1、河北省石家庄市辛集中学2019-2020学年高一物理下学期期中试题一、选择题（共 16 题， 110 为单选，1116 为不定项选择，全部选对的得 4 分，选不全的得 2分，有选错或不答的得 0 分；共 64 分。）1. 下列物体机械能守恒的是()A. 子弹在穿过木块的过程中B. 火车在进站的过程中C. 匀速上升的气球D. 在光滑水平面上匀速运动的小球2. 三个质量相同的小球，从同一高度由静止释放，其中 a球自由下落，b球沿斜面下滑，c球沿曲面下滑，如图所示。从释放到运动至地面的过程中，三个小球所受重力做的功分别为Wa、Wb、Wc，则()A. Wa Wb WcB. Wa Wb WcC. Wa
2、Wb = WcD. Wa = Wb = Wc3. 如图所示，一质量为 m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于 O点处。将小球拉至 A处时，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到 O点正下方 B点速度为 v，AB间的竖直高度差为 h，则()A. 由 A到 B过程合力对小球做的功等于 mghmv2少B. 由 A到 B过程小球的重力势能减12C. 由 A到 B过程小球克服弹力做功为 mghD. 小球到达位置 B时弹簧的弹性势能为 mgh 1mv224. 质量为 10kg的物体，在变力 F作用下沿 x轴做直线运动，力随位移 x的变化情况如图所示物体在 x = 处速度为 1n，一切摩擦不计，
3、则物体运动到 x = 16n 处时，速度大小为()A. 2 2m/sB. 3m/sC. 4m/sD.17m/s5. 如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体 P匀速带至高处，在此过程中下述说法正确的是()A. 摩擦力对物体做正功B. 摩擦力对物体做负功C. 支持力对物体做正功D. 合外力对物体做正功6. 质量为 2kkg的小球从某一高度由静止释放，经 3s到达地面，不计空气阻力，g取 10m/s则()A. 落地时重力的瞬时功率为 900W B. 落地时重力的瞬时功率为 450WC. 3s内重力的平均功率为 600W D. 3s内重力的平均功率为 300W7. 美国宇航局的“信使”号水星探测器按计
4、划将在 2015 年 3 月份陨落在水星表面工程师找到了一种聪明的办法，能够使其寿命再延长一个月这个办法就是通过向后释放推进系统中的高压氦气来提升轨道如图所示，设释放氦气前，探测器在贴近水星表面的圆形轨道上做匀速圆周运动，释放氦气后探测器进入椭圆轨道上，忽略探测器在椭圆轨道上所受外界阻力则下列说法正确的是()A. 探测器在轨道上 A点运行速率小于在轨道上 B点速率B. 探测器在轨道上某点的速率可能等于在轨道上速率C. 探测器在轨道上远离水星过程中，引力势能和动能都减少D. 探测器在轨道和轨道上 A点加速度大小不同8. 2016 年 8 月 16 日凌晨，被命名为“墨子号”的中国首颗量子科学实验
5、卫星开启星际之旅，这是我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。如图所示，“墨子号”卫星的工作高度约为 500km，在轨道上绕地区做匀速圆周运动，经过时间 t(t 小于其运动周期)，运动的弧长为 s，与地球中心连线扫过的角度为(弧度)，引力常量为 G，则下列关于“墨子号”的说法正确的是()A. 线速度大于第一宇宙速度B. 质量为 s32C. 环绕周期为D. 向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度A.v2 4gh04gh v209. 如图所示，小球以初速度v从 A点沿不光滑的轨道运动到高为 h 的 B点后自动返回，其返回途中仍经过 A点，小球经过轨
6、道连接处无机械能损失，则小球经过 A点的速度大小为()B.C.v2 2gh02gh v20D.T210. 近年来，美国发射的“凤凰号”火星探测器已经在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究(如发现了冰)，为我们将来登上火星、开发和利用火星奠定了坚实的基础如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得它运动的周期为 T，则火星的平均密度q的表达式为(k 为某个常量)()A. q = kTB. q = k TC. q = kT2D. q = k11. （多选）如图所示，一根长度为 L的轻绳，一端固定在 O点，另一端连接一质量为 m的小球。将轻绳拉直，小球拉至与 O点等高的 A点，由静止释放
