2021-2022学年黑龙江省哈尔滨市高一（下）期中物理试卷（含解析）.doc

第1页共17页20212022学年黑龙江省哈尔滨市高一下期中物理试卷注意事项答卷前考生务必将自己的姓名准考证号填写在答题卡上回答选择题时选出每小题答案后用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑如需改动用橡皮擦干净后再选涂其他答案标号回答非选择题时将答案写在答题卡上写在试卷上无效考试结束后本试卷和答题卡一并交回第I卷选择题一单选题本大题共7小题共280分人类对天体运动的认识经历了一个漫长的发展过程以下说法正确的是亚里士多德提出了日心说迈出了人类认识宇宙历程中最艰难而重要的一步第谷通过观察提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆牛顿在前人研究的基础上发现和总结出万有引力定律并测出了万有引力常量海王星的发现验证了万有引力定律的正确性显示了理论对实践的巨大指导作用甲乙两只小船在静水中的速度大小相等它们从河岸的同一点同时出发同时向河对岸行驶河水的流动速度平行河岸大小和方向保持不变行驶中甲船头始终沿119874119860方向乙船头始终沿119874119861方向119874119860119874119861与河岸所成夹角均为120579则甲先到对岸乙先到对岸甲乙到达对岸时间相等不知道河水流动速度的具体方向无法判断谁先到达河岸如图所示用长11987106119898的绳系着装有11989805119896119892的水的小桶在竖直平面内做圆周运动成为水流星重力加速度119892取101198981199042若过最高点时速度为3119898119904最高处的水流星水对桶底的压力大小为011987325119873第2页共17页511987375119873如图所示飞机距离地面高为119867水平飞行速度为1199071一辆汽车以速度1199072行使在地面上且1199072与1199071平行已知重力加速度为119892某时刻从飞机上投一枚炸弹欲炸毁汽车则飞机投弹时距离汽车的水平距离为11990721198671198922119867119907121198921198672119907111990722119867119892119907111990722119867119892以一定的初速度竖直向上抛出一个质量为119898的小球小球上升的最大高度为空气阻力大小为119891则从抛出点到返回至原出发点的过程中下列说法正确的是空气阻力对小球做的功为零重力对小球做的功也为零空气阻力对小球做的功为零重力对小球做的功为2119898119892空气阻力对小球做的功为2119891重力对小球做的功为零空气阻力对小球做的功为119891重力对小球做的功为119898119892天问一号于2021年2月10日实施火星捕获将于2021年5月择机实施降轨软着陆火星表面设天问一号距火星表面高度约为火星半径的119899倍其环绕周期为119879引力常量为119866则火星的密度为31205871198992119866119879231205871198991211986611987923120587119899131198661198792312058711989931198661198792假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200119896119898的赤道上空绕地球做匀速圆周运动地球半径约为6400119896119898地球同步卫星距地面高度为36000119896119898宇宙飞船和地球同步卫星绕地球同向运动每当二者相距最近时宇宙飞船就向同步卫星发射信号然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站某时刻二者相距最远从此刻开始在一昼夜的时间内接收站共接收到信号的次数为4次6次7次8次二多选题本大题共4小题共240分探月工程中嫦娥三号探测器的发射可以简化如下卫星由地面发射后进入地月转移轨道经过119875点时变轨进入距离月球第3页共17页表面100公里圆形轨道1在轨道1上经过119876点时进入轨道2月球车将在119872点着陆月球表面正确的是嫦娥三号在轨道1上运动周期比在轨道2上小嫦娥三号在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小嫦娥三号在轨道1上经过119876点时的加速度小于在轨道2上经过119876点时的加速度嫦娥三号在地月转移轨道上经过119875点的速度比在轨道1上经过119875点时大嫦娥工程分为三期简称绕落回三步走我国发射的嫦娥三号卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器该卫星先在距月球表面高度为的轨道上绕月球做周期为119879的匀速圆周运动再经变轨后成功落月已知月球的半径为119877引力常量为119866忽略月球自转及地球对卫星的影响则以下说法正确的是物体在月球表面自由下落的加速度大小为41205872119877311987921198772嫦娥三号绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为2120587119877119879月球的平均密度为3120587119877311986611987921198773在月球上发射月球卫星的最小发射速度为2120587119877119879119877119877由三颗星体