湖南省常德市芷兰实验学校2015届高三上学期第一次月考物理试卷

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湖南省常德市芷兰实验学校2015届高三上学期第一次月考物理试卷一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分.第1-5为单选,第6-8为多选)1.某同学对着墙壁练习打网球,假定球在墙面上以25m/s的速度沿水平方向反弹,落地点到墙面的距离在10m至15m之间,忽略空气阻力,取g=10m/s2.则球在墙面上反弹点的高度范围是( )A.0.8 m至1.8 m B.0.8 m至1.6 m C.1.0 m至1.6 m D.1.0 m至1.8 m考点:平抛运动.专题:平抛运动专题.分析:球沿水平方向反弹,所以反弹后的球做的是平抛运动,根据平抛运动的规律,水平方向上的匀速直线运动,和竖直方向上的自由落体运动,列方程求解即可.解答:解:球做平抛运动,在水平方向上:x=V0t由初速度是25m/s,水平位移是10m至15m之间,所以球的运动的时间是0.4s﹣0.6s之间,在竖直方向上自由落体:h=gt2所以可以求得高度的范围是0.8m至1.8m,所以A正确.故选:A.点评:本题就是对平抛运动规律的直接考查,掌握住平抛运动的规律就能轻松解决.2.如图所示,一架在2 000m高空以200m/s的速度水平匀速飞行的轰炸机,要想用两枚炸弹分别炸山脚和山顶的目标A和B.已知山高720m,山脚与山顶的水平距离为800m,若不计空气阻力,g取10m/s2,则投弹的时间间隔应为( )A.4 s B.5 s C.8 s D.16 s考点:平抛运动.专题:平抛运动专题.分析:平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据高度求出求出平抛运动的时间,结合初速度求出投弹时距离目标的水平位移,从而得出两次投弹的水平位移,求出投弹的时间间隔.解答:解:根据h A=gt A2得:t A==s=20s,则抛出炸弹时距离A点的水平距离为:x1=v0t A=200×20m=4000m,根据h B=gt B2得:t B==s=16s,则抛出炸弹时距离B点的水平位移为:x2=v0t B=200×16m=3200m,则两次抛出点的水平位移为:x=x1+800﹣x2=4000m+800m﹣3200m=1600m则投弹的时间间隔为:△t==s=8s.故选:C.点评: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,结合运动学公式灵活求解.3.质量m=4kg的质点静止在光滑水平面上的直角坐标系的原点O,先用沿+x轴方向的力F1=8N作用了2s,然后撤去F1;再用沿+y方向的力F2=24N作用了1s.则质点在这3s内的轨迹为( )A.B.C.D.考点:运动的合成和分解;牛顿第二定律.专题:运动的合成和分解专题.分析:物体在F1作用下在x轴方向做匀加速直线运动,撤去F1,施加F2,由于合力与速度方向垂直,做曲线运动,将曲线运动分解为x轴方向和y轴方向研究,在x轴方向做匀速直线运动,在y轴方向做匀加速直线运动.解答:解:质点在F1的作用由静止开始从坐标系的原点O沿+x轴方向做匀加速运动,加速度a1=,速度为v1=at1=4m/s,对应位移,到2s末撤去F1再受到沿+y方向的力F2的作用,物体在+x轴方向匀速运动,x2=v1t2=4m,在+y方向加速运动,+y方向的加速度,方向向上,对应的位移y=,物体做曲线运动.q再根据曲线运动的加速度方向大致指向轨迹凹的一向,知D正确,A、B、C错误.故选D.点评:解决本题的关键掌握处理曲线运动的方法,将曲线运动分解为x轴方向和y轴方向,分析出两方向分运动的情况.4.如图所示,内壁光滑的半球形容器固定放置,其圆形顶面水平.两个完全相同的小球a、b分别沿容器内壁,在不同的水平面内做匀速圆周运动.下列判断正确的是( )A.a对内壁的压力小于b对内壁的压力B.a的周期小于b的周期C.a的角速度小于b的角速度D.a的向心加速度与b的向心加速度大小相等考点:向心力;牛顿第二定律;线速度、角速度和周期、转速.