运动，水平方向为匀加速直线运动，则可知合力沿 x 轴正方向，可知图像为向右弯曲的曲线，故选项 D 正确，ABC 错误。点睛：牢记曲线运动的条件，曲线运动的速度方向与轨迹的关系，应用曲线运动的分解的方法研究问题。5.如图所示，洗衣机脱水筒在转动时，衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服( ) A. 受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用B. 所需的向心力由摩擦力提供C. 所需的向心力由弹力提供D. 转速越

6、快，弹力越大，摩擦力也越大【答案】C【解析】衣服在脱水桶里转动时受到重力、支持力和静摩擦力，支持力提供向心力；支持力属于弹力，- 4 -故选 C.6.如图所示，一根细线下端栓一个金属小球 P，细线的上端固定在金属块 Q 上， Q 放在带小孔（小孔光滑）的固定水平桌面上，小球在某一水平内做匀速圆周运动（圆锥摆） ，现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动（图中 位置） ，两次金属块 Q 都静止在桌面上的同一点，则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是（ ）A. 细线所受的拉力变小B. 小球 P 运动的角速度变小C. Q 受到桌面的支持力变大D. Q 受到桌面的静摩擦力变大【答案】D

7、【解析】设细线与竖直方向的夹角为 ，细线的拉力大小为 T，细线的长度为 L P 球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，则有： ， ，得角速度 ，使小球改到一个更高的水平面上作匀速圆周运动时， 增大， 减小，则得到细线拉力 T 增大，角速度 增大，AB 错误；对 Q 球，由平衡条件得知， Q 受到桌面的静摩擦力等于细线的拉力大小， Q 受到桌面的支持力等于重力，则静摩擦力变大， Q 所受的支持力不变，CD 正确【点睛】本题中一个物体静止，一个物体做匀速圆周运动，采用隔离法，分别根据平衡条件和牛顿第二定律研究，分析受力情况是关键7.铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内

8、外轨道平面与水平面的倾角为 ，如图所示，弯道处的圆弧半径为 R，若质量为 m 的火车转弯时速度小于 ，则( )- 5 -A. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压B. 这时铁轨对火车的支持力小于C. 这时铁轨对火车的支持力等于 D. 这时铁轨对火车的支持力大于【答案】B【解析】【详解】A. 火车的重力和轨道对火车的支持力的合力恰好等于需要的向心力时，此时火车的速度正好是 。当火车转弯的速度小于 ，需要的向心力减小，而重力与支持力的合力不变，所以合力大于了需要的向心力，内轨就要对火车产生一个向外的力来抵消多余的力，所以此时内轨对内侧车轮轮缘有挤压。故 A 错误；BCD. 当内外轨没有挤压力时，受重力和支持力

9、，N= ，由于内轨对火车的作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向上两个分力，由于竖直向上的分力之和等于重力，使支持力变小，即小于 .故 B 正确，C 错误，D 错误；故选：B.【点睛】火车在弯道处拐弯时火车的重力和轨道对火车的支持力的合力做为转弯需要的向心力，当合力恰好等于需要的向心力时，火车对内外轨道都没有力的作用，速度增加，就要对外轨挤压，速度减小就要对内轨挤压8.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个摆球在运动过程中，相对位置关系示意图正确的是（ ）- 6 -A. B. C. D.

10、 【答案】B【解析】小球做匀速圆周运动， ，整理得 是常量，即两球处于同一高度，A 正确9.若宇航员在月球表面附近自高 h 处以初速度 v0水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为。已知月球半径为 ，万有引力常量为 。则下列说法不正确的是（ ）A. 月球表面的重力加速度 B. 月球的质量C. 月球的第一宇宙速度 D. 月球的平均密度【答案】D【解析】试题分析：小球做平抛运动，根据分位移公式，有： ， ，联立解得：，A 错误；在月球表面，重力等于万有引力，故： ，解得：，D 错误；月球的平均密度为： ，B 正确；根据重力提供向心力，由 ，解得 ，C 错误；- 7 -考点：考查了万有引力定律，平抛运

