2021-2022学年安徽省滁州市定远县育才学校高一（下）5月物理试题含解析

定远育才学校2021-2022学年度第二学期5月月考卷

高一物理试题

第I卷（选择题）

一、单选题（共8小题，共32分）

1. 如图所示，河的宽度为d，船渡河时船头始终垂直河岸．船在静水中的速度大小为v1，河水流速的大小为v2，则船渡河通过的位移为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】渡河时间为

则沿河岸方向的位移为

则船渡河通过的位移为

故选D。

2. 用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M，长杆的一端放在地上通过铰链连接形成转轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点，在杆的中点C处拴一细绳，通过两个滑轮后挂上重物M。C点与O点距离为L，现在杆的另一端用力使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度ω缓慢转至水平（转过了90°角），此过程下列正确的是（　　）

A. 重物M做匀速直线运动

B. 重物M做匀变速直线运动

C. 重物M的最大速度是ωL

D. 重物M的速度一直增大

【答案】C

【解析】

【详解】设C点的线速度方向与绳子延长线之间的夹角为（锐角），则由图可知，在长杆的匀速转动过程中，由开始逐渐减小，当长杆与绳子垂直时减小到0，随着长杆继续转动至水平，又由0开始增大。由线速度与角速度的关系式可知，C点的线速度大小为

将其分解为沿着绳子延长线方向和垂直延长线方向，可得

则重物M的速度

随着由减小到零又逐渐增大，可知先增大，再减小，最大速度为。ABD错误；C正确。

故选C。

3. 如图，将A、B两个木块放在水平圆盘上，绕圆盘中心轴转动，两木块运动的半径。盘在电机带动下由静止开始转动，角速度缓慢增加。两个木块的质量相同，与圆盘间的动摩擦因数也相同。则下列判断正确的是（　　）

A. 两木块随圆盘加速转动的过程中，所受的摩擦力一直指向圆心

B. 两木块随圆盘加速转动的过程中，所受的摩擦力大小一直相等

C. 圆盘角速度达到时，A、B两木块均被尾出

D 圆盘角速度达到之前，A、B两木块均随圆盘转动，不能被用出

【答案】D

【解析】

【详解】ABD．对木块受力分析，在没有被甩出之前，受重力、支持力、圆盘的静摩擦力三个力的作用，静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律有

f=mω2r

当角速度增大时，两木块所受静摩擦力也在增大，当静摩擦力达到最大静摩擦力时，木块将发生相对运动，即被甩出，由题意可知B木块的半径大于A木块的半径，所以B木块所受摩擦力大于A木块所受摩擦力，而两木块与圆盘的最大静摩擦力均为

fm=μmg

则可知B木块先被甩出，故AB错误；

CD．圆盘角速度达到时，代入可得

，

说明B刚要被甩出，A还是相对圆盘静止。故C错误，D正确。

故选D。

4. 如图所示，一质量为M的人站在台秤上，台秤的示数表示人对秤盘的压力；一根长为R的细线一端系一个质量为m的小球，手拿细线另一端，小球绕细线另一端点在竖直平面内做圆周运动，且小球恰好能通过圆轨道最高点，则下列说法正确的是（　　）

A. 小球运动到最高点时，小球的速度为零

B. 小球在a、b、c三个位置时，台秤的示数相同

C. 当小球运动到最高点时，台秤的示数最小，且为

D. 小球从c点运动到最低点的过程中台秤的示数减小，人处于失重状态

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球恰好能通过圆轨道最高点，在最高点，细线中拉力为零，根据牛顿第二定律可得

解得小球速度为

A错误；

B．小球在b位置时，悬线拉力为0，此时对人进行受力分析，得出台秤对人的支持力为

在a、c二个位置时小球受重力和水平指向圆心的拉力，拉力水平指向圆心，充当向心力，绳对人的反作用力水平背离圆心，所以台秤对人的支持力为

则台秤的示数相同，B正确；

C．当小球运动到最高点时，细线中拉力为零，台秤的示数为Mg，但不是最小，C错误；

D．小球从c点运动到最低点的过程中增加，方向向上，球处于超重状态，台秤的示数增大，人处于静止状态，不会有超重失重状态，D错误。

故选B。

5. 神舟十三号载人飞船入轨后经历多次机动变轨，于北京时间10月16日6时56分与空间站组合体成功实现自主快速交会对接，顺利完成入轨状态设置，成功对接于天和核心舱径向端口，如图所示，假设神舟十三号载人飞船A与天和核心舱B（均可看成质点）对接前分别在轨道1和轨道2上做圆周运动。神舟十三号载人飞船A在适当位置经短时加速变轨后与轨道2上运行的天和核心舱B于P点实现对接，不计飞船发动机喷气的质量损耗，下列说法错误的是（　　）

