2016-2017云南省云天化中学高一下学期期末物理试卷

2016-2017学年云南省云天化中学高一下学期期末物理试卷
一、选择题
1．（2017高一下·云南期末）关于开普勒行星运动定律，下列说法错误的是（　　）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B．对任意一个行星来说．它与太阳的连线在相等的时间扫过的面积相等
C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值相等
D．开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定基础
【答案】C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】解：A、所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A正确；
B、对任意一个行星来说．它与太阳的连线在相等的时间扫过的面积相等，故B正确；
C、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等，故C错误；
D、开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定基础，故D正确；
本题选错误的，故选：C．
【分析】熟记理解开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．
2．（2017高一下·水富期末）如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点．设滑块所受支持力为FN．OP与水平方向的夹角为θ．下列关系正确的是（　　）
A．F= B．F=mgtanθ C．FN= D．FN=mgtanθ
【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：对小滑块受力分析，受水平推力F、重力G、支持力FN、根据三力平衡条件，将受水平推力F和重力G合成，如图所示，由几何关系可得
， ，A符合题意，BCD不符合题意．
故答案为：A．
【分析】以滑块为研究对象，进行受力分析，根据三力平衡条件列方程求解。
3．（2017高一上·福建期末）一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内（　　）
A．速度一定在不断地改变，加速度也一定在不断地改变
B．速度一定在不断地改变，加速度可以不变
C．速度可以不变，加速度一定在不断地改变
D．速度可以不变，加速度也可以不变
【答案】B
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】解：物体既然是在做曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，但是合力不一定改变，所以加速度不一定改变，如平抛运动，所以A错误，B正确．
既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，那么速度也就一定在变化，所以CD错误．
故选：B．
【分析】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论．
4．（2017高一下·水富期末）如图，以9.8m/s的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ为30°的斜面上，则物体完成这段飞行的时间是（取g=9.8m/s2）（　　）
A． s B． s C． s D．2s
【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】解：设垂直地撞在斜面上时速度为V，将速度分解水平的Vsinθ=vo，和竖直方向的vy=Vcosθ，
由以上两个方程可以求得vy=vocotθ，
由竖直方向自由落体的规律得 vy=gt，
代入竖直可求得t=cot30°= s．
故答案为：C．
【分析】根据平抛运动规律以及速度的合成和分列方程求解。
5．（2017高一下·水富期末）质量为2kg的质点在x﹣y平面上做曲线运动，在x方向的速度﹣时间图象和y方向的位移﹣时间图象如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．质点的初速度为7m/s
B．质点所受的合外力为3N
C．质点初速度的方向与合外力方向垂直
D．2s末质点速度大小为6m/s
【答案】B
【知识点】位移的合成与分解；速度的合成与分解
【解析】【解答】解：A、x轴方向的初速度为 vx=3m/s，y轴方向的速度 vy=﹣4m/s，则质点的初速度v0= =5m/s．故A错误．
B、x轴方向的加速度a=1.5m/s2，y轴做匀速直线运动，则质点的合力F合=ma=3N．故B正确．
C、合力沿x轴方向，而初速度方向既不在x轴，也不在y轴方向，质点初速度的方向与合外力方向不垂直．故C错误．
D、2s末质点速度大小 v2= = =2 m/s，故D错误．
故答案为：B
【分析】主要考查运动的合成和分解，根据速度时间图像和位移时间图像的物理意义判断即可。
6．（2017高一下·水富期末）如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力情况是（　　）
A．受重力、支持力
B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C．重力、支持力、向心力、摩擦力
D．以上均不正确
【答案】B
