辽宁省凤城市第一中学2021-2022学年高一（下）第一次月考物理试题含解析

  凤城市第一中学高一下学期第一次月考物理试题

（考试时间：75分钟，满分：100分）

第Ⅰ卷（选择题，共46分）

一、选择题（本大题共10小题。其中1-7题为单选，每小题4分，8-10题为多选，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错、多选或不选的得0分）

1. 关于曲线运动，下列说法错误的是（　　）

A. 曲线运动的速度大小可能不变 B. 曲线运动的速度方向可能不变

C. 曲线运动一定是变速运动 D. 做曲线运动的物体所受的合外力一定不为零

【1题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．曲线运动的速度大小可能不变，例如匀速圆周运动，选项A正确，不符合题意；

B．曲线运动的速度方向一定变化，选项B错误，符合题意；

C．曲线运动的速度方向一定变化，即速度一定变化，即曲线运动一定是变速运动，选项C正确，不符合题意；

D．做曲线运动的物体加速度不为零，则所受的合外力一定不为零，选项D正确，不符合题意。

故选B。

2. 下列关于机械能守恒的说法中正确的是（　　）

A. 物体做匀速直线运动，它的机械能一定守恒

B. 物体所受的合力的功为零，它的机械能一定守恒

C. 物体所受的合力不等于零，它的机械能可能守恒

D. 物体所受的合力等于零，它的机械能一定守恒

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】ABD．物体所的合外力为0，则合外力对它做功为零，则物体可能做匀速直线运动，匀速直线运动机械能不一定守恒，比如降落伞匀速下降，机械能减小，ABD错误；

C．物体所受的合外力不为零，可能仅受重力，则只有重力做功，机械能守恒，C正确。

故选C。

3. 一人用力踢质量为1kg的足球，使球由静止以10m/s的速度沿水平方向飞出。假设人踢球时对球的平均作用力为200N，球在水平方向运动了20m，那么人对球所做的功为（　　）

A. 50J

B. 200J

C. 4000J

D. 非上述各值

【3题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】由题意可知人对球所做的功为

A正确，BCD错误；

故选A。

4. 如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当小车匀速向右运动时，物体A的受力情况是（ ）

A. 绳的拉力大于A的重力

B. 绳的拉力等于A的重力

C. 绳的拉力小于A的重力

D. 绳的拉力先大于A的重力，后变为小于重力

【4题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】设和小车连接的绳子与水平面的夹角为θ，小车的速度为v，则这个速度分解为沿绳方向伸长的速度和垂直绳方向摆动的速度，根据平行四边形定则得绳伸长的速度为vcosθ，随着小车匀速向右运动，显然θ逐渐减小，绳伸长的速度越来越大，又知物体A的速度与绳伸长的速度大小一样，所以物体A向上做加速运动，则由牛顿第二定律得：

，

即

，

因此，绳的拉力大于物体A的重力．

故选A．

【点睛】小车的运动为合运动，可分解为绳子伸长的速度和绳子摆动的速度，根据平行四边形定则可以求出绳子身长的速度，求解时一定要画出运动分解图．

5. 中国自主研发的北斗二号卫星系统在2015年形成覆盖全球的卫星导航定位系统，此系统由中轨道、高轨道和同步轨道卫星等组成。现在中国正在服役的北斗一号卫星定位系统的三颗卫星都定位在距地面36000km的地球同步轨道上，而美国的全球卫星定位系统GPS由24颗卫星组成，这些卫星距地面的高度均为20000km。则下列说法中正确的是（　　）

A. 美国所有GPS的卫星所受向心力大小均相等

B. 美国所有GPS的卫星比北斗一号的卫星线速度小

C. 北斗二号中的中轨道卫星的加速度一定大于高轨道卫星的加速度

D. 北斗一号系统中三颗卫星向心加速度比赤道上物体的向心加速度小

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，虽然美国所有GPS的卫星离地面的高度一样，但由于卫星的质量大小关系不知道，所以卫星受到的万有引力大小关系不能确定，即所受向心力大小关系不能确定，A错误；

B．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有

解得

由于美国所有GPS的卫星轨道半径小于北斗一号的卫星轨道半径，所以美国所有GPS的卫星比北斗一号的卫星线速度大，B错误；

C．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有

解得

可知北斗二号中的中轨道卫星的加速度一定大于高轨道卫星的加速度，C正确；

D．北斗一号系统中三颗卫星的角速度等于地球自转角速度，根据

北斗一号系统中三颗卫星的轨道半径大于地球半径，所以北斗一号系统中三颗卫星向心加速度比赤道上物体的向心加速度大，D错误；

故选C。

6. 如图为一皮带传动装置，a、b、c三点做圆周运动的半径之比ra︰rb︰rc=1︰2︰4。若a、b、c三点的线速度分别用υa、υb、υc表示，角速度分别用ωa、ωb、ωc表示，在传动过程中皮带不打滑，则下列关系式正确的是（　　）

