1、河北正定中学高一开学考试物理试卷第I卷（选择题）一、单选题（本题共8小题）12020年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器携带1731g月球样品从月面起飞，约6分钟后进入高度约200km的预定环月圆轨道。已知万有引力G6.6710-11Nm2/kg2，月球质量约7.341022kg，直径约3476.28km。根据以上信息不能估算（ ）A月球表面重力加速度大小 B样品在环月圆轨道运动时速度大小C上升器在月面时所受月球引力大小 D上升器在环月圆轨道运动时向心加速度大小2如图所示，从斜面上A点以速度v水平抛出的小球经时间t1落在B点，球到达B点时的速度方向与斜面的夹角为。现将小球从斜面上A、B之间
2、的中点C抛出，抛出时的速度方向与斜面的夹角为，经时间t2恰能水平击中A点，击中A点时的速度大小为v1，忽略空气阻力，则（ ）A， Bba， Cba， D，t12t23如图，执行任务的“歼20”战机正沿直线斜向下加速俯冲。将“歼20”简化为质点“O”，用G表示它受到的重力，F表示除重力外其他作用力的等效力，则下图中能正确表示此过程中战机受力情况的是（ ）A B C D4如图所示，竖直墙壁的左侧有一点光源S，从点光源处有一小球以速度v0正对墙壁向右水平抛出，在撞到竖直墙壁之前的过程中，墙壁上会有小球的影子。以S到竖直墙壁垂线与墙壁的交点O为坐标原点，以沿墙壁向下为正方向建立y轴，假设竖直墙壁足够长
3、，以小球抛出时刻为t0时刻，关于小球的影子在竖直墙壁上的位置变化情况，下列图像中正确的是（ ）A B C D5如图所示，质量分别为m1和m2的A、B两只小球用轻弹簧连在一起，且以长为L1的细绳拴在轴O上。A与B均以角速度做匀速圆周运动。当两球之间距离为L2时，将细线烧断，则细线烧断瞬间（ ）。（球可视为质点，不计摩擦）AA球的加速度大小为0 BA球的加速度大小为2L1CB球的加速度大小为2L2 DB球的加速度大小为2（L1L2）6放在粗糙水平地面上质量为0.8kg的物体受到水平拉力的作用，在06s内其速度与时间的关系图象和该拉力的功率与时间的关系图象分别如图甲、乙所示。下列说法中正确的是（ ）
4、A06s内拉力做的功为140J B物体在02s内所受的拉力为4NC物体与粗糙水平地面间的动摩擦因数为0.5 D0-6s内摩擦力做功为100J7假设某星球可视为质量均匀分布的球体，已知该星球表面的重力加速度在两极的大小为g1，在赤道的大小为g2，星球自转的周期为T，引力常量为G，则该星球的密度为（ ）A B C D82017年8月28日，中科院南极天文中心的巡天望远镜观测到一个由双中子星构成的孤立双星系统产生的引力波。该双星系统以引力波的形式向外辐射能量，使得圆周运动的周期T极其缓慢地减小，双星的质量m1与m2均不变，则下列关于该双星系统变化的说法正确的是（ ）A双星间的间距逐渐增大 B双星间的
5、万有引力逐渐增大C双星的线速度逐渐减小 D双星的角速度减小二、多选题（本题共4小题。）9如图所示，曲线是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图，其半径为R；曲线是一颗绕地球椭圆运动卫星轨道的示意图，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，万有引力常量为G，地球质量为M，下列说法正确的是（ ）A卫星在轨道上的加速度大小为a0，卫星在轨道上A点加速度大小为aA，则有a0aAB椭圆轨道的半长轴长度为RC卫星在轨道的速率为v0，卫星在轨道B点的速率为vB，则v0vBD若OA0.5R，则卫星在B点的速率10摩擦传动是传动装置中的一个重要模型，如图所
6、示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动，其中O、O分别为两轮盘的轴心，已知两个轮盘的半径之比r甲：r乙3：1，且在正常工作时两轮盘不打滑今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的完全相同的滑块A，B，两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同，两滑块距离轴心O、O的间距的关系为RA2RB若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来，且转速逐渐增加，则下列叙述正确的是（ ）A滑块A和B在与轮盘相对静止时，线速度之比为vA：vB1：3B滑块A和B在与轮盘相对静止时，角速度之比为A：B1：3C滑块A和B在与轮盘相对静止时，向心加速度大小之比为aA：aB2：9D转速增加后滑块A先发生滑动11某次网球比赛中，某选手将球在边界正上方水平