7、，当小球运动到 B点时，细绳与水平方 向的夹角为.设小球从 A点运动到 B点的过程中重力做功为WG，小球过 B点时，重力做功的功率为PG，重力加速度为 g，下列说法中正确的是()A. WG = mgLsinB. WG = mgLcosC.PG = mgLsin D.12. （多选）如图所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球 a和 b，跨在 两根固定在同一高度的光滑水平细杆 C和 D上，质量为na的 a球置于地面上，质量为nb的 b球从水平位置静止释放当 b球摆过的角度为 9时， a球对地面压力刚好为零，下列结论正确的是()A. na：nb = 3：1B. na：nb = 2：1C. 若只将细
8、杆 D水平向左移动少许，则当 b球摆过的角度为小于 9的某值时，a球对地面的压力刚好为零D. 若只将细杆 D水平向左移动少许，则当 b球摆过的角度仍为 9时，a球对地面的压力刚好为零13. （多选）2017 年 10 月 16 日，南京紫金山天文台对外发布一项重大发现，我国南极巡天望远镜追踪探测到首例引力波事件光学信号。关于引力波，早在 1916 年爱因斯坦基于广义相对论预言了其存在。1974 年拉塞尔豪尔斯和约瑟夫泰勒发现赫尔斯泰勒脉冲双星，这双星系统在互相公转时，由于不断发射引力波而失去能量，因此逐渐相互靠近，这现象为引力波的存在提供了首个间接证据。上述叙述中，若不考虑赫尔斯泰勒脉冲双星质
9、量的变化，则关于赫尔斯 泰勒脉冲双星的下列说法正确的是()A. 脉冲双星逐渐靠近的过程中，它们相互公转的周期不变B. 脉冲双星逐渐靠近的过程中，它们相互公转的周期逐渐变小C. 脉冲双星逐渐靠近的过程中，它们各自做圆周运动半径逐渐减小，但半径的比值保持不变D. 若测出脉冲双星相互公转的周期，就可以求出双星的总质量14. （多选）如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨 道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为 B、C两卫星轨道的交点已知 A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心下列说法中正确的是()A. 物体 A和卫星 C具有相同大小的加速度B. 卫星 C的运行速度大于物
10、体 A的速度C. 卫星 B可能在每天的同一时刻出现在 A的正上方D. 卫星 B在 P点的加速度与卫星 C在 P点的加速度相同15. （多选）如图所示，将一质量为 m的小球从空中 O点以速度v0水平抛出， 飞行一段时间后，小球经过空间 P点时动能为Ek = 不计空气阻力，则小球从 O到 P()16. （多选）如图所示，半径为 R的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切，质量均为 m的小球 A、B 与轻杆连接，置于圆轨道上，A位于圆心 O的正下方，B与 O等高它们由静止释放，最终在水平面上运动下列说法正确的是()A. 下滑过程中重力对 B做功的功率先增大后减小B. 当 B刚要滑到圆轨道最低点时，轨道对 B
11、的支持力大小为 3mgC. 下滑过程中 B的机械能增加mgR1D. 整个过程中轻杆对 A做的功为2二、计算题（本大题共 3 小题，共 36.0 分）17. (12 分)假设在半径为 R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周期为 T，已知引力常量为 G，求：(1) 该天体的密度是多少？(2) 该天体表面的重力加速度是多少？ (3)该天体的第一宇宙速度是多少？18. (12 分)在一次抗洪抢险活动中，解放军某部队用直升飞机抢救一重要落水物体，静止在空中的直升飞机上的电动机通过悬绳将物体从离飞机 90m处的洪水中吊到机舱里已知物体的质量为80kg，吊
12、绳的拉力不能超过 1200N，电动机的最大输出功率为 12kW，为尽快把物体安全救起， 操作人员采取的办法是，先让吊绳以最大拉力工作一段时间，而后电动机又以最大功率工作， 当物体到达机舱前已达到最大速度求：(1)落水物体运动的最大速度；(2)全程所用的时间19. (12 分)如图所示，质量为 m的小球用长为 L的轻质细线悬于 O点，与 O点处于同一水平线上的 P点处有一个光滑的细钉，已知 OP = L，在 A点给小球一个水平向左的初速度v0，发现小球恰能到达跟 P点在同一竖直线上的最高点 B.求：(1)小球到达 B点时的速率为多大？(2)若不计空气阻力，则初速度v0为多大？(3)若初速度v0