【知识点】向心力
【解析】【解答】解：物体在水平面上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，ACD不符合题意，B符合题意．
故答案为：B．
【分析】物体随圆盘做匀速圆周运动，所受合外力一定不为零，所受的合外力提供向心力。
7．（2017高一下·水富期末）如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星．B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星．则以下判断正确的是（　　）
A．卫星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度
B．A，B的线速度大小关系为vA＞vB
C．周期大小关系为TA=TC＞TB
D．B，C的线速度大小关系为vc＞vB
【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用；万有引力定律的应用
【解析】【解答】解：A、第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大的环绕速度，由于卫星B的轨道半径大于地球的半径，则卫星B的速度小于地球的第一宇宙速度，A不符合题意．
BD、对B、C，根据 知，v= ，C的轨道半径大于B的轨道半径，则vB＞vC，
对于A、C，A、C的角速度相等，根据v=rω知，vC＞vA，所以vB＞vA，我什么都跟你说了B不符合题意，D不符合题意．
C、A、C的角速度相等，则A、C的周期相等，根据T= 知，C的周期大于B的周期，C符合题意．
故答案为：C．
【分析】天体运动中做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，结合向心力公式列方程求解即可。
8．（2017高一下·云南期末）一个排球在A点被竖直抛出时动能为20J，上升到最大高度后，又回到A点，动能变为12J，设排球在运动中受到的阻力大小恒定，则（　　）
A．上升到最高点过程重力势能增加了20J
B．从最高点回到A点过程克服阻力做功4J
C．上升到最高点过程机械能减少了8J
D．从最高点回到A点过程重力势能减少了12J
【答案】B
【知识点】功能关系
【解析】【解答】解：由题意知整体过程中动能（机械能）减少了8J，则上升过程克服阻力做功4J，下落过程克服阻力做功4J；
A、上升到最高点过程动能减少量为20J，克服阻力做功4J即机械能 减少4J，则重力势能增加了16J；故A错误；
B、由题意知整体过程中机械能减少了8J，上升过程机械能减少4J，从最高点回到A点过程克服阻力做功4J．故B正确；
C、上升的过程中克服阻力做功4J即机械能 减少4J．故C错误；
D、从最高点回到A点过程动能增加了12J，机械能减少4J，则重力势能减少16J；故D错误；
故选：B．
【分析】本题应根据动能定理可知总功等于动能的变化量；重力做功等于重力势能的减小量；除重力外其余力做的功等于机械能的变化量，进行分析．
9．（2017高一下·云南期末）如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛．下列说法正确的有（　　）
A．重力做功大小相等
B．它们的末动能相同
C．运动过程中的重力平均功率相等
D．它们落地时重力的瞬时功率相等
【答案】A
【知识点】功的计算；功率及其计算
【解析】【解答】解：A、a、b、c三个小球的初位置相同，它们的末位置也相同，由于重力做功只与物体的初末位置有关，所以三个球的重力做功相等，故A正确．
B、由动能定理可知，三个球的重力做功相等，它们的动能的变化相同，但是c是平抛的，所以c有初速度，故c的末动能要大，故B错误．
C、由A的分析可知，三个球的重力做功相等，但是三个球得运动的时间并不相同，其中bc的时间相同，a的运动的时间要比bc的长，所以a的平均功率最小，所以运动过程中重力的平均功率不相等，故C错误．
D、三个球的重力相等，但是它们的竖直方向上的末速度不同，所以瞬时功率不可能相等，故D错误．
故选：A
【分析】a做的是匀变速直线运动，b是自由落体运动，c是平抛运动，根据它们各自的运动的特点可以分析运动的时间和末速度的情况，由功率的公式可以得出结论．
10．（2017高一下·水富期末）小球质量为m，用长为L的轻质细线悬挂在O点，在O点的正下方 处有一钉子P，把细线沿水平方向拉直，如图所示，无初速度地释放小球，当细线碰到钉子的瞬间，设线没有断裂，则下列说法正确的是（　　）
A．小球的角速度突然增大 B．小球的瞬时速度突然增大
C．小球的向心加速度突然增大 D．小球对悬线的拉力突然增大
【答案】A,C,D
【知识点】圆周运动实例分析；向心力；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】解：A、悬线与钉子碰撞前后的瞬间，小球的瞬时速度不变，半径减小，根据ω= 知，角速度增大．A符合题意，B不符合题意．
C、根据 知，线速度大小不变，半径减小，则向心加速度突然增大．C符合题意．
D、根据牛顿第二定律得，F﹣mg=m ，解得F=mg+ ，线速度大小不变，半径减小，则悬线的拉力增大．D符合题意．
故答案为：ACD．
【分析】本题解题的关键点是细线与钉子碰撞前后的瞬间，小球的线速度大小不变，根据半径的变化，判断角速度、向心加速度、悬线拉力的变化．
11．（2017高一下·水富期末）如图所示，两颗个人造地球卫星A、B围绕地球E做匀速圆周运动，卫星A的轨道半径为rA，运行周期为TA；卫星B的轨道半径为rB．已知万有引力常量为G．则根据以上信息可以求出（　　）
