湖北省荆州市沙市中学2021-2022学年高一下学期第三次双周考（半月考）物理试题

2021—2022学年度下学期2021级 第三次周练物理试卷 考试时间：2022年4月7日 一、选择题(每小题4 分共44 分，1-7 为单选，8-11 为多选，选不全得2 分) 1．关于电场的下列说法中正确的是（ ） A．场强的定义式 F E q  中，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的电荷量 B．电场强度方向与试探电荷的受力方向相同 C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在其中的电荷有力的作 用 D．若放在某点的电荷的电荷量减半，则该点的场强减半 2．物体的运动如图甲、乙、丙所示，均不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A．甲图中，小球从某一高度由静止落入光滑半圆形固定轨道，全过程小球的机械能一定守恒 B．乙图中，物体所受的合外力为零时，机械能一定守恒 C．丙图中，弹簧越长，弹性势能越大 D．丙图中光滑水平面上，被压缩的弹簧将小球向右弹出的过程中，小球的机械能守恒 3．地铁作为市民首选的交通工作，给市民的出行带来很大的便利。为了节能，某地铁出入口处 的自动扶梯在较长时间无人乘行时会自动停止运行，当有人站上去时 会慢慢启动，加速到一定速度后再匀速运行。对于自动扶梯启动并将 人送到高处的过程中，以下说法正确的是（ ） A．加速阶段，电梯对人的作用力大于人对电梯的作用力 B．扶梯对人的支持力是由于人的脚发生形变产生的 C．人始终受到重力、支持力和摩擦力的作用 D．扶梯对人的支持力一直做正功 4．重庆由于其良好的生态环境和有利的地理位置，是鸟类的好居处。如图所示，质量为m 的鸽 子，沿着与水平方向成15角、斜向右上方的方向以大小为v 的速度匀速飞行，重力加速度大 小为g，下列说法正确的是（ ） A．鸽子处于失重状态 B．空气对鸽子的作用力大于mg C．空气对鸽子的作用力的功率为mgv D．鸽子克服自身的重力的功率为 sin15 mgv  5．如图所示，一可视为质点的小球从倾角为θ 的固定斜面上以不同的初动能沿水平方向抛出，最终均落在斜面上。忽略小球运动过程中受到的 空气阻力，下列说法错误的是（ ） A．小球落在斜面上时的动能与运动时间成正比 B．小球落在斜面上时的动能与小球的初动能成正比 C．若小球在某次运动过程中，离斜面最远的位置为A，则小球从起 点到落点的水平位移是小球从起点到位置A 的水平位移的2 倍 D．小球从抛出到落在斜面上的过程中运动的时间仅与初速度有关 6．如图所示，燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入竖直的炮筒中，然后点燃 发射部分，通过火药剧烈燃烧产生高压燃气，将礼花弹由筒底射向空中。 若礼花弹在由筒底发至筒口的过程中，克服重力做功为W1，克服炮筒阻 力及空气阻力做功为W2，高压燃气对礼花弹做功为W3，则礼花弹在筒 中运动的过程中（设它的质量不变）（ ） A．动能变化量为W3－W2－W1 B．动能变化量为W1＋W2＋W3 C．机械能增加量为W3－W2－W1 D．机械能增加量为W3 7．某同学在游乐场乘坐了过山车后，对过山车所涉及的物理知识产生了兴 趣，于是自己动手制作了一个过山车轨道模型(内轨道模型)，如图所示。他将质量为m 的小 球从倾斜轨道上的某一位置由静止释放，小球将沿着轨道运动到最低点后进入圆轨道。该同 学通过测量得到圆轨道的半径为R，轨道连接处都是平滑连接，当小球的释放点距轨道最低点 的高度为3R 时，小球恰能通过圆轨道的最高点。已知重力加速度为 g，则小球从开始释放到通过圆轨道最高点的过程中损失的机械能为 （ ） A． 1 4 mgR B． 1 3 mgR C． 1 2 mgR D．mgR 8．关于汽车的功率P、速度v 和牵引力F 三者之间的关系，下列说法正确的是（ ） A．当汽车的牵引力一定时，若汽车做加速运动，功率P 不断增大 B．当汽车的功率一定时，汽车的牵引力越大，速度越小 C．当汽车匀速运动时，汽车所受阻力越小，汽车的功率越大 D．当汽车所受阻力一定时，汽车速度越大，其功率也越大 9．如图所示，质量为M、长度为L 的小车静止在光滑水平面上，质量为m 的小物块（可视为质 点）放在小车的最左端。现用一水平恒力F 作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直 线运动。小物块和小车之间的摩擦力为f，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为 x，此过程中，以下结论正确的是（ ） A．