A. A在轨道1上运行时的加速度大于在轨道2上运行时的加速度

B. 随着航天技术的发展，可以实现飞船与空间站的同轨加速追及对接

C. A与B对接后在高轨道的运行速度比A在原轨道的运行速度小

D. A与B对接后在高轨道的运行周期比A在原轨道的运行周期大

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据万有引力提供向心力有

可得

可知，A在轨道1上运行时的加速度大于在轨道2上运行时的加速度，故A正确，不符合题意；

B．当飞船加速时，飞船将做离心运动，则无法实现飞船与空间站的同轨加速追及对接，故B错误，符合题意；

C．根据万有引力提供向心力有

可得

可知，A与B对接后在高轨道的运行速度比A在原轨运行速度小，故C正确，不符合题意；

D．根据万有引力提供向心力有

可得

可知，A与B对接后在高轨道的运行周期比A在原轨道的运行周期大，故D正确，不符合题意。

故选B。

6. 宇宙飞船以周期为T绕地球做匀速圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，宇航员在P点测出地球相对宇宙飞船的张角为，如图所示。已知地球自转周期为T0，引力常量为G，太阳光可看作平行光，地球视为质量分布均匀的球体。下列说法正确的是（　　）

A. 越大，T越大

B. 飞船每次“日全食”过程的时间为

C. 一天内飞船经历“日全食”的次数为

D. 地球的密度

【答案】D

【解析】

【详解】A．设地球半径为R，飞船的轨道半径

根据

可得，飞船的周期

则越大，T越小，故A错误；

B．设飞船经历“日全食”过程时，运动圆弧所对圆心角为α，如图所示

由图可得

则

因此飞船每次“日全食”过程的时间

故B错误；

C．一天时间就是T0，因此飞船一天绕地球的圈数为，每绕地球一圈，就会经历一次“日全食”，因此一天内飞船经历“日全食”的次数为，故C错误；

D．根据

可得地球质量为

地球体积为

地球的密度为

故D正确。

故选D。

7. 2015年是爱因斯坦的广义相对论诞生100周年。广义相对论预言了黑洞、引力波、水星进动、光线偏折等七大天文现象。北京时间2016年2月11日23:40左右，激光干涉引力波天文台（LIGO）负责人宣布，人类首次发现了引力波，它来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞（甲黑洞的质量为太阳质量的13倍，乙黑洞的质量为太阳质量的39倍）互相绕转最后合并的过程。合并前两个黑洞互相绕转形成一个双星系统，关于此双星系统，下列说法正确的是（　　）

A. 甲、乙两个黑洞绕行的线速度大小之比为

B. 甲、乙两个黑洞绕行的向心加速度大小之比为

C. 乙黑洞的旋转半径大

D. 若已知两黑洞的绕行周期和太阳质量以及万有引力常量G，可以估算出两黑洞之间的距离

【答案】D

【解析】

【详解】A．两个黑洞相互绕转形成一个双星系统，双星系统的结构是稳定的，故它们的角速度相等。根据万有引力提供向心力有

解得

甲、乙两个黑洞绕行的线速度之比为

选项A错误；

B．由

可知甲、乙两个黑洞绕行的向心加速度之比为3：1，选项B错误；

C．因为

可知质量大的乙黑洞旋转半径小，选项C错误；

D．根据

可得

若已知两黑洞的绕行周期和太阳质量，可以估算出两黑洞的距离，选项D正确。

故选D。

8. 人造卫星在发射过程中要经过多次变轨才可到达预定轨道。如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道Ⅰ的A点先变轨到椭圆轨道Ⅱ，然后在B点变轨进入地球同步轨道Ⅲ，则（　　）

A. 卫星在B点通过减速实现由轨道Ⅱ进人轨道Ⅲ

B. 卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上经过A点时的速度大小相等

C. 卫星在同步轨道Ⅲ上的运行速度等于

D. 若卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运行的周期分别为，则

【答案】D

【解析】

【详解】A．卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ时，在B点需要点火加速，做离心运动，故A错误；

B．卫星由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时，在A点需点火加速，速度并不相等，故B错误；