A．卫星B的运行周期 B．地球的质量
C．地面上的重力加速度 D．地球的半径
【答案】A,B
【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题
【解析】【解答】解：A、对于任一卫星，由万有引力提供向心力得 G =m r，得 T=2π ，则得A、B运行周期之比为 = ，已知，卫星A的轨道半径为rA，运行周期为TA；卫星B的轨道半径为rB．可知能求出卫星B的运行周期TB．A符合题意．
B、由T=2π ，知已知卫星A的轨道半径为rA，运行周期为TA以及万有引力常量G，可以求出地球的质量M，B符合题意．
CD、在地面上，根据万有引力等于重力，得 G =mg，得 g= ，由题不能求出地球半径R，所以不能求出地面上的重力加速度g．CD不符合题意．
故答案为：AB
【分析】卫星绕中心天体的运动属于匀速圆周运动，万有引力提供向心力列方程求解即可。
12．（2017高一下·水富期末）如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平地面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹簧弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　）
A．t2时刻弹簧的弹性势能最大
B．t3时刻弹簧的弹性势能最大
C．t1～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先减小后增加
D．t1～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少
【答案】A,D
【知识点】对单物体(质点)的应用；力与运动的关系
【解析】【解答】解：A、小球接触弹簧后，先向下做加速度减小的加速运动，当弹簧的弹力与重力相等时，速度最大，然后做加速度逐渐增大的减速运动，到达最低点时，弹力最大，弹性势能最大，可知t2时刻弹力最大，弹性势能最大，A符合题意，B不符合题意．
C、t1～t3这段时间内，弹簧的弹力先增大后减小，知弹性势能先增大后减小，D符合题意，C不符合题意．
故答案为：AD．
【分析】先对小球下落的过程进行分析，当加速度减为零时，速度达到最大，之后物体由于惯性继续下降，弹力变的大于重力，合力变为向上且不断变大，故加速度向上且不断变大，故物体做加速度不断增大的减速运动；同理，上升过程，先做加速度不断减小的加速运动，当加速度减为零时，速度达到最大，之后做加速度不断增大的减速运动，直到小球离开弹簧为止．
二、填空题
13．（2017高一下·云南期末）某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究功与速度变化的关系”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力．
（1）为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是 ．
A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B．实验操作时要先放小车，后接通电源
C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好
D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
（2）除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有　 　，　 　．
【答案】（1）A；D
（2）天平；刻度尺
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】解：（1）A、实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是绳子的拉力，故A正确．
B、实验时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故B错误．
C、在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近测量误差越大，故C错误．
D、在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，这样才能使得砂和砂桶的总重力近似等于细绳对小车的拉力，故D正确．
故选：AD．（2）由于实验需要测量小车速度，速度是使用打点计时器打的纸带计算得出的，故要测量点距，需要刻度尺；本实验还要测量质量，故选要天平．
故答案为：（1）AD；（2）天平，刻度尺
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．
由于实验需要测量小车速度和质量，故还需要的测量仪器有刻度尺、天平．
14．（2017高一下·云南期末）利气垫导轨验证机械能守恒定律．实验装示意图如图1所示：
（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平．
②用游标卡尺测量挡光条的宽度L，结果如图所示，由此读出L=　 　mm．
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．
⑤从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2．
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字写出下列所求物理量的表达式：
