【原创】（新教材）2021-2022学年下学期高一第一次月考卷 物理（B卷）

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（新教材）2021-2022学年下学期高一第一次月考卷物  理  （B）注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1．做匀速圆周运动的两物体甲和乙，它们的向心加速度分别为a1和a2，且a1＞a2，下列判断正确的是(　　)A．甲的线速度大于乙的线速度B．甲的角速度比乙的角速度小C．甲的轨道半径比乙的轨道半径小D．甲的速度方向比乙的速度方向变化快【答案】D【解析】由于不知甲和乙做匀速圆周运动的半径大小关系，故不能确定它们的线速度、角速度的大小关系，故ABC错误；向心加速度是表示线速度方向变化快慢的物理量，a1＞a2，表明甲的速度方向比乙的速度方向变化快，故D正确。2．在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的(　　)A．2倍 B．4倍 C．6倍 D．8倍【答案】A【解析】设斜面倾角为α，小球落在斜面上速度方向偏向角为θ，小球水平抛出，均落在斜面上；根据平抛运动的推论可得tan θ＝2tan α，所以甲、乙两个小球落在斜面上时速度偏向角相等；故对甲有，对乙有，所以，故A正确，BCD错误。3．如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行B周期为；C为绕地球沿圆周轨道运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为。下列说法或关系式中正确的是(　　)A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上B．卫星B和卫星C运动的速度大小均不变C．，该比值的大小与地球和卫星有关D．，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关【答案】A【解析】根据开普勒第一定律和行星运动规律可知地球位于B卫星的椭圆轨道的一个焦点上，位于C卫星圆轨道的圆心上，故A正确；卫星B为椭圆轨道，不断的在做离心运动和近心运动，近地点的线速度最大，远地点的线速度最小；而卫星C为圆轨道，运动的速度大小均不变，故B错误；由开普勒第三定律可知，k值与中心天体地球的质量有关，而与环绕天体卫星无关，取椭圆轨道的半长轴或圆轨道的半径，故CD错误。4．2021年4 月 29 日 11 时 22 分我国空间站“天和”核心舱发射成功。在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，地球的半径为R，“天和”的质量为m，离地面的高度为h，引力常量为G，则地球对“天和”的万有引力大小为(　　)A． B． C． D．【答案】B【解析】根据万有引力定律可知地球对“天和”的万有引力大小为，故选B。5．质量为m的物体P置于倾角为的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向右做匀速直线运动，当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角时（如图所示），下列判断正确的是(　　)A．P的速率为v                      B．P的速率为C．绳的拉力大于               D．绳的拉力小于【答案】C【解析】将小车的速度在沿细绳和垂直细绳两个方向分解，则沿绳方向的分量大小为，所以P的速率为，故AB错误；由于θ2不断减小，所以vP不断增大，根据牛顿第二定律可知P所受合外力沿斜面向上，则绳的拉力大于，故C正确，D错误。6．高铁项目的建设加速了国民经济了发展，铁路转弯处的弯道半径r是根据高速列车的速度决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计与r和速率v有关。当火车以规定速度通过弯道时，内低外高的轨道均不受挤压，则下列说法正确的是(　　)A．当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力、向心力B．若要降低火车转弯时的规定速度，可减小火车的质量C．若要增加火车转弯时的规定速度，可适当增大弯道的坡度D．当火车的速度大于规定速度时，火车将挤压内轨【答案】C【解析】当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力作用，二者的合力提供向心力，故A错误；合力提供向心力，即，则，可以看出规定的速度与火车的质量无关，故B错误；根据公式，可以看出当θ增大时，规定速度也增大，故C正确；当火车的速度大于规定速度时，则受到外轨弹力与重力和支持力的合力一起提供向心力，使火车继续做圆周运动，故D错误。7．无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径R，则下列说法正确的是(　　)A．铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上B．