1、阶段检测评估(四) (时间:90分钟 满分:100分) 第卷(选择题 共40分) 一、本题10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全选对的得4分,选对但不全的得2分.有选错或不答的得0分. 1.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据,运用严密的逻辑推理,建立了万有引力定律.在创建万有引力定律的过程中,牛顿( ) A.接受了胡克等科学家关于”吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想 B.根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实,得出物体受地球的引力与其质量成正比,即的结论 C.根据和牛顿第三定律,分析了地月间的引力关系,进而得出 D
2、.根据大量实验数据得出了比例系数G的大小 【解析】 在创建万有引力定律的过程中,牛顿接受了平方反比猜想,和物体受地球的引力与其质量成正比,即的结论,根据和牛顿第三定律,分析了地月间的引力关系,进而得出从而提出万有引力定律.后来卡文迪许利用扭称测量出万有引力常量G的大小. 【答案】 ABC 2.(2012山东济南外国语学校高三质检,3改编)下列关于曲线运动的说法中,正确的是( ) A.做曲线运动的物体的加速度一定是变化的 B.做曲线运动的物体其速度大小一定是变化的 C.做平抛运动的物体,加速度是恒定的 D.骑自行车冲到圆弧形桥顶时,人对自行车座子压力减小,这是由于失重原因造成的 【解析】 物体做
3、曲线运动的条件是合加速度与合初速度有一定的夹角,例如平抛运动是匀变速曲线运动,加速度恒定,A、B错误;做平抛运动的物体,只受重力作用,加速度为重力加速度是恒定的,选项C正确;自行车冲到圆弧形桥顶时,重力和支持力共同提供向心力,人对自行车座子压力减小,这是由于失重原因造成的,D正确. 【答案】 CD 3.在水平冰面上,狗拉着雪橇做匀速圆周运动,O点为圆心.下图中能正确的表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力的图是( ) 【解析】 由受力的特点知,滑动摩擦力总是与物体的相对运动的方向相反,所以滑动摩擦力应沿切线方向,而雪橇还做匀速圆周运动,即合外力提供向心力,切线方向的合力为零,选项C正确. 【答案】 C
4、 4.(2011江苏物理,7)一行星绕恒星做圆周运动,由天文观测可得,其运行周期为T,速度为v,引力常量为G,则 ( ) A.恒星的质量为 B.行星的质量为 C.行星运动的轨道半径为 D.行星运动的加速度 【解析】 对行星: 解得: 选项ACD正确. 【答案】 ACD 5.某同学在学习中记录了一些与地球、月球有关的数据资料如表中所示,利用这些数据来计算地球表面与月球表面的距离s,则下列运算公式中正确的是( ) A.B. C.D. 【解析】 激光经时间t的路程为2 s,有2s=ct,选项A正确;月球绕地球转动,则月球球心到地心的距离为选项B正确;选项C错在式中g应为月球所在处的重力加速度;地球对
5、月球的万有引力提供其绕地转动的向心力,有又得选项D正确. 【答案】 ABD 6.水平抛出的小球,t秒末的速度方向与水平方向的夹角为t+秒末速度方向与水平方向的夹角为忽略空气阻力,则小球初速度的大小为( ) A.coscosB. C.tantanD. 【解析】 设初速度为则t秒末速度的竖直分量为tant+秒末速度的竖直分量为tantantan选项D正确. 【答案】 D 7.(2011浙江绍兴一中期中,14)如图所示,放于竖直面内的光滑金属圆环半径为R,质量为m的带孔小球穿于环上同时有一长为R的细绳一端系于球上,另一端系于圆环最低点.当圆环以角速度绕竖直直径转动时,发现小球受三个力作用.则可能为(
6、 ) A.B. C.D. 【解析】 当角速度较小时,小球受重力和环的弹力作用.当角速度增大到某个值时,绳上刚好出现拉力.沿半径方向有Ncos30cos30,沿竖直方向有Nsin30=mg,解得凡是的角速度都符合题意,选项A、B正确. 【答案】 AB 8.乒乓球在我国有广泛的群众基础,并有”国球”的美誉,中国乒乓球的水平也处于世界领先地位.现讨论乒乓球发球问题,已知球台长L、网高h,假设乒乓球反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反,且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力.若球在球台边缘O点正上方某高度处以一定的速度被水平发出(如图所示),球恰好在最高点时越过球网,则根据以上信息可以求出(