①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和码）的总动能分别为Ek1=　 　和Ek2=　 　．
②如果表达式　 　成立，则可认为验证了机械能守恒定律．
【答案】（1）10.90
（2） （M+m）（ ）2； （M+m）（ ）2；△Ep=Ek2﹣Ek1
【知识点】验证机械能守恒定律；刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用
【解析】【解答】解：（1）游标卡尺，主尺读数为10mm，游标读数为0.02×45mm=0.90mm，所以最终读数为10.90mm； （2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度v1=
滑块通过光电门2速度v2=
系统的总动能分别为Ek1= （M+m）（ ）2
Ek2= （M+m）（ ）2；
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs（3）如果满足关系式△Ep=Ek2﹣Ek1，即系统重力势能减小量等于动能增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．
故答案为：（1）10.90； （M+m）（ ）2， （M+m）（ ）2，△Ep=Ek2﹣Ek1．
【分析】游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．
由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．
要注意本题的研究对象是系统．
三、计算题
15．（2017高一下·云南期末）汽车发动机的额定功率为40kW，质量为2000kg，当汽车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的0.1倍，（g=10m/s2）
①汽车在路面上能达到的最大速度？
②若以恒定功率启动，当汽车速度为10m/s时的加速度是多少？
【答案】解：①汽车有最大速度时，此时牵引力与阻力相等，有：P=Fv=fvm
可得汽车最大速度为：vm= = =20m/s
②当速度v=10m/s时，牵引力为：F牵= = N=4000N，
故此时加速度为：a= = m/s2=1m/s2
答：①汽车在路面上能达到的最大速度为20m/s；
②若以恒定功率启动，当汽车速度为10m/s时的加速度是1m/s2．
【知识点】机车启动
【解析】【分析】（1）当汽车达到最大速度时，处于受力平衡状态，汽车的牵引力和阻力大小相等，由P=Fv=fvm可以求得最大速度；（2）首先要求出速度为10m/s时汽车的牵引力的大小，再由牛顿第二定律可以求得此时加速度的大小．
16．（2017高一下·云南期末）某运动员做跳伞运动，他从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落，他打开降落伞后的速度图象如图所示，已知人和降落伞的总质量m=80kg，g取10m/s2，
（1）不计人所受的阻力，求打开降落伞前运动员下落的高度？
（2）打开伞后伞所受阻力F1与速度v成正比，即F1=kv，求打开伞瞬间运动员的加速度a的大小和方向？
【答案】（1）解：由图示图象可知，打开降落伞时的速度：v0=20m/s，
由匀变速直线运动的位移公式可知，打开降落伞前人下落的距离：
h= = =20m；
答：不计人所受的阻力，求打开降落伞前运动员下落的高度为20m；
（2）解：运动员最后匀速下降，速度：v=5m/s，
由平衡条件得：kv=mg，解得：k=160N s/m
打开伞瞬间，由牛顿第二定律得：
kv0﹣mg=ma，解得：a=30m/s2，方向：竖直向上；
答：打开伞瞬间运动员的加速度a的大小为：30m/s2，方向：竖直向上．
【知识点】对单物体(质点)的应用
【解析】【分析】（1）根据速度位移公式求出打开降落伞前人下落的高度．（2）抓住平衡，根据kv=（m1+m2）g求出阻力系数，根据牛顿第二定律求出加速度的大小．
17．（2017高一下·云南期末）如图所示，光滑轨道固定在竖直平面内，其中BCD为细管，AB只有外轨道，AB段和BC段均为半径为R的四分之一圆弧．一小球从距离水平地面高为H（未知）的管口D处静止释放，最后到达A点对轨道的压力大小为mg，并水平抛出落到地面上．求：
（1）小球到达A点速度vA；
（2）平抛运动的水平位移x；
（3）D点到水平地面的竖直高度H．
【答案】（1）解：小球恰能够到达A点，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
FN+mg=m
据题得：FN=mg
解得小球到达A点速度为：vA= ．
答：小球到达A点速度vA是 ．
（2）解：从A点抛出后做平抛运动，则：
水平方向有 x=vAt
竖直方向有 2R=
联立解得：x=2 R．
答：平抛运动的水平位移x是2 R．
（3）解：从D到A运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，则得：
mgH=2mgR+
解得：H=3R
答：D点到水平地面的竖直高度H是3R．
【知识点】动能定理的综合应用；机械能综合应用；平抛运动
【解析】【分析】（1）小球到达A点，由合力提供向心力，根据牛顿第二定律求解vA．（2）小球离开A点后做平抛运动，运用运动的分解法，由运动学公式求解x．（3）从D到A运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律求出H．
2016-2017学年云南省云天化中学高一下学期期末物理试卷
