河北省定州中学高一承智班下期末物理试卷(解析版)
高中物理考试
考试时间:
分钟
满分:
50 分
*注意事项:
1、填写答题卡的内容用2B铅笔填写 2、提前 xx 分钟收取答题卡
第Ⅰ卷 客观题
第Ⅰ卷的注释
一、选择题(共6题,共30分)
1、 从地面竖直向上抛出一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H,设上升过程中空气阻力f恒定。在小球从抛出到上升至最高处的过程中,下列正确的是( ) A.小球的动能减少mgH B.小球的动能减少fH C.小球的机械能减少fH D.小球的机械能减少(mg+f)H 2、 从地面上以初速度v0=10 m/s竖直向上抛出一质量为m=0.2 kg的小球,若运动过程中小球受到的空气阻力f与其速率v成正比,其关系为f=kv,小球运动的速率随时间变化规律如图所示,t1时刻到达最高点,再落回地面,落地时速率为v1=2m/s,且落地前已经做匀速运动(取g=10m/s2),则以下说法正确的是 A. k的值为1kg·s/m B. 小球在上升阶段速度大小为1 m/s时,加速度大小为20m/s2 C. 小球抛出瞬间的加速度大小为60m/s2 D. 小球抛出到落地过程中所用时间为1.2s 3、 如图所示,在楼道内倾斜天花板上安装灯泡。将一根轻绳的两端分别固定在天花板上的a、b两点,另取一根轻绳将灯泡悬挂在O点,绳Oa水平,整个装置静止。现保持O点位置不变,对灯泡施加一个水平向右的拉力,使它稍向右移动一小段距离,两绳中拉力F1和F2的变化情况是 A. F1减小 B. F1不变 C. F2减小 D. F2不变 4、 如图所示,A、B两木块的重力均为50 N,放在倾角=370的斜面上,A、B与斜面间的动摩擦因数均为0.5。在沿斜面向上的大小为60 N的力F作用下,A、B静止在斜面上,此时,与A、B相连的轻弹簧被拉伸了3cm,弹簧的劲度系数为400N/m。则下列说法正确的是 ( ) A. A、B所受的摩擦力均为零 B. B受的摩擦力为2N,方向沿斜面向上 C. A受的摩擦力为18N,方向沿斜面向下 D. B受的摩擦力为12N,方向沿斜面向上 5、 如图所示,质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落,落到地面进入沙坑h/10停止,则钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的( )倍. A.9 B.10 C.11 D.12 6、 美国科学家在2016年2月11日宣布,他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)“探测到两个黑洞合并时产生的引力波”,爱因斯坦在100年前的预测终被证实。两个黑洞在合并的过程中,某段时间内会围绕空间某一位置以相同周期做圆周运动,形成“双星”系统。设其中一个黑洞的线速度大小为v,加速度大小为a,周期为T,两黑洞的总机械能为E,它们之间的距离为r,不计其他天体的影响,两黑洞的质量不变。下列各图可能正确的是
二、解答题(共4题,共20分)
7、 如图所示,质量为m2=2kg和m3=3kg的物体静止放在光滑水平面上,两者之间有压缩着的轻弹簧(与m2、m3不拴接).质量为m1=1kg的物体以速度v0=9m/s向右冲来,为了防止冲撞,释放弹簧将m3物体发射出去,m3与m1碰撞后粘合在一起.试求: (1)m3的速度至少多大,才能使以后m3和m2不发生碰撞? (2)为保证m3和m2恰好不发生碰撞,弹簧的弹性势能至少多大? 8、 一只篮球的体积为V0,球内气体的压强为p0,温度为T0。现用打气筒对篮球充入压强为p0、温度为T0的气体,使球内气体压强变为3p0,同时温度升至2T0。已知气体内能U与温度的关系为U=T(为正常数),充气过程中气体向外放出Q的热量,篮球体积不变。求: ①充入气体的体积; ②充气过程中打气筒对气体做的功。 9、 质量为4kg的木块放在倾角为300长为15m的固定斜面上时,木块恰好能沿斜面匀速下滑,若改用沿斜面向上的恒力F拉木块,木块从静止开始沿斜面运动2.5m所用的时间为1s(g取10m/s2)求: (1)恒力F的大小 (2)要使物体能从斜面底端运动到顶端F至少要作用多长时间? 10、 如图所示,光滑圆弧形凹槽ABC放在水平地面上,O为圆心,A、C两点等高且为圆弧边缘,B为最低点,张角∠AOC可随意调节,圆弧半径r=0.5m。现将OA与竖直方向的夹角θ1调为53°,把一个质量m=0.1kg的小球从水平桌面的边缘P点以v0=3m/s向右水平抛出,该小球恰能从A点沿圆弧的切线方向进入凹槽。已知sin53°=0.8,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。 (1)求小球运动到A点时的速度大小; (2)求小球在B点时对轨道的压力大小; (3)改变θ1和v0的大小,同时把凹槽在水平地面上左右移动,使小球仍能从A点沿切线方向进入凹槽。若PA与竖直方向的夹角为θ2,试证明:。 |
