江苏省扬州市扬州中学2020-2021学年高一(下)期中物理试题解析

江苏省扬州中学2020-2021学年度第二学期期中考试

高一物理

注意事项：1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上 

试卷满分：100分考试时间：75分钟

第I卷（选择题共40分）

一、单项选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分，在每题给出的四个选项中，只有一项是最符合题意的。

1.质量为m的石块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果摩擦力的作用使得石块的速度大小不变，如图所示，那么（　　）

A.石块下滑过程中加速度始终为零

B.石块下滑过程中受的摩擦力大小不变

C.石块下滑过程中的所受合外力大小不变，方向始终指向球心

D.石块下滑过程，合外力做正功

答案：C

解：AC．由题可知，下滑过程中石块的速度大小不变，即石块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，大小不变，根据牛顿第二定律知，加速度大小不变，方向始终指向圆心，故A错误，C正确；

B．在下滑过程中，切线方向的合力为零，即在切向上摩擦力应与重力的分力大小相等，方向相反，因重力沿切线方向的分力变小，故摩擦力也会越来越小，B错误；

D．整个下滑过程中，石块的速度大小不变，故合外力做功为零，D错误。

故选C。

2.地球同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星，以下说法正确的是（　　）

A.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的

B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的

C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值

D.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值

答案：A

解：地球同步卫星因为和地球上的物体的相对位置不变,因此只能在赤道上空出现，转动周期和地球的周期相同，设同步卫星的转动半径为r，则有

可得

因此轨道半径是一定的，故A正确，BCD错误。

故选A。

3.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，受到彼此之间的万有引力作用而互相绕转，称之为双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，若AO>BO，则（　　）

A.星球A的质量一定大于B的质量

B.星球A的向心加速度一定小于B的向心加速度

C.A与B运动的角速度相等

D.双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小

答案：C

解：AC．设A的质量为，B的质量为，两星体间距为L，中心到A的距离为，到B的距离为，二者绕共同转轴转动，即二者角速度大小相等，根据二者之间的万有引力提供向心力

因为，得到

即A的质量一定小于B的质量，A错误，C正确；

B．由于二者角速度大小相等，根据向心加速度公式，并且，可知星球A向心加速度一定大于B的向心加速度，B错误；

D．根据万有引力提供向心力公式得

而且

整理可以得到

可知双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，故D错误。

故选C。

4.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关．下列说法正确的是（）

A.v一定时，r越小则要求h越大    B.v一定时，r越大则要求h越大

C.r一定时，v越小则要求h越大    D.r一定时，v越大则要求h越小

答案：A

解：设内外轨的水平距离为，根据火车转弯时，重力与支持力的合力提供向心力得：，如果一定时，，越小则要求越小，越大则要求越大；如果一定时，，越大则要求越小，越小则要求越大，故选项A正确，B、C、D错误．

5.如图所示，一斜面体放在光滑的水平面上，一个小物体从斜面体顶端无摩擦的自由滑下，则在下滑的过程中，下列结论正确的是（）

A.斜面对小物体的弹力做的功为零

B.小物体的重力势能完全转化为小物体的动能

C.小物体的机械能守恒

D.小物体，斜面和地球组成的系统机械能守恒

答案：D

根据力与位移方向的夹角来判断力是否做功，当力与位移的夹角为90°时，力对物体不做功。斜面对小物体的弹力做的功不为零。根据系统的机械能守恒，分析小物体的重力势能的转化情况。斜面对小物体的弹力做功，其机械能不守恒。

解：A．由题，各接触面都没有摩擦，当小物体下滑时，斜面体向右后退，斜面对小物体的弹力与斜面垂直，小物体相对于地的位移与弹力的方向夹角为钝角，弹力对小物体做负功，故A错误；

BD．由于各接触面都没有摩擦，小物体，斜面和地球组成的系统机械能不会减小，也其他外力做功，系统机械能也不增加，则系统机械能守恒。小物体的重力势能减小，转化为斜面与小球的动能，故B错误，D正确；

C．斜面的弹力对小物体做负功，小物体的机械能减小，故C错误。

故选D。

6.用两块材料相同的木板与竖直墙面搭成斜面1和2，斜面有相同的高和不同的底边，如图所示，一个小物块分别从两个斜面顶端由静止释放，并沿斜面下滑到底端。下列说法正确的是（　　）

