2021-2022学年河北省沧州市献县求实高级中学高一（下）月考物理试卷（5月份）(含答案解析)

2021-2022学年河北省沧州市献县求实高级中学高一（下）月考物理试卷（5月份）

1.  若已知物体运动的初速度的方向及该物体受到的恒定合力F的方向，则物体的运动轨迹可能是下列各图中的(    )

A.  B.
C.  D.

2.  小船在静水中的速度是，一条河宽60m，河水流速为，下列说法正确的是(    )

A. 小船渡过河的最短时间是15s B. 小船渡过河的最小位移是80m
C. 小船在河中运动的最大速度是 D. 小船在河中运动的最小速度是

3.  如图所示，质量相同的小球A、B通过质量不计的细杆相连接，紧靠竖直墙壁放置。由于轻微扰动，小球A、B分别沿水平地面和竖直墙面滑动，滑动过程中小球和杆始终在同一竖直平面内，当细杆与水平方向成角时，小球B的速度大小为v，重力加速度为g，忽略一切摩擦和阻力，，。则下列说法正确的是(    )

A. 小球A的速度为 B. 小球A的速度为 C. 小球A的速度为v D. 小球A的速度为

4.  如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为4：1：16，在用力蹬脚踏板前进的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 小齿轮和后轮的角速度大小之比为16：1
B. 大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为1：4
C. 大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1：4
D. 大齿轮和小齿轮轮缘的向心加速度大小之比为4：1

5.  2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，神舟十二号载人飞船与天和核心舱及天舟二号组合体成功对接，将中国三名航天员送入“太空家园”，核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的，运行周期约为，引力常量。下列说法正确的是(    )

A. 核心舱在轨道上飞行的速度为
B. 仅根据题中数据可估算出地球密度
C. 位于低轨道的神舟十二号载人飞船需减速才能与高轨道的核心舱实现对接
D. “太空家园”中静止坐在椅子上的宇航员加速度为0

6.  如图所示，水平桌面置于水平地面上，先将一排球置于地面上时其重心在C点，再将排球置于桌面上时其重心在B点，然后将排球置于桌面上方某处时其重心在A点，A点与B点、B点与C点间的高度差相等。排球在A点、B点、C点的重力势能分别为、、，取排球在B点时的重力势能为零，下列说法正确的是(    )

A. ，，
B. ，，
C. ，，
D. ，，

7.  如图所示，一足够长的斜面倾角为，一弹性小球，在与斜面上端等高的某处A点由静止释放小球落到斜面上的B点后反弹，反弹时速度大小不变，反弹前后，速度方向与斜面夹角相等，小球反弹后落到斜面上C点，不计空气阻力，则小球在AB段和BC段运动中(    )

A. 运动时间之比为 ：：1
B. 重力做功的平均功率之比为 ：：2
C. 运动的竖直高度之比为 ：：3
D. 若小球释放点自 A 点向右平移少许，则小球反弹后再次落到斜面上时速度方向与落到 C 点的不同

8.  如图所示，一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一P点，飞镖抛出时与P等高，且距离P点为L。当飞镖以初速度垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘以经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度为g，若飞镖恰好击中P点，则(    )

A. 飞镖击中P点所需的时间为 B. 圆盘的半径可能为
C. 圆盘转动角速度的最小值为 D. P点随圆盘转动的线速度可能为

9.  我国天文学家通过“天眼”米口径球面射电望远镜在武仙座球状星团中发现一个脉冲双星系统，如图所示，由恒是A与恒星B组成的双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，若恒星A的质量为m，恒星B的质量为2m，恒星A和恒星B之间的距离为L，引力常量为下列说法正确的是(    )

A. 恒是A运行的角速度大于恒星B运行的角速度
B. 恒星A与恒星B的线速度之比为2：1
C. 恒星A到O点的距离为
D. 恒星B的运行周期为

10.  疫情防控中，某医院出现了一批人工智能机器人。机器人“小易”在医护人员选择配送目的后，就开始沿着测算的路径出发，在加速启动的过程中，“小易”“发现”正前方站着一个人，立即制动减速，恰好在距离人30cm处停下。“小易”从静止出发到减速停止，可视为两段匀变速直线运动，其图像如图所示，图中，。已知减速时的加速度大小是加速时加速度大小的3倍，“小易”含药物的总质量为60kg，运动过程中阻力恒为20N。则(    )

