湖南省株洲市2019_2020学年高一物理上学期期中试题2020022502135
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【知识点解析】 1. **万有引力定律**:宇航员在星球上受到的万有引力可用公式 F = G * M*m / r^2 计算,其中 F 是万有引力,G 是万有引力常量,M 和 m 分别是星球和宇航员的质量,r 是两者中心间的距离。题目中提到的宇航员在不同星球上所受引力的比较,实际上涉及到质量和半径的关系,根据体积公式 V = (4/3)*π*r^3 可知,星球质量减半,体积减至原来的1/8,因此半径减至原来的一半。所以宇航员在新星球上受到的引力是地球上的 2 倍,答案是 C. 2.0 倍。 2. **投掷篮球的运动分析**:篮球投掷时,初速度 v 和投掷角度 θ 决定了篮球的飞行路径。由于出手高度相同,忽略空气阻力,投掷距离主要由出手速度和角度决定。速度大、角度合适时,篮球会飞得更远。若速度相同,角度越大,水平射程越远。所以,若速度 v1=v2=v3,且高度相同,则 θ1>θ2>θ3;若角度相同,速度大的飞得更远,即 v1>v2>v3。但题目没有给出足够的信息确定速度和角度的关系,所以无法直接判断 v1, v2, v3 和 θ1, θ2, θ3 的大小关系。 3. **质点在恒力作用下的运动轨迹分析**:质点在恒力 F 作用下,从 O 点运动到 B 点,根据运动轨迹,质点在 A 点的速度方向与 x 轴平行,说明恒力 F 不可能沿 x 轴正负方向。若沿 y 轴正方向,质点不可能从 O 点到达 B 点,因此恒力 F 只可能沿 y 轴负方向,即 D. 沿 -y 方向。 4. **物体在半球形金属壳内壁的受力分析**:物体在最低点受到重力 mg、支持力 N 和摩擦力 f 的作用。根据牛顿第二定律,向心力 Fc = m*v^2/R,而摩擦力 f = μ*N,其中 N = mg - Fc。解得 f = μ*(mg - m*v^2/R)。因此,物体受到的摩擦力是 C. μ*(mg - m*v^2/R),受到的合力方向指向圆心,即斜向右下方。 5. **载重车在丘陵地带行驶的力学分析**:轮胎旧时,承受压力的能力减弱。在 A 处,车体向下倾斜,轮胎受力较大;在 B 处,车体向上倾斜,轮胎受力较小;在 C 处,车体水平,轮胎受力适中;在 D 处,车体向下倾斜,但因为坡度较缓,轮胎受力可能小于 A 处。因此,应减速通过 A 处以防止爆胎,答案是 A. A 处。 6. **摩托车转弯时的离心力问题**:摩托车转弯时,如果速度超过最大安全速度,将受到向外的离心力,摩托车会滑离轨道。A 选项中的“离心力”表述不准确,应该是摩托车所受外力不足以提供所需的向心力,B 选项正确。摩托车不会沿直线滑去,而是沿切线方向,故 C 和 D 错误。 7. **行星绕太阳椭圆轨道运动**:开普勒第二定律表明,行星与太阳连线扫过的面积在相等的时间内是相等的。行星在 A 点速度大,意味着它在此处的轨道弧段更短,所以太阳更可能位于椭圆的焦点 F1,这样行星才能更快地扫过相同的面积,答案是 B. F1。 8. **火星质量的计算**:小球在最高点做圆周运动,需要的向心力由重力提供,即 m*g = m*(v^2/r),由此可以得到火星表面的重力加速度 g。再利用万有引力等于重力公式 G*M/R^2 = g,可以求得火星质量 M = v^2 * R / (g * G),其中 g 可以用上面的公式计算得到,答案是 A. v^2 * R / (g * G)。 9. **抛物运动的时间和高度比较**:两次抛出的西红柿在空中只受到重力作用,因此它们的加速度都是重力加速度 g,不变。时间 t = 2L/v,下落高度 h = (v^2)/2g。两次抛出的速度比为 2v0:v0,所以时间之比为 2:1,下落高度之比也为 2:1,A 和 B 选项正确,D 选项也正确,因为加速度始终是 g。 10. **小行星带的运动分析**:根据开普勒第三定律,所有行星绕太阳运动的角速度ω与公转半径的立方根成反比,因此小行星带内侧行星的角速度更大,加速度也更大,B 选项正确。但角速度不相等,A 选项错误。小行星受到的引力与它们的质量和与太阳的距离的平方成反比,所以即使距离相等,引力也不一定相等,C 选项错误。小行星的线速度与半径和角速度有关,所以内侧行星的线速度更大,D 选项正确。 11. **匀变速曲线运动分析**:质点做曲线运动时,若在某点加速度与速度垂直,说明质点在做匀速圆周运动的一部分。根据圆周运动的特点,速度大的点速率更大,所以 D 点速率大于 C 点,A 正确;A 点加速度与速度的夹角小于 90°,意味着加速度有向心分量,B 正确;加速度大小取决于曲线的曲率,不能仅凭速度大小判断,C 错误;从 A 到 D,加速度与速度的夹角减小,说明曲线变平缓,D 正确。 12. **小球在圆锥面内的圆周运动**:两球做匀速圆周运动,向心加速度 a = v^2/r,两球角速度相同,因此向心加速度之比等于半径的倒数,即 1:1,A 错误;两球半径之比等于重力分量与向心力分量的比值,考虑到夹角不同,无法直接得出半径比,B 错误;线速度 v = ω * r,两球的线速度大小之比为 sin30°/sin45° = 1/sqrt(2),C 正确;两球离地面的高度差等于圆锥高度的一半,因此高度比为 tan30°/tan45° = 1/sqrt(3),D 错误。 **填空题**:小船渡河问题中,小船实际的速度是静水速度和水流速度的合成。当小船垂直于河岸行驶时,渡河时间最短,但此时渡河的位移不是最短。要使渡河位移最短,需要调整小船的行驶方向,使其合速度方向与河岸垂直。具体解答需要计算水流速度和船速的矢量合成,然后根据渡河时间和位移公式来求解。 以上是对试卷中涉及的物理知识点的详细解析,涵盖了万有引力、抛体运动、圆周运动、力的合成与分解等多个方面。
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