小物块和小车系统机械能守恒 B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为fx C．小物块到达小车最右端时，小物块具有的动能为（F－f）（L＋x） D．小物块和小车系统因摩擦而产生的的内能为fL 10．如图，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀 的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接,物块由 静止释放后 向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面）,在此过程中（ ） A．物块的机械能逐渐增加 B．软绳重力势能共减少了 C．物块重力势能的减少量一定等于软绳克服摩擦力所做的功 D．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功 之和 11．如图所示，质量均为m 的物块A 和B 用不可伸长的轻绳连接，A 放在倾角为的固定光滑斜 面上，而B 能沿光滑竖直杆上下滑动，杆和滑轮中心间的距离 为L，物块B 从与滑轮等高处由静止开始下落，斜面与杆足够 长，重力加速度为g。在物块B 下落到绳与水平方向的夹角为 的过程中，下列说法正确的是（ ） A．开始下落时，B 的加速度大于g B．物块B 的重力势能减小量为 tan mgL  C．物块A 的速度小于物块B 的速度 D．物块B 的末速度为 2 2 sin 1 sin B gL v     二、实验题（每空2 分，共14 分） 12．利用以下装置可以完成力学中的许多实验。 （1）以下说法中正确的是_______ A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，需要将长 木板不带滑轮的一端抬高以平衡摩擦力 B．用此装置“探究加速度与力、质量的关系”时， 每次改变小车质量之后，需要重新平衡摩擦力 C．用此装置“探究加速度与力、质量的关系”时，并用图像法处理数据时，如果画出的a-m 关系图像不是直线，就可确定加速度与质量成反比 D．“研究匀变速直线运动”及“探究加速度与力、质量的关系”实验中均必须调整滑轮高度 使连接小车的细线与木板平行 （2）用此装置“探究加速度与力、质量的关系”时，小车质量约 250g，为保证拉力近似等于砝码桶（含重物）的重力，砝码桶中应选 择的重物是______．（已知mA＞mB＞mC） 小车 13．某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的打点计时器为电火花 计时器。重锤从高处由静止开始下落，计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带 上的点迹进行测量，正确处理测量量，即可验证机械能守恒定律。 （1）下列几个操作步骤中： A．按照图甲所示，安装好实验装置； B．将电火花计时器接到学生电源的交流6 V 上； C．用天平测出重锤的质量； D．先接通电源，后释放重锤，纸带随着重锤运动，计时器在纸带 上打下一系列的点； E．重复实验，多打几条纸带，选出点迹清晰的纸带； F．测量纸带上某些点间的距离； G．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于 增加的动能。 不需要进行的步骤是______，操作错误的步骤是______。（填步骤前相应的字母） （2）在使用电火花计时器和质量为m 的重锤验证机械能守恒定律的某次实验中，所有操作均 正确，在选定的纸带上依次取计数点如图乙所示。设打相邻计数点的时间间隔为T，O 为打下的 第一个点。A、B、C 为三个相邻的计数点。重力加速度为g。重锤由静止开始下落到打计数点B 时，重锤动能的增加量的表达式为______，重锤重力势能的减少量的表达式为______。 （3）实验小组按正确方法处理数据后发现，重锤动能的增加量总是略小于重力势能的减少量， 产生误差的原因可能是______（写出一条即可）。 三、解答题（共42 分，每题14 分） 14．如图所示，物体P 、Q 可视为点电荷，所带电荷量相同。倾角为、质量为M 的粗糙绝缘斜 面体放在粗糙水平面上。将P 放在斜面上，当Q 固定在与P 等高（PQ 连线水平）且与P 相距 为r 的右侧位置时，P 静止且受斜面的摩擦力为0，斜 面体保持静止。已知P 的质量为m ，重力加速度为g ， 静电力常量为k 。求： （1）P 、Q 所带电荷量的大小； （2）斜面体对地面的压力大小。 15．天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系 中很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。