模型各个方向上受到的铁水的作用力相同C．管状模型转动的角速度ω最大为D．若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力提供向心力【答案】D【解析】离心力不是真实存在的力，故A错；模型最下部受到铁水的作用力最大，最上方受到的作用力最小，B错误；最上部的铁水如果恰好不离开模型内壁，则重力提供向心力，由mg＝mω2R可得，故管状模型转动的角速度ω至少为，C错误，D正确。8．图甲是未来空间站的构思图。在空间站中设置个如图乙绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区，圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为R1、R2。当圆管以一定的角速度ω转动时，在管中相对管静止的人（可看作质点）便可以获得个类似在地球表面的“重力”，以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知地球质量为M，地球半径为R，万有引力常量为G，地球自转周期为T。当空间站在地球静止同步轨道上运行时，管道转动的角速度ω大小为(　　)A． B．C．  D．【答案】B【解析】人靠在外管壁上随圆管一起做圆周运动，由题意可知，，解得，故选B。9．人造地球卫星的轨道可近似为圆轨道。下列说法正确的是(　　)A．周期是24小时的卫星并不都是地球同步卫星B．地球同步卫星的角速度大小比地球自转的角速度小C．近地卫星的向心加速度大小比地球两极处的重力加速度大D．近地卫星运行的速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速率大【答案】AD【解析】周期为24 h的卫星不一定是同步卫星，故A正确；地球同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，故B错误；近地卫星的向心加速度大小等于地球表面的重力加速度，故与地球两极处的重力加速度大小相等，故C错误；近地卫星运行周期比地球自转周期小，则根据ω＝可知近地卫星角速度大于地球自转角速度，根据v＝ωr可知，近地卫星运行速率比地球表面赤道上的物体随地球自转的速度大，故D正确。10．有一个质量为m的小木块，由碗边滑向碗底，碗内表面是半径为R的圆弧，由于摩擦力的作用，木块运动的速率不变，则(　　)A．它的加速度为零B．它所受合力为零C．它所受的合外力大小一定、方向改变D．它的加速度大小恒定【答案】CD【解析】物块下滑过程速率保持不变，做匀速圆周运动，加速度不等于零，合外力不等于零，故AB错误；物块所受合外力提供向心力，合外力的大小不变，向心加速度大小不变，但方向指向圆心，故CD正确。11．一质量为0.2 kg的物体在水平面上运动，它的两个正交分速度与时间的关系图像分别如图甲、乙所示，由图可知(　　)A．开始4 s内物体的位移大小为B．开始4 s内物体的平均速度大小为C．从开始至6 s未物体一直做曲线运动D．开始4 s内物体做曲线运动此后2 s内物体做直线运动【答案】ABD【解析】图像与时间轴围成的面积表示物体运动的位移，开始4s内，物体沿方向的位移为8m，方向的位移为8m，所以开始4s内物体的位移大小为，故A正确。根据平均速度等于位移与时间的比值，可知开始4s内物体的平均速度大小，故B正确。开始时物体的初速度沿方向，加速度沿方向，两者不在一条直线上，所以物体做曲线运动；4 s末物体的速度方向与方向夹角的正切值为，加速度方向与方向夹角的正切值为，所以速度方向与加速度方向在同一条直线上，物体做直线运动，故C错误，D正确。12．2021年10月16日，中国神舟十三号载人飞船与空间站完成对接，对接过程简化示意图如图所示，空间站在距地面约400 km、半径为r2的圆轨道III上做匀速圆周运动。神舟十三号飞船在半径为r1的轨道I上绕地球做匀速圆周运动的周期为T1，通过变轨操作后，沿椭圆轨道II运动，到达A处与空间站对接后，随空间站在轨道III上做匀速圆周运动。已知地球同步卫星距地面的高度约为36000 km，则(　　)A．空间站绕地球运行的周期大于24小时B．空间站绕地球运行的速度大于7.9 km/sC．神舟十三号飞船沿轨道II运行的周期为D．神舟十三号飞船在A点处减速和空间站完成对接【答案】C【解析】根据牛顿第二定律，解得，空间站的公转半径小于同步卫星的公式半径，所以，空间站绕地球运行的周期小于24小时，A错误；根据牛顿第二定律，解得，空间站的公转半径大于表面卫星的轨道半径，所以空间站绕地球运行的速度小于7.9 km/s，B错误；根据开普勒第三定律得，解得，C正确；神舟十三号飞船在A点处加速做离心运动和空间站完成对接，D错误。二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13．(6分)如图所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A和B，在各自不同的水平面内做匀速圆周运动，则vA      vB，ωA      ωB，aA      aB。