构成的系统忽略其他星体对它们的作用存在着一种运动形式三颗星体在相互之间的万有引力作用下分别位于等边三角形的三个顶点上绕某一共同的圆心119874在三角形所在平面内以相同角速度做匀速圆周运动如图所示三颗星体的质量均为119898三角形的边长为119886引力常量为119866下列说法正确的是每个星体受到引力大小均为311986611989821198862每个星体的角速度均为31198661198981198863若119886不变119898是原来的2倍则周期是原来的12若119898不变119886是原来的4倍则线速度是原来的12一质量1198981的物块静止在水平地面上1199050时刻对物块施加水平外力1198651119904后保持外力方向不变将其大小减小为第4页共17页原来的13物块在04119904内运动的速度时间图像如图所示取重力加速度119892101198981199042则以下说法正确的是物块与水平地面间的动摩擦因数1205830204119904内外力对物体做功为61198692119904末外力的功率为89119882物体经过全部路程中点时的速率为236119898119904第II卷非选择题三实验题本大题共1小题共100分1在研究平抛物体的运动实验中已备有下列器材白纸图钉薄木板铅笔弧形斜槽小球刻度尺铁架台还需要下列器材中的秒表天平重垂线弹簧测力计2图甲是研究平抛物体的运动的实验装置简图在该实验中应采取下列哪些措施减小实验误差斜槽轨道末端必须水平斜槽轨道必须光滑每次实验要平衡摩擦力小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放3图乙是正确实验取得的数据其中119874为抛出点则此小球做平抛运动的初速度为1198981199044在另一次实验中将白纸换成方格纸每个格的边长1198715119888119898通过实验记录了小球在运动途中的三个位置如图丙所示则该小球做平抛运动的初速度为119898119904经过119861点时的速度为119898119904抛出点的坐标为用119871表示此问119892取101198981199042第5页共17页四计算题本大题共3小题共320分如图所示一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道管道里有一个直径略小于管道内径的小球小球在管道内做圆周运动从119861点脱离管道后做平抛运动落在与管道圆心等高的119862点并恰好沿倾角为45的斜面下滑已知半圆形管道的半径1198775119898小球可看成质点且其质量1198985119896119892取重力加速度大小119892101198981199042求1小球在斜面上的接触点119862到119861点的水平距离1199042小球经过管道的119861点时对管道的弹力119873假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星在该行星北极距地面处由静止释放一个小球引力视为恒力阻力可忽略经过时间119905落到地面已知该行星半径为119877自转周期为119879引力常量为119866求1该行星的平均密度1205882该行星的第一宇宙速度1199073如果该行星有一颗同步卫星其距行星表面的高度119867为多少第6页共17页如图图示为修建高层建筑常用的塔式起重机在起重机将质量1198985103119896119892的重物竖直吊起的过程中重物由静止开始向上作匀加速直线运动加速度11988621198981199042当起重机输出功率达到其允许的最大值时保持该功率继续加速直到重物做1199071198986119898119904的匀速运动119892取101198981199042不计额外功求1重物在匀加速运动时的牵引力2起重机允许输出的最大功率3重物做匀加速运动所经历的时间4起重机在第2秒末的输出功率第7页共17页答案和解析答案119863解析解119860哥白尼提出了日心说迈出了人类认识宇宙历程中最艰难而重要的一步故错误开普勒通过深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆故错误牛顿发现了万有引力定律但未测定出引力常量119866卡文迪许测定了引力常量119866故错误海王星是先根据万有引力定律算出轨道然后在计算的轨道上发现的海王星的发现验证了万有引力定律的正确性显示了理论对实践的巨大指导作用故正确故选119863根据物理学史和常识解答记住著名物理学家的主要贡献即可本题考查物理学史是常识性问题对于物理学上重大发现发明著名理论要加强记忆这也是考试内容之一答案119862解析解因为119874119861119874119860与河岸的垂线方向的夹角相等则在垂直于河岸方向上的分速度相等渡河时间119905119889119907所以两次渡河时间相等故错误正确故选119862将小船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向根据垂直于河岸方向上的分速度比较运行的时间解决本题的关键将小船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向分运动和合运动遵循平行四边形定则知道分运动与合运动具有等时性答案119861解析解以水为研究对象在最高点时水的重力和桶底的弹力的合力提供水做圆周运动所需的向心力即为1198981198921198651198731198981199072119871第8页共17页解得11986