四川省成都市树德中学2022-2023学年高一下学期4月月考试题物理含答案.pdf

高一物理2023-04 阶考第 1页共 3 页树德中学高树德中学高 2022 级高一下学期级高一下学期 4 月阶段性测试物理试题月阶段性测试物理试题命题人命题人一、单选题（每题只有一个正确选项，每题一、单选题（每题只有一个正确选项，每题 3 分）分）1下列说法正确的是（）A两个直线运动的合运动一定是直线运动B卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量 G 时，应用了微元法C物体在恒定合外力作用下不可能做匀速圆周运动D牛顿进行了“月地检验”，他比较的是月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度2利用双线可以稳固小球在竖直平面内做圆周运动而不易偏离竖直面，如一根长为 2L细线系一质量为m小球，两线上端系于水平横杆上，A、B两点相距也为L，若小球恰能在竖直面内做完整的圆周运动，则小球运动到最低点时，每根线承受的张力为（）A6mgB2 3mgC5mgD5 33mg3 地质勘探发现某地区表面的重力加速度发生了较大的变化，怀疑地下有空腔区域进一步探测发现在地面 P 点的正下方有一球形空腔区域储藏有天然气，如图所示假设该地区岩石均匀分布且密度为，天然气的密度远小于，可忽略不计如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为 g；由于空腔的存在，现测得 P 点处的重力加速度大小为 kg(k1)已知引力常量为 G，球形空腔的球心深度为 d，则此球形空腔的体积是（）AkgdGB2kgdGC(1)k gdGD2(1)k gdG4如图所示，ab 为竖直平面内的半圆环 acb 的水平直径，c 为环上最低点，环半径为 R，将一个小球从a 点以初速度 v0沿 ab 方向抛出，设重力加速度为 g，不计空气阻力，则以下说法不正确的是（）A当小球的初速度 v0=?时，碰到圆环时的竖直分速度最大B当 v0取值不同时，小球落在圆环上的竖直位移可能相同C无论 v0取何值，小球都不可能垂直撞击圆环D当 v0取值不同时，小球落在圆环上的速度方向和水平方向之间的夹角可以相同52021 年 2 月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8105m。已知火星半径约为3.4106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为 3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（）A6105mB6106mC6107mD6108m6如图所示，水平光滑长杆上套有一物块 Q，跨过悬挂于 O 点的轻小光滑圆环的细线一端连接 Q，另一端悬挂一物块 P设细线的左边部分与水平方向的夹角为，初始时很小现将 P、Q 由静止同时释放，在物块 P 下落过程中，下列说法正确的有（）A当30时，P、Q 的速度之比是 1:2B当90时，Q 的速度最大C物块 P 一直处于失重状态D绳对 Q 的拉力始终大于 P 的重力72020 年 7 月 23 日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场，应用长征五号运载火箭送入地火转移轨道。火星距离地球最远时有 4 亿公里，最近时大约 0.55 亿公里。由于距离遥远，地球与火星之间的信号传输会有长时间的时延。当火星离我们最远时，从地球发出一个指令，约 22 分钟才能到达火星。为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器。受天体运行规律的影响，这样的发射机会很少。为简化计算，已知火星的公转周期约是地球公转周期的 1.9 倍，认为地球和火星在同一平面上、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（）A当探测器加速后刚离开 A 处的加速度与速度均比火星在轨时的要大B当火星离地球最近时，地球上发出的指令需要约 10 分钟到达火星C 如果火星运动到 B 点，地球恰好在 A 点时发射探测器，那么探测器将沿轨迹 AC 运动到 C 点时，恰好与火星相遇D下一个发射时机需要再等约 2.7 年二、多选题（每题有多个正确选项，全不选对得二、多选题（每题有多个正确选项，全不选对得 4 分，漏选得分，漏选得 2 分，有错选得分，有错选得 0 分）分）8质量为 2kg 