一、选择题
1．（2017高一下·云南期末）关于开普勒行星运动定律，下列说法错误的是（　　）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B．对任意一个行星来说．它与太阳的连线在相等的时间扫过的面积相等
C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值相等
D．开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定基础
2．（2017高一下·水富期末）如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点．设滑块所受支持力为FN．OP与水平方向的夹角为θ．下列关系正确的是（　　）
A．F= B．F=mgtanθ C．FN= D．FN=mgtanθ
3．（2017高一上·福建期末）一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内（　　）
A．速度一定在不断地改变，加速度也一定在不断地改变
B．速度一定在不断地改变，加速度可以不变
C．速度可以不变，加速度一定在不断地改变
D．速度可以不变，加速度也可以不变
4．（2017高一下·水富期末）如图，以9.8m/s的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ为30°的斜面上，则物体完成这段飞行的时间是（取g=9.8m/s2）（　　）
A． s B． s C． s D．2s
5．（2017高一下·水富期末）质量为2kg的质点在x﹣y平面上做曲线运动，在x方向的速度﹣时间图象和y方向的位移﹣时间图象如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．质点的初速度为7m/s
B．质点所受的合外力为3N
C．质点初速度的方向与合外力方向垂直
D．2s末质点速度大小为6m/s
6．（2017高一下·水富期末）如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力情况是（　　）
A．受重力、支持力
B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C．重力、支持力、向心力、摩擦力
D．以上均不正确
7．（2017高一下·水富期末）如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星．B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星．则以下判断正确的是（　　）
A．卫星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度
B．A，B的线速度大小关系为vA＞vB
C．周期大小关系为TA=TC＞TB
D．B，C的线速度大小关系为vc＞vB
8．（2017高一下·云南期末）一个排球在A点被竖直抛出时动能为20J，上升到最大高度后，又回到A点，动能变为12J，设排球在运动中受到的阻力大小恒定，则（　　）
A．上升到最高点过程重力势能增加了20J
B．从最高点回到A点过程克服阻力做功4J
C．上升到最高点过程机械能减少了8J
D．从最高点回到A点过程重力势能减少了12J
9．（2017高一下·云南期末）如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛．下列说法正确的有（　　）
A．重力做功大小相等
B．它们的末动能相同
C．运动过程中的重力平均功率相等
D．它们落地时重力的瞬时功率相等
10．（2017高一下·水富期末）小球质量为m，用长为L的轻质细线悬挂在O点，在O点的正下方 处有一钉子P，把细线沿水平方向拉直，如图所示，无初速度地释放小球，当细线碰到钉子的瞬间，设线没有断裂，则下列说法正确的是（　　）
A．小球的角速度突然增大 B．小球的瞬时速度突然增大
C．小球的向心加速度突然增大 D．小球对悬线的拉力突然增大
11．（2017高一下·水富期末）如图所示，两颗个人造地球卫星A、B围绕地球E做匀速圆周运动，卫星A的轨道半径为rA，运行周期为TA；卫星B的轨道半径为rB．已知万有引力常量为G．则根据以上信息可以求出（　　）
A．卫星B的运行周期 B．地球的质量
C．地面上的重力加速度 D．地球的半径
12．（2017高一下·水富期末）如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平地面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹簧弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　）
A．t2时刻弹簧的弹性势能最大
B．t3时刻弹簧的弹性势能最大
C．t1～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先减小后增加
D．t1～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少
二、填空题
13．（2017高一下·云南期末）某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究功与速度变化的关系”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力．
（1）为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是 ．