511987325119873根据牛顿第三定律得水对桶底的压力为11986511987311986511987325119873方向向上故正确错误故选119861以水为研究对象在最高点根据速度结合向心力的计算公式求解小桶对水的支持力再根据牛顿第三定律求压力本题主要是考查了竖直平面内的圆周运动注意物体在竖直平面内做圆周运动的情况有两种一种是细线系着物体在竖直平面内做圆周运动另一种是轻杆系着物体在竖直平面内做圆周运动关键是能够分析向心力的来源答案119863解析解炸弹离开飞机后在空中做平抛运动竖直方向做自由落体运动则119867121198921199052在119905时间内炸弹的水平位移为11990911199071119905汽车的位移为11990921199072119905飞机距汽车的水平距离为11990411990911199092解得119904119907111990722119867119892故错误正确故选119863炸弹离开飞机后在空中做平抛运动根据下落的高度求出平抛运动的时间结合炸弹的初速度和时间求出平抛运动的水平位移根据汽车的速度求出汽车在炸弹平抛运动的时间内通过的位移从而得出飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹解决本题的关键要掌握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要注意分析炸弹与汽车位移关系答案119862解析解从抛出点至落回到原出发点的过程中由于初末位置重合所以重力对小球做功为零上升过程空气阻力对小球做功为1198821119891第9页共17页下落过程空气阻力对小球做功为1198822119891则从抛出到落回到抛出点的过程中空气阻力对小球做的功为119882119882111988222119891故选119862将小球的运动过程分为上升和下落两个过程研究上升过程空气阻力做负功下落过程空气阻力也做负功整个过程空气阻力对小球做功是两个过程之和对功的公式119882119865119897119888119900119904120572要加深理解不同的力做功119897的含义不同对于滑动摩擦力空气阻力做功119897是路程重力做功与初末位置有关而摩擦力做功与路径有关答案119862解析解设火星的质量为119872天问一号的质量为119898根据万有引力提供向心力得1198661198721198981198771198991198772119898412058721198792119877119899119877解得119872412058721198773119899131198661198792火星的密度为1205881198721198811205884120587211987731198991311986611987924120587119877333120587119899131198661198792故正确错误故选119862根据万有引力提供向心力列关于周期的方程求出火星的质量再根据密度公式可求火星的密度此题考查了万有引力定律及其应用要熟记万有引力的公式和圆周运动的一些关系变换式解题依据为万有引力提供向心力答案119862解析分析地球同步卫星与宇宙飞船均绕地球做圆周运动则它们的半径的三次方之比与公转周期的二次方之比相等当它们从相距最近到相距最远转动的角度相差2119899120587120587119899012从相距最近再次相距最近它们转动的角度相差360度当从相距最近到再次相距最远时它们转动的角度相差180度第10页共17页解答解据开普勒第三定律11987713119877231198791211987922111987714200119896119898640011989611989811987723600011989611989864001198961198982可知载人宇宙飞船的运行周期1198791与地球同步卫星的运行周期1198792之比为18又已知地球同步卫星的运行周期为一天即24因而载人宇宙飞船的运行周期11987912483由匀速圆周运动的角速度1205962120587119879所以宇宙飞船的角速度为212058731同步卫星的角速度为120587121当两者与太阳的连线是一条直线且位于地球异侧时相距最远此时追击距离为120587即一个半圆追击时间为1205872120587312058712127此后追击距离变为2120587即一个圆周同理追击时间为21205872120587312058712247可以得到24内共用时1567完成追击7次即七次距离最近因而发射了七次信号故选答案119861119863解析解119860根据开普勒第三定律得探测器在轨道2上运动轨道的半长轴比在轨道1上轨道半径小所以探测器在轨道1上运动周期比在轨道2上大故错误月球的第一宇宙速度是卫星贴近月球表面做匀速圆周运动的速度探测器在轨道1上的半径大于月球半径根据11986611987211989811990321198981199072119903得线速度119907119866119872119903可知探测器在轨道1上的运动速度比月球的第一宇宙速度小故正确嫦娥三号无论在哪个轨道上经过119876点时的加速度都为该点的万有引力加速度因为都是119876点万有引力在此产生的加速度相等故错误嫦娥三号在地月转移轨道上经过119875点若要进入轨道1需减速所以在地月转移轨道上经过119875点的速度比在轨道1上经过119875点时大故正确故选119861119863根据开普勒第三定律比较周期的大小月球的第一宇宙速