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河北省定州中学2015-2016学年高二物理下学期期中试题(含解析)


河北定州中学高二期中考试 物理试题
第 I 卷(选择题) 评卷人 得分 一、单项选择题(7 小题,每题 4 分,共 28 分)

1.如图所示,倾角为 45 的斜坡,在坡底端 P 点正上方某一位置 Q 处以速度 v 0 水平向左抛出一个小 球 A,小球恰好垂直撞在斜坡上,运动时间为 t 1 ,小球从同一点 Q 处自由下落,下落至 P 点的时间 为 t 2 ,不计空气阻力,则 t 1 : t 2 等于( )

0

A. 1: 2

B. 1: 3

C. 1: 2

D. 1: 3

2.一本书静置于水平桌面上,下列说法正确的是( ) A.桌面受到的压力是由桌面形变形成的 B.桌面对书的支持力与书所受的重力大小相等,方向相反 C.桌面受到的压力实际就是书的重力 D.桌面对书的支持力与书对桌面的压力是一对平衡力 3.一个物体在地球表面所受的重力为 G,则在距地面高度为地球半径的 3 倍时,所受的引力为 A.G/3 B.G/4 C.G/9 D. G/16 4.如图所示,某一缆车沿着坡度为 30°的山坡以加速度 a 上行,在缆车中放一个与山坡表面平行 的斜面, 斜面上放一个质量为 m 的小物块, 小物块相对斜面静止 (设缆车保持竖直状态运行) . 则 ( )

A.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下 B.小物块受到的滑动摩擦力大小为 ma

1

C.小物块受到的静摩擦力大小为 mg+ma D.小物块受到斜面的弹力大小 mg 5.静止的城市绿化洒水车,由横截面积为 S 的水龙头喷嘴水平喷出水流,水流从射出喷嘴到落地经 历的时间为 t,水流落地点与喷嘴连线与水平地面间的夹角为 θ ,忽略空气阻力,以下说法正确的 是( ) A.水流射出喷嘴的速度为 gttanθ C.水流落地时位移大小为 B.空中水柱的水量为 D.水流落地时的速度为 2gtcotθ

6 .关于力和运动关系的说法中正确的是 A.物体所受合力的方向,就是物体的运动方向 B.物体所受合力不为零时,其速度不可能为零 C.物体所受合力不为零时,其加速度一定不为零 D.物体所受合力变小时,一定做减速运动 7.如图所示,小 物体 P 放在直角斜劈 M 上,M 下端连接一竖直弹簧,并紧贴竖直光滑墙壁;开始时, P、M 静止,M 与墙壁间无作用力。现以平行斜面向上的力 F 向上推物体 P,但 P、M 未发生相对运动。 则在施加力 F 后

A.P、M 之间的摩擦力变大 B.P、M 之间的摩擦力变小 C.墙壁与 M 之间仍然无作用力 D.弹簧的形变量减小 评卷人 得分 二、多选题(2 小题,每题 6 分,共 12 分) 8.A、B 两点在同一条竖直线上,A 点离地而的高度为 2.5h,B 点离地面高度为 2h.将两个小球分 别从 A、B 两点水平抛出,它们在 P 点相遇,P 点离地面的高度为 h.已知重力加速度为 g,则( )

A.两个小球一定同时抛出 B.两个小球抛出的时间间隔为( ﹣ )

C.小球 A、B 抛出的初速度之比

=

2

D.小球 A、B 抛出的初速度之比

=

9.关于曲线运动,下列说法正确的是( ) A.曲线运动一定是变速运动 B.做曲线运动的物体,受到的合外力方向一定在不断改变 C.只要物体做圆周运动,它所受的合外力一定指向圆心 D.做匀变速曲线运动的物体,相等时间内速度的变化量相同 第 II 卷(非选择题) 评卷人 得分 三、实验题(第 10 小题 9 分,11 小题 6 分) 10. (9 分)某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律,小车上固定有宽度为 d 的遮光条,他 将光电门固定在长木板上的 B 点,用重物通过细线与固定在小 车前端的力传感器相连(力传感器可 测出细线的拉力大小) 。 每次小车都从同一位置 A 由静止释放, 改变砝码个数并测出小车的质量 m (含 砝码、传感器与遮光条) ,测出对应拉力传感器的示数 F 和对应遮光条通过光电门的时间 Δ t。