A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B．实验操作时要先放小车，后接通电源
C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好
D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
（2）除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有　 　，　 　．
14．（2017高一下·云南期末）利气垫导轨验证机械能守恒定律．实验装示意图如图1所示：
（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平．
②用游标卡尺测量挡光条的宽度L，结果如图所示，由此读出L=　 　mm．
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．
⑤从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2．
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字写出下列所求物理量的表达式：
①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和码）的总动能分别为Ek1=　 　和Ek2=　 　．
②如果表达式　 　成立，则可认为验证了机械能守恒定律．
三、计算题
15．（2017高一下·云南期末）汽车发动机的额定功率为40kW，质量为2000kg，当汽车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的0.1倍，（g=10m/s2）
①汽车在路面上能达到的最大速度？
②若以恒定功率启动，当汽车速度为10m/s时的加速度是多少？
16．（2017高一下·云南期末）某运动员做跳伞运动，他从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落，他打开降落伞后的速度图象如图所示，已知人和降落伞的总质量m=80kg，g取10m/s2，
（1）不计人所受的阻力，求打开降落伞前运动员下落的高度？
（2）打开伞后伞所受阻力F1与速度v成正比，即F1=kv，求打开伞瞬间运动员的加速度a的大小和方向？
17．（2017高一下·云南期末）如图所示，光滑轨道固定在竖直平面内，其中BCD为细管，AB只有外轨道，AB段和BC段均为半径为R的四分之一圆弧．一小球从距离水平地面高为H（未知）的管口D处静止释放，最后到达A点对轨道的压力大小为mg，并水平抛出落到地面上．求：
（1）小球到达A点速度vA；
（2）平抛运动的水平位移x；
（3）D点到水平地面的竖直高度H．
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】解：A、所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A正确；
B、对任意一个行星来说．它与太阳的连线在相等的时间扫过的面积相等，故B正确；
C、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等，故C错误；
D、开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定基础，故D正确；
本题选错误的，故选：C．
【分析】熟记理解开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．
2．【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：对小滑块受力分析，受水平推力F、重力G、支持力FN、根据三力平衡条件，将受水平推力F和重力G合成，如图所示，由几何关系可得
， ，A符合题意，BCD不符合题意．
故答案为：A．
【分析】以滑块为研究对象，进行受力分析，根据三力平衡条件列方程求解。
3．【答案】B
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】解：物体既然是在做曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，但是合力不一定改变，所以加速度不一定改变，如平抛运动，所以A错误，B正确．
既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，那么速度也就一定在变化，所以CD错误．
故选：B．
【分析】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论．
4．【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】解：设垂直地撞在斜面上时速度为V，将速度分解水平的Vsinθ=vo，和竖直方向的vy=Vcosθ，
由以上两个方程可以求得vy=vocotθ，
由竖直方向自由落体的规律得 vy=gt，
代入竖直可求得t=cot30°= s．
故答案为：C．
【分析】根据平抛运动规律以及速度的合成和分列方程求解。
5．【答案】B
【知识点】位移的合成与分解；速度的合成与分解
【解析】【解答】解：A、x轴方向的初速度为 vx=3m/s，y轴方向的速度 vy=﹣4m/s，则质点的初速度v0= =5m/s．故A错误．
