河北省辛集中学2020-2021学年高一物理下学期第一次月考试题.doc

河北省辛集中学2020-2021学年高一物理下学期第一次月考试题

河北省辛集中学2020-2021学年高一物理下学期第一次月考试题

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12

河北省辛集中学2020-2021学年高一物理下学期第一次月考试题
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题：（共15题,每题4分,共60分。1—10为单选，11—15为多项选择，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。）
1.下列说法正确的是(　　)
A．如果物体受到的合力为零，则其机械能一定守恒
B．如果物体受到的合力做功为零，则其机械能一定守恒
C．物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，其机械能不一定守恒
D．做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒
2.用力F拉着一个物体从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功－3 J，拉力F做功8 J，空气阻力做功－0.5 J，则下列判断正确的是(　　)
A．物体的重力势能增加了4.5 J
B．物体的重力势能减少了3 J
C．物体的动能增加了4.5 J
D．物体的动能增加了8 J
3.如图所示，表示物体在力 F 的作用下在水平面上发生了一段位移 x，设这三种情形下力 F 和位移 x 的大小都是一样的，计算这三种情形下力 F 对物体做的功的数值可知

A．图甲情况下 F 做的功的数值最少 B．图乙情况下 F 做的功的数值最多
C．图丙情况下 F 做的功的数值最少 D．三种情况下 F 做的功的数值一样多
4.质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则(　　)

A．重力对A物体做的功大于重力对B物体做的功
B．重力的平均功率相同
C．到达水平面时重力的瞬时功率PA<PB
D．到达水平面时两物体的动能相同，速度相同
5.我国自主研制的绞吸挖泥船“天鲲号”达到世界先进水平．若某段工作时间内，“天鲲号”的泥泵输出功率恒为1×104 kW，排泥量为1.4 m3/s，排泥管的横截面积为0.7 m2.则泥泵对排泥管内泥浆的推力为(　　)
A．5×106 N B．2×107 N
C．2×109 N D．5×109 N
6.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍．P与Q的周期之比约为(　　)
A．2∶1 B．4∶1
C．8∶1 D．16∶1
7.2018年2月，我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318＋0253”，其自转周期T＝5.19 ms.假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为6.67×10－11 N·m2/kg2.以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为(　　)
A．5×109 kg/m3 B．5×1012 kg/m3
C．5×1015 kg/m3 D．5×1018 kg/m3
8.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G.则

A．v1＞v2，v1＝ B．v1＞v2，v1＞
C．v1＜v2，v1＝ D．v1＜v2，v1＞

9.质量相同的三颗卫星a、b、c绕地球做匀速圆周运动，其中b、c在地球的同步轨道上，a距离地球表面的高度为R，此时a、b恰好相距最近．已知地球质量为M、半径为R、地球自转的角速度为ω.万有引力常量为G，则(　　)

A．发射卫星b时速度要大于11.2 km/s
B．卫星a的机械能大于卫星b的机械能
C．卫星a和b下一次相距最近还需经过t＝
D．若要卫星c沿同步轨道与b实现对接，可让卫星c加速
10. 子弹的速度为v，打穿一块固定的木块后速度刚好变为零。若木块对子弹的阻力为恒力，那么当子弹射入木块的深度为其厚度的三分之一时，子弹的速度是(　　)
A.v B.v C.v D.v
11．已知引力常量G 和下列各组数据，能计算出地球质量的是( )
A．月球绕地球运行的周期及月球的半径
B．地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
C．人造地球卫星在地面附近运行的周期和轨道半径
D．若不考虑地球自转，已知地球的半径及地球表面的重力加速度
12.同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2。第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是(　　)

A.＝ B.＝()2 C.＝ D.＝
13.2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波．根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s时，它们相距约400 km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈．将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星(　　)
A．质量之积 B．质量之和
C．速率之和 D．各自的自转角速度
14.一辆汽车在平直公路上运动，运动过程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的功率，其牵引力和速度的关系图象如图所示.若已知汽车的质量m、牵引力F1和速度v1及该车所能达到的最大速度v3，运动过程中所受阻力恒定，则根据图象所给的信息，下列说法中正确的是(　　)

A.汽车行驶中所受的阻力为
B.汽车匀加速运动的过程中加速度大小为
C.速度为v2时的加速度大小为
D.若速度为v2时牵引力恰为，则有v2＝2v1
15.如图甲所示，置于水平地面上质量为m的物体，在竖直拉力F作用下，由静止开始向上运动，其动能Ek与距地面高度h的关系图象如图乙所示，已知重力加速度为g，空气阻力不计．下列说法正确的是(　　)

A．在0～h0过程中，F大小始终为2mg
B．在0～h0和h0～2h0过程中，F做功之比为2∶1
C．在0～2h0过程中，物体的机械能不断增加
D．在2h0～3.5h0过程中，物体的机械能不断减少
第Ⅱ卷 非选择题
二、计算题：(共4题,每题10分，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位，并且要选定研究对象，进行必要的受力分析。)
16.某中子星的质量大约与太阳的质量相等，为2×1030 kg，但是它的半径只有10km。
（1）求此中子星表面的自由落体加速度。
（2）贴近中子星表面，求沿圆轨道运动的小卫星的速度。（计算结果均保留两位有效数字）

17.宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为 R 的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为m。
（1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期。
（2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？