11、动【名师点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上和竖直方向上的运动规律，以及掌握万有引力提供向心力以及万有引力等于重力这两个理论的运用视频10.如图所示，有 5 个箭头代表船的划动方向（船头指向） ，其中 C 与河对岸垂直每两个箭头之间的夹角为 30已知水流速度 v 水 =1m/s，船在静水中的速度为 v 划 =2m/s下列说法正确的是( )A. 若船头指向为 A，则船能到达出发点的正对岸B. 若船头指向为 B，则船能到达出发点的正对岸C. 若船头指向为 C，则船过河的时间最短D. 若船头指向为 D，则船过河的实际位移最大【答案】BC【解析】【详解】AB.设静水速的方向偏向上游与河岸成 ，

12、船能够到达出发点的正对岸时，根据平行四边形定则，v 水 =v 船 cos,得：=60.故 A 错误，B 正确；C. 船头指向为 C，则船过河的时间最短为 t=d/v.故 C 正确；D. 船头与河岸之间的夹角越小，则船沿水流的方向的位移越大，船过河的实际位移越大。故船头指向为 E，则船过河的实际位移最大。故 D 错误。故选：BC.11.已知引力常量 G 和下列某组数据就能计算出地球的质量，这组数据是（月球绕地球可认为做圆周运动（ ）A. 地球绕太阳运行的周期及地球与太阳之间的距离B. 月球绕地球运行的周期及月球球心与地球球心之间的距离C. 月球绕地球运行的角速度及线速度D. 若不考虑地球自转，已

13、知地球的半径及地球表面重力加速度- 8 -【答案】BCD【解析】根据万有引力提供圆周运动向心力，则有 ，可得中心天体地球的质量 ，若知道地球绕太阳运行的周期及地球与太阳之间的距离，只能求出太阳的质量；若知道月球绕地球运行的周期及月球与地球之间的距离，即可求出地球的质量，故 A 错误，B 正确；根据根据万有引力提供圆周运动向心力，则有 ，式中的 r 为卫星的轨道半径，由于不知道人造地球卫星是否为近地卫星，故 C 错误；不考虑地球自转，在地球表面重力与万有引力相等，即 ，解得： ，故 D 正确；故选 BD。【点睛】计算中心天体质量的主要思路有：一是在星球表面重力与万有引力相等，据重力加速度和地球半

14、径求地球的质量，二是环绕天体围绕地球圆周运动的向心力由万有引力提供，根据圆周运动的物理量可以求中心天体的质量12.某次同步卫星发射过程的示意图，先将卫星送入一个近地圆轨道，然后在 P 处点火加速，进入椭圆转移轨道，其中 P 是近地点，Q 是远地点，在 Q 点再次点火加速进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道的运行速率为 v1，加速度大小为 a1；在 P 点短时间点火加速之后，速率为v2，加速度大小为 a2；沿转移轨道刚到达 Q 点速率为 v3，加速度大小为 a3；在 Q 处点火加速之后进入圆轨道，速率为 v4，加速度大小为 a4，则( ) A. v1v 2 a 1a2 B. v1v2 a 1a 2C

15、. v3v4 a 3a 4 D. v3v4 a 3a4【答案】BC【解析】【详解】AB. 卫星从近地圆轨道上的 P 点需加速，使得万有引力小于向心力，进入椭圆转移轨道。所以卫星在近地圆轨道上经过 P 点时的速度小于在椭圆转移轨道上经过 P 点的速度.v 1v2，- 9 -根据牛顿第二定律得 a= ，在卫星在近地圆轨道上经过 P 点时的加速度等于在椭圆转移轨道上经过 P 点的加速度，故 A 错误，B 正确；C. 沿转移轨道刚到达 Q 点速率为 v3，加速度大小为 a3；在 Q 点点火加速之后进入圆轨道,速率为 v4，所以卫星在转移轨道上经过 Q 点时的速度小于在圆轨道上经过 Q 点的速度，即v3

16、v4，根据牛顿第二定律得 a= ，在卫星在转移轨道上经过 Q 点时的加速度等于在椭圆转移轨道上经过 Q 点的加速度，故 C 正确，D 错误故选：BC.13.一个质量为 2kg 的物体，在 5 个共点力作用下处于匀速直线运动状态.现同时撤去大小分别为 6N 和 10N 的两个力，其余的力保持不变，关于此后该物体运动的说法中正确的是（ ）A. 可能做加速度大小是 2m/s2匀变速直线运动B. 可能做向心加速度大小是 2m/s2匀速圆周运动C. 可能做加速度大小是 8 m/s2匀变速曲线运动D. 可能做加速度大小是 10 m/s2匀变速曲线运动【答案】AC【解析】【详解】ACD、物体在 5 个共点力