B、x轴方向的加速度a=1.5m/s2，y轴做匀速直线运动，则质点的合力F合=ma=3N．故B正确．
C、合力沿x轴方向，而初速度方向既不在x轴，也不在y轴方向，质点初速度的方向与合外力方向不垂直．故C错误．
D、2s末质点速度大小 v2= = =2 m/s，故D错误．
故答案为：B
【分析】主要考查运动的合成和分解，根据速度时间图像和位移时间图像的物理意义判断即可。
6．【答案】B
【知识点】向心力
【解析】【解答】解：物体在水平面上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，ACD不符合题意，B符合题意．
故答案为：B．
【分析】物体随圆盘做匀速圆周运动，所受合外力一定不为零，所受的合外力提供向心力。
7．【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用；万有引力定律的应用
【解析】【解答】解：A、第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大的环绕速度，由于卫星B的轨道半径大于地球的半径，则卫星B的速度小于地球的第一宇宙速度，A不符合题意．
BD、对B、C，根据 知，v= ，C的轨道半径大于B的轨道半径，则vB＞vC，
对于A、C，A、C的角速度相等，根据v=rω知，vC＞vA，所以vB＞vA，我什么都跟你说了B不符合题意，D不符合题意．
C、A、C的角速度相等，则A、C的周期相等，根据T= 知，C的周期大于B的周期，C符合题意．
故答案为：C．
【分析】天体运动中做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，结合向心力公式列方程求解即可。
8．【答案】B
【知识点】功能关系
【解析】【解答】解：由题意知整体过程中动能（机械能）减少了8J，则上升过程克服阻力做功4J，下落过程克服阻力做功4J；
A、上升到最高点过程动能减少量为20J，克服阻力做功4J即机械能 减少4J，则重力势能增加了16J；故A错误；
B、由题意知整体过程中机械能减少了8J，上升过程机械能减少4J，从最高点回到A点过程克服阻力做功4J．故B正确；
C、上升的过程中克服阻力做功4J即机械能 减少4J．故C错误；
D、从最高点回到A点过程动能增加了12J，机械能减少4J，则重力势能减少16J；故D错误；
故选：B．
【分析】本题应根据动能定理可知总功等于动能的变化量；重力做功等于重力势能的减小量；除重力外其余力做的功等于机械能的变化量，进行分析．
9．【答案】A
【知识点】功的计算；功率及其计算
【解析】【解答】解：A、a、b、c三个小球的初位置相同，它们的末位置也相同，由于重力做功只与物体的初末位置有关，所以三个球的重力做功相等，故A正确．
B、由动能定理可知，三个球的重力做功相等，它们的动能的变化相同，但是c是平抛的，所以c有初速度，故c的末动能要大，故B错误．
C、由A的分析可知，三个球的重力做功相等，但是三个球得运动的时间并不相同，其中bc的时间相同，a的运动的时间要比bc的长，所以a的平均功率最小，所以运动过程中重力的平均功率不相等，故C错误．
D、三个球的重力相等，但是它们的竖直方向上的末速度不同，所以瞬时功率不可能相等，故D错误．
故选：A
【分析】a做的是匀变速直线运动，b是自由落体运动，c是平抛运动，根据它们各自的运动的特点可以分析运动的时间和末速度的情况，由功率的公式可以得出结论．
10．【答案】A,C,D
【知识点】圆周运动实例分析；向心力；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】解：A、悬线与钉子碰撞前后的瞬间，小球的瞬时速度不变，半径减小，根据ω= 知，角速度增大．A符合题意，B不符合题意．
C、根据 知，线速度大小不变，半径减小，则向心加速度突然增大．C符合题意．
D、根据牛顿第二定律得，F﹣mg=m ，解得F=mg+ ，线速度大小不变，半径减小，则悬线的拉力增大．D符合题意．
故答案为：ACD．
【分析】本题解题的关键点是细线与钉子碰撞前后的瞬间，小球的线速度大小不变，根据半径的变化，判断角速度、向心加速度、悬线拉力的变化．
11．【答案】A,B
【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题
【解析】【解答】解：A、对于任一卫星，由万有引力提供向心力得 G =m r，得 T=2π ，则得A、B运行周期之比为 = ，已知，卫星A的轨道半径为rA，运行周期为TA；卫星B的轨道半径为rB．可知能求出卫星B的运行周期TB．A符合题意．
B、由T=2π ，知已知卫星A的轨道半径为rA，运行周期为TA以及万有引力常量G，可以求出地球的质量M，B符合题意．
CD、在地面上，根据万有引力等于重力，得 G =mg，得 g= ，由题不能求出地球半径R，所以不能求出地面上的重力加速度g．CD不符合题意．
故答案为：AB
【分析】卫星绕中心天体的运动属于匀速圆周运动，万有引力提供向心力列方程求解即可。
12．【答案】A,D
【知识点】对单物体(质点)的应用；力与运动的关系
【解析】【解答】解：A、小球接触弹簧后，先向下做加速度减小的加速运动，当弹簧的弹力与重力相等时，速度最大，然后做加速度逐渐增大的减速运动，到达最低点时，弹力最大，弹性势能最大，可知t2时刻弹力最大，弹性势能最大，A符合题意，B不符合题意．
C、t1～t3这段时间内，弹簧的弹力先增大后减小，知弹性势能先增大后减小，D符合题意，C不符合题意．
故答案为：AD．
【分析】先对小球下落的过程进行分析，当加速度减为零时，速度达到最大，之后物体由于惯性继续下降，弹力变的大于重力，合力变为向上且不断变大，故加速度向上且不断变大，故物体做加速度不断增大的减速运动；同理，上升过程，先做加速度不断减小的加速运动，当加速度减为零时，速度达到最大，之后做加速度不断增大的减速运动，直到小球离开弹簧为止．