（填“＞”“＜”或“＝”）【答案】vA＞vB  ωA＜ωB   aA＝aB【解析】小球受力如图所示，将沿水平和竖直方向分解得，，可得，则半径大的线速度大，角速度小，故vA＞vB，ωA＜ωB；根据牛顿第二定律，合外力提供向心力，合外力相等，则向心力相等，故aA＝aB。14．(6分)小张同学采用如图甲所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。(1)实验时下列哪些操作是必需的________（填序号）。①将斜槽轨道的末端调成水平。②用天平称出小球的质量。③每次都要让小球从同一位置由静止开始运动。(2)实验时小张同学忘记在白纸上记录小球抛出点的位置，于是他根据实验中记录的点迹描出运动轨迹曲线后，在该段曲线上任取水平距离均为Δx＝10.00 cm的三点A、B、C，如图乙所示，其中相邻两点间的竖直距离分别为y1＝10.00 cm，y2＝20.00 cm。小球运动过程中所受空气阻力忽略不计。请你根据以上数据帮助他计算出小球初速度v0＝________ m/s。（g取10 m/s2）【答案】(1)①③    (2)1.00    【解析】(1)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，斜槽的末端要调整成水平，操作①是必需的。该实验不用测小球的质量，操作②没有必要。为了保证小球每次离开斜槽时的速度都相同，每次都要让小球从斜槽上同一位置由静止开始运动，操作③是必需的。故填①③。(2)由于xAB＝xBC＝Δx＝10.00 cm，所以小球从A运动到B与从B运动到C的时间相同，设此时间为t。据y2－y1＝gt2得t＝＝s＝0.1 s，故初速度v0＝×10-2m/s＝1.00 m/s。15．(8分)小船在100 m宽的河中横渡，当小船船头正对河岸行驶渡河时，经过20秒时间，小船到达正对岸下游60 m的位置。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：(1)河水流动的速度是多少？(2)小船在静水中的速度是多少？(3)要使小船到达正对岸，船头与上游河岸成多大角度？渡河时间是多少？【解析】(1)小船船头正对河岸行驶渡河时水速。(2)小船在静水中的速度。(3)设静水速的方向偏向上游与河岸成，根据平行四边形定则有根据几何关系，则有，解得渡河时间。16．(8分)如图所示，在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上，离轴心r＝20 cm处放置一小物块，其质量为m＝2 kg，物块与圆盘间的动摩擦因数μ＝0.5。当圆盘转动的角速度ω＝2 rad/s时，物块随圆盘一起转动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2。求：(1)物块的线速度大小；(2)物块的向心加速度大小；(3)欲使物块与盘面间不发生相对滑动，则圆盘转动的角速度不能超过多大？【解析】(1)当时，滑块的线速度(2)当时，滑块的向心加速度(3)当物块刚要发生滑动时最大静摩擦力充当向心力，设此时圆盘转动的角速度为由牛顿第二定律得解得故圆盘转动的角速度不能超过。17．(10分)预计我国将在2030年前后实现航天员登月计划，航天员登上月球后进行相关的科学探测与实验.已知月球的半径为R，宇航员在月球表面高为h处静止释放一小球，经过时间t落地。万有引力常量为G，求：(1)月球的质量M；(2)月球的第一宇宙速度v；【解析】(1)自由落体运动所以月球表面物体的重力等于万有引力 解得月球的质量。(2)在月球表面所需的最大运行速度即为第一宇宙速度，有  得。18．(14分)如图所示，竖直平面内固定有一半径R＝1 m的光滑圆轨道AB和一倾角为45°且高H＝5 m的斜面CD，二者间通过一水平光滑平台BC相连，B点为圆轨道最低点与平台的切点。现将质量为m的一小球从圆轨道A点正上方h处(h大小可调)由静止释放，已知重力加速度g＝10 m/s2，且小球在A点时对圆轨道的压力总比在最低点B时对圆轨道的压力小3mg。(1)若h＝0，求小球在B点的速度大小；(2)若h＝0.8 m，求小球落点到C点的距离；(结果可用根式表示)(3)若在斜面中点竖直立一挡板，使得无论h为多大，小球不是越不过挡板，就是落在水平地面上，则挡板的最小长度l为多少？【解析】(1)从释放小球至A点根据速度与位移关系有：v＝2gh在A点，根据牛顿第二定律：FN1＝在B点，根据牛顿第二定律：FN2－mg＝m根据题意有：FN2－FN1＝3mg故vB＝若h＝0，则小球在B点的速度v1＝＝2 m/s。(2)小球从B至C做匀速直线运动，从C点滑出后做平抛运动，若恰能落在D点，则水平方向：x＝v0t竖直方向：y＝H＝gt2又因为斜面倾角为45°，则：x＝y解得v0＝5 m/s，对应的高度h0＝0.25 m因h＝0.8 m＞0.25 m，小球将落在水平地面上，而小球在B点的速度v2＝＝6 m/s小球做平抛运动竖直方向：H＝gt2，得t＝1 s则水平方向x1＝v2t＝6 m故小球落地点距C点的距离s＝＝ m。(3)若要求无论h为多大，小球不是打到挡板上，就是落在水平地面上，临界情况是小球擦着挡板落在D点，经前面分析可知，此时在B点的临界速度v0＝5 m/s则从C点至挡板最高点过程中水平方向：x′＝v0t′竖直方向：y′＝－l＝gt′2又x′＝解得：l＝1.25 m。