C．设卫星轨道半径为r，运动周期为T，引力常数为G，地球质量为M，则有

解得

可知轨道半径越大，运行速度越小，近地卫星的在轨运行速度为，而同步卫星的轨道半径大于近地卫星，其在轨运行速度小于，故C错误；

D．根据开普勒第三定律有

其中r1、r2、r3分别是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的半长轴，因

则有

故D正确。

故选D。

二、多选题 （共4小题，共16分）

9. 乒乓球是青少年比较喜爱的一项体育活动，如图甲所示。相同的乒乓球1，2恰好在等高处水平越过球网，不计乒乓球的旋转和空气阻力，若把乒乓球看成一个质点，乒乓球自最高点到落台的过程简化成如图乙所示模型，下列说法正确的是（　　）

A. 过网时球1的速度大小大于球2的速度大小

B. 球1的飞行时间大于球2的飞行时间

C. 球1的速度变化率等于球2的速度变化率

D. 落台时，球1的速率等于球2的速率

【答案】AC

【解析】

【详解】B．球1和球2平抛运动的高度相同，根据

则运动的时间相同，B错误；

A．乒乓球自最高点到落台时，由于时间相等，由图可知，球1的水平位移较大，根据

则1的水平速度大小大于2的水平速度大小，则知过网时球1的速度大小大于球2的速度大小，A正确；

C．因为平抛运动的加速度不变，都为g，可知，球1和球2的速度变化率相等，C正确；

D．由于下落的高度相同，根据

可知，竖直分速度相等，由于过网时球1的速度大于球2的速度，根据平行四边形定则可得

可知落台时，球1的速率大于球2的速率，D错误。

故选AC。

10. 两个质量均为m的小木块a和b（均可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴的距离为L，b与转轴的距离为2L，a、b之间用长为L的强度足够大的轻绳相连，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，开始时轻绳刚好伸直但无张力，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）

A. b比a先达到最大静摩擦力

B. a、b所受的摩擦力始终相等

C. 是轻绳即将出现张力的临界角速度

D. 当时，a所受摩擦力的大小为

【答案】AC

【解析】

【详解】AC．开始时轻绳刚好伸直但无张力，由静摩擦力充当向心力，对a物块

解得

对b物块

解得

由于，所以b比a先达到最大静摩擦力，AC正确；

B．当圆盘转动的角速度满足时，对a物块受力分析可知

对b受力分析可知

显然，a、b所受的摩擦力不一定始终相等，B错误；

D．当时，a，b物块在圆盘上已发生滑动，所以a所受的摩擦力为kmg，D错误。

故选AC。

11. 数千年以来，人类不断探索着未知而又神秘的宇宙．我们期待着能认识宇宙中每一个星球，潘多拉是电影《阿凡达》中虚构的一个天体，其属于阿尔法半人马星系，即阿尔法半人马星系号行星。若把电影中的虚构视为真实的，航天器登陆潘多拉星球（可视为质量分布均匀的球体）的过程中，测得航天器在星球表面附近做匀速圆周运动的周期为T，运行速度为v，着陆后用测力计测得质量为m的砝码重力为F，已知引力常量为G。忽略星球自转影响，下列说法正确的是（　　）

A. 可以求出航天器的质量为 B. 可以求出潘多拉星球的质量为

C. 可以求出航天器质量为 D. 可以求出潘多拉星球的质量为

【答案】BD

【解析】

【详解】BD．航天器在星球表面附近做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，可得

根据黄金代换，有

依题意，有

联立，可得

，

故BD正确；

AC．航天器是绕行天体，绕转模型可以求中心天体的质量，不可以求出航天器的质量。故AC错误。

故选BD。

12. 如图所示，在某行星表面上有一倾斜的圆盘，面与水平面的夹角为，盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，角速度为时，小物块刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），星球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A. 这个行星的质量

B. 这个行星的第一宇宙速度

C. 这个行星的密度是

D. 离行星表面距离为R的地方的重力加速度为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由分析知，小物块刚要滑动时，处于最低点位置，则根据牛顿第二定律得

解得

在天体表面满足

解得

故A正确；

B．根据牛顿第二定律得

解得

故B错误；

C．根据

解得

故C错误；

D．离行星表面距离为R的地方的重力加速度为

解得

故D正确。

故选AD。

第II卷（非选择题）

三、实验题（共2小题，满分15分）

13. 用如题图所示的装置演示“影响向心力大小的因素”实验。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的等分格可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。