17、作用下处于匀速直线运动状态，即物体受力平衡；现同时撤去大小分别为 6N 和 10N 的两个力，这两个力的合力 F的大小：4NF16N；所以，撤去两个力，其余的力保持不变，物体所受合外力 F 的大小：4NF16N；根据加速度 a=F/m，所以 2m/s2a8m/s2；若合外力方向与速度方向相同或相反，则物体做匀变速直线运动；若合外力方向与速度方向成一定夹角，则物体做匀变速曲线运动；故 AC 正确，D 错误；B. 圆周运动的向心力方向处处不同，故在恒力作用下物体不可能做圆周运动，故 B 错误；故选：AC.14.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为 m 的小物体

18、A、B，它们到转轴的距离分别为 rA=20cm，r B=30cm，A、B 与盘间最大静摩擦力均为重力的 k = 0.4 倍，现极其缓慢的增加转盘的角速度( ) - 10 -A. 当细线上开始出现张力时，圆盘的角速度 rad/sB. 当 A 开始滑动时，圆盘的角速度 rad/sC. 当 A 开始滑动时，圆盘的角速度 4 rad/sD. 当 A 即将滑动时，烧断细线，B 将远离圆心，A 将继续做圆周运动【答案】ACD【解析】【详解】A. 当 B 的摩擦力达到最大时，细线开始出现张力，隔离对 B 分析，根据牛顿第二定律有：kmg=mr B 2，解得 = rad/s，故 A 正确；BC、当 A 开始滑

19、动时，A、B 均达到最大静摩擦力，对 A 有：kmgT=mr A 2，对 B 有：kmg+T=mrB 2，代入数据解得 =4rad/s，故 B 错误，C 正确；D. 当 A 即将滑动时，烧断细线，对 A，由于最大静摩擦力大于向心力，A 继续做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，对 B，由于最大静摩擦力小于向心力，B 将远离圆心，故 D 正确。故选：ACD.【点睛】抓住最大静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律求出细线出现张力时圆盘的角速度；当 A 开始滑动时，B 靠拉力和最大静摩擦力提供向心力，A 靠最大静摩擦力和拉力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律列式求出 A 开始滑动时圆盘的角速度；根据静摩擦

20、力和向心力的关系判断 A、B 的运动规律三、实验题（本题共 10 分）15.三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：(1)(2 分)甲同学采用如图(1)所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把 A 球沿水平方向弹出，同时 B 球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A 球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_。(2)(4 分)乙同学采用如图(2)所示的装置。两个相同的弧形轨道 M、 N，分别用于发射小铁球 P、 Q，其中 N 的末端与可看作光滑的水平板相切；两轨道上端分别装有电磁铁 C、 D；调节电- 11 -磁铁 C、 D 的高度，使 A

21、C BD，从而保证小铁球 P、 Q 在轨道出口处的水平初速度 v0相等，现将小铁球 P、 Q 分别吸在电磁铁 C、 D 上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度 v0同时分别从轨道 M、 N 的下端射出。实验可观察到的现象应是 _ ；仅仅改变弧形轨道 M 的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明_ 。(3)(4 分)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图(3)所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为 10cm，则由图可求得拍摄时每_s 曝光一次，该小球运动到图中位置 2 时速度大小为_m/s(g 取 10m/s2)。【答案】 (1). 平抛运动在竖直方向的分运动为自由落

22、体运动 (2). P，Q 二球相碰 (3). 平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动 (4). 0.1 (5). 2.5【解析】（1）改变 A 球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；（2）实验可观察到的现象应是两小球在水平板上相撞；仅仅改变弧形轨道 M 的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动；（3）从图中看出，a、b、c、d 4 个点间的水平位移均相等，是 x=2L，因此这 4 个点是等时间间隔点竖直方向两段相邻位移之差是个定值，即为：y=gT 2=L，再根据 解得：；代入数据得：v 0=1m/s四、

