江苏省常熟市高一下学期开学考试物理试题（word版含答案）

江苏省常熟市高一下学期开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．一质量为m的滑块静置于粗糙水平面上，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，在t=0时刻对其施加一个水平方向的作用力F，F的大小随时间的变化规律如图甲所示，f表示其受到的摩擦力，v表示其速度，a表示其加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在以下的乙图中对应图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．在空间运行的某人造地球卫星由于空气阻力的作用运行轨道将发生变化，则卫星运行轨道发生变化后，下列说法正确的是（　　）
A．卫星的线速度将减小
B．卫星的角速度将变大
C．卫星的向心加速度将变大
D．卫星的运行周期将要变大
3．关于对动能的理解，下列说法中正确的是（　　）
A．动能是能的一种表现形式，凡是运动的物体都具有动能
B．动能总为正值，但对于不同的参考系，同一物体的动能大小是不同的
C．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化；但速度变化时，动能不一定变化
D．动能不变的物体，一定处于平衡状态
4．嫦娥工程分为三期，简称“绕、落、回”三步走。我国发射的的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月。如图所示为其飞行轨道示意图，则下列说法正确的是
A．嫦娥三号的发射速度应该大于11.2 km/s
B．嫦娥三号在环月轨道1上P点的加速度等于在环月轨道2上P点的加速度
C．嫦娥三号在动力下降段中一直处于完全失重状态
D．嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小
二、单选题
5．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上做加速运动，达到某一速度后，立即开始减速，直至速度为零。若整个过程中，手掌和物体之间始终存在相互作用力，下列说法正确的是（　　）
A．物体的机械能一直增加 B．物体的机械能一直减小
C．物体的机械能先增加后减小 D．物体的机械能先减小后增加
6．地球同步卫星A和另一卫星B处在同一轨道平面内，其轨道半径之比为4：1，两卫星绕地球的公转方向相同，则下列关于A、B两颗卫星的说法正确的是（　　）
A．A、B两颗卫星所受地球引力之比为1：16
B．B卫星的角速度小于地面上跟随地球自转的物体的角速度
C．用弹簧秤称量同一物体，弹簧秤示数在B卫星中时更大
D．B卫星的公转周期为3h
7．如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落在比地面低h的海平面上，若以地面为零势能面，且不计空气阻力，则( )
A．物体在海平面的重力势能为mgh
B．重力对物体做的功为mgh
C．物体在海平面上的机械能为＋mgh
D．物体在海平面上的动能为-mgh
8．用水平恒力F拉动一物体在水平地面上做直线运动，当速度为v时，力F的瞬时功率为（　　）
A． B． C． D．
9．地表风速的大小对我们的生产生活有着很大的影响，所以我们经常会在铁路沿线、码头、建筑、索道、气象站、养殖场等处看到风速仪，它们能够实时进行数据收集并智能传送，其基本结构如图1所示．光源发出的光经光纤传输，被探测器接收．在风力作用下，风杯绕转轴以正比于风速（）的速率（）旋转，其关系为．风杯旋转会通过齿轮带动下面的凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住．已知风杯与转轴距离为r，风杯每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈．计算机对探测器接收到的光强变化情况进行分析，就能得到风速的大小．在时间内探测器接收到的光强随时间变化的关系如图2所示．下列说法正确的是
A．光纤材料内芯的折射率小于外套的折射率
B．风杯旋转的角速度小于凸轮圆盘的角速度
C．在时间内，风速逐渐增大
D．在时间内，风的平均速率为
三、实验题
10．探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）在这个实验中，利用了_______（选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系；
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板C与挡板B处，同时选择半径_______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮；
（3）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为，则左、右两边塔轮的半径之比为__________。
11．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是___________。
A．电磁打点计时器接交流电源
B．需要用刻度尺测量重物下落的高度