的物体，放在动摩擦因数为=0.1 的水平面上，在水平拉力 F 的作用下由静止开始运动，拉力做的功 W 和物体发生的位移 s 之间的关系如图所示，重力加速度210m/sg，在物体位移 9m 的过程中，下列说法中正确的是（）A物体先做匀加速运动，然后做匀减速运动B拉力 F 的平均功率为 6.75WC摩擦力做功为-18JD拉力 F 的最大瞬时功率为 12W9如图所示，小船从 A 码头出发，船头始终正对河岸渡河，若小河宽度为 d，小船在静水中的速度 v船恒定，河水中各点水流速度大小与该点到较近河岸边的距离成正比，即 v水=kx，x 是各点到近岸的距离（x12d，k 为常量），要使小船能够到达距 A 正对岸为 s 的 B 码头则下列说法中正确的是（）A小船渡河的速度 v船24kdsB小船渡河的速度 v船22kdsC小船渡河的时间为4skdD小船渡河的时间为2skd10如图甲所示（俯视图），两个水平放置的齿轮紧紧咬合在一起（靠齿轮传动），其中 O、O分别为两轮盘的转轴，大齿轮与小齿轮的齿数比为 2：1，大、小两齿轮的上表面水平，分别放有质量相同的小滑块A、B，两滑块与所在齿轮转轴的距离均为 r。现将两滑块通过一轻细线经转轴及上方两定滑轮连接，如图乙所示（侧视图）。已知两滑块与齿轮间的动摩擦因数为、最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略其他摩擦，重力加速度为 g。齿轮静止时细线恰好拉直且无张力，若大齿轮由静止开始缓慢增大转动的角速度?，则（）A当大齿轮的角速度为3gr时，细线上有拉力B当大齿轮的角速度为3gr时，滑块 B 所受摩擦力为 0C当小齿轮的角速度为23gr时，两滑块恰好未相对齿轮滑动高一物理2023-04 阶考第 2页共 3 页D当两滑块开始相对齿轮滑动时，滑块 B 会做离心运动11天花板下悬挂的轻质光滑小圆环 P 可绕过悬挂点的竖直轴无摩擦地旋转。一根轻绳穿过 P，两端分别连接质量为 m1和 m2的小球 A、B（m1m2）。设两球同时做如图所示的圆锥摆运动，且在任意时刻两球均在同一水平面内，则（）A两球运动的周期相等B两球的向心加速度大小相等C球 A、B 到 P 的距离之比等于 m2m1D球 A、B 到 P 的距离之比等于 m1m212如图所示，半径分别为 R 和 2R 的甲、乙两薄圆盘固定在同一转轴上，距地面的高度分别为 2h 和 h，两物块 a、b 分别置于圆盘边缘，a、b 与圆盘间的动摩擦因数相等，转轴从静止开始缓慢加速转动，观察发现，a 离开圆盘甲后，未与圆盘乙发生碰撞，重力加速度为 g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（）A动摩擦因数一定大于32RhB离开圆盘前，a 所受的摩擦力方向一定与速度方向相同C离开圆盘后，a 运动的水平位移大小等于 b 运动的水平位移大小D若52Rh，落地后 a、b 到转轴的距离之比为11:1413汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度 v 与牵引力 F 大小倒数的1vF图像，vm表示最大速度。已知汽车在水平路面上由静止启动，ab平行于v轴，bc反向延长过原点O。已知阻力恒定，汽车质量为1.25103kg，下列说法正确的是（）A汽车从 a 到 b 持续的时间为 12.5sB汽车由 b 到 c 过程做匀加速直线运动C汽车额定功率为 50kWD汽车能够获得的最大速度为 12m/s三、实验题（三、实验题（14 题题 4 分，分，15 题题 8 分）分）14（4 分）用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小 F 与质量 m、角速度和半径 r 之间的关系：（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是_。A理想实验B等效替代法C微元法D控制变量法（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在 A、C 位置，A、C 到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右露出的刻度，此时可研究向心力的大小与_的关系。A质量 mB角速度C半径 r（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出 1 格，右边标尺露出 4 格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为_。