7、) A.发球的初速度大小 B.发球时的高度 C.球从发出到第一次落在球台上的时间 D.球从发出到对方运动员接住的时间 【解析】 由运动对称性可知,发球位置距球台的高度等于网高h,发球点到球第一次落在台上点的水平距离为L/4,根据平抛运动的规律由此两式可求出发球时的速度和球从发出到第一次落在台上的时间t,所以A、B、C项均正确;但由于不知道对方运动员在何处接住球,故无法求出总时间,D项错误. 【答案】 ABC 9.某人站在地球上最高的山顶上以初速度v=7.9 km/s水平抛出一小球,山高为h,如果假设没有空气阻力,以下说法正确的是( ) A.小球的水平射程为 B.小球的着地速度一定为 C.小球将
8、经历大约八十多分钟的时间回到山顶 D.小球将经历24小时回到山顶 【解析】 以初速度v=7.9 km/s(第一宇宙速度)水平抛出一小球,小球将成为近地卫星.根据10 m/s,R=6.m,得 min. 【答案】 C 10.卫星电话在抢险救灾中能发挥重要作用.第一代、第二代海事卫星只使用静止轨道卫星,不能覆盖地球上的高纬度地区.第三代海事卫星采用同步和中轨道卫星结合的方案,它由4颗同步卫星与12颗中轨道卫星构成.中轨道卫星高度为10 354千米,分布在几个轨道平面上(与赤道平面有一定的夹角).在这个高度上,卫星沿轨道旋转一周的时间为四分之一天.下列说法中正确的是( ) A.中轨道卫星的线速度小于同
9、步卫星的线速度 B.中轨道卫星的线速度大于同步卫星的线速度 C.在中轨道卫星经过地面某点的正上方的一天后,该卫星还在地面该点的正上方 D.如果某一时刻中轨道卫星、同步卫星与地球的球心在同一直线上,那么经过6小时它们仍在同一直线上 【解析】 由题意知,中轨道卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径(42 400千米),所以,其线速度大于同步卫星的线速度,选项B正确;中轨道卫星的周期 h,其经过地面某点的正上方的一天后,仍在该点,选项C正确;选项D中,中轨道卫星需经过 h,n=0,1,2,3,同步卫星需经过t24 h,n=0,1,2,3,二者再次在同一直线上,显然t选项D错误. 【答案】 BC 第卷(
10、非选择题 共60分) 二、本题共包括2个小题,共16分,把答案填到题中横线上或按要求作答. 11.(8分)一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径的关系. (1)首先,他们让一砝码做半径r为0.08 m的圆周运动,数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度如下表.请你根据表中的数据在图甲上绘出F-的关系图象. (2)通过对图象的观察,兴趣小组的同学猜测F与成正比.你认为,可以通过进一步的转换,通过绘出关系图象来确定他们的猜测是否正确. (3)在证实了之后,他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04 m、0.12 m,又得到了两条F
11、-图象,他们将三次实验得到的图象放在一个坐标系中,如图乙所示.通过对三条图象的比较、分析、讨论,他们得出的结论,你认为他们的依据是. (4)通过上述实验,他们得出:做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度、半径r的数学关系式是其中比例系数k的大小为,单位是. 【解析】 (1)根据表中数据描点,并用平滑的曲线连接各点,得到图象如图所示.(2)描绘F与关系图象,若图象是过原点的直线,则F与成正比. (3)当不变时,r增大几倍,F增大几倍.因此作一条平行于纵轴的辅助线,观察其和图象的交点中力的数值之比是否为123. (4)将r=0.08 m,F=0.5 N rad/s,代入得k=0.037 kg. 【
12、答案】 (1)见解析(2分) (2)F与分) (3)做一条平行于纵轴的辅助线,观察其和图象的交点中力的数值之比是否为123(2分) (4)0.037(1分) kg(1分) 12.(8分)在”研究水柱的射程”课题研究中,各研究小组用如图所示的装置,研究了水桶内水的深度h与水柱射程s之间的关系.在某班举行的研究成果交流会上,甲组的李明同学发现,乙组水平射程的最大值大于甲组水平射程的最大值.他感到纳闷:怎么会比我们的水平射程大呢?由于李明同学在甲组负责水平射程的测量,对别的测量数据印象不深,因此,对乙组水平射程大的原因进行了猜想. (1)如果你是李明同学,你会怎么猜想?请说出猜想的理由.(说明:各组