A.物块下滑到底端时，速度大小与其质量无关

B.沿着1和2下滑到底端时，物块的速度大小相等

C.物块沿着1下滑到底端的过程，产生的热量较少

D.物块下滑到底端的过程中，产生的热量与其质量无关

答案：A

解：对物块从高为h的斜面上由静止滑到底端时，根据动能定理有

①

其中为物块克服摩擦力做的功，因滑动摩擦力为

所以物块克服摩擦力做的功为

②

由图可知，为斜面底边长，可见，物块从斜面顶端下滑到底端时，克服摩擦力做功与斜面底端长度L底成正比

A．联立①②得

故物块下滑到底端时，速度大小与其质量无关，故A正确；

B．沿着1和2下滑到底端时，重力做功相同，而沿2物块克服摩擦力做功小于沿1克服摩擦力做功，则由①式得知，沿着2下滑到底端时物块的速度大于沿1下滑到底端时速度，故B错误；

C．沿1时克服摩擦力做的功多，物块的机械能损失大，产生的热量多，故C错误；

D．根据功能关系得：产生的热量等于克服摩擦力做功，即为

与质量有关，故D错误。

故选A。

7.如图所示，轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x，在下落过程中，小球受到的空气阻力为F阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为（　　）

A.

B.

C.

D.

答案：A

解：设弹力对小球做功为W，则小球从开始下落到弹簧达到最大压缩量的过程中，对小球应用动能定理得

解得

根据弹力做功与弹性势能的关系可知，弹簧在压缩最短时具有的弹性势能为

故选A。

8.在粗糙的水平面上给滑块一定的初速度，使其沿粗糙的水平面滑动，经测量描绘出了滑块的动能与滑块的位移的变化规律图线，如图所示。用μ表示滑块与水平面之间的动摩擦因数，用t表示滑块在该水平面上滑动的时间，已知滑块的质量为m=19kg，g=10m/s2。则μ和t分别等于（　　）

A.0.01、10s    B.0.01、5s

C.0.05、10s    D.0.05、5s

答案：A

解：由图像看出：滑块以9.5J的初动能滑行5m后停止。对滑块由动能定理得

－μmgx=0－Ek0

代入数据得

μ=001

假设滑块的初速度大小为v，则由

mv2=9.5

解得

v=m/s=1m/s

滑块的加速度大小为

a==μg=0.1m/s2

则滑块运动时间为

t==10s

故选A。

9.如图所示，我国发射的“嫦娥二号”卫星运行在距月球表面的圆形轨道上，到点时调整成沿椭圆轨道上运行至距月球表面的点作近月拍摄，以下判断正确的是（）

A.卫星在圈轨道上运行时处于失重状态，不受重力作用

B.卫星从圆轨道进入椭圆轨道时须加速

C.沿椭圆轨道运行时，卫星在点的速度比在点的速度小

D.沿圆轨道运行时在点的加速度和沿椭圆轨道运行时在A点的加速度大小不等

答案：C

解：A．卫星在圆轨道上运行时，受到万有引力作用，处于完全失重状态，故A错误；

B．卫星从圆轨道进入椭圆轨道，需减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动，故B错误；

C．在椭圆轨道上运动，从A到B，万有引力做正功，根据动能定理知，速度增多，即A点的速度小于B点的速度，故C正确；

D．卫星在圆轨道上的A点和椭圆轨道上的A点所受的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律知，加速度大小相等，故D错误．

故选C.

10.如图所示，在倾角为的某下坡公路上，质量为m的汽车以恒定功率P从静止开始加速运动，经时间t速度达到最大值vm，此过程中汽车所受的摩擦阻力恒为f，以下判断正确的是（　　）

A.汽车一直做匀加速直线运动

B.汽车达到最大速度时

C.汽车车克服阻力做功为为

D.汽车前进的距离s=

答案：D

解：A．汽车功率恒定，当汽车速度增大时牵引力减小，则加速度减小，汽车做加速度减小的加速运动，故A错误；

B．当汽车向下匀速运动时，受力平衡，对汽车受力分析可知

此时的牵引力为

由功率知

故B错误；

C．汽车从静止到最大速度，据动能定理，有

解得汽车克服阻力做功为

故C错误；

D．汽车从静止到最大速度，据动能定理，有

解得汽车前进的距离为

故D正确；

故选D。

第II卷（非选择题共60分）

二、实验题（共1小题，每空3分，共15分）

11.在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，甲、乙、丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm和0.25cm，可见其中肯定有一个学生在操作上有错误。