A. “小易”从静止出发到减速停止的总位移为1 m
B. “小易”加速过程的加速度大小为
C. 启动过程的牵引力与制动过程的制动力大小之比为
D. 阻力的平均功率为50W

11.  采用如图1所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。

实验时不需要下列哪个器材______。填器材前的字母
A.弹簧测力计
B.重垂线
C.打点计时器
D.坐标纸
以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______。
A.要求斜槽轨道保持水平且光滑
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.每次小球应从同一高度由静止释放
D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
如图2为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为，取，则：
①小球运动的初速度______；
②小球过B点的竖直方向速度______。

12.  某兴趣小组同学利用如图甲所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力F可通过牵引杆由力传感器测得，借助光电门可以测得挡光杆两次通过光电门的时间间隔，即砝码的运动周期T。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。

为了探究向心力F与周期T之间的关系，需要控制和保持不变______写出物理量及相应的物理符号。
改受旋臂的转速得到多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的周期T，作出了如图乙所示的图线，则横轴所代表的物理量为______。
若砝码的运动半径，由图线可得砝码的质量______结果保留2位有效数字。

13.  我国发射的火星探测器“天问一号”正绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T，探测器的质量为m，已知火星的半径为R，引力常量为G，求：
火星的质量M；
火星的表面重力加速度g；
火星的第一宇宙速度v。

14.  汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为，汽车行驶过程中所受阻力恒为，汽车的质量若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶．求：
汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度；
末汽车的瞬时功率；
当汽车的速度为时的瞬时功率；
当汽车的速度为时的加速度．

15.  动画片《熊出没》中有这样一个情节：某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱，被挂在了树上如图甲，聪明的熊大想出了一个办法，让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为O，离地高度为2L，两熊可视为质点且总质量为m，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为3mg，不计一切阻力，重力加速度为g，求：
设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离O点的水平距离为多少；
改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为多长时，他们的落地点离O点的水平距离最大，最大为多少；
若绳长改为L，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们经过多长时间落地。

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：物体运动的初速度的方向及该物体受到的恒定合力F的方向不共线，物体做曲线运动，同时力指向曲线弯曲内侧，结合各图可知，B正确，ACD错误。
故选：B。
做曲线运动的物体的速度的方向是沿着运动轨迹的切线的方向，合力指向运动轨迹弯曲的内侧。
根据物体的运动轨迹来判断受到的合力的方向，合力应该指向运动轨迹的弯曲的内侧，这是解决曲线运动的时候经常用到的知识点。
 

2.【答案】A 

【解析】解：A、当船头垂直河岸时，小船过河时间最短，最短时间为，故A正确；
B、由于船的静水速大于水流的速度，所以小船能垂直河岸过河，过河最小位移即为河宽60m，故B错误；
C、当船速与水速同向时，小船的合速度最大，最大为，故C错误；
D.当船速与水速相反时，小船的合速度最小，最小为，故D错误。
故选：A。
根据平行四边形定则求出最大速度和最小速度；因为水流速度小于船的静水速度，故船可以垂直河岸过河；当静水速度的方向与河岸垂直，渡河时间最短；当合速度垂直河岸时，则渡河的位移最短，且速度的合成满足平行四边形定则，从而即可求解。
解决本题的关键知道当静水速度与河岸垂直时，渡河时间最短，在水流速度小于船的静水速度的条件下，合速度能够垂直河岸，位移最小为河宽，并掌握矢量的合成法则。
 

3.【答案】A 

【解析】解：将两球速度分别沿杆的方向和垂直杆的方向进行分解
小球B的速度大小为v时，设小球A的速度大小为，则有


解得，故A正确；BCD错误；
故选：A。
将两球速度分别沿杆的方向和垂直杆的方向进行分解，根据两球沿杆方向速度分量相等可列出等式，从而可求两球速度关系。
本题为速度分解问题，考查学生对运动分解和合成部分知识的掌握情况和应用能力，对学生分析问题的能力有一定要求，难度适中。
 

4.【答案】B 

【解析】解：A、小齿轮和后轮共轴，角速度相等，故A错误；
B、大齿轮和小齿轮共线，线速度相等，根据可知，大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为1：4，故B正确；
C、小齿轮和后轮共轴，根据可知，小齿轮边缘和后轮边缘的线速度之比为1：16，则大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1：16，故C错误；
D、大齿轮和小齿轮共线，线速度相等，根据可知，向心加速度大小之比为1：4，故D错误。
故选：B。
本题在皮带轮中考查线速度、角速度、半径等之间的关系，解决这类问题的关键是弄清哪些地方线速度相等，哪些位置角速度相等。
对于皮带传动装置问题要把握两点一是同一皮带上线速度相等，二是同一转盘上角速度相等。
 