7、向右击出，球刚好过网落在场中（不计空气阻力），已知网球比赛场地相关数据如图所示，下列说法中正确的是A击球高度h1与网球高度h2之间的关系为h11.8h2B任意增加击球高度，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内C任意降低击球高度（仍大于h2），只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内D若保持击球高度不变，球的初速度v0只要不大于，一定落在对方界内12趣味运动会上，运动员手持网球拍托球沿水平面匀加速跑。设球拍和球质量分别为M、m，球拍平面和水平面之间的夹角为，球拍与球保持相对静止，它们之间的摩擦力及空气阻力不计。重力加速度大小为g。下列判断正确的是（ ）A运动员的加速度大小为gtanB球拍对球
8、的作用力大小为mgC运动员对球拍的作用力大小为D若运动员的加速度大于gsin，球一定沿球拍向上运动第卷（非选择题）三、实验题（本题共2小题）13用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的频闪频率为10Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始下落，背景的小方格为相同的正方形重力加速度g取10m/s2，不计阻力（1）根据照片显示的信息，下列说法中正确的是_A只能确定b球的运动是自由落体运动B不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动C只能断定a球的运动是水平方向的匀速直线运动D可以确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成（2）根据照片信息可求
9、出a球的水平速度大小为_m/s；当a球与b球运动了_s时它们之间的距离最小14某同学用如图所示的装置探究加速度a与力F、质量m的关系。（1）下列说法中正确的是（_）A使用图示方法补偿阻力，闭合电源开关，若纸带上打出一系列均匀分布的点，则说明补偿阻力完成B小车质量不变，改变拉力时，小车质量大约200g，砝码盘质量为10g，总共有5个砝码，每个砝码质量均为20g，若一次只加一个砝码，同学可以完成6组实验；C在探究a与质量m的关系时，把a-m图像改作图像是利用化曲为直的思想，能更直观地判断二者间的关系；D实验得到a-F和图像都可能不过坐标原点，其原因可能是补偿阻力做得不好或者忘记加砝码盘的质量。（2
10、）实验中，得到一条打点的纸带如图所示，已知相邻计数点间的时间间隔均为T，且间距x1、x2、x3、x4已量出，则小车加速度的计算式a_。（3）在算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和力F关系的有关数据记录在表1中，将测得的反映加速度a和质量m关系的有关数据列在表2中。表1a/（ms-2）0.490.991.531.99F/N0.200.400.600.80表2a/（ms-2）0.250.320.530.991.251.672.505.00根据表中所列数据，分别画出了a-F、图像，如图甲、乙所示：a-F图像可知m_kg。（保留2位有效数字）由图像可知F_N。（保留2位有效数字）四、计算题（本
11、题共4小题）15如图所示，是一个质量为2kg的物体在水平面上的两种运动图像，1表示物体受到一个与初速度方向成30角的斜向上拉力F作用时的v-t图像，2表示物体不受拉力作用时的v-t图像。求物体与地面间的动摩擦因数和拉力F的大小。（g10m/s2）16已知万有引力常量G，地球半径R，月球和地球之间的距离r，同步卫星距地面的高度h，月球绕地球的运转周期T1，地球的自转周期T2，地球表面的重力加速度g（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：为什么不同物体在地球表面的自由落体加速度大小都是相等的?为什么高山上的自由落体加速度比地面的小?（2）某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量的方法：同步卫星绕