18. 我国的“动车组”技术居世界领先地位，成为城际间高效交通的重要工具。动车组就是由几节自带动力的车厢与几节不带动力的车厢编成的列车组。有一动车组由8节车厢连接而成，其中第1节和第7节车厢为动力车厢，每节动力车厢的额定功率均为。动车组每节车厢的质量均为，在行驶过程中阻力恒为其重力的0.1倍。若动车组从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为，动力车厢的输出功率达到额定功率后，保持功率不变继续行驶了1000 m时达到最大速度，此后以最大速度保持匀速行驶。已知运行过程中，每节动力车厢总保持相同的功率输出，。求：
（1）动车组匀加速阶段结束时的速度大小；
（2）动车组从静止到获得最大行驶速度所用的总时间。

19.半径R＝0.4 m的光滑半圆轨道与水平地面相切于B点，且固定于竖直平面内．在水平地面上距B点x＝5 m处的A点放一质量m＝3 kg的小物块，小物块与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.5.小物块在与水平地面夹角θ＝37°、斜向上的拉力F的作用下由静止向B点运动，运动到B点时撤去F，小物块沿圆轨道上滑，且恰能到圆轨道最高点C.圆弧的圆心为O，P为圆弧上的一点，且OP与水平方向的夹角也为θ.(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：

(1)小物块在B点的最小速度vB的大小；
(2)在(1)情况下小物块在P点时对轨道的压力大小；
(3)为使小物块能沿水平面运动并通过圆轨道C点，则拉力F的大小范围．

河北辛集中学2020级高一下学期第一次阶段考试
高一物理试题答案
一、 选择题：（共15题,每题4分,共60分。1—10为单选，11—15为多项选择，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。）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
D
C
D
C
A
C
C
B
C
D
CD
AD
BC
BD
AC
5.解析　由排泥量和排泥管横截面积可求得排泥速度v＝＝2 m/s.由P＝Fv可得F＝＝＝5×106 N．故A正确.
6.解析　由G＝mr知，＝，则两卫星＝.因为rP∶rQ＝4∶1，故TP∶TQ＝8∶1.
7.解析　脉冲星自转，边缘物体m恰对球体无压力时万有引力提供向心力，则有G＝mr，
又知M＝ρ·πr3
整理得密度ρ＝＝ kg/m3≈5.2×1015 kg/m3.
14.解析[汽车做匀加速直线运动结束时，即速度为v1时汽车的功率达到额定功率，则有P＝F1v1，之后汽车保持功率不变，当牵引力等于阻力时速度达到最大，则有F1v1＝Ffv3，解得Ff＝，A错误；根据牛顿第二定律得汽车在匀加速阶段的加速度大小为a＝＝＝，B正确；汽车的速度为v2时，牵引力大小F2＝＝，根据牛顿第二定律得此时汽车的加速度大小为a′＝＝＝，C错误；若汽车的速度为v2时，牵引力恰为，则有＝＝，解得v2＝2v1，D正确.]
15.解析　0～h0过程中，Ek－h图象为一段直线，由动能定理得：(F－mg)h0＝mgh0－0，故F＝2mg，A正确；由A可知，在0～h0过程中，F做功为2mgh0，在h0～2h0过程中，由动能定理可知，WF－mgh0＝1.5mgh0－mgh0，解得WF＝1.5mgh0，因此在0～h0和h0～2h0过程中，F做功之比为4∶3，故B错误；在0～2h0过程中，F一直做正功，故物体的机械能不断增加，C正确；在2h0～3.5h0过程中，由动能定理得WF′－1.5mgh0＝0－1.5mgh0，则WF′＝0，故F做功为0，物体的机械能保持不变，故D错误．
二、计算题：(共4题,每题10分，共40分。)

16.（1）1.3×1012m/s2 （2）1.1×108 m/s(或1.2×108 m/s)
17. （1）（5分）第一种形式下，由万有引力定律和牛顿第二定律得
解得星体运动的线速度 v=
星体运动的周期 T==4πR。
（2）（5分）

18. 【解析】（1）（5分）设动车组总的牵引力为，匀加速启动阶段结束时的速度为
由，得
由
得
（2）（5分）匀加速阶段的时间为
动车组最大行驶速度
恒定功率启动阶段的时间设为，动车组质量，由动能定理

得，所以，总的时间为
19.解析　(1) （3分）小物块恰能到圆轨道最高点C时，物块与轨道间无弹力．设在最高点物块速度为vC，
由mg＝m得：vC＝2 m/s
物块从B运动到C，由动能定理有：
－2mgR＝mv－mv
解得：vB＝2 m/s
(2) （3分）物块从P到C由动能定理有：
－mgR(1－sin θ)＝mv－mv
解得vP＝ m/s
在P点由牛顿第二定律有：mgsin θ＋FN＝m
解得FN＝36 N
根据牛顿第三定律可知，小物块在P点对轨道的压力大小为FN′＝FN＝36 N
(3) （4分）当小物块刚好能通过C点时，拉力F有最小值，对物块从A到B过程分析：
Ff＝μ(mg－Fminsin θ)，Fminxcos θ－Ffx＝mv
解得Fmin＝ N
当物块在AB段即将离开地面时，拉力F有最大值，则Fmaxsin θ＝mg
解得Fmax＝50 N
综上，拉力的取值范围是： N≤F≤50 N.