13、的实验环境均无风,两组同学的操作过程均正确无误.) . (2)你又将打算怎样验证自己的猜想呢? . (3)甲组同学在探究过程中,某次测量的水柱的水平射程为40 cm.已知小孔离水槽底部的高度为0.80 m,水柱从小孔射出时沿水平方向,忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s.那么此次测量中,水从小孔射出的初速度大小应为:v= m/s. 【解析】 本题通过探究性实验考查平抛运动的水平位移与初速度的关系.水流出后做平抛运动,而初速度又与液体的深度有关.通过小孔的高度可以求出水做平抛运动的时间,再根据水平射程求出小孔处水流的初速度v的大小. 【答案】 (1)乙组水的深度较大,流出的水初速度也较大,又
14、因为高度相同,水做平抛运动的时间相同,因此乙组水的水平射程必然较大.(共4分,说出”深度”2分,理由2分) (2)改变水的深度,测量两次水平射程,讨论水平射程与水的深度的关系.(2分) (3)1(2分) 三、本题包括4小题,共44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的单位. 13.(10分)(2011安徽理综,22) (1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭 圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该
15、常量k的表达式.已知引力常量为G,太阳的质量为. (2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立.经测定月地距离为3. m,月球绕地球运动的周期为2. s,试计算地球的质量.(G=6.结果保留一位有效数字) 【解析】 (1)因行星绕太阳做匀速圆周运动,于是轨道半长轴a即为轨道半径r, 根据万有引力定律和牛顿第二定律有 (2分) 于是有 (2分) 即. (2分) (2)在地月系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T.由式可得 (2分) 解得 kg. (2分) 【答案】 kg 14.(11分)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
16、平方向以初速度抛出一个小球,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; (4)人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期. 【解析】 (1)由平抛运动规律得,tan (2分) 则 (1分) (2)在星球表面有: (1分) 所以. 该星球的密度:. (2分) (3)由 (1分) 可得 又 (1分) 所以. (1分) (4)绕星球表面运行的卫星具有最小的周期,即. (2分) 【答案】 (4)2 15.(11分)如图所示,在距地面2l高空水平初速度投掷飞镖,在与A点水
17、平距离为l的水平地面上的B点有一个气球,选择适当时机让气球以速度匀速上升,在升空过程中被飞镖击中.飞镖在飞行过程中受到的空气阻力不计,在计算过程中可将飞镖和气球视为质点,已知重力加速度为g.试求: (1)飞镖是以多大的速度击中气球的? (2)掷飞镖和放气球两个动作之间的时间间隔t应为多少? 【解析】 (1)飞镖A被投掷后做平抛运动,从掷出飞镖到击中气球,经过时间 (1分) 此时飞镖在竖直方向上的分速度 (1分) 故此时飞镖的速度大小 . (2分) (2)飞镖从掷出到击中气球过程中, 下降的高度 (2分) 气球从被释放到被击中过程中上升的高度 (1分) 气球的上升时间 (2分) 可见所以应先释放
18、气球. 释放气球与掷飞镖之间的时间间隔 . (2分) 【答案】 16.(12分)如图所示,一玩滚轴溜冰的小孩(可视作质点)质量为m=30 kg,他在左侧平台上滑行一段距离后平抛,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑,A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0 m,对应圆心角为,平台与AB连线的高度差为h=0.8 m.(计算中取g=10 m/ssin53=0.8,cos53=0.6)求: (1)小孩平抛的初速度; (2)小孩运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力. 【解析】 (1)由于小孩无碰撞进入圆弧轨道,即小孩落到A点时速度方向沿A点切线方向, 则tantan53 (2分) 又由得.4 s (2分) 而 m/s (1分) 联立以上各式得 m/s. (1分) (2)设小孩到最低点的速度为 由机械能守恒,有 1-cos53) (2分) 在最低点,据牛顿第二定律,有 (2分) 代入数据解得 290 N (1分) 由牛顿第三定律可知,小孩对轨道的压力为1 290 N. (1分) 【答案】 (1)3 m/s (2)1 290 N