5.【答案】B 

【解析】解：A、由万有引力提供向心力有：，解得：，r越大v越小，当r为地球半径时，v数值上等于第一宇宙速度即，所以核心舱在轨道上飞行的速度小于，故A错误；
B、根据合力提供向心力，，又，，，联立解得：，解析式中的物理量全部已知，所以可以求出地球的密度，故B正确；
C、若飞船从低轨道减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动，不能实现对接，飞船需要从低轨道加速，使得万有引力小于向心力，做离心运动，实现对接，故C错误；
D、宇航员做圆周运动，加速度指向圆心且不为零，故D错误；
故选：B。
根据万有引力提供向心力计算出核心舱速度与半径的关系，由此分析此速度与第一宇宙速度的大小关系；熟悉公式之间的推导计算出地球的密度；做圆周运动的物体加速度指向圆心且不为零；在纬度越高的地方发射火箭需要的能量越多。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析即可，属于基础题型。
 

6.【答案】D 

【解析】解：取排球在B点时的重力势能为零，则：，，，故D正确，ABC错误。
故选：D。
在重力势能表达式中，h为物体相对于参考平面的高度，明确物体相对于零势能面的高度，即可确定重力势能。
本题直接考查了重力势能的定义，关键要正确理解公式中h的含义：h为物体相对于参考平面的高度，注意重力势能的正负。
 

7.【答案】B 

【解析】解：AC、小球由静止释放小球落到斜面上的B点后反弹，反弹时速度大小不变，反弹前后，速度方向与斜面夹角相等，则沿水平方向，即碰撞后做平抛运动，即满足即，即：：4，根据知运动时间之比为 ：：2，故AC错误；
B、根据以上分析重力做功之比为1：4，则重力的平均功率为为1：2，故B正确；
D、只要落到斜面上满足，所以速度方向一定相等，故D错误；
故选：B。
小球由静止释放小球落到斜面上的B点后反弹，反弹时速度大小不变，反弹前后，速度方向与斜面夹角相等，则沿水平方向，即碰撞后做平抛运动，即满足即，得到：，根据知运动时间之比为，根据以上分析重力做功之比为为1：4，则重力的平均功率为。
此题考查自由落体和平抛运动，此题结合几何关系找到速度夹角是关键。
 

8.【答案】AD 

【解析】解：A、飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此，故A正确；
B、飞镖击中P点时，P恰好在最下方，则，，联立解得圆盘的半径，故B错误。
C、飞镖击中P点，则P点转过的角度满足…故…，则圆盘转动角速度最小值为，故C错误；
D、P点随圆盘转动的线速度为…，当时解得P点线速度是，故D正确。
故选：AD。
飞镖做平抛运动的同时，圆盘上P点做匀速圆周运动，恰好击中P点，说明A点正好在最低点被击中，则P点转动的时间，根据平抛运动的水平位移可求得平抛的时间，两时间相等联立可求解.
本题关键知道恰好击中P点，说明P点正好在最低点，利用匀速圆周运动的周期性和平抛运动规律联立求解.
 

9.【答案】BC 

【解析】解：A、由恒星A与恒星B组成的双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，它们运动的周期相等、角速度大小相等，故A错误；
B、由万有引力提供向心力得：，所以恒星A与恒星B的线速度之比为：，故B正确；
C、由万有引力提供向心力得：，又，所以恒星A到O点的距离为：，结合，解得：恒星B的运行周期为：，故C正确，D错误；
故选：BC。
双星做匀速圆周运动的周期相等，万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律可以求出恒星做匀速圆周运动的轨道半径与两颗恒星间的距离。
本题为双星问题，要把握住双星的特点：彼此间的万有引力提供双星做匀速圆周运动需要的向心力，双星做匀速圆周运动的周期、角速度相等。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：A、根据图像与时间轴围成的面积表示位移，可知“小易”从静止出发到减速停止的总位移为，故A错误；
B、“小易”加速运动与减速运动满足，又因，，解得加速时间为，加速度大小为，故B正确；
C、对加速过程，由牛顿第二定律有
对减速过程，由牛顿第二定律有，解得，，则启动过程的牵引力与制动过程的制动力大小之比为，故C错误；
D、由上解得阻力大小，阻力的平均功率为，故D正确。
故选：BD。
根据图像与时间轴围成的面积表示位移计算总位移，根据图像的斜率表示加速度，由斜率求解加速度；根据牛顿第二定律求解启动过程的牵引力与制动过程的制动力，从而得到两者之比；根据求阻力的平均功率。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。
 