度是卫星贴近月球表面做匀速圆周运动的速度根据万有引力提供向心力得出线速度与半径的关系即可比较出探测器在轨道119868上的运动速度和月球的第一宇宙速度大小同一位置加速度相等探测器在地月转移轨道上经过119875点若要进入轨道119868需减速第11页共17页此题考查万有引力定律的应用解决本题的关键是理解卫星的变轨过程这类问题也是高考的热点问题答案119860119862119863解析解119860在月球表面重力等于万有引力则得1198661198721198981198772119898119892对于嫦娥三号卫星绕月球做匀速圆周运动过程由万有引力提供向心力得1198661198721198981198772119898412058721198792119877由解得11989241205872119877211987921198772故正确嫦娥三号卫星绕月球做匀速圆周运动轨道半径为119903119877则它绕月球做匀速圆周运动的速度大小为11990721205871199031198792120587119877119879故错误由得月球的质量为1198724120587211987731198661198792月球的平均密度为120588119872119881而119881431205871198773解得月球的平均密度为1205883120587119877311986611987921198773故正确设在月球上发射卫星的最小发射速度为119907则有11986611987211989811987721198981199072119877即1199071198921198772120587119877119879119877119877故正确故选119860119862119863根据重力等于万有引力可求得物体在月球表面自由下落的加速度大小嫦娥三号卫星绕月球做匀速圆周运动轨道半径为119903119877由公式1199072120587119903119879求解速度大小根据万有引力等于向心力列式可求得月球的质量根据密度公式求解月球的平均密度由重力等于向心力可求得在月球上发射卫星的最小发射速度本题主要是考查了万有引力定律及其应用解答此类题目一般要把握两条线一是在星球表面忽略星球自转的情况下万有引力近似等于重力二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答答案119861119863解析解119860每个星体受到引力大小为其它两颗星体对它的万有引力的合力对任意一个星体受力分析如图有1198651119865211986611989821198862第12页共17页则合力为1198652119865111988811990011990430311986611989821198862故错误每个星体受到的向心力为119865向119865311986611989821198862每个星体绕中心119874做匀速圆周运动的半径119903311988622331198863根据万有引力提供向心力有3119866119898211988621198981205962119903解得12059631198661198981198863故正确根据1198792120587120596可得周期119879212058711988623119866119898若119886不变119898是原来的两倍则周期是原来的22倍故错误根据119907119903120596可得119907119866119898119886若119898不变119886是原来的4倍则线速度是原来的12故正确故选119861119863先写出任意两个星体之间的万有引力求每一颗星体受到的合力该合力提供它们的向心力然后求出它们的轨道半径最后求出角速度周期和线速度的表达式整进一步分析即可得出结果本题主要是考查三星问题解决该题首先要理解模型所提供的情景然后能够列出合力提供向心力的公式才能正确解答题目答案119860119863解析解119860由物块在04119904内运动的速度时间图像可知01119904内做匀加速直线运动加速度1198861120549119907120549119905201119898119904221198981199042位移11990911211990711990511221119898111989811199044119904内做匀减速直线运动加速度119886212054911990712054911990502411198981199042231198981199042位移119909212119907119905212231198983119898对物块受力分析根据牛顿第二定律得01119904内119865120583119898119892119898119886111199044119904内131198651205831198981198921198981198862联立解得120583021198654119896119892故正确04119904内外力对物块做功为第13页共17页1198821198651199091131198651199092解得1198828119869故错误由物块在04119904内运动的速度时间图像可知2119904末物块速度为1199072119907111988621199052123119898119904431198981199042119904末外力的功率为11987513119865119907213443119882169119882故错误由119860选项分析可知全过程中点位