（1）丙同学测量的距离明显大于甲、乙两位同学，若是丙同学的操作有错误，其错误操作可能是________。

（2）若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），那么

①纸带的________（填“左”或“右”）端与重物相连。

②在从起点O到打下计数点B过程中重物重力势能的减少量是ΔEp＝________，此过程中重物动能的增加量是ΔEk＝________。（结果均保留两位有效数字）

③实验的结论是____________。

答案：(1).在做实验时先释放纸带后开打点计时器；打点时纸带停留时间过长；没有等打点计时器稳定就开始测量；拉住纸带的手不够稳定（合理即可）(2).左(3).0.49J(4).0.48J(5).在实验误差允许范围内，重物的机械能守恒

解：(1)[1]在做实验时先释放纸带后开打点计时器；打点时纸带停留时间过长；没有等打点计时器稳定就开始测量；拉住纸带的手不够稳定

(2)[2]重物做加速运动，纸带从左至右，相邻点迹的距离逐渐增大，所以纸带的左端与重物相连。

[3]在从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量是

ΔEp=

[4]此过程中重物动能的增加量是

ΔEk=

[5]在实验误差允许范围内，重物的机械能守恒。

三、计算题（本大题共4小题，共45分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

12.宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球以v0的初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升离抛出点的最大高度为h（h远小于星球半径），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G，求：

(1)求该星球表面的重力加速度；

(2)若该星球的半径R，忽略星球的自转，求该星球的密度。

答案：(1)；（2）

解：(1)根据速度-位移公式得：，得

(2)在星球表面附近的重力等于万有引力，有

及，联立解得星球密度

13.如图所示，已知水平杆长为，绳为，小球质量为m，整个装置可绕竖直轴转动，重力加速度为g,问：

(1)要使绳子与竖直方向成角，该装置必须以多大的角速度转动才行？

(2)此时绳子的张力为多少？

答案：(1)，(2)

解：(1)绳的拉力与重力的合力提供小球做圆周运动的向心力，对小球受力分析如图所示

则：

联立解得：；

(2)根据竖直方向上平衡有：

解得：．

14.如图所示，半径的竖直半圆形光滑轨道在点与水平面平滑连接，一个质量的小滑块（可视为质点）以一定的初速度从点开始运动，经点进入圆轨道，沿圆轨道运动刚好通过最高点，落在水平面上的点．已知滑块与水平面的动摩擦因数，间的距离，重力加速度．求：

(1)滑块通过点时的速度大小．

(2)、间的距离的大小．

(3)滑块在点的初速度大小．

答案：（）（）．（）

解：（）因滑块恰好通过最高点，则

解得．

（）滑块从点之后做平抛运动，则：

得．

，得

（）滑块从运动到过程，列动能定理，有．

代入数据求得．

15.如图所示，质量mB=3.5kg的物体B通过一轻弹簧固连在地面上，弹簧的劲度系数k=100N/m。一轻绳一端与物体B连接，另一端绕过两个光滑的轻质小定滑轮O2、O1后与套在光滑直杆顶端的、质量mA=1.6kg的小球A连接。已知直杆固定，杆长L为0.8m，且与水平面的夹角θ=37°，初始时使小球A静止不动，与A相连的绳子保持水平，此时绳子中的张力F为45N。已知AO1=0.5m，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，轻绳不可伸长，图中直线CO1与杆垂直。现将小球A由静止释放。

（1）求释放小球A之前弹簧形变量；

（2）求小球运动到C点的动能；

（3）求小球A运动到C点的过程中拉力对小球A所做的功。

答案：（1）0.1m；（）；（）

解：(1)对B受力分析得

，

所以

(2)小球由A运动至C点时，左端绳长减少量

即B下降了0.2m，弹簧压缩量为0.1m，因此始末状态弹性势能不变

由于

当A到达C点后

对A、B整体分析

又

，

所以

(3)对A受力分析，列出动能定理

所以，绳拉力做功