23、计算题（共 34 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位。 ）16.如图所示，轻质杆长为 3L，在杆的 A、B 两端分别固定质量均为 m 的球 A 和球 B，杆上距球 A 为 L 处的点 O 装在光滑的水平转动轴上，杆和球在竖直面内转动，已知球 B 运动到最低点时，杆对球 B 的作用力大小为 2mg，已知当地重力加速度为 g，求此时：- 12 -（1）球 B 转动的角速度大小；（2）球 A 对杆的作用力大小和方向；（3）轻质杆对水平转动轴的作用力大小和方向。【答案】 （1） （2） （3）2.5mg【解析】试题分析

24、：（1）小球 B 受重力和弹力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解；（2）A 球的角速度等于 B 球的角速度，对 B 球运用牛顿第二定律列式求解；（3）杆受力平衡，先根据牛顿第三定律求解两个球对杆的作用力，再结合平衡条件求解转轴对杆的作用力，最后结合牛顿第三定律求解轻质杆对水平转动轴的作用力大小和方向解：（1）小球 B 受重力和弹力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律：F1mg=m 2（2L）其中：F1=2mg联立解得：=（2）A 球的角速度等于 B 球的角速度，为 ；设杆对 A 球是向下的拉力，根据牛顿第二定律，有：F2+mg=m 2L解得：F2= mg0，故假设不成立，是向上的支持力；

25、根据牛顿第三定律，球对杆是向下的压力；（3）根据牛顿第三定律，球 A 对杆有向下的压力，为： ；球 B 对杆有向下的拉力，为：F 1=2mg；杆受力平衡，故轴对杆的弹力向上，为：- 13 -N=F1+F 2=2.5mg；根据牛顿第三定律，杆对转轴的作用力向下，为 2.5mg；答：（1）球 B 转动的角速度大小为 ；（2）A 球对杆的作用力大小为 ，方向为竖直向下；（3）在点 O 处，轻质杆对水平转动轴的作用力大小为 2.5mg，方向为竖直向下【点评】本题关键是明确小球的向心力来源，然后根据牛顿第二定律、牛顿第三定律、平衡条件列式求解，不难视频17.如图所示，质量为 0.5 kg 的小杯里盛有

26、1 kg 的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为 1 m，小杯通过最高点的速度为 4 m/s， g 取 10 m/s2，求：(1)在最高点时，绳的拉力？(2)在最高点时水对小杯底的压力？(3)为使小杯经过最高点时水不流出, 在最高点时最小速率是多少?【答案】 （1）9N （2）6N （3）3.3m/s【解析】试题分析：（1）小杯质量 m=05kg，水的质量 M=1kg，在最高点时，杯和水的受重力和拉力作用，如图所示，合力 F 合 =（M+m）g+T 圆周半径为 R，则 F 向 =（M+m） - 14 -F 合 提供向心力，有 （M+m）g+T=（M+m）所以细绳拉力为：T

27、=（M+m） （ g）=（1+05） （ 10）=12N；（2）在最高点时，水受重力 Mg 和杯的压力 F 作用，则合力为：F 合 =Mg+F，圆周半径为 R，则有：F 向 =M ，F 合 提供向心力，有：Mg+F=M ，所以杯对水的压力为：F=M（ g）=1（ 10）=8N；根据牛顿第三定律，水对小杯底的压力为 8N，方向竖直向上（3）小杯经过最高点时水恰好不流出时，此时杯对水的压力为零，只有水的重力作为向心力，由（2）得：Mg=M ，解得： 考点：向心力；牛顿第二定律【名师点睛】水桶在竖直面内做圆周运动时向心力的来源是解决题目的重点，分析清楚哪一个力做为向心力，再利用向心力的公式可以求出来

28、，必须要明确的是当水桶恰好能过最高点时，只有水的重力作为向心力，此时水恰好流不出来。18.如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上 P 点沿水平方向以初速度 v0抛出一个小球，测得小球经时间 t 落到斜坡上另一点 Q，斜面的倾角为 ，已知该星球半径为 R，万有引力常量为 G，求：（1）该星球表面的重力加速度；（2）该星球的密度；（3）该星球的第一宇宙速度 v；（4）人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期 T。- 15 -【答案】 （1） （2） （3） （4）【解析】(1)根据平抛运动知识tan 解得 g (2)物体绕星球表面做匀速圆周运动时万有引力提供向心力，则有又因为联立解得 (3)人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动时，运行周期最小，则有T所以 T2 R 2 点睛：处理平抛运动的思路就是分解重力加速度 g 是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量