移为2119898则从1199051119904到全过程中点位移为1199091119898根据位移速度关系可知119907119909221199071221198862119909解得1199071199092236119898119904故正确故选119860119863根据图象的斜率求出加速度由牛顿第二定律求出动摩擦因数大小根据119875119865119907求1199052119904时刻水平推力的瞬时功率根据119907119905图象与时间轴所围的面积表示位移求出整个过程物块的位移即可根据功的公式求出外力做功根据位移速度关系求中点位置速度本题考查速度时间图象与牛顿第二定律的综合要知道加速度是联系力学和运动学的桥梁速度图线的斜率表示加速度面积表示位移答案119862119860119863161525119871119871解析解1除所给器材外需要重垂线来确定119910轴由于实验不需要测量小球的质量受力以及运动的时间所以不需要天平弹簧测力计秒表故错误正确故选1198622119860为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动需调节使斜槽轨道的末端水平故正确119861119863为了保证小球每次平抛的初速度大小相等应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑斜槽不需要光滑故错误正确本实验中不需要平衡摩擦力故错误第14页共17页故选1198601198633取题图乙中的第一组数据11991019611988811989801961198981199093201198881198980320119898119874为抛出点根据平抛运动规律得竖直方向119910121198921199052解得11990502119904水平方向1199091199070119905解得1199070161198981199044小球做平抛运动在竖直方向上做自由落体运动已知每个格的边长1198715119888119898005119898有1205491199105119871311987121198711198921198792解得11987901119904小球做平抛运动的初速度11990703119871119879351020111989811990415119898119904根据平均速度等于该时段中间时刻瞬时速度得小球经过119861点时的竖直分速度119907119861119910119910119860119862211987981198712119879851022011198981199042119898119904则小球经过119861点时的速度1199071198611199070211990711986111991021522211989811990425119898119904小球从抛出点到119861点的时间11990511986111990711986111991011989221011990402119904则抛出点到119861点的水平距离1199091198611199070119905119861150211989803119898301198881198986119871抛出点到119861点的竖直距离119910119861121198921199051198612121002211989802119898201198881198984119871所以抛出点到119860点的水平距离11990911986011990911986131198713119871抛出点到119860点的竖直距离1199101198601199101198613119871119871第15页共17页由于119860点的坐标为21198712119871则抛出点的坐标为119871119871故答案为11198622119860119863316415251198711198711根据实验的原理确定实验所需的器材通过实验中所需注意的事项分析判断2根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤3根据竖直位移结合位移时间公式求出平抛运动的时间根据水平位移和时间求出小球做平抛运动的初速度4根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔结合水平位移和时间间隔求出初速度的大小根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出119861点的竖直分速度根据速度时间公式求出抛出点到119861点的时间从而得出抛出点到119861点的水平距离和竖直距离求出抛出点距119860点的竖直位移和水平位移本题考查平抛运动的时间解决本题的关键是要知道平抛运动是水平匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合成结合运动学公式和推论灵活求解答案解1由题意知小球从119861点到119862点做平抛运动竖直方向有119877121198921199052解得1199051119904又由题意知小球在119862点时的速度方向与水平方向的夹角为45有11990511988611989945119907119910119907119909119892119905119907119861又119904119907119861119905解得119904101198982设经过管道的119861点时管道对小球的弹力竖直向下由牛顿