2021-2022学年江西省赣州市赣县第三中学高一下学期强化训练（B3）物理试卷 Word版含解析

赣州市赣县第三中学2021-2022学年高一下学期强化训练

物理强化训练B3

一、单选题（每题5分）(共8分)

1．(本题4分)如图所示，质量为m的小明（可视为质点）坐摩天轮。小明乘坐的座舱与摩天轮的转轴间的距离为r，摩天轮以大小为k（常数k<1，g为重力加速度）的角速度做匀速圆周运动。若小明坐在座舱水平座垫上且双脚不接触底板，则下列说法正确的是（　　）

A．小明通过最高点时不受重力

B．小明做匀速圆周运动的周期为

C．小明通过最高点时处于完全失重状态

D．小明通过最低点时对座舱座垫的压力大小为k2mg

2．(本题4分)如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为R． 现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，当小球通过最高点时速率为v0，则下列说法中错误的是

A．若，则小球对管内壁无压力

B．若，则小球对管内上壁有压力

C．若，则小球对管内下壁有压力

D．不论v0多大，小球对管内下壁都有压力

3．(本题4分)如图所示，在粗糙水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内做完整匀速圆周运动，为水平直径，为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则（　　）

A．物块始终受到三个力作用

B．在、两点，水平板对物块的作用力指向圆心

C．物体全程所受的摩擦力大小不变

D．物体全程所受合力大小不变

4．(本题4分)如图，有一固定且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，在其内壁上有两个质量相同的小球（可视为质点）A和B，在两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面。A、B两球与O点的连线与竖直线间的夹角分别为和，则（　　）

A．A、B两球所受弹力的大小之比为3：4 B．A、B两球运动的周期之比为4：3

C．A、B两球的线速度大小之比为3：8 D．A、B两球的转速之比为

5．(本题4分)如图所示，月球的半径为R，甲、乙两种探测器分别绕月球做匀速圆周运动与椭圆轨道运动，两种轨道相切于椭圆轨道的近月点A，圆轨道距月球表面的高度为，椭圆轨道的远月点B与近月点A之间的距离为6R，若甲的运动周期为T，则乙的运动周期为（　　）

A． B．3T C． D．2T

6．(本题4分)如图所示，轻杆的一端拴一小球，另一端与竖直杆铰接。当竖直杆以角速度匀速转动时，轻杆与竖直杆之间的张角为。下列图像中能正确表示角速度与张角关系的是（     ）

A． B．

C． D．

7．(本题4分)对如图所示的四种情形分析不正确的是（　　）

A．图甲中若火车转弯时车轮既不挤压内轨，也不挤压外轨，则此时火车的行驶速率为，这一速率取决于内外轨的高度差h、内外轨间距L及铁路弯道的轨道半径r（其中）

B．图乙中汽车过凹形桥时，速度越大，汽车对桥面的压力越大

C．图丙中洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣服上的水分甩掉

D．图丁所示实验的过程中不计一切阻力，两个球同时落地说明平抛运动水平方向上的分运动为匀速运动，竖直方向上的分运动为自由落体运动

8．(本题4分)关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（     ）

A．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆的中心

B．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心

C．所有行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等

D．同一行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等

二、多选题(共12分)

9．(本题4分)如图（a）所示，A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉，质量为0.6kg的小球C（小球可视为质点）用细绳拴在铁钉B上，A、B、C在同一直线上，t＝0时，给小球一垂直于绳、大小为2m/s的速度，使小球在水平面上做圆周运动．在0≤t≤t2时间内，细绳的拉力随时间变化的规律如图（b）所示，若细绳能承受的最大拉力为6.4N，则下列说法正确的是（　　）

A．两钉子间的距离为0.2m

B．t＝3.3s时细绳的拉力为3N

C．t1＝0.6πs

D．小球从开始运动到绳被拉断历时3πs

10．(本题4分)如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经到N的运动过程中（     ）

A．从P到M所用的时间等于

B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大

C．从P到Q阶段，速率逐渐变小

D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功

11．(本题4分)如图，长均为L的两根轻绳，一端共同系住质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间的距离也为L，重力加速度大小为g。今使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v时，两根绳的拉力恰好均为零，则（　　）

A．当绳的拉力恰好为0时，小球在最高点的速率

B．当绳的拉力恰好为0时，小球在最高点的速率

C．若小球在最高点速率为3v时，每根绳的拉力大小为

D．若小球在最高点速率为3v时，每根绳的拉力大小为

三、实验题(共16分)

12．(本题8分)在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心。用手带动钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径为 r 的圆周运动，钢球的质量为 m，重力加速度为 g。

①用秒表记录运动 n 圈的总时间为 t，那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为Fn=______。

②通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为 h，那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为 F=______；

③改变小球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的 关系图象，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式为______。