专题:牛顿第二定律在圆周运动中的应用.分析:以任意一球为研究对象,根据牛顿第二定律得出角速度、周期、向心加速度和小球所受支持力的表达式,再比较其大小.解答:解:A、以任意一球为研究对象,受力情况如图,由图得到轨道对小球的支持力N=,对于两球θa>θb,所以N a>N b,故A错误;B、小球受重力mg和内壁的支持力N,由两力合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:mgtanθ=mω2r,得,ω=,设球的半径为R,根据几何关系可知,运动半径r=Rsinθ,则ω=,对于两球θa>θb,则ωa>ωb,周期T=,所以T a<T b,故B正确,C错误;D、向心加速度a n=gtanθ,对于两球θa>θb,则向心加速度a a>a b.故D错误.故选:B点评:分析受力情况,确定小球向心力的来源,再由牛顿第二定律和圆周运动结合进行分析,是常用的方法和思路.5.如图,地球赤道上山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3,向心加速度分别为a1、a2、a3,则( )A.v1>v2>v3B.v1<v3<v2C.a1>a2>a3D.a1<a2<a3考点:人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.专题:人造卫星问题.分析:题中涉及三个物体:地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p、同步通信卫星q;山丘e 与同步通信卫星q转动周期相同,近地资源卫星p与同步通信卫星q,都是万有引力提供向心力;分两种类型进行比较分析即可.解答:解:A、B、山丘e与同步通信卫星q转动周期相等,根据v=,由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故V1<V3;根据卫星的线速度公式v=,由于近地资源卫星的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故近地资源卫星的线速度大于同步通信卫星的线速度,即V3<V2;故V1<V3<V2,故A错误,B正确;C、D、山丘e与同步通信卫星q转动周期相等,根据a=ω2r=,由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故山丘e的轨道加速度大于同步通信卫星q的加速度,即a1<a3;根据卫星的周期公式T==2π,由于近地资源卫星的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故近地资源卫星的加速度小于同步通信卫星的加速度,即a3<a2;故a1<a3<a2,故C、D均错误.故选:B.点评:本题关键要将地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p、同步通信卫星q分为两组进行分析比较,最后再综合;一定不能将三个物体当同一种模型分析,否则会使问题复杂化.6.2012年7月,一个国际研究小组借助于智利的甚大望远镜,观测到了一组双星系统,它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动,如图所示.此双星系统中体积较小成员能“吸食”另一颗体积较大星体表面物质,达到质量转移的目的,假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变,则在最初演变的过程中( )A.它们做圆周运动的万有引力保持不变B.它们做圆周运动的角速度不断变大C.体积较大星体圆周运动轨迹半径变大,线速度也变大D.体积较大星体圆周运动轨迹半径变大,线速度变小考点:万有引力定律及其应用.专题:万有引力定律的应用专题.分析:双星绕两者连线的一点做匀速圆周运动,由相互之间万有引力提供向心力,根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力进行分析.解答:解:A、设体积较小的星体质量为m1,轨道半径为r1,体积大的星体质量为m2,轨道半径为r2.双星间的距离为L.