试回答下列问题: (1)若 A、B 间的距离为 L,则计算小车加速度的表达式为 a=



(2)根据测得的实验数据,以 F ?t 为纵轴,以 为横轴,若得到一条过原点的直线,则可 验证牛顿第二定律。 (3)关于本实验,某同学提出如下观点,其中不正确的是( ) A.L 越大,实验 误差越小 B.牵引小车的细绳应与木板平行 C.应平衡小车受到的摩擦力 D.重物的质量应远小于小车的质量 11. (6 分)在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻所通过的位置,实验 时用如图所示的装置,先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上复写纸和白纸,并将 该木板竖直立于槽口附近处,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留 下痕迹 A;将木板向远离槽口平移距离 x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板 上得到痕迹 B;又将木板再向远离槽口平移距离 x,小球再从斜槽上紧 靠挡板处由静止释放,再得到 痕迹 C。若测得木板每次移动距离 x=10.00 cm,A、B 间距离 y1=4.78 cm,B、C 间距离 y2=14.58 cm。 2 (g 取 9.80m/s )

3

①根据以上直接测量的物理量得小球初速度为 υ 0= (用题中所给字母表示) ②小球初速度的测量值为 m/s。 (保留两位有效数字) 评卷人 得分 四、计算题(4 小题,共 45 分) 12.我国已启动“登月工程”,设想在月球表面上,宇航员测出小物块水平抛出后,下落 h 高度所 用的时间为 t. 当飞船在靠近月球表面圆轨道上飞行时, 测得其环绕周期是 T, 已知引力常量为 G. 根 据上述各量,试求: ⑴月球表面的重力加速度; ⑵月球的质量.

13.如图甲,质量为 2kg 的长木板 A 在水平面上作直线运动,另一质量为 1.2kg 的 B 物体自由地从 A 左端滑上 A 的上表面,经一段时间,从 A 的右端滑离 A,此后 A 自由滑行,最后停止,从 B 滑 上 A

到 A 静止的过程中,A 运动的 v-t 图象如图乙所示,g 取 10m/s2,求: (1)A 物体与水平面间的动摩擦因数μ 1 大小; (2)B 与 A 间动摩擦因数μ 2 的大小; (3)0-10s 内 A 物体运动位移的大小。

4

14.如图所示在水平地面上固定一个半径为 R 的半圆形轨道,其中圆弧部分光滑,水平段长为 L, 一质量为 m 的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水平轨道的最右端,小物块与水平轨道间的动摩 擦因数为 μ ,现突然释放小物块,小物块被弹出,恰好能够到达圆弧轨道的最高点 A,弹簧长度忽 略不计,求:

(1)小物块的落点距 O′的距离; (2)小物块释放前弹簧具有的弹性势能.

15.如图所示,质量为 M=400g 的铁板固定在一根轻弹簧上方,铁板的上表面保持水平。弹簧的下端 固定在水平面上,系统处于静止状态。在铁板中心的正上方有一个质量为 m=100g 的木块,从离铁板 上表面高 h=80cm 处自由下落。木块撞到铁板上以后不再离开,两者一起开始做简谐运动。木块撞到 铁板上以后, 共同下降了 l1=2.0cm 时刻, 它们的共同速度第一次达到最大值。 又继续下降了 l2=8.0cm 2 后,它们的共同速度第一次减小为零。空气阻力忽略不计,重力加速度取 g=10m/s 。求: m h M

5

⑴ 若弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,比例系数叫做弹簧的劲度,用 k 表示.求本题中弹簧的劲 度 k; ⑵ 从木块和铁板共同开始向下运动到它们的共同速度第一次减小到零的过程中, 弹簧的弹性势能增 加了多少? ⑶在振动过程中,铁板对木块的弹力的最小值 N 是多少?

6

参考答案 1.【答案】D 【解析】 试题分析:小球 A 恰好能垂直落在斜坡上,如图:

由几何关系可知,小球竖直方向的速度增量: vy ? gt1 ? v0 ,水平位移 S ? v0t1 , 竖直位移 hQ ?

hQ 1 1 2 gt 1 ,联立得到: = S 2 2

由几何关系可知小球 B 作自由下落的高度为: hQ ? S = g t 2 2 联立以上各式解得:

1 2

t1 1 ? ,故选项 D 正确,选项 ABC 错误。 t2 3

考点:平抛运动 【名师点睛】本题关键是明确小球 Q 的运动是平抛运动,然后根据平抛运动的分位移和分速度公式 联立求解出运动时间,再根据几何关系得到自由落体的位移,从而进一步求得时间,最后得到比值。 2.B 【解析】 试题分析:书受 到重力,会与桌面间相互挤压,书和桌面在力的作用下同时发生微小形变,产生弹 力,因而书受到两个力,重力和支持力,是一对平衡力,书对桌面的压力是弹力,是由于书发生形 变引起,同样,桌面对书的支持力也是弹力,是由于桌面形变引起的,因而 AC 错误;书受到两个力, 重力和支持力,由于书保持静止,故重力和支持力是一对平衡力,因而 B 正确;桌面对书的支持力 与书对桌面的压力是书与桌面间的相互作用力,平衡力必须作用在同一物体上,这里只有桌面对书 的支持力与书所受的重力是平衡力,故 D 错误; 考点:考查了弹力,相互作用力,平衡力 3.D 【解析】 试题分析:地球的质量为 M,半径为 R,设万有引力常量为 G′,根据万有引力等于重力,则有:

G?