15（8 分）（1）关于“研究物体平抛运动”的实验，下列说法正确的是_。A小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差B安装斜槽时其末端切线应水平C小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放D小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些E.将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行（2）“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。小球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。在此实验中，检查斜槽末端是否水平的方法是_。如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点 O 水平抛出的，经测量 A 点的坐标为(40cm,20cm)，g 取210 m/s，则小球平抛的初速度0v _m/s，若 B 点的横坐标为60 cmBx，则 B 点的纵坐标为By _m。一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为 O 点。用一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前的1O处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至2O处，再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹 B。1OO、间的距离为 x1，2OO、间的距离为 x2，A B、间的高度差为 y。则小球抛出时的初速度 v0为_。A2221()2xxgyB2221()2xxgyC221222xxgyD2122xxgy四、解答题四、解答题16（8 分）某卫星 A 在赤道平面内绕地球做圆周运动，运行方向与地球自转方向相同，赤道上有一卫星测控站 B，已知卫星距地面的高度为 R，地球的半径为 R，自转周期为 To，地球表面的重力加速度为 g。求：（1）卫星 A 做圆周运动的周期 T；（2）卫星 A 和测控站 B 能连续直接通讯的最长时间 t。（卫星信号传输时间可忽略）高一物理2023-04 阶考第 3页共 3 页17（10 分）小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为 3kg 的小球，绳子能承受最大拉力为 110N，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动.当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行一段水平距离后落地，如图所示.已知握绳的手离地面高度为 4m，手与球之间的绳长为 3m，重力加速度 g=10m/s2，忽略手的运动半径和空气阻力（1）求绳断时球的速度大小 v1；（2）求球落地时的速度大小 v2；（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？18（12 分）一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AB、光滑圆弧轨道BC、粗糙水平直道CD组成（如图 a 所示：其中AB与BC相切于 B 点，C 为圆轨道的最低点，且为BC圆弧与CD相切点）。将小球置于轨道ABC上离地面高为 H 处由静止下滑，用力传感器测出其经过 C 点时对轨道的压力 N，改变 H 的大小，可测出相应 N 的大小，N 随 H 的变化关系如图 b 折线EFG所示（EF与FG两直线相连接于 F 点），E 点坐标是0,5N，F 点坐标是0.2m,7N，FG 反向延长交纵轴于一点的坐标是0,5.8N，210m/sg，求：（1）小球的质量 m；（2）圆弧轨道 BC 的半径及轨道BC所对圆心角（可用角度的三角函数值表示）；（3）小球与斜面 AB 间的动摩擦因数。19（13 分）如图所示为安装在水平地面上的某游戏装置结构示意图，其左边部分是一个高度和水平位置均可以调节的平台，在平台上面放置一个弹射装置；游戏装置的右边部分由竖直固定的光滑圆弧轨道 BC、粗糙水平直线轨道 CD 与竖直固定的光滑圆轨道DED组成（底端连接处 D 与 D略错开）。