已知某双星系统中 两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的 距离为r。万有引力常量为G。（注意：本题不得直接写二级结论，必须有推导过程，结果 必须用本题所给的符号表示。） （1）试推算这个双星系统的总质量； （2）为研究其中一颗恒星A，发射微型飞行器D绕恒星A 运动，成为恒星A 的卫星。已知 D贴近A 的表面做匀速圆周运动的周期为T1，恒星A 的半径为R1；写出恒星A 的密度 表达式。 16．如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC 的底端A 处，另一端位 于直轨道上B 处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为 5 6 R 的光滑圆弧轨道相切于C 点， AC=7R，A、B、C、D 均在同一竖直面内．质量为m 的小物块P 自C 点由静止开始下滑，最低 到达E 点（未画出），随后P 沿轨道被弹回，最高点到达F 点，AF=4R，已知P 与直轨道间的 动摩擦因数 1 4  ，重力加速度为g．（取 3 sin37 5   ， 4 cos37 5   ） （1）求P 第一次运动到B 点时速度． （2）求P 运动到Ｅ点时弹簧的弹性势能． （3）改变物块P 的质量，将P 推至E 点，从静止开始释放．已知P 自圆弧轨道的最高点D 处 水平飞出后，恰好通过G 点．G 点在C 点左下方，与C 点水平相距 7 2 R 、竖直相距R，求 P 运动到D 点时速度的大小和改变后P 的质量． 高一年级第三次周练物理答案 1．C 2．A 3．D 4．D 5．A 6．A 7．C 8．AB 9．BCD10．BD 11．BCD 12．(1)D (2) C 13．（1） C B （2）   2 2 8 C A m x x T  mgx2 （3） 空气阻力及纸带受到摩擦力 14．（1） tan mg r k  ；（2）  M m g  设 P 、 Q 所带电荷量为 q ，如图所示， P 受到水平向左的库仑力F 、竖直向下的重力 mg 、支持力 N F 三个力作用，由平衡条件可知在沿斜面方向上有 cos sin F mg    可得 tan F mg   由库仑定律有 2 2 q F k r  解得 tan mg q r k   （2）对物体P 和斜面体整体受力分析，整体竖直方向受力平衡，所以受地面的支持力大小   N M m g   由牛顿第三定律得   N N M m g    15．（1） 2 3 2 4 r T G  （2） 2 1 3 GT  （1）设两颗恒星的质量分别为 1 m 、 2 m ，做圆周运动的半径分别为 1 r 、 2 r ，角速度分别为 1  ， 2 ． 根据题意有 1 2    1 2 r r r   根据万有引力定律和牛顿定律，有 2 1 2 1 1 1 2 m m G m r r   2 1 2 2 2 2 2 m m G m r r   联立解得 2 3 1 2 2 4 r m m T G    （2）设卫星飞行器 ' A 的质量为 1 m ，恒星A 的质量为 1 M ， ' A 贴近天体表面时有 2 1 1 1 1 2 2 1 1 4 M m G m R R T   2 3 1 1 2 1 4 R M GT   据数学知识可知天体的体积为 3 1 1 4 3 V R   故该恒星A 的密度为 1 1 2 1 1 3 M V GT    16．（1）2 gR （2） 12 5 mgR （3） 3 5 5 gR ， 1 3 m 试题分析：（1）根据题意知，B、C 之间的距离l 为 l=7R–2R① 设P 到达B 点时的速度为vB，由动能定理得 ② 式中θ=37°，联立①②式并由题给条件得 ③ （2）设BE=x．P 到达E 点时速度为零，设此时弹簧的弹性势能为Ep．P 由B 点运动到E 点的过程 中，由动能定理有 ④ E、F 之间的距离l1为 l1=4R–2R+x⑤ P 到达E 点后反弹，从E 点运动到F 点的过程中，由动能定理有 Ep–mgl1sin θ–μmgl1cos θ=0⑥ 联立③④⑤⑥式并由题给条件得 x=R⑦ ⑧ （3）设改变后P 的质量为m1．D 点与G 点的水平距离x1 和竖直距离y1 分别为 ⑨ ⑩ 式中，已应用了过C 点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ 的事实． 设P 在D 点的速度为vD，由D 点运动到G 点的时间为t．由平抛运动公式有 ⑪ x1=vDt⑫ 联立⑨⑩⑪⑫式得 ⑬ 设P 在C 点速度的大小为vC．在P 由C 运动到D 的过程中机械能守恒，有 ⑭ P 由E 点运动到C 点的过程中，同理，由动能定理有 ⑮ 联立⑦⑧⑬⑭⑮式得 ⑯