12、地球做圆周运动，由得请判断结果是否正确，并说明理由；如不正确，请给出正确的解法和结果。（3）请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。17物体做圆周运动时，所需的向心力F需由运动情况决定，提供的向心力F供由受力情况决定。若某时刻F需F供，则物体能做圆周运动；若F需F供，物体将做离心运动；若F需F供，物体将做向心运动。现有一根长L1m的刚性轻绳，其一端固定于O点，另一端系着质量m0.5kg的小球（可视为质点），将小球提至O点正上方的A点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所示。不计空气阻力，g取10m/s2，则：（1）为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动，在A点至少应给小球多大的水平速
13、度？（2）小球以速度v14m/s水平抛出的瞬间，绳中的张力为多少？（3）小球以速度v21m/s水平抛出的瞬间，若绳中有张力，求其大小；若无张力，试求绳子再次伸直时所经历的时间。18风洞实验室可以产生水平方向的、大小可以调节的风力如图，两水平面（虚线）间距为H，虚线区域存在方向水平向右、大小恒定的风力在该区域上方O点将质量均为m的小球A、B以大小相等、方向相反的水平速度抛出，其中A球向右，B球向左两小球在重力作用下进入虚线区域，并从该区域的下边界离开已知B球离开虚线区域时速度竖直向下；A球在虚线区域做直线运动，刚离开虚线区域时其速度为B球刚离开虚线区域时的1.25倍不计虚线区域上方的空气阻力，重
14、力加速度为g求：（1）A与B在虚线区域中的水平位移之比（2）O点距虚线区域上边界的距离；（3）虚线区域中水平风力的大小开学考试答案1【解答】解：根据上升器在环月轨道运行时万有引力提供向心力有：，解得，故正确，错误,故选：。2【解答】解：、由题可知，运动员在水平面内做匀速圆周运动，则竖直方向冰面对武大靖支持力与重力是一对平衡力，所以支持力的方向竖直向上，故错误；、由题可知，运动员在水平面内做匀速圆周运动，水平方向由摩擦力来提供向心力，故正确；、运动员受到冰面的作用力是支持力与摩擦力的合力，所以冰面对运动员的作用力与重力不平衡，故错误；、运动员进入弯道时，如果速度过快，需要的向心力增大，地面所提供
15、的摩擦力增大，他可能会做离心运动而滑离轨道，不存在离心力，故错误。故选：。3【解答】解：、周期为的卫星不一定是同步卫星，故错误；、地球同步卫星的角速度大小等于地球自转的角速度，故错误；、近地卫星的合地球两极都是万有引力提供加速度，则，解得，故近地卫星的向心加速度大小等于地球两极处的重力加速度，故错误；、卫星绕地球做匀速圆周运动，根据，解得，故，根据，解得，近地卫星的半径小于同步卫星的半径，故，由于地球转动的角速度与同步卫星的角速度相同，根据可知，故，故正确；4【解答】解：由得，该卫星的周期为，根据角速度和周期的关系可知：，如图所示，以同步卫星为参考系，当两卫星连线与该卫星轨道相切时，由几何关系
16、可知。则从该卫星与同步卫星距离最近的位置开始计时，到第一次两卫星连线与该卫星轨道相切，该卫星比同步卫星多转过的角度为：。设此过程用时为，根据圆周运动的规律有：故：故错误，正确。5【解答】解：细线上开始出现张力时，受到的静摩擦力刚好达到最大值，在此临界状态时，细线上的张力还是零。对，由牛顿第二定律得，得此时转台的角速度，当物块刚要开始滑动时，、受到的静摩擦力都达到最大值，设此时细线上的张力为，根据牛顿第二定律，对，有，对，有，解得，故正确，错误。6【解答】解：因为小球井壁做多次弹性碰撞，碰撞前后小球水平方向速度大小不变、方向反向，小球竖直方向速度大小和方向都不变，则将小球的运动轨迹连接起来展开就