13、= 3 gL，则在小球从 A到 B的过程中克服空气阻力做了多少功？参考答案一、选择题（共16题， 110为单选，1116为不定项选择，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分；共64分。） 1. D2. D3. D4. B5. A6. D7. B8. C9. B10. D11. AD12. AD13. BC14. BCD15. BD16. AD二、计算题（本大题共3小题，每题12分，共36.0分）17. 解：卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：，-2分解得：，-1分天体的密度：；-1分在天体表面，重力等于万有引力，故：，-2分解得：； -2分该天体的第一
14、宇宙速度是近地卫星的环绕速度，根据牛顿第二定律，有：，-2分解得：。-2分答：该天体的密度是密是；该天体表面的重力加速度是；该天体的第一宇宙速度是；18. 解：当牵引力等于重力时，速度最大，则最大速度-4分匀加速运动的末速度，-1分匀加速运动的加速度，-1分则匀加速运动的时间，-1分上升的高度，-1分恒定功率上升的过程，根据动能定理得，-2分代入数据解得，-1分则-1分答：落水物体运动的最大速度为；全程所用的时间为19. 解：小球恰能经过圆弧轨迹的最高点B，由重力提供向心力，由牛顿第二定律有：-2分解得：-2分小球从A点运动到B点，只有重力对它做功，根据动能定理有：-2分联立、两式解得：-2分
15、在小球从A到B的过程中，由动能定理可得：-2分解得：；-2分答：小球到达B点时的速率为。若不计空气阻力，则初速度为。若初速度，则在小球从A到B的过程中克服空气阻力做了的功。2019-2020学年度第二学期期中考试详解【解析】1. 解：A、子弹在穿过木块的过程中，系统要克服摩擦阻力做功，机械能减小转化为内能，所以机械能不守恒，故A错误。B、火车在进站的过程中要制动，阻力做功，机械能不守恒，故B错误。C、匀速上升的气球动能不变，重力势能增加，则两者之和即机械能增加，故C错误。D、在光滑水平面上匀速运动的小球，重力和支持力都不做功，动能和重力势能均不变，所以机械能不变，故D正确。故选：D。物体机械能
16、守恒的条件是只有重力或者是弹力做功，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，判断做功情况，即可判断物体是否是机械能守恒本题是对机械能守恒条件的直接考查，掌握住机械能守恒的条件和机械能的定义即可，题目比较简单2. 解：重力做功只与物体运动的初末位置的高度差有关，即，由于三小球的质量相同，下降的高度相同，故重力做功相同，故D正确故选：D。根据求得重力做功，本题主要考查了重力做功的计算，明确重力做功只与初末位置有关，与运动的路径无关3. 解：A、由A到B过程，重力对小球做的功等于mgh，弹簧的弹力对小球做负功，所以合力对小球做的功小于mgh，故A错误。B、小球在下降中小球的重力势能转化为动能和
17、弹簧的弹性势能，所以小球的重力势能减少大于，故B错误。C、根据动能定理得：，所以由A至B小球克服弹力做功为，故C错误。D、弹簧弹力做功量度弹性势能的变化。所以小球到达位置B时弹簧的弹性势能为，故D正确。故选：D。由A到B过程，重力和弹簧的弹力都对小球做功。小球在下降中小球的重力势能转化为动能和弹性势能，由重力做功量度重力势能的变化。由弹簧弹力做功量度弹性势能的变化。本题要明确我们研究的系统是小球而不是小球与弹簧，若说明是小球与弹簧系统则机械能守恒；而只对小球机械能是不定恒的。要明确能量是如何转化的。4. 解：在位移内F恒定，物体做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：根据得：对物体在内运动过程运
18、用动能定理得；从图中可知，所以内力F做功之和为0，得：故选：B。在位移内F恒定，物体做匀加速直线运动，可以根据匀变速直线运动位移速度公式求出处时的速度，在位移内，力在逐渐减小，是变力，在位移内力等于零，在位移内，力F反方向逐渐增大，根据做功公式可知：力F在内做功之和为零，可对这一阶段运用动能定理得到处时速度等于处时的速度本题考查了牛顿第二定律、功的计算以及动能定理的应用，要求同学们能根据图象找出有用信息，选取合适的运动过程运用动能定理求解，该题难题适中5. 解：A、物体匀速向上运动的过程中，摩擦力的方向沿传送带向上，与运动的方向相同，所以摩擦力做正功。故A正确，B错误。C、支持力的方向与运动的
19、方向垂直，知支持力对物体不做功。故C错误。D、物体匀速上升，动能变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零。故D错误。故选：A。根据力的方向与运动方向的关系判断该力做正功还是负功根据动能定理，结合动能的变化量判断合力做功情况解决本题的关键会根据力的方向与运动的方向判断力的做功情况，当力与速度的方向的夹角，该力做正功，当时，力不做功，当时，力做负功6. 解：AB、小球只受重力，做自由落体运动，则3s末速度为：，所以落地时重力的瞬时功率，故AB错误；CD、3s内小球下落的高度为：，3s内重力做功：，3s内重力的平均功率为：，故C错误，D正确。故选：D。根据速度时间公式求出3s末的速度，再根据求3s末