转移的质量为△m.则它们之间的万有引力为F=G,根据数学知识得知,随着△m的增大,F先增大后减小.故A错误.B、对m1:G=(m1+△m)ω2r1①对m2:G=(m2﹣△m)ω2r2②由①②得:ω=,总质量m1+m2不变,两者距离L不变,则角速度ω不变.故B错误.C、D由②得:ω2r2=,ω、L、m1均不变,△m增大,则r2增大,即体积较大星体圆周运动轨迹半径变大.由v=ωr2得线速度v也增大.故C正确.D错误.故选C点评:本题是双星问题,要抓住双星系统的条件:角速度与周期相同,运用牛顿第二定律采用隔离法进行研究.7.如图所示,水平放置的两个用相同材料制成的轮P和Q靠摩擦传动(不打滑),两轮的半径R:r=2:1.当主动轮Q匀速转动时,在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q 轮边缘上,此时Q轮转动的角速度为ω1,木块的向心加速度为a1;若改变转速,把小木块放在P轮边缘也恰能静止,此时Q轮转动的角速度为ω2,木块的向心加速度为a2,则( )A.B.C.D.考点:向心加速度;线速度、角速度和周期、转速.专题:匀速圆周运动专题.分析:对于在Q边缘的木块,最大静摩擦力恰为向心力,若将小木块放在P轮上,欲使木块相对B轮也静止,也是最大静摩擦力提供向心力,根据向心力公式即可求解.解答:解:在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上.则有最大静摩擦力提供向心力.即为μmg=mω12r,当木块放在P轮也静止,则有μmg=mωP2R,解得:因为线速度相等,ω2r=ωP R解得:ω2=2ωP所以因为a1=ω12r,a2=ωP2R,所以故选AC点评:本题要抓住恰好静止这个隐含条件,即最大静摩擦力提供向心力,难度适中.8.如图所示,一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔的水平桌面上.小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆).现使小球改到一个更2014-2015学年高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出),两次金属块Q都保持在桌面上静止.则后一种情况与原来相比较,下面的判断中正确的是( )A.Q受到桌面的支持力变大 B.Q受到桌面的静摩擦力变大C.小球P运动的角速度变大 D.小球P运动的周期变大考点:向心力;摩擦力的判断与计算;线速度、角速度和周期、转速.专题:运动学与力学(一).分析:金属块Q保持在桌面上静止,根据平衡条件分析所受桌面的支持力是否变化.以P 为研究对象,根据牛顿第二定律分析细线的拉力的变化,判断Q受到桌面的静摩擦力的变化.由向心力知识得出小球P运动的角速度、周期与细线与竖直方向夹角的关系,再判断其变化.解答:解:A、金属块Q保持在桌面上静止,对于金属块和小球研究,竖直方向没有加速度,根据平衡条件得知,Q受到桌面的支持力等于两个物体的总重力,保持不变.故A错误.B、C、D设细线与竖直方向的夹角为θ,细线的拉力大小为T,细线的长度为L.P球做匀速圆周运动时,由重力和细线的拉力的合力提供向心力,如图,则有T=,mgtanθ=mω2Lsinθ,得角速度ω=,周期T=使小球改到一个更2014-2015学年高一些的水平面上作匀速圆周运动时,θ增大,cosθ减小,则得到细线拉力T增大,角速度增大,周期T减小.对Q,由平衡条件得知,f=Tsinθ=mgtanθ,知Q受到桌面的静摩擦力变大.故B、C正确,D错误.故选:BC.点评:本题中一个物体静止,一个物体做匀速圆周运动,分别根据平衡条件和牛顿第二定律研究,分析受力情况是关键.三、非选择题9.某学生为了测量人骑自行车行驶过程中的阻力系数k(人骑车时所受阻力f与总重力mg 的比值),他依次进行了以下操作:A.找一段平直路面,并在路面上画一道起点线;B.用较快的初速度骑车驶过起点线,并同时从车架上放下一团橡皮泥;C.自行车驶过起点线后就停止蹬车,让其靠惯性沿直线行驶,记下自行车停下的位置;D.用卷尺量出起点线到橡皮泥的距离s、起点线到终点的距离L及车架离地的高度h.