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河北省定州中学高一承智班下期末物理试卷(解析版)
1、
从地面竖直向上抛出一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H,设上升过程中空气阻力f恒定。在小球从抛出到上升至最高处的过程中,下列正确的是( )
A.小球的动能减少mgH
B.小球的动能减少fH
C.小球的机械能减少fH
D.小球的机械能减少(mg+f)H
C
试题分析:小球上升的过程中,重力和阻力都做负功,根据动能定理得:,则得动能的减小量等于,故AB错误;根据功能关系知:除重力外其余力做的功等于机械能的变化量.在上升过程中,物体克服阻力做功,故机械能减小,C正确;D错误;故选C。
2、
从地面上以初速度v0=10 m/s竖直向上抛出一质量为m=0.2 kg的小球,若运动过程中小球受到的空气阻力f与其速率v成正比,其关系为f=kv,小球运动的速率随时间变化规律如图所示,t1时刻到达最高点,再落回地面,落地时速率为v1=2m/s,且落地前已经做匀速运动(取g=10m/s2),则以下说法正确的是
A. k的值为1kg·s/m
B. 小球在上升阶段速度大小为1 m/s时,加速度大小为20m/s2
C. 小球抛出瞬间的加速度大小为60m/s2
D. 小球抛出到落地过程中所用时间为1.2s
CD
试题分析:小球落地前以v1匀速运动,则有:,即,A错误;根据牛顿第二定律得:,得,B错误;小球抛出瞬间的加速度大小为,C正确;上升时加速度为a,,
取极短时间△t内,速度变化△v,有:,
上升的全过程:,
又:,,
解得:,得:,
下降时加速度为a2,,
同理可得:,所以:,
解得:,故选CD。
3、
如图所示,在楼道内倾斜天花板上安装灯泡。将一根轻绳的两端分别固定在天花板上的a、b两点,另取一根轻绳将灯泡悬挂在O点,绳Oa水平,整个装置静止。现保持O点位置不变,对灯泡施加一个水平向右的拉力,使它稍向右移动一小段距离,两绳中拉力F1和F2的变化情况是
A. F1减小 B. F1不变 C. F2减小 D. F2不变
D
试题分析:设灯泡为C.先选择灯泡为研究对象,开始时灯泡受到重力和绳子的拉力,所以绳子的拉力等于灯泡的重力;设对灯泡施加一个水平向右的拉力后设OC与竖直方向之间的拉力为,如图,则:
选择节点O点为研究对象,则O点受到三个力的作用处于平衡状态,受力如图,由图可知,在竖直方向:F2沿竖直方向的分力始终等于,而且F2的方向始终不变,所以F2始终不变;沿水平方向:F1的大小等于F2沿水平方向的分力与FC沿水平方向分力的和,由于FC沿水平方向分力随θ的增大而增大,所以F1逐渐增大.可知四个选项中只有D正确,故选D。
4、
如图所示,A、B两木块的重力均为50 N,放在倾角=370的斜面上,A、B与斜面间的动摩擦因数均为0.5。在沿斜面向上的大小为60 N的力F作用下,A、B静止在斜面上,此时,与A、B相连的轻弹簧被拉伸了3cm,弹簧的劲度系数为400N/m。则下列说法正确的是 ( )
A. A、B所受的摩擦力均为零
B. B受的摩擦力为2N,方向沿斜面向上
C. A受的摩擦力为18N,方向沿斜面向下
D. B受的摩擦力为12N,方向沿斜面向上
C
试题分析:根据胡克定律可知,弹簧弹力:,A处于静止状态,受力平衡,设A受到的摩擦力方向向下,根据平衡条件得:,解得:,方向沿斜面向下;B处于静止状态,受力平衡,设B受到的摩擦力方向向下,根据平衡条件得:,解得:,则B受的摩擦力为18N,方向沿斜面向上,C正确;ABD错误;故选C。
5、
如图所示,质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落,落到地面进入沙坑h/10停止,则钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的( )倍.