第二定律有1198731198981198921198981199071198612119877解得11987350119873方向竖直向下由牛顿第三定律可知小球对管道的弹力大小为50119873方向竖直向上答1小球在斜面上的接触点119862到119861点的水平距离119904为101198982小球经过管道的119861点时对管道的弹力119873为50119873方向竖直向上解析1小球从119861点到119862点做平抛运动根据下落的高度求出运动时间小球在119862点时的速度方向与水平方向的夹角为45结合水平分速度与竖直分速度的关系求出平抛运动的初速度再求水平距离1199042小球经过管道的119861点时由合力提供向心力由牛顿第二定律和牛顿第三定律求小球对管道的弹力119873本题是对平抛运动和向心力的考查熟练运用运动的分解法研究平抛运动搞清向心力来源运第16页共17页用牛顿运动定律研究圆周运动答案解1设行星表面的重力加速度为119892对小球根据自由落体运动表达式得121198921199052解得11989221199052根据在地球表面万有引力等于重力得1198661198721198981198772119898119892解得行星的质量1198721198921198772119866211987721198661199052故行星的密度为1205881198721198812119877211986611990524312058711987733212058711986611990521198772在行星表面附近根据万有引力提供向心力得11986611987211989811987721198981198921198981199072119877解得第一宇宙速度为1199071198921198772119905211987721198771199053同步卫星的周期与星球自转的周期相同根据万有引力提供向心力得1198661198721198981198771198672119898412058721198792119877119867解得119867119879211987722120587211990523119877答1该行星的平均密度120588为3212058711986611990521198772该行星的第一宇宙速度119907为21198771199053如果该行星有一颗同步卫星其距行星表面的高度119867为119879211987722120587211990523119877解析先根据自由落体运动的公式求解重力加速度119892对卫星根据万有引力等于向心力列式求解星球质量再根据密度公式求解星球的密度对近地卫星根据重力等于万有引力列式求解该行星的第一宇宙速度对同步卫星根据万有引力等于向心力列式求解距行星表面的高度解答此题要清楚星球表面的物体受到的重力等于万有引力星球的同步卫星所受的万有引力提供第17页共17页向心力要恰当选取向心力表达式答案解1根据牛顿第二定律119865119898119892119898119886得11986511989811989211989811988651031198961198921011989811990425103119896119892211989811990426104119873即重物在匀加速运动时的牵引力为61041198732设起重机允许输出的最大功率为119875重物达到最大速度时拉力119891等于重力119891119898119892119875119891119907119898119898119892119907119898510311989611989210119898119904261198981199043105119882即起重机允许输出的最大功率为31051198823由设匀加速运动结束时重物速度为1199071此时起重机功率为119875重物受到拉力为119865则有1199071119875119865又根据匀变速运动规律可知11990711198861199051119905111987511986511988631056104211990425119904即重物做匀加速运动所经历的时间251199044由11990522119904时重物处于匀加速运动阶段设此时速度为1199072输出功率为119875则119907211988611990521198751198651199072联立解得1198751198651198861199052610411987321198981199042211990424105119882即起重机在第2秒末的输出功率为24105119882答1重物在匀加速运动时的牵引力为61041198732起重机允许输出的最大功率为31051198823重物做匀加速运动所经历的时间251199044起重机在第2秒末的输出功率为24105119882解析1对重物受力分析根据牛顿第二定律即可求解起重机对重物的牵引力2匀速运动时拉力等于重力此时功率为起重机允许输出的最大功率根据119875119891119907119898即可求解3根据11987511986511199071求出匀加速运动的末速度1199071由11990711198861199051即可求解匀加速运动所经历的时间4重物由静止做匀加速直线运动这个过程中由119907119886119905起重机功率119875119865119907可知输出功率解决本题的关键理清重物在整个过程中的运动规律与机车的启动问题类似对于恒定功率运动的过程加速度在变化不能通过动力学规律求解只能根据动能定理进行分析求解