根据上述操作,回答下列问题:(1)自行车驶过起点线时的速度大小为s(2)自行车在行驶中的阻力系数k=(要求用测量得到的物理量来表示).考点:探究影响摩擦力的大小的因素.专题:实验题;摩擦力专题.分析:(1)橡皮泥做平抛运动,由平抛运动知识求出自行车的速度.(2)停止蹬车后,自行车做匀减速运动,由匀变速运动的速度位移公式求出自行车的加速度,由牛顿第二定律求出自行车受到的阻力,然后求出阻力系数.解答:解:(1)设自行车受到为v,橡皮泥做平抛运动,水平方向上:s=vt,竖直方向上:h=gt2,解得:v=s;(2)自行车做匀减速直线运动,由匀变速运动的速度位移公式可得:0﹣v2=2aL,解得:a=﹣,负号表示加速度方向与速度方向相反;自行车在减速过程中,受到的合力为阻力f,由牛顿第二定律得:f=ma,阻力系数k=,解得k=;故答案为:(1);(2).点评:知道橡皮泥做平抛运动、停止蹬车后自行车做匀减速直线运动,熟练应用平抛运动与匀变速运动规律、牛顿第二定律,即可正确解题.10.图1是利用激光测转的原理示意图,图中圆盘可绕固定轴转动,盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料.当盘转到某一位置时,接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束,并将所收到的光信号转变成电信号,在示波器显示屏上显示出来(如图2所示).(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10﹣2s,则圆盘的转速为4.55转/s.(保留3位有效数字)(2)若测得圆盘直径为10.20cm,则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为1.46 cm.(保留3位有效数字)考点:线速度、角速度和周期、转速;匀速圆周运动.专题:压轴题.分析:从图象中能够看出圆盘的转动周期即图象中电流的周期,根据转速与周期的关系式T=,即可求出转速,反光时间即为电流的产生时间;解答:解:(1)从图2显示圆盘转动一周在横轴上显示22格,由题意知道,每格表示1.00×10﹣2s,所以圆盘转动的周期为0.22秒,则转速为4.55r/s;(2)反光中引起的电流图象在图2中横坐标上每次一小格,说明反光涂层的长度占圆盘周长的22分之一,故圆盘上反光涂层的长度为==1.46cm;故答案为:4.55,1.46.点评:本题要注意保留3位有效数字,同时要明确圆盘的转动周期与图象中电流的周期相等,还要能灵活运用转速与周期的关系公式!11.如图所示一辆箱式货车的后视图.该箱式货车在水平路面上做弯道训练.圆弧形弯道的半径为R=8m,车轮与路面间的动摩擦因数为μ=0.8,滑动摩擦力等于最大静摩擦力.货车顶部用细线悬挂一个小球P,在悬点O处装有拉力传感器.车沿平直路面做匀速运动时,传感器的示数为F0=4N.取g=10m/s2.(1)该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时,为了防止侧滑,车的最大速度v m是多大?(2)该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动,稳定后传感器的示数为F=5N,此时细线与竖直方向的夹角θ是多大?此时货车的速度v是多大?考点:牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.专题:牛顿运动定律综合专题.分析:(1)汽车在圆弧水平弯道路面行驶,做的是圆周运动.此时汽车需要的向心力是由静摩擦力提供的,而汽车的最大安全速度是指由路面的最大静摩擦力提供向心力,从而求出的速度.当速度再大时,汽车就会侧向滑动,失去控制了.(2)根据货物的受力分析图,求得货车的加速度,然后代入向心力的公式即可求得结果.解答:解:(1)汽车在圆弧水平弯道路面行驶,做圆周运动.其所需要的向心力由静摩擦力提供:F静=由上式可知,当静摩擦力越大时,速度也越大.所以静摩擦力最大时,速度达最大.即==8m/s所以汽车的安全速度小于最大速度,及v<8m/s.