13．(本题8分)如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。

（1）若忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。

① 小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于______（选填选项前的字母）。

A．绳子对球拉力               B．小球自身重力       

C．拉力和重力的合力        D．拉力在水平方向的分力

② 在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小Fn=______（用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到球心的距离为l，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F=_______（用m、l、r及相关的常量表示）。          

③ 保持n的取值不变，用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。研学小组的同学们根据小球所受的合力F与向心力Fn大小相等的关系，画出了如图所示的图像，测得图线的斜率为k，则由此图线可知，重力加速度的测量值应为__________。

（2）考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个验证性实验的操作，下列说法中正确的是_______（选填选项前的字母）。

A．小球质量的测量误差不影响本实验验证

B．小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证

C．在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，小球做圆周运动的线速度越大

D．在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，小球做圆周运动的线速度越大

四、解答题(共40分)

14．(本题10分)如图所示，半径的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点冲上竖直半圆环，沿轨道运动到B点飞出，最后落在水平地面上的C点（图上未画），g取10。

(1)能实现上述运动时，小球在B点的最小速度是多少？

(2)能实现上述运动时，A、C间的最小距离是多少？

15．如图所示，一长为l的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为的匀速圆周运动，重力加速度为g。

(1)小球运动到最高点时，求杆对球的作用力。

(2)小球运动到水平位置A时，求杆对球的作用力。

16．设地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G．将地球视为半径为R、质量分布均匀的球体，不考虑空气的影响．若把一质量为m的物体放在地球表面的不同位置，由于地球自转，它对地面的压力会有所不同．

（1）若把物体放在北极的地表，求该物体对地表压力的大小F1；

（2）若把物体放在赤道的地表，求该物体对地表压力的大小F2；

（3）假设要发射一颗卫星，要求卫星定位于第（2）问所述物体的上方，且与物体间距离始终不变，请说明该卫星的轨道特点并求出卫星距地面的高度h．

参考答案：

1．B【详解】

A．当小明通过最高点时，小明依然受到重力作用，A错误；

B．小明做匀速圆周运动的周期B正确；

C．小明做圆周运动所需的向心力大小为

F向=mω2r=k2mg<mg

故小明通过最高点时处于失重状态，但并非处于完全失重状态，C错误；

D．当小明通过最低点时，由牛顿第二定律有F-mg=mω2r解得F=(1+k2）mg

根据牛顿第三定律可知，此时小明对座舱座垫的压力大小为（1+k2）mg，D错误。故选B。

2．D

【解析】【详解】A．到达管道的最高点,假设恰好与管壁无作用力.则有:小球仅受重力,由重力提供向心力,即：得

所以A选项是正确的，不符合题意．

B．当,则小球到达最高点时,有离心的趋势，与内上壁接触,从而受到内上壁向下的压力，所以小球对管内上壁有压力，故B选项是正确的，不符合题意．

C．当,则小球到达最高点时, 有向心的趋势，与内下壁接触,从而受到内下壁的压力.所以C选项是正确的，不符合题意．

D．小球对管内壁的作用力,要从速度大小角度去分析.，若，则小球对管内上壁有压力；若，则小球对管内下壁有压力．故D不正确，符合题意．

3．D【解析】【详解】

A．在c、d两点，物块只受到重力和支持力，在其他位置处物块受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用，A错误；

B．在a、b两点，水平板对物块的摩擦力方向指向圆心，但水平板对物块还有支持力的作用，它们的合力方向不指向圆心，B错误；

CD．物块做匀速圆周运动，则物块所需向心力大小不变，且此向心力由物块所受合力提供，即物块全程所受合力大小不变，在a、b点时，完全由静摩擦力提供向心力，而在别的位置不是，所以物块全程所受的摩擦力是会变化的，C错误，D正确。故选D。

4．D

【解析】【详解】A．根据所以A、B两球所受弹力的大小之比为

所以A错误；BD．根据解得所以A、B两球运动的周期之比为A、B两球的转速之比为则B错误；D正确；

C．根据解得所以A、B两球运动的周期之比为所以C错误；故选D。

5．C

【详解】根据题意可得，甲的公转轨道半径为乙的椭圆运动的半长轴为

设乙的运动周期为，由开普勒第三定律综合解得

所以C项正确；ABD错误；故选C。

6．D【详解】小球受到重力mg和轻杆的拉力T的共同作用，将拉力进行分解，由圆周运动规律可知小球在水平方向上，有式中l为杆的长度，在竖直方向上，有

联立解得故选D。

7．D

【详解】A．若火车转弯时车轮既不挤压内轨，也不挤压外轨，由受力分析可知，此时火车受到的重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律有又解得

则行驶速率取决于内外轨的高度差h、内外轨间距L及铁路弯道的轨道半径r，所以A正确，不符合题意；

B．汽车过凹形桥时，汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律有

解得则速度越大，桥面对汽车的支持力越大，由牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力也越大，所以B正确，不符合题意；