20、瞬时功率。3s内重力的平均功率等于重力做的功除以所用时间。此题考查了功率的计算，关键是根据自由落体的速度时间公式求出瞬时速度和下落的高度，然后根据公式求瞬时功率，根据公式求平均功率。7. 解：A、根据开普勒第二定律知探测器与水星的连线在相等时间内扫过的面积相同，则知A点速度大于B点速度，故A错误；B、在椭圆轨道远地点A实施变轨成圆轨道是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力小于飞船所需向心力，所以应给飞船加速，故在轨道上速度大于A点在速度，在远地点速度最小为，故探测器在轨道上某点的速率在这两数值之间，故可能等于在轨道上的速率，故B正确；C、探测器在轨道上远离水星过程中，引力势能增加，
21、动能较小，故C错误D、探测器在轨道和轨道上A点所受的万有引力相同，根据知加速度相同，故D错误故选：B根据开普勒第二定律知AB速度大小探测器机械能是否变化要看是否有外力对探测器做功，当万有引力刚好提供探测器所需向心力时探测器正好可以做匀速圆周运动，若是供大于需，则探测器做逐渐靠近圆心的运动，若是供小于需，则探测器做逐渐远离圆心的运动卫星变轨问题，要抓住确定轨道上运行机械能守恒，在不同轨道上的卫星其机械能不同，轨道越大机械能越大8. 解：A、第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，可知“墨子号”的线速度一定小于第一宇宙速度，故A错误。B、“墨子号”卫星是环绕天体，根据万有引力提供向心力无
22、法求出“墨子号”的质量，故B错误。C、卫星的角速度，则周期，故C正确。D、根据得，“墨子号”卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则“墨子号”卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，故D错误。故选：C。第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度；根据万有引力提供向心力无法求出环绕天体的质量；根据角速度的定义式求出角速度，从而求出环绕周期；根据万有引力提供向心力得出向心加速度与轨道半径的关系，结合轨道半径的大小比较向心加速度。解决本题的关键知道第一宇宙速度的含义，掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用。9. 【分析】小球以一定速度在粗糙的轨道上运动，当到达最高点B后，返回仍能通
23、过A点，则由动能定理可求出小球经过A点的速度。当小球再次经过A点时，由于高度没变，所以重力做功为零，而摩擦力做功与路径有关。【解答】对小球由A至B研究，由动能定理：再对由B返回A研究，由动能定理：解得：，故B正确，ACD错误。故选B。10. 解：研究火星探测器绕火星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式： r为轨道半径即火星的半径得：-则火星的密度：-由得火星的平均密度：为某个常量则D正确故选：D。研究火星探测器绕火星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求出中心体的质量根据密度公式表示出密度运用万有引力定律求出中心体的质量能够运用物理规律去表示所要求解的物理量向心力的公式
24、选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用11. 解：AB、根据恒力做功公式可知，重力做功等于重力与初末位置高度差的乘积，故A正确，B错误；CD、根据动能定理可知，重力做功的瞬时功率，故C错误，D正确。故选：AD。根据恒力做功的公式求解，功等于力与力的方向上位移的乘积；功率等于力与力的方向上速度的乘积。本题考查了功和功率的计算，解题的关键是理解功和功率的计算公式，并能灵活运用。12. 解：A、B、由于b球摆动过程中机械能守恒，则有，当b球摆过的角度为时，a球对地面压力刚好为零，说明此时绳子张力为，根据牛顿运动定律和向心力公式得，解得：1，故A正确，B错误。C、D、由上述求解过程可以
25、看出，所以球到悬点的距离跟最终结果无关，故C错误，故D正确。故选：AD。b球摆动过程中运用机械能守恒求出在最低点的速度根据牛顿运动定律和向心力公式求出绳子的拉力，再去进行比较本题关键对小球b运用机械能守恒定律和向心力公式联合列式求解13. 解：AB、设脉冲双星的质量，及轨道半径分别为、，间距为由于，得，则双星总质量，整理得，由于总质量不变，脉冲双星逐渐靠近的过程中L变小，则变大，由可知周期逐渐变小，故A错误，B正确；C、由，可得，故C正确；D、由上以分析可知，要想知道双星总质量，需要知道周期T和双星间距L，故D错误。故选：BC。双星运动靠他们之间的万有引力提供向心力，找到周期与半径关系，逐渐靠