17、是一条平抛的抛物线，可知小球在竖直方向做自由落体运动，下落时间，可知，下落时间与小球的质量、小球初速度以及井口直径无关，只与水井井口到水面高度差有关，故错误，正确。7【解答】解：水流做平抛运动，水平方向：竖直方向：联立解得：，模型的，都变为原来的，故，故正确，错误。8【解答】解：根据万有引力等于向心力，设地球半径为，月球半径为，对地球同步卫星：对月球轨道舱有：；地球质量和月球质量分别为：；联立可得轨道舱绕月飞行的周期与地球同步卫星周期的比值为：，故正确，错误；故选：。9【解答】解：、由匀速圆周运动的线速度与角速度的关系可知，故正确；、因为摩天轮是由16个座舱组成的，所以相邻两个座舱之间对应的圆
18、心角为：，由公式，可知相邻两个座舱经过同一位置的最短时间间隔为：，故正确；、由匀速圆周运动的合外力提供向心力，可得，所以向心力大小不变，方向指向圆心，故错误；、游客所受球舱的作用力和重力的合力提供向心力，由于重力与向心力的大小不变，夹角时刻变化，所以游客所受球舱的作用力大小一直变化，故错误。故选：。10【解答】解：、“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力有，又有，联立解得：，故错误，正确；、在月球表面万有引力等于重力，即，由上面分析有，联立解得，故错误，正确。故选：。11【解答】解：当玻璃管绕竖直轴以角速度匀速转动时，小球与玻璃管间恰无压力，此时对小球受力分析如图所示
19、：，此时向心力：，、增加绳长之后，此时小球需要的向心力增大，此时小球有离心的趋势，小球将垂直于右侧管壁挤压管壁，玻璃管会给小球一个斜向下的压力，故错误；、增加绳长之后，小球做圆周运动的半径增大，要保持小球与管壁之间无压力，则小球所需向心力大小不变，半径增大，则需要减小角速度，故正确；、增加小球质量，此时，质量可被约去，小球做圆周运动的半径不变，小球对玻璃管无压力，故玻璃管对小球也无压力，故错误；、仅增加角速度至后，小球需要的向心力增大，小球有离心的趋势，小球将垂直于右侧管壁挤压管壁，玻璃管会给小球一个斜向下的压力，故正确；故选：。12【解答】解：、设两颗卫星运行的周期分别为、，设经过时间两卫星
20、再次相距最近，则它们运行的角度之差，即，解得小时，故正确；、两卫星相距最远时，它们运行的角度之差、1、，即、1、，解得、1、小时，故错误；、乙卫星点火加速，突然增大，乙卫星将做离心运动，不可能与甲卫星对接，故错误；、根据开普勒第三定律可知，解得，故正确。故选：。13【解答】解：（1）圆盘的转动周期而转盘的线速度为：联立解得：；（2）根据速度公式得激光器和传感器一起沿半径方向运动的速度为：。故答案为：（1）0.8；（2）0.2。14【解答】解：（1）频闪光源的闪光频率为，相邻两点间的时间间隔，则平抛运动的初速度：。在竖直方向上，根据得，。（2）如果在某次实验中，交流电的频率变小，那么实际打点周期
21、变大，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：，由于实际打点周期变大，速度真实值会偏小，即测得钢球的速度值与真实值比较将偏大。故答案为：（1）1.50；9.75；（2）偏大。15【解答】解：（1）突然松手，小球将沿着小半径的圆轨道相切的方向飞出，如图方向，小球从到段做匀速直线运动，由几何知识可知，则，细线迅速放长所经历的时间为：（2）当小球到达新轨道时，由于绳子作用使小球速度的径向分量减为0，而只保留切线分量则新的线速度。所以；（3）拉力提供向心力，即；16【解答】解：（1）从点向左水平抛出的物体恰好能从点无碰撞地滑上传送带，则物体在点的速度与水平方向的夹角为，根据平抛运动规律有：解得：即点的横坐标与纵坐标满足：（2）根据平抛运动有解得：物体滑上传送带的速度为运动的加速度大小向下运动的时间运动的位移向上运动到和传送带速度相等所用的时间运动的位移此后匀速运动时间物体在传送带上运动的时间17【解答】解：、双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，则周期相等，星的周期为，所以星的周期为。根据题意可知，解得：，双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有：解得：，则、两颗星的质量差为：线速度公式：、两颗星的线速度大小之差为：