A. υa︰υb︰υc=1︰2︰4

B. υa︰υb︰υc=4︰2︰1

C. ωa︰ωb︰ωc=2︰1︰1

D. ωa︰ωb︰ωc=1︰2︰2

【6题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】如图所示，a与b同一皮带下传动，则

va=vb

因为

ra：rb=1：2

根据v=ωr，所以

ωa：ωb=rb：ra=2：1

bc两点共轴，则

ωc=ωb

得角速度之比

ωa：ωb：ωc=2：1：1

因为

rc：rb=2：1

所以

vb：vc=1：2

即

va：vb：vc=1：1：2

故选C。

7. 质量为5t的汽车在水平路面上由静止开始做匀加速直线运动，动摩擦因数为0.2，启动后第1s末发动机的瞬时功率为1.5×104W（此时未达到额定功率），则此时汽车的加速度大小为（　　）

A. 0.5m/s2

B. 1m/s2

C 1.5m/s2

D. 2m/s2

【7题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】设汽车的加速度大小为，时汽车的速度为

根据牛顿第二定律可得

此时汽车功率为

联立以上式子代入数据解得

B正确，ACD错误；

故选B。

8. “嫦娥二号”卫星已成功发射，这次发射后卫星直接进入近地点高度为200 km、远地点高度约3.8×105 km的地月转移轨道直接奔月．当卫星到达月球附近的特定位置时，卫星就必须“急刹车”，也就是近月制动，以确保卫星既能被月球准确捕获，又不会撞上月球，并由此进入近月点为100 km、周期为12 h的椭圆轨道a，再经过两次轨道调整，进入距月球100 km的近月圆轨道b，轨道a和b相切于P点，如图所示．下列说法正确的是 (　　)

A. “嫦娥二号”卫星的发射速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s

B. “嫦娥二号”卫星的发射速度大于11.2 km/s

C. “嫦娥二号”卫星在a、b轨道经过P点的速度va＝vb

D. “嫦娥二号”卫星在a、b轨道经过P点的加速度分别为aa、ab，则aa＝ab

【8题答案】

【答案】AD

【解析】

【分析】第一宇宙速度是近地卫星绕行速度，第二宇宙速度是发射脱离地球束缚卫星的最小发射速度，卫星无动力飞行时只受万有引力作用；

【详解】A、第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，故发射嫦娥二号的发射速度大于第一宇宙速度7.9km/s，嫦娥二号仍绕地球运动，没有脱离地球的束缚，故其发射速度小于第二宇宙速度11.2km/s，故A正确，B错误；

C、在椭圆轨道上经过P点时，卫星做离心运动，故在椭圆轨道a上的P点卫星的速度大于在圆轨道b上P点时的速度，故C错误；

D、嫦娥二号在P点的加速度都由万有引力产生，故在同一点，不管卫星在哪个轨道其加速度都相同，故D正确．

【点睛】万有引力提供圆周运动向心力，掌握卫星是通过做离心运动或近心运动实现轨道高度的变化．

9. 如图所示，放置在水平地面上的支架质量为M，支架顶端用细线拴着的摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，而后释放，摆球运动过程中，支架始终不动，以下说法正确的是(　　)

A. 在释放前的瞬间，支架对地面的压力为(m＋M)g

B. 在释放前的瞬间，支架对地面的压力为Mg

C. 摆球到达最低点时，支架对地面的压力为(m＋M)g

D. 摆球到达最低点时，支架对地面的压力为(3m＋M)g

【9题答案】

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】在释放前的瞬间绳拉力为零，对M：对地面的压力

当摆球运动到最低点时，由机械能守恒得

由牛顿第二定律得

联立得绳对小球的拉力

对支架M由受力平衡，地面支持力

由牛顿第三定律知，支架对地面压力

故选BD。

10. 如图甲所示,A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉,小球C用细绳拴在铁钉B上(细绳能承受足够大的拉力),A、B、C在同一直线上．t=0时,给小球一个垂直于细绳的速度,使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动．在0≤t≤10 s时间内,细绳的拉力随时间变化的规律如图乙所示,则下列说法正确的是(    　)

A. 两根铁钉间的距离为细绳长的1/6

B. t=10.5 s时细绳拉力的大小为6 N

C. t=14 s时细绳拉力的大小为10 N

D. 细绳第三次碰铁钉到第四次碰钉的时间间隔为3 s

【10题答案】

【答案】ABD

【解析】

【详解】A.0∼6s内绳子的拉力不变，可得

，

6∼10s内拉力大小不变，知

，

因为，则

，

两钉子之间的间距

，

故A正确；

B.第一个半圈经历的时间为6s，则

，

则第二个半圈的时间

，

则t=10.5s时，小球在转第二个半圈，则绳子的拉力为6N，故B正确；

C.小球转第三个半圈的时间

，

则t=14s时，小球转动的半径

，

根据

，

则拉力变为原来的倍，大小为7.5N，故C错误；

D.细绳每跟钉子碰撞一次，转动半圈的时间少，则细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔

故D正确；

第Ⅱ卷（非选择题，共54分）

二、实验题（本题有2小题，共14分，11题每空2分，12题每空2分。请按题目要求作答）

11. 向心力演示器是用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系实验装置，如图所示。两个变速轮塔通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔1和变速轮塔2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的大小关系。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。