(2)细线与竖直方向的夹角θ时受力如图:所以:,θ=37°又ma=mgtanθ=0.75mg物体的向心力:所以:m/s;答:(1)该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时,为了防止侧滑,车的最大速度v m是7m/s;(2)该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动,稳定后传感器的示数为F=5N,此时细线与竖直方向的夹角θ是37°,此时货车的速度v是m/s.点评:搞清汽车做圆周运动所需要的向心力来源是本题关键,同时知晓安全速度是指汽车在转向时没有侧向位移.该题难度适中.12.随着现代科学技术的飞速发展,广寒宫中的嫦娥不再寂寞,古老的月球即将留下中华儿女的足迹.航天飞机将作为能往返于地球与太空、可以重复使用的太空飞行器,备受人们的喜爱.宇航员现欲乘航天飞机对在距月球表面高h处的圆轨道上运行的月球卫星进行维修.试根据你所学的知识回答下列问题:(1)维修卫星时航天飞机的速度应为多大?(2)已知月球自转周期为T0,则该卫星每天可绕月球转几圈?(已知月球半径为R,月球表面的重力加速度为g m,计算过程中可不计地球引力的影响,计算结果用h、R、g m、T0等表示)考点:人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.专题:人造卫星问题.分析:(1)根据万有引力提供向心力和万有引力等于重力,求出航天飞机的速度.(2)根据万有引力提供向心力求出卫星的周期,从而求出卫星每天绕月球运转的圈数.解答:解:(1)根据万有引力定律,在月球上的物体①卫星绕月球作圆周运动,设速度为v,则②①②式联立解得:(2)设卫星运动周期为T,则解得:=2π则每天绕月球运转的圈数为答:(1)维修卫星时航天飞机的速度为.(2)已知地球自转周期为T0,则该卫星每天可绕月球转的圈数为.点评:解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力.13.(17分)如图所示,AB和CDO都是处于竖直平面内的光滑圆弧形轨道,OA处于水平位置.AB是半径为R=2m的圆周轨道,CDO是半径为r=1m的半圆轨道,最高点O处固定一个竖直弹性档板.D为CDO轨道的中央点.BC段是水平粗糙轨道,与圆弧形轨道平滑连接.已知BC段水平轨道长L=2m,与小球之间的动摩擦因数μ=0.4.现让一个质量为m=1kg的小球P从A点的正上方距水平线OA高H处自由落下.(取g=10m/s2)(1)当H=1.4m时,问此球第一次到达D点对轨道的压力大小.(2)当H=1.4m时,试通过计算判断此球是否会脱离CDO轨道.如果会脱离轨道,求脱离前球在水平轨道经过的路程.如果不会脱离轨道,求静止前球在水平轨道经过的路程.考点:动能定理;牛顿第二定律.专题:动能定理的应用专题.分析:(1)先对从P到D过程根据动能定理列式求解D点速度,然后由支持力提供向心力列式求解支持力.(2)先判断能够第一次到达O点,第二次来到D点是沿着原路返回,然后判断能否第三次到达D点,最后对全程根据动能定理列式求解总路程.解答:解:(1)设小球第一次到达D的速度V D,P到D点的过程对小球根据动能定理列式,有:mg(H+r)﹣μmgL=mV D2在D点对小球列牛顿第二定律:F N=m联立解得:F N=32N(2)第一次来到O点,速度V1P到O点的过程对小球根据动能定理列式,有:mgH﹣μmgL=mV12解得:V12=12要能通过O点,须mg<m临界速度V O2=10故第一次来到O点之前没有脱离,第二次来到D点是沿着原路返回,设第三次来到D点的动能E K对之前的过程根据动能定理列式,有:mg(H+r)﹣3μmgL=E K代入解得:E K=0故小球一直没有脱离CDO轨道设此球静止前在水平轨道经过的路程S对全过程根据动能定理列式,有:mg(H+R)﹣μmgS=0解得:S=8.5m答:(1)当H=1.4m时,此球第一次到达D点对轨道的压力大小为32N.(2)当H=1.4m时,此球不会脱离CDO轨道,静止前球在水平轨道经过的路程为8.5m.点评:本题关键是结合动能定理和向心力公式判断物体的运动情况,注意临界点D和Q位置的判断.。