26、近的过程中，半径减小即可分析周期变化；双星属于同轴转动，角速度相同，向心力也相同，根据可分析半径之比。解决本题的关键：知道双星通过彼此间的万有引力提供向心力；知道双星的轨道半径与质量反比；知道双星。14. 解：A、物体A静止于地球赤道上绕地心转动，卫星C为绕地球做圆周运动，它们绕地心运动的周期相同，根据向心加速度的公式得知，卫星C的加速度较大，故A错误；B、根据线速度公式知，T相同，r越大，v越大，则卫星C的线速度较大，故B正确；C、由题，B做椭圆运动，周期与地球自转周期周期相同，做变速运动，A为静止于地球赤道上的物体，所以可能出现在每天的某一时刻卫星B在A的正上方。故C正确。D、卫星B绕地球
27、做椭圆轨道运行，与地球的距离不断变化，引力产生加速度，根据牛顿第二定律，有，M是地球的质量，r卫星到地心的距离，则知经过P点时，卫星B与卫星C的加速度相等，故D正确；故选：BCD。据题，A静止于地球赤道上，C为绕地球做圆周运动，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，A、B、C绕地心运动的周期相同，根据向心加速度的公式，则可判断物体A和卫星C的加速度的大小，由分析卫星的速度大小B是地球同步卫星，必须位于赤道的正上方卫星B、C轨迹在P点相交，根据牛顿第二定律判断加速度本题关键要选择线速度和加速度的表达式，再进行讨论；对于加速度，根据万有引力定律和牛顿第二定律结合进行分析15. 解：D、对小球从O到P的过
28、程中，由动能定理可得：，解得：，故D正确；A、小球竖直方向上做自由落体运动，代入数据解得：，故A错误；B、根据平抛运动的规律可知，运动方向改变的角度满足：，则运动方向改变的角度：，故B正确；C、运动的平均速度：，故C错误。故选：BD。根据动能定理即可求解高度。根据竖直方向是自由落体运动的位移与时间关系即可求解时间。根据竖直方向速度和水平方向速度求解运动方向改变的角度。根据平均速度公式求解。此题考查了平抛运动的规律，解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合平行四边形定则，抓住等时性，运用运动学公式灵活求解。16. 解：A、因为初位置速度为零，则重力的功率为0，最低点速度方
29、向与重力的方向垂直，重力的功率为零，可知重力的功率先增大后减小。故A正确；B、AB小球组成的系统，在运动过程中，机械能守恒，设B到达轨道最低点时速度为v，根据机械能守恒定律得：，解得：在最低点，根据牛顿第二定律得： 解得：，故B错误；C、下滑过程中，B的重力势能减小，动能增加量，所以机械能减小，故C错误；D、整个过程中对A，根据动能定理得：，故D正确。故选：AD。根据重力和速度方向的关系判断重力功率的变化，AB小球组成的系统，在运动过程中，机械能守恒，根据机械能守恒定律求出到达最低点的速度，在最低点，根据牛顿第二定律求出轨道对B的支持力，下滑过程中，求出B重力势能的减小量和动能的增加量，从而判
30、断机械能的变化量，整个过程中对A，根据动能定理求解轻杆对A做的功。本题主要考查了机械能守恒定律、动能定理以及牛顿第二定律的直接应用，知道在下滑过程中，AB小球组成的系统机械能守恒，能根据重力和速度方向的关系判断重力功率的变化，难度适中。17. 卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解，根据密度的定义求解天体密度；在天体表面，重力等于万有引力，列式求解；该天体的第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度。本题关键是明确卫星做圆周运动时，万有引力提供向心力，而地面附近重力又等于万有引力，基础问题。18. 当牵引力等于重力时，速度最大，根据求出最大速度根据牛顿第二定律求出匀加速运动的加速度，根据求出匀加速运动的末速度，从而得出匀加速运动的时间和位移，通过动能定理求出变加速运动的时间，从而得出总时间解决本题的关键知道工件在整个过程中的运动规律，对于求解变加速运动的时间，不能通过动力学知识求解，因为加速度在变化，抓住功率不变，运用动能定理进行求解19. 小球恰好到达最高点，绳子拉力为零，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出小球在B点的速度。对A到B的过程运用动能定理，求出初速度的大小。对AB过程，再次应用动能定理列式即可求解克服空气阻力所做的功。本题考查了牛顿第二定律和动能定理的综合，要知道小球恰好到达最高点的临界情况，即拉力为零，由重力提供向心力。