13．【答案】（1）A；D
（2）天平；刻度尺
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】解：（1）A、实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是绳子的拉力，故A正确．
B、实验时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故B错误．
C、在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近测量误差越大，故C错误．
D、在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，这样才能使得砂和砂桶的总重力近似等于细绳对小车的拉力，故D正确．
故选：AD．（2）由于实验需要测量小车速度，速度是使用打点计时器打的纸带计算得出的，故要测量点距，需要刻度尺；本实验还要测量质量，故选要天平．
故答案为：（1）AD；（2）天平，刻度尺
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．
由于实验需要测量小车速度和质量，故还需要的测量仪器有刻度尺、天平．
14．【答案】（1）10.90
（2） （M+m）（ ）2； （M+m）（ ）2；△Ep=Ek2﹣Ek1
【知识点】验证机械能守恒定律；刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用
【解析】【解答】解：（1）游标卡尺，主尺读数为10mm，游标读数为0.02×45mm=0.90mm，所以最终读数为10.90mm； （2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度v1=
滑块通过光电门2速度v2=
系统的总动能分别为Ek1= （M+m）（ ）2
Ek2= （M+m）（ ）2；
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs（3）如果满足关系式△Ep=Ek2﹣Ek1，即系统重力势能减小量等于动能增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．
故答案为：（1）10.90； （M+m）（ ）2， （M+m）（ ）2，△Ep=Ek2﹣Ek1．
【分析】游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．
由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．
要注意本题的研究对象是系统．
15．【答案】解：①汽车有最大速度时，此时牵引力与阻力相等，有：P=Fv=fvm
可得汽车最大速度为：vm= = =20m/s
②当速度v=10m/s时，牵引力为：F牵= = N=4000N，
故此时加速度为：a= = m/s2=1m/s2
答：①汽车在路面上能达到的最大速度为20m/s；
②若以恒定功率启动，当汽车速度为10m/s时的加速度是1m/s2．
【知识点】机车启动
【解析】【分析】（1）当汽车达到最大速度时，处于受力平衡状态，汽车的牵引力和阻力大小相等，由P=Fv=fvm可以求得最大速度；（2）首先要求出速度为10m/s时汽车的牵引力的大小，再由牛顿第二定律可以求得此时加速度的大小．
16．【答案】（1）解：由图示图象可知，打开降落伞时的速度：v0=20m/s，
由匀变速直线运动的位移公式可知，打开降落伞前人下落的距离：
h= = =20m；
答：不计人所受的阻力，求打开降落伞前运动员下落的高度为20m；
（2）解：运动员最后匀速下降，速度：v=5m/s，
由平衡条件得：kv=mg，解得：k=160N s/m
打开伞瞬间，由牛顿第二定律得：
kv0﹣mg=ma，解得：a=30m/s2，方向：竖直向上；
答：打开伞瞬间运动员的加速度a的大小为：30m/s2，方向：竖直向上．
【知识点】对单物体(质点)的应用
【解析】【分析】（1）根据速度位移公式求出打开降落伞前人下落的高度．（2）抓住平衡，根据kv=（m1+m2）g求出阻力系数，根据牛顿第二定律求出加速度的大小．
17．【答案】（1）解：小球恰能够到达A点，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
FN+mg=m
据题得：FN=mg
解得小球到达A点速度为：vA= ．
答：小球到达A点速度vA是 ．
（2）解：从A点抛出后做平抛运动，则：
水平方向有 x=vAt
竖直方向有 2R=
联立解得：x=2 R．
答：平抛运动的水平位移x是2 R．
（3）解：从D到A运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，则得：
mgH=2mgR+
解得：H=3R
答：D点到水平地面的竖直高度H是3R．
【知识点】动能定理的综合应用；机械能综合应用；平抛运动
【解析】【分析】（1）小球到达A点，由合力提供向心力，根据牛顿第二定律求解vA．（2）小球离开A点后做平抛运动，运用运动的分解法，由运动学公式求解x．（3）从D到A运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律求出H．

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