已知圆弧轨道BC 的圆心为1O、半径11.2mR，其 C 端与水平面相切，1O B与1OC的夹角60；水平直线轨道 CD长度1.2mL，动摩擦因数0.5；圆轨道DED的半径20.8mR。将质量0.2kgm 的滑块 Q 置于 C 点，再将质量同为0.2kgm 的小球 P 经弹射装置从平台 A 点水平弹出，通过改变 AB 高度差 h、水平距离和小球 P 在 A 点的初速度大小，总能让小球沿 B 点的切线方向进入 BC 圆弧轨道，然后与滑块 Q 发生弹性碰撞,已知 P 和 Q 碰撞后会交换速度。空气阻力不计，小球和滑块均可视为质点，重力加速度 g 取210m/s，求（1）若0.45mh，求小球 P 从 A 点弹出时的初速度大小；（2）若0.45mh，求小球 P 到达 C 点与 Q 碰撞前瞬间对圆弧轨道的压力；（3）要使 P 与 Q 仅碰撞 1 次，且滑块运动过程中不脱离轨道，求 h 需要满足的条件。高一物理2023-04 阶考第 4页共 3 页树德中学高树德中学高 2022 级高一下学期级高一下学期 4 月阶段性测试物理试题月阶段性测试物理试题参考答案参考答案12345678910111213CBDDCBABCACADACACDAC14DB2115BCE小球放在斜槽末端任意位置总能水平20.45B16（1）24RTg；（2）00423122RTtTgR【详解】（1）设地球质量为M，卫星A的质量为m，根据万有引力提供向心力，有2222(2)MmGmRRT002Mmm gGR解得24RTg（2）如图所示，卫星的通讯信号视为沿直线传播，由于地球遮挡，使卫星A和地面测控站B不能一直保持直接通讯设无遮挡时间为t，则它们转过的角度之差最多为2时就不能通讯cos2RR0222ttTT解得00423122RTtTgR17 8 31 4 5/2 10m/s 3 3maxm sxm【详解】1设绳能承受的最大拉力大小为TF，设手离地面高度为 d，绳长为 l，对小球在最低点列牛顿第二定律方程，有：21TmvFmgR，得14 5m/sv；2设绳子断后球的飞行时间为 t，由平抛运动规律，有竖直方向：212dlgt，绳断后竖直方向球做自由落体运动，落地时竖直分速度：tvgt，所以2221tvvv=10m/s 3设绳子长为 l，绳子断时球的速度为3v，23TmvFmgl，得383vgl，绳子断后球做平抛运动，时间为1t，有2112dlgt，3 1xv t，得43l dlx，当2lm时 x 有极大值：8 3m3maxx18（1）0.5kg；（2）1m；37；（3）0.3【详解】（1）由图 b 知，当 H=0 时，有N15N0.5kgFmgm（2）如果物块只在圆轨道上运动，则由动能定理得212mgHmv由向心力公式，经过 C 点时有2NmvFmgR。联立两式可得N2+mgFH mgR由图乙知275100.2mgR，可得1mR。显然当0.2mH 时，对应图 a 中的 B 点，所以有10.2cos0.81，求得37（3）物块从 A 点运动到 C 点运用动能定理，得2(0.2)1cossin2HmgHmgmv物块在 C 点有2NmvFmgR，联立可得N8(2)1.633mgmgmgFHmgR。结合 FG 曲线知1.65.80.33mgmg19（1）03m/sv；（2）N6NCF，方向竖直向下；（3）00.45mh或者1.5mh【详解】（1）从 A 到 B，做平抛运动，则竖直方向上有202yvgh，解得03m/sv。（2）从 A 抛出到 C，根据动能定理221011222cRmg hmvmv，解得2 6m/scv。在 C 点，根据牛顿第二定律21cNCvFmgmR，解得NCF6N。由牛顿第三定律得，压力6NNCNCFF，方向竖直向下（3）球 P 与 Q 弹性碰撞后，速度交换，P 球静止，Q 球弹出，若 Q 球碰撞后没滑上圆轨道或滑上圆轨道位置处不超过圆心等高点，且返回时停在 CD 轨道上，则仅碰撞 1 次，刚好到圆心等高处时，根据动能定理有211121cos2Bmvmg RRmgLmgR，解得14m/sBv。返回时刚好到 Q 点，满足22111cos22Bmvmg RRmgL，解得22 3m/sBv。综上解得02 3m/sBv。要过E点，需满足223112min11cos222BEmvmg RRmgLmg Rmv和2min2EmvmgR，解得32 10m/sBv。过 E 点则仅碰撞 1 次，满足2 10m/sBv。综上所述：02 3m/sBv或者2 10m/sBv 从 A 到 B，要满足的关系2sin602Bvgh，h 要满足的条件是：00.45mh或者1.5mh。