Mm G Mm ? G ;在距地面高度为地球半径的 3 倍时: F ? G? ,联立得: F ? 。 2 2 R 16 ? 4R ?

故选 D 考点:万有引力定律的应用 点评:本题计算时一定要注意物体在距地面高度为地球半径的 3 倍,到地心的距离为地球半径的 4 倍。 4.C 【解析】 试题分析:由题知:木块的加速度大小为 a,方向沿斜面向上.分析木块受力情况,根据牛顿第二 定律求解木块所受的摩擦力大小和方向.

7

解:A、以木块为研究对象,分析受力情况:重力 mg、斜面的支持力 N 和摩擦力为静摩擦力 f,f 沿 斜面向上,故 A 错误; C、根据牛顿第二定律得:f﹣mgsin30°=ma,解得,f= mg+ma,方向平行斜面向上,故 C 正确,B 错误; D、小球受到的支持力等于重力垂直于斜面的分力;故 N=mgcos30°= ;故 D 错误;

故选:C. 【点评】根据牛顿第二定律求解木块所受的摩擦力大小和方向.本题首先要正确分析木块的受力情 况,其次要能根据牛顿第二定律列式,求摩擦力,难度不大 5.B 【解析】 试题分析:因为水流落地时间为 t,则水流下落高度为 h ? 水平地面间的夹角为 θ ,所以水流水平位移为 x0 ?

1 2 gt ,又因为水流落地点与喷嘴连线与 2

gt 2 h ,故 x0 ? ,所以水平初速度为 tan ? 2 tan?

v0 ?

x0 h gt 2 gt ? ? , A 错误; 水流落地位移为 x ? , C 错误; 空气中水量为 M ? v0tS , t 2 tan ? sin ? 2sin ?

即 M ? v0tS ?

Sgt 2 2 tan ?

, B

正 确 ; 水 流 落 地 速 度 为 v?

2 v0 ? ( gt )2 , 故

2 v ? v0 ? ( gt )2 ? gt

1 ? 1 ,D 错误 4 tan 2 ?

考点:考查了平抛运动规律的应用 【答案】C 【解析】 试题分析:根据牛顿第二定律知,合力的方向与加速度方向相同,与运动的方向不一定相同,故 A 错误; ;物体所受的合外力不为零,加速度不为零,而加速度与速度没有关系,所以速度可能为零, 故 B 错误,C 正确;物体合外力减小,根据牛顿第二定律知,加速度减小,若加速度方向与速度方 向相同,物体做加速运动,故 D 错误。 考点:牛顿第二定律 【名师点睛】解决本题的关键知道加速度方向与合力的方向相同,掌握判断物体做加速运动还是减 速运动的方法,关键看加速度方向与速度方向的关系。 【答案】D 【解析】 试题分析:开始受重力、M 对 P 的支持力和静摩擦力平衡,当施加 F 后,若仍然处于静止,开始 P 所受的静摩擦力大小为 mP gsin? ,若 F ? 2mP gsin? ,则 P、M 之间的摩擦力大小可能不变,故 AB 错 误;对整体分析,施加 F 后,由于 PM 相对静止,力 F 具有向上的分力,则,则弹簧的弹力变小,弹 簧的形变量变小,水平方向根据平衡关系可知,则 M 与墙之间一定有弹力作用,故 C 错误,D 正确。 考点:滑动摩擦力;物体的弹性和弹力

8

【名师点睛】解决本题的关键能够正确地进行受力分析,运用共点力平衡进行求解,以及掌握整体 法和隔离法的运用。 8.BD 【解析】解:A、平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,由 h= ,得 t= ,由于 A 到 P 的

竖直高度较大,所以从 A 点抛出的小球运动时间较长,应先抛出.故 A 错误. B、由 t= 正确. CD、由 x=v0t 得 v0=x ,x 相等,则小球 A、B 抛出的初速度之比 = = = ,故 C 错误, ,得两个小球抛出的时间间隔为△t=tA﹣tB= ﹣ =( ﹣ ) .故 B

D 正确. 故选:BD. 【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. 9.AD 【解析】 试题分析:做曲线运动的物体的速度方向一定改变,故曲线运动一定是变速运动,选项 A 正确;做 曲线运动的物体,受到的合外力方向不一定在不断改变,例如平抛运动所受的合外力为重力,大小 方向都不变;选项 B 错误;只有做匀速圆周运动的物体所受的合外力才是一定指向圆心,选项 C 错 误;做匀变速曲线运动的物体,相等时间内速度的变化量相同,均为 aT,选项 D 正确;故选 AD. 考点:曲线运动的 特点;平抛运动及圆周运动的规律。 10. (1) a ? 【解析】 试题分析: (1)小车经过光电门的速度为 v ?