（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学中的___________。

A．理想实验法　　B．等效替代法　　C．控制变量法　　D．演绎法

（2）当传动皮带套在两塔轮半径不同轮盘上，两个塔轮边缘处的___________大小相等；（选填“线速度”或“角速度”）

（3）探究向心力和角速度的关系时，应将皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将___________相同的小球分别放在挡板___________和挡板___________处（后面两格选填“A”或“B”或“C”）

【答案】    ①. C    ②. 线速度    ③. 质量    ④. A    ⑤. C

【解析】

【详解】（1）[1]研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需要选用控制变量法；

（2）[2]在相等时间内，皮带转过的距离相等；

[3]探究向心力和角速度的关系时，由控制变量法，可知两球质量需相等；

[4] 探究向心力和角速度的关系时，由控制变量法，可知两球的运动半径相等，小球分别放在挡板A和C；

[5]由上述分析可知，小球放在C处；

14. 2050年，我国宇航员登上某一未知天体，已知该天体半径为R，现要测得该天体质量，宇航员用如图甲所示装置做了如下实验：悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是，照片中坐标为物体运动的实际距离，已知万有引力常量G，则：

①由以上信息，可知a点_________（选填“是”或“不是”）小球的抛出点；

②由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是_________；（保留两位有效数字）

③由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度g为_________；（保留两位有效数字）

④该星球质量为_________。（用G、R、g表示）

【答案】    ①. 是    ②. 0.80    ③. 8.0    ④.

【解析】

【详解】[1] 由初速度为零的匀加速直线运动经过相邻的相同时间间隔内通过位移之比为1：3：5可知，a点是抛出点。

[2] 平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，根据

得水平速度为

[3] 由ab、bc、cd水平距离相同可知，a到b、b到c运动时间相同为

平抛运动在竖直方向为匀变速直线运动，根据

解得

[4] 该星球表面，重力等于万有引力

得

四、解答题（共3小题，共37分）

15. 如图所示，从高处的点先后水平抛出两个小球1和2，球1刚好直接越过竖直挡板落在水平地面上的点，球2与地面碰撞两次后，刚好越过竖直挡板也落在点。假设球2每次与地面的碰撞都是弹性碰撞（竖直方向速度大小不变，方向相反，水平方向速度大小不变，），两球的空气阻力均可忽略。

（1）小球1与小球2的初速度之比为多少？

（2）求竖直挡板的高度？

【答案】（1）；（2）

【解析】

详解】（1）两小球从平抛到第一次落地，竖直方向

所以，两小球平抛后，同时落地；在水平方向有

所以

（2）如图所示

将球2运动倒过来看成从M运动到C点与球1从M运动到B点时间相同，因此该段时间内水平位移关系为

对于球2，从A到M与从A到B水平位移之比

球1由A运动到M与从A引动到B时间之比等于水平位移之比，所以

球1从A到M，在竖直方向

解得

16. 如图，在圆盘圆心处通过一个光滑小孔把质量相等的两物块用轻绳连接，物块A到转轴的距离为，与圆盘的动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，物块A始终相对圆盘静止，则求：

（1）物块A恰好不受圆盘的摩擦力，圆盘转动的角速度；

（2）圆盘转动的角速度最小值；

（3）圆盘转动的角速度最大值。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）绳拉力大小等于物块的重力的大小

物块不受摩擦力，有

（2）圆盘转动角速度最小值为

（3）圆盘转动角速度最大值为

17. 2022年4月17日下午3时，国务院新闻办公室举行新闻发布会介绍了中国空间站建造进展情况。根据任务计划安排，今年将实施6次飞行任务，完成我国空间站在轨建造，并将于6月发射神舟十四号载人飞船，3名航天员进驻核心舱并在轨驻留6个月。假设神舟十四号在飞行的过程中绕地球圆轨道运行，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船绕地球运行的周期为T，求：

（1）飞船离地面的高度h；

（2）如图所示，卫星A与神舟十四号B在同一轨道平面，已知卫星A运行方向与B相同，A的轨道半径为B的2倍，某时刻A、B相距最近，则至少经过多长时间它们再一次相距最近。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）飞船绕地球圆轨道运行，根据万有引力提供向心力有

在地球表面，根据万有引力等于重力有

解得，飞船离地面的高度为

（2）根据开普勒第三定律有

解得

设经过t时间它们再一次相距最近，则有

解得