C．洗衣机脱水筒在高速旋转时，水与衣服间的作用力不足以提供向心力，从而利用离心运动，把附着在衣服上的水分甩掉，所以C正确，不符合题意；

D．图丁所示实验的过程中不计一切阻力，能说明平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动，但不能说明在水平方向上的运动是匀速直线运动，所以D错误，符合题意；故选D。

8．D

【详解】AB．根据开普勒第一定律可知，每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点上，AB错误；

CD．根据开普勒第二定律可知，对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，C错误、D正确。故选D。

9．AC

【详解】A．小球在水平方向只受垂直于速度方向的细绳的拉力作用，小球速度大小不变，由牛顿第二定律可得当F＝2N时r1＝1.2m当F＝2.4N时r2＝1m两钉子间的距离d为小球做圆周运动减小的半径，即d＝r1－r2＝0.2m故A正确；BC．由周期可得，当r1＝1.2m时T1＝1.2πs

当r2＝1m时T2＝πs而小球每经半个周期与另一钉子接触，小球从开始运动经过时间＝0.6πs

细绳与铁钉A接触，小球做圆周运动的半径减小，细绳受到的拉力增大，所以t1＝0.6πs

小球从开始运动经时间t2＝＝1.1πs≈3.45s>3.3s细绳再次与铁钉B接触，所以t＝3.3s时细绳拉力仍为2.4N，故B错误，C正确；

D．当细绳受到的拉力为6.4N时r＝0.375m<0.4m

即当r＝0.4m时，绳子还不会断，小球从开始运动到细绳被拉断历时t＝（0.6π＋0.5π＋0.4π＋0.3π＋0.2π）s＝2πs故D错误。故选AC。

10．CD

【详解】AC．根据开普勒第二定律，可知近地点的速度比远地点的速度大，则从P到Q阶段，万有引力对做负功，速率逐渐变小，所以从P到M所用的时间小于，A错误；C正确；

B．由于只有万有引力做功，从Q到N阶段，机械能保持不变，B正确；

D．从M到Q阶段，万有引力对它做负功，从Q到N阶段，万有引力做正功，D正确。

故选CD。

11．BC

【详解】AB．当绳的拉力恰好为0时，小球在最高点的速率满足则

A错误，B正确；CD．当小球在最高点的速率为3v时，根据牛顿第二定律有mg+2Tcos30°＝m

解得C正确，D错误。故选BC。

12．              

【详解】①[1]钢球运动的周期为根据向心力公式得

②[2]设悬线与竖直方向的夹角为α，则有对小球受力分析有

③[3]根据牛顿第二定律有化简得即

13．     BCD                    ACD     圆锥摆：r减小，周期变大，卫星：r减小，周期变小

【详解】（1）①[1]．小球在运动过程中受到重力和绳子的拉力，重力和绳子的拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力，或者是绳子拉力的水平分量提供向心力，故CD正确，AB错误；故选CD.

②[2]．小球做圆周运动的周期为，根据向心力公式可知：

[3]．令绳子和竖直方向的夹角为θ，根据三角形定则可知，小球的合力大小为：③[4]．因为小球所受的合力F与向心力Fn大小相等，则有：，

则有： 所以 可得 。

（2）[5]．A. 要验证的关系式中 ，小球的质量可从两边消掉，则小球质量的测量误差不影响本实验验证，选项A正确；

B. 要验证的关系式可知，两边可消掉r，则小球匀速圆周运动半径的测量不影响本实验验证，选项B错误；

C. 根据 可知，在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，则r越大，小球做圆周运动的线速度越大，选项C正确；

D. 根据 可知，在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，则r越大，则小球做圆周运动的线速度越大，选项D正确；故选ACD.

（3）[6]．设小球做半径为r的圆周运动的周期为T，此时小球距细线上端固定点的竖直高度为h，根据受力情况和向心力公式有：可解得：

因半径变小，绳长不变，h变大，故小球周期变大；

卫星：根据可知，r减小，周期变小.

14．(1)2m/s；(2)0.8m。

【详解】(1)设小球在B点的最小速度是 ，在B点由牛顿第二定律可得

解得

(2)能实现上述运动时，小球从B点开始做平抛运动，设A、C间的最小距离是x，由平抛运动规律可得     ，   由上式解得

15．；

【详解】

(1)小球运动到最高点时，设杆对球的作用力为 ，则牛顿第二定律可得

解得为正值方向竖直向下，为负值方向竖直向上

(2)小球运动到水平位置A时，设杆对球的作用力为，则牛顿第二定律可得

方向与水平方向夹角的正切值为

16．（1） （2）（3）

【详解】(1) 物体放在北极的地表，根据万有引力等于重力可得：

物体相对地心是静止的则有：，因此有：

(2)放在赤道表面的物体相对地心做圆周运动，根据牛顿第二定律：

解得：

(3)为满足题目要求，该卫星的轨道平面必须在赤道平面内，且做圆周运动的周期等于地球自转周期

以卫星为研究对象，根据牛顿第二定律：

解得卫星距地面的高度为：