C．需要用秒表测量重物下落的时间
四、解答题
12．如图所示，装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°．已知小球的质量m=1kg，细线AC 长L=1m，B点距C点的水平和竖直距离相等．（g取10m/s2，sin37o=0.6，cos37o=0.8，结果可用根式表达）
（1）若装置匀速转动的角速度为ω1，细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向夹角仍为37°，求角速度ω1的大小；
（2）若装置以ω2匀速转动时，细线AB刚好竖直且张力为零，求此时角速度ω2的大小；
13．如图所示，一个质量为的物体，初速度为，受到水平方向成角斜向下方的推力作用，在水平地面上移动了距离后撤去推力，此后物体又滑行了的距离后停止了运动．设物体与地面间的滑动摩擦力为它们间弹力的倍，求：
（1）推力对物体做的功；
（2）请分别利用动能定理和做功定义式计算全过程中摩擦力对物体做的功
14．如图所示，在竖直面内有一长，倾角的粗糙斜面，斜面顶端平滑连接一管壁光滑、半径为的圆弧形管道（管道内径远小于），管道对应的圆心角也为。在管道出口处有一条长的水平传送带，传送带保持某一恒定速率v逆时针运转，在传送带末端D点右侧与光滑的平台平滑连接，“S”形玩具轨道固定在平台上，该轨道是用可以伸缩的内壁光滑的薄细圆塑料管弯成的，固定在竖直平面内，轨道弯曲部分是由两个半径R相等的半圆连接而成的，圆半径比细管内径大得多，轨道底端与平台面相切。现有一质量为的小物块（可视为质点）以的初速度从斜面A点向上运动，经及传送带后，平滑的从D点进入平台。已知物块与斜面和传送带间的摩擦因数均为，g取，求：
（1）小物块到达管道C点时的速度大小及其在C点时管道受到的弹力大小；
（2）小物块到达D点时的速度大小；
（3）现有一质量与小物块相等的小球静止在轨道最低点，小物块与小球相碰，碰后小物块速度变为原来的一半，方向不变，改变R的大小，当R的值是多少时，使小球从上端点P抛出落到平台面上时水平位移有最大值，并求出最大值？
15．中国科学院紫金山天文台将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。已知“高锟星”半径为R，其表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，在不考虑自转的情况，求解以下问题：（以下结果均用字母表达即可）
(1)假设“高锟星”为一均匀球体，试求“高锟星”的平均密度；
(2)卫星环绕“高锟星”运行的第一宇宙速度；
(3)假设某卫星绕“高锟星”做匀速圆周运动且运行周期为T，求该卫星距星球表面的高度。
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参考答案：
1．BD
【解析】
【详解】
AB．根据图像可知，物块所受拉力F随时间正比例增大，当拉力F小于最大静摩擦力时，物块处于静止状态，摩擦力为静摩擦力，满足
当拉力大于最大静摩擦力时，物块开始滑动，摩擦力为滑动摩擦力，大小满足
A错误B正确；
C．物块滑动前加速度为零，当物块开始滑动后，有牛顿第二定律可得
加速度随时间线性增大，C错误；
D．物块所受拉力F随时间正比例增大，当拉力F小于最大静摩擦力时，物块处于静止状态，当拉力大于最大静摩擦力时，物块开始滑动，根据
F随时间逐渐增大，则加速度逐渐增大，D正确。
故选BD。
2．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．人造地球卫星由于空气阻力的作用，导致其速度减小，需要的向心力减小，从而在万有引力的作用下做向心运动，所以其半径减小，因为万有引力做正功，导致其速度增大。A错误；
B．根据 可知，角速度增大。B正确；
C．根据可知，加速度增大，C正确；
D．根据可知，周清减小。D错误。
故选BC。
3．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．动能是由于物体运动而具有的能量，所以运动的物体就有动能
故A正确；
B．由于Ek＝mv2，而v与参考系的选取有关
故B正确；
C．由于速度是矢量，一定质量的物体，当速度方向变化，而大小不变时，动能并不改变，而当动能变化时，速度大小一定变化，即速度一定变化
故C正确；
D．做匀速圆周运动的物体动能不变，但并不处于平衡状态，平衡状态指合力为零
故D错误。
4．BD
【解析】
【详解】
A．在地球表面发射卫星的速度大于11.2km/s时，卫星将脱离地球束缚，绕太阳运动，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力，得，由此可知在轨道1上经过P点的加速度等于在轨道2上经过P点的加速度，故B正确；
C．嫦娥三号在动力下降段中，除了受到重力还受到动力，并不是完全失重状态，故C错误；
D．根据开普勒定律，由此可知，轨道半径越小，周期越小，故嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小，故D正确；
故选BD。
5．A
【解析】
【详解】
物体在向上运动的整个过程中，受重力和手掌对物体的支持力，除重力以外手掌对物体的支持力一直向上，所以手掌对物体一直做正功，物体的机械能一直增加，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