d2 2 L ?t 2

(2)

m ?t

(3)D

d 2 ,根据匀变速运动的规律可得: v ? 2aL ,解得: ?t

a?

d2 d2 F d2 m d2 m a ? ? F ? t ? ; ( 2 ) F=ma , ,联立得: ,变形得: ,所以以 2 2 2 ?t 2 L ?t 2 L ?t m 2 L?t ?t 2 L

为横轴; (3)L 越大,测量时的相对误差就越小,所以 A 正确;因实验中细绳上的拉力为小车受到 的合外力,故细绳应与木板平行,应平衡摩擦力,故 B、C 正确;因为有拉力传感器测量绳上的拉力 故不需要重物的质量应远小于小车的质量,所以 D 错误,本题不正确的选择 D。 考点:本题考查验证牛顿第二定律 11.① x

g ,②1.0 y2 ? y1

【解析】 试题分析:①因三个点在水平方向的位移相等,则运动时间相等为 T ,竖直方向小球做匀加速直线 运动,根据推论 ?y ? gT ,即 y2 ? y1 ? gT 2 ,得: T ?
2

y2 ? y1 ,再由水平方向 x ? v0T ,有 g

9

v0 ?

x g ?x 。 T y2 ? y1

②x=10.00cm=0.1m, A、 B 间距离 y1=4.78cm, B、 C 间距离 y2=14.58cm; 将数据代入公式解得 v0 ? 1.2m/s 。 考点:本题研究平抛运动的规律。

12. (1)

g?

h 3T 4 2h M = 2Gπ 4 t 6 t 2 (2)

【解析】本题考查万有引力的应用,由自由落体知识可以求出表面加速度,再由黄金代换可求解 ⑴设月球表面的重力加速度为 g; 小物块的平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,由 h=gt2/2 --------2 分

得到

g?

2h t2

------2 分 -------2 分

⑵设月球的质量为 M,半径为 R. 由 mg=GMm/R2 =m4π 2R/T2

得到

M=

h 3T 4 2Gπ 4 t 6

------2 分

13.(1)0.2 (2)0.7 (3)46m 【解析】

5 14. (1) x=2R ; (2) Ep= mgR+? mgL 2 【解析】

试题分析:(1)小物块在圆弧轨道的最高点, mv32 / R=mg 小物块由 A 射出后做平抛运动,由平抛运动的规律有
x=v3t

1 2R= gt 2 2

解得: x=2R

10

(2)小物块在圆弧轨道上从最低点运动到最高点的过程中,由机械能守恒定律得:
1 2 1 2 mv 2 ? mg ? 2R ? mv 3 2 2 1 2 1 2 小物块被弹簧弹出到运动到圆弧轨道的最低点的过程由功能关系得: mv1 ? mv 2 ? ? mgL 2 2 1 2 小物块释放前弹簧具有的弹性势能就等于小物块被弹出时的动能,故有: E p ? mv1 2 5 联立解得: E p ? mgR ? ? mgL 2 考点:本题考查平抛运动、能量守恒等相关知识。 【名师点睛】本题需要注意小物块在圆弧轨道的最高点 A 时,由重力提供向心力,从而求出小物块 在 A 处速度大小,然后在根据平抛运动规律求解即可;求弹性势能的时候利用能量守恒即可,同时 要注意摩擦力做功的问题。 15.⑴ 50N/m ⑵ 0.66J ⑶ 0.2N 【解析】 试题分析:⑴ M 静止时,设弹簧压缩量为 l0,则 Mg=kl0 ① 速度最大时,M、m 组成的系统加速度为零,则(M+m)g-k(l0+l1)=0 ② 解①②得:l0=8cm,k=50N/m [或:因 M 初位置和速度最大时都是平衡状态,故 mg=kl1 解得:k=50N/m

⑵ m 下落 h 过程中,mgh=

1 2 mv0 2

③ ④

m 冲击 M 过程中, m v0=(M+m)v

所求过程的弹性势能的增加量:Δ E=(M+m)g(l1+l2)+

1 2 (M+m)v 2



解③④⑤得:Δ E=0.66J ⑶ 在最低点,M、m 组成的系统:k(l0+l1+l2)-(M+m)g=(M+m)a1 在最高点,对 m:mg-N=m a2 ⑦ 根据这种运动的对称性可知:a1=a2 ⑧ 2 解得 :a1=a2=8m/s ,N=0.2N 考点:本题考查机械能守恒、动量守恒、牛顿第二定律。



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