（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，我们要用到物理学中的______；

A．理想实验法　　B．等效替代法　　C．控制变量法　　D．演绎推理法

（2）图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与______的关系；

A．钢球质量m　　B．运动半径r　　C．向心加速度a　　D．角速度ω

（3）图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球A和钢球C所受向心力的比值为1：4，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为______。

A．2：1　　B．1：2　　C．4：1　　D．1：4

【11题答案】

【答案】    ①. C    ②. D    ③. A

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的控制变量法，ABD错误，C正确。

故选C。

（2）[2]图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系，ABC错误，D正确。

故选D。

（3）[3]根据

F = mω2r

可知若两个钢球质量m和运动半径r相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1：4，可知两轮的角速度之比为1：2，根据

v = ωR

可知，因为变速轮塔1和变速轮塔2是皮带传动，边缘线速度相等，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为2：1，BCD错误，A正确。

故选A。

12. 在做“研究平抛运动”的实验时，某同学用铅笔描出了经过空间三点A、B、C的位置和一条竖直线之后，就取下图纸，忘了标出初始位置O，在图纸上过A点作竖直向下的y轴和水平的x轴，定出了A、B、C三点坐标，如图所示，由图中的数据可知，A点到B点的时间是___________s，小球平抛运动的初速度为___________m/s，B点的速度为___________m/s，按图示坐标轴，可知平抛运动小球的初始位置的坐标为___________。（g=10m/s2）

【12题答案】

【答案】    ①. 0.1    ②. 1    ③.     ④. （-10，-5）

【解析】

【详解】[1]由图可知到时间等于到的时间，假设到的时间为，竖直方向做自由落体运动，则有

解得

[2]到水平方向做匀速直线运动，则有

解得初速度为

[3]设小球在点的竖直分速度为，则有

故点的速度为

[4]假设初始位置为，从到的过程，竖直方向有

解得

则从到的竖直位移大小为

点的坐标为

从到的水平位移大小为

点的坐标为

故点的坐标为（，）。

三、计算题（本题有3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）

13. 质量m=1kg的小球在长为L=1m的细绳作用下在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力Tmax=46N，转轴离地高度h=6m，g取10m/s2则：

（1）若恰好通过最高点，则最高点处速度为多大？

（2）在某次运动中在最低点细绳恰好被拉断，则此时的速度为多大？

（3）绳断后小球做平抛运动，如图所示，求落地水平距离x。

【13题答案】

【答案】（1）m/s（2）6m/s（3）6m

【解析】

【分析】

【详解】（1）当小球恰好通过最高点时，小球只受重力，并由重力提供向心力，设此时速度为v0 根据牛顿第二定律得

解得

（2）若细绳此时恰好被拉断，则

T=Tmax=46N

小球在最低点时，由牛顿第二定律得

代入数据得

v=6m/s

（3）绳断后，小球做平抛运动，设水平距离为x，则有

x=vt

解得

x=6m

14. 宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G，则：

(1)若在该星球上发射卫星，求最小的发射速度；

(2)该星球的平均密度为多大？

【14题答案】

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)设该星球的重力加速度为，第一次抛出的水平位移为x，高度为h，则根据平抛规律可得

若抛出时的初速度增大到2倍，则水平位移为2x，则有

而在该星球表面上，有

解得，星球质量为

根据万有引力提供向心力有

解得，最小的发射速度为

(2)星球的密度为

15. 为了研究过山车的原理，某兴趣小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为、长为的粗糙倾斜轨道，通过水平轨道与竖直圆轨道相连，出口为水平轨道，整个轨道除段以外都是光滑的。其中与轨道以微小圆弧相接，如图所示。一个小物块以初速度从某一高处水平抛出，不计空气阻力，到点时速度方向恰好沿方向，并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数。（、、）

（1）求小物块到达点时速度大小。

（2）要使小物块不脱离轨道，则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件。

【15题答案】

【答案】（1）；（2）或。

【解析】

【详解】（1）小物块做平抛运动，设小物块到达点时速度为，由于小物块恰好沿斜面方向滑下，则有

解得

（2）若小物块从水平轨道滑出，设物块刚好经过圆轨道最高点的速度为，圆轨道半径为，此时物块受到的重力恰好提供向心力

物块从点滑下到圆轨道最高点的过程中，根据动能定理有

解得

故物块从水平轨道DE滑出，圆弧轨道的半径满足；

若小物块滑上圆弧轨道没有越过圆心等高位置，则物块会从圆弧轨道返回倾斜轨道，这种情景满足题意要求，假设小物块刚好到达圆轨道圆心等高位置，速度减为0，对应轨道半径为，根据动能定理有

解得

为了能使小物块从圆弧返回倾斜轨道AB，圆弧轨道的半径满足

故要使小物块不脱离轨道，则竖直圆轨道的半径应该满足或。