A．根据题述A、B两颗卫星的轨道半径之比为4∶1，可知两卫星距离地心的距离之比为
rA∶rB=4∶1
由万有引力定律F=G可知，A、B两颗卫星所受地球引力之比为
FA∶FB=mArB2∶mBrA2=mA∶16mB
由于题述没有给出A、B两颗卫星的质量关系，所以A、B两颗卫星所受地球引力之比不是1∶16，A错误；
B．由
G=mrω2
解得卫星绕地球运动的角速度ω=，由于卫星B的轨道半径小于同步卫星A，所以B卫星的角速度大于同步卫星A的角速度，而同步卫星A的角速度等于地面上跟随地球自转的物体的角速度，所以B卫星的角速度大于地面上跟随地球自转的物体的角速度，B错误；
C．由于物体在A、B卫星中均处于完全失重状态，物体对弹簧秤的拉力均为零，C错误；
D．同步卫星A绕地球运动的公转周期TA=24h，根据开普勒定律
=
解得
TB=TA=×24h=×24h=3h
D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
A.以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为-mgh，故A错误；
B.重力做功与路径无关，至于始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为mgh，故B正确；
C.不计空气阻力，只有重力对物体做功，所以物体的机械能守恒，则物体在海平面上的机械能等于在地面上的机械能，为，故C错误；
D.由机械能守恒定律得：，解得：，故D错误．
8．D
【解析】
【详解】
当速度为v时，力F的瞬时功率
P=Fv
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
光纤材料是根据全反射原理制成的，其内芯的折射率大于外套的折射率，从而光能在内部发生全反射而传播，选项A错误；因风杯每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈，可知风杯旋转的角速度大于凸轮圆盘的角速度，选项B错误；根据图b可知，在△t内，通过的光照的时间越来越长，则风轮叶片转动的越来越慢，即转速逐渐减小，风速减小，选项C错误；
在△t内挡了4次光，则T1＝．根据风轮叶片每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈可知：则风轮叶片转动的周期T=，则风轮叶片转动的平均速率，风的平均速率为，故D正确．故选D.
点睛：本题主要考查了圆周运动线速度、周期、转速之间的关系，能认真审题，搞清原理，同时能读懂b图是解题的关键．
10． 控制变量法 相同
【解析】
【分析】
【详解】
（1） [1]本实验中要分别探究向心力大小与质量m、角速度ω、半径r之间的关系，所以需要用到控制变量法。
（2）[2]探究向心力大小与圆周运动半径的关系时，需要控制小球的质量和运动角速度相同，所以应选择两个质量相同的小球选择相同半径的塔轮，则线速度大小相同，当塔轮半径相同时，角速度相同。
（3）[3]根据
F=mω2R
由题意可知
F右=2F左
R左=2R右
可得
ω左：ω右=1:2
由
v=ωr
可得
r左轮：r右轮=2:1
左、右两边塔轮的半径之比是2:1
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．电磁打点计时器使用低压（6V左右） 交流电源，故A错误；
B．需要用刻度尺测量重物下落的高度，，故B正确；
C．打点计时器有记时作用，不需要秒表，故C错误。
故选B。
12．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）细线AB上张力恰为零时，小球所受合外力为mgtan37°，应用牛顿第二定律可得
解得
（2）装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°，B点距C点的水平和竖直距离相等，所以，B点到OO′的距离为
若装置以ω2匀速转动时，细线AB刚好竖直且张力为零，则细线与OO′之间的夹角为θ′，由几何关系得
则有
应用牛顿第二定律可得
解得
13．(1) (2)
【解析】
【详解】
（1）根据恒力做功公式得：
．
（2）根据题意得：
当作用时，
撤去时，
则，
，
所以，
根据动能定理，，，，
，．
答：（1）推力对物体做的功为；
（2）全过程中摩擦力对物体所做的功为．
点睛：可以分成有推力和摩擦力作用与只有摩擦力两个阶段讨论，同一个力在不同阶段做的功可以相加．解题的关键是分清求某个力的功还是求合力的功，以及求哪个阶段的功．
14．（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）根据动能定理和牛顿第二定律有
解得
又
解得
（2）物块从传送带上离开的速度为，满足
解得
（3）动量守恒定律得
解得
从最低点到最高点，有
平抛运动有
解得
15．(1) ；(2) ；(3)
【解析】
【详解】
(1)星球表面的物体由
得
密度
=
(2)对绕星球表面做圆周运动的卫星根据
解得第一宇宙速度
(3)设高锟星质量为M，卫星质量为m1，轨道半径r，根据题意有
联立解得
所以卫星距地面高度
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