A.9 B.10 C.11 D.12
C
试题分析:对全程运用动能定理得:,解得:,故C正确。
6、
美国科学家在2016年2月11日宣布,他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)“探测到两个黑洞合并时产生的引力波”,爱因斯坦在100年前的预测终被证实。两个黑洞在合并的过程中,某段时间内会围绕空间某一位置以相同周期做圆周运动,形成“双星”系统。设其中一个黑洞的线速度大小为v,加速度大小为a,周期为T,两黑洞的总机械能为E,它们之间的距离为r,不计其他天体的影响,两黑洞的质量不变。下列各图可能正确的是
B
试题分析:根据万有引力定律可得:,则,因为,则,;根据,则,故v-r图像不是线性关系,A错误;根据,解得,故a-r-2是过原点的直线,B正确;根据,解得,C错误;根据及,解得两黑洞的总机械能为,D错误;故选B。
7、
如图所示,质量为m2=2kg和m3=3kg的物体静止放在光滑水平面上,两者之间有压缩着的轻弹簧(与m2、m3不拴接).质量为m1=1kg的物体以速度v0=9m/s向右冲来,为了防止冲撞,释放弹簧将m3物体发射出去,m3与m1碰撞后粘合在一起.试求:
(1)m3的速度至少多大,才能使以后m3和m2不发生碰撞?
(2)为保证m3和m2恰好不发生碰撞,弹簧的弹性势能至少多大?
(1);(2)
试题分析:(1)设m3发射出去的速度为v1,m2的速度为v2以向右的方向为正方向,
对m2、m3,由动量守恒定律得:。
只要m1和m3碰后速度不大于v2,则m3和m2就不会再发生碰撞,m3与m2恰好不相撞时,两者速度相等。
对m1、m3,由动量守恒定律得:
解得:
即弹簧将m3发射出去的速度至少为
(2)对m2、m3及弹簧,由机械能守恒定律得:。
8、
一只篮球的体积为V0,球内气体的压强为p0,温度为T0。现用打气筒对篮球充入压强为p0、温度为T0的气体,使球内气体压强变为3p0,同时温度升至2T0。已知气体内能U与温度的关系为U=T(为正常数),充气过程中气体向外放出Q的热量,篮球体积不变。求:
①充入气体的体积;
②充气过程中打气筒对气体做的功。
①0.5V0 ②
试题分析:①设充入气体体积ΔV,由理想气体状态方程可知:
则
②由题意:
由热力学第一定律:可得:
9、
质量为4kg的木块放在倾角为300长为15m的固定斜面上时,木块恰好能沿斜面匀速下滑,若改用沿斜面向上的恒力F拉木块,木块从静止开始沿斜面运动2.5m所用的时间为1s(g取10m/s2)求:
(1)恒力F的大小
(2)要使物体能从斜面底端运动到顶端F至少要作用多长时间?
(1)60N(2)2s
试题分析:(1)木块在斜面上所受的滑动摩擦力:①
木块在拉力作用下运动时:②
由牛顿第二定律得:③
由以上三式代入数据求得:
(2)设拉力最小作用时间为t,则:,
撤去F后:
且,
解得:
10、
如图所示,光滑圆弧形凹槽ABC放在水平地面上,O为圆心,A、C两点等高且为圆弧边缘,B为最低点,张角∠AOC可随意调节,圆弧半径r=0.5m。现将OA与竖直方向的夹角θ1调为53°,把一个质量m=0.1kg的小球从水平桌面的边缘P点以v0=3m/s向右水平抛出,该小球恰能从A点沿圆弧的切线方向进入凹槽。已知sin53°=0.8,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。
(1)求小球运动到A点时的速度大小;
(2)求小球在B点时对轨道的压力大小;
(3)改变θ1和v0的大小,同时把凹槽在水平地面上左右移动,使小球仍能从A点沿切线方向进入凹槽。若PA与竖直方向的夹角为θ2,试证明:。
(1)5m/s(2)6.8N(3)见解析;
试题分析:(1)将小球经A点时的速度vA分解,有:
解得:
(2)小球从A到B的过程,由机械能守恒定律有
在B点,对小球有:
代入数据解得
由牛顿第三定律知,小球经B点时对圆槽的压力大小为6.8N。
(3)小球能从A点沿切线方向进入圆弧,说明其经A点时的速度vA与水平方向的夹角为θ1。设它从P到A的时间为t,则有:
所以有:,得证