11.【答案】 

【解析】解：该实验不需要测量小球的重力，所以不需要弹簧测力计，故A不需要；
B.实验时需要用重锤线确定平抛运动的竖直方向，即y轴，故B需要；
C.该实验是用刻度尺来测量位移，用竖直方向做自由落体法求时间，不需要打点计时器，故C不需要；
D.坐标纸用来记录小球轨迹和数据分析，故D需要。
故选：AC。
该实验需要斜槽轨道有一定的倾斜角度，末端要水平且光滑，以确保小球初速度水平，故A不合理；
由于要多次描点画同一运动轨迹，必须每次在相同位置静止释放小球，以保证相同的初速度，故B不合理，C合理；
D.描点法描绘运动轨迹时，应将各点连成平滑的曲线，不能连成折线或者直线，故D不合理。
故选：C。
小球做平抛运动水平方向做匀速运动，设小方格边长为L，由图知，所以，由竖直方向做自由落体运动，根据有


将代入解得，
因AB与BC竖直位移之比为3：5，不是从1开始的连续奇数比，可知A点不是平抛的起点位置，从起点位置到A点已经运动了一个T的时间，则通过B点时的竖直速度为
故答案为：；；；1
根据实验原理选择合适的实验器材；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据不同方向的运动特点结合运动学公式得出钢球的初速度与B点竖直方向速度。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解平抛运动在不同方向的运动特点，结合运动学公式即可完成分析。
 

12.【答案】砝码的质量m，砝码的运动半径   

【解析】解：该同学采用的主要实验方法为控制变量法，为了探究向心力F与周期T之间的关系，保持砝码的质量m和转动半径r不变；
根据知图像的横轴所代表的物理量为；
在m、r一定的情况下，根据知图像的斜率表示，解得。
故答案为：砝码的质量m，砝码的运动半径r；；。
实验采用控制变量法，保持砝码的质量和转动半径不变，改变其周期得到多组F、T的数据；
根据分析；
根据和图像的斜率求解。
该题主要考查了圆周运动的基本公式以及要求同学们能根据图象或表格得出实验结论，难度适中。
 

13.【答案】解：根据万有引力提供向心力，有
解得
在火星表面，万有引力等于重力，有
解得
火星的第一宇宙速度为卫星贴近火星做匀速圆周运动时的速度，有
解得
答：火星的质量为；
火星的表面重力加速度为；
火星的第一宇宙速度为。 

【解析】根据万有引力提供向心力列出等式计算出火星的质量；
在火星表面，物体受到的万有引力等于重力，由此计算出重力加速度的大小；
根据第一宇宙速度定义，根据万有引力提供向心力解得。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解在不同情况下万有引力提供的力的类型，结合不同的公式完成计算即可，难度不大。
 

14.【答案】解：由题意知，当牵引力与阻力平衡时汽车达到最大速度，根据可得

根据牛顿第二定律知汽车匀加速运动时的牵引力满足

匀加速运动时的牵引力
所以汽车匀加速运动的最大速度
因为加速度，所以汽车20s末达到额定功率，20s时的瞬时功率为
由知，汽车时的牵引力，故此时汽车的瞬时功率

当汽车速度达到时，已大于匀加速运动的最大速度，故此时汽车的功率为额定功率，
所以此时汽车的牵引力
根据牛顿第二定律知，此时汽车的加速度
答：汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度为；
末汽车的瞬时功率为80KW；
当汽车的速度为时的瞬时功率为；
当汽车的速度为时的加速度为 

【解析】汽车速度最大时牵引力与阻力平衡，据功率表达式求最大速度；
比较匀加速运动的最大时间，比较时间求20s末的瞬时功率；
根据，求汽车的瞬时功率；
根据匀加速运动的最大速度分析速度为时的功率情况，再根据求解牵引力，由牛顿第二定律求解此时的加速度．
解决本题的关键会根据汽车的受力判断其运动情况，汽车汽车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速减小到零，速度达到最大，做匀速直线运动．本题是交通工具的启动问题，关键抓住两点：一是汽车运动过程的分析；二是两个临界条件：匀加速运动结束和速度最大的条件．
 

15.【答案】解：在最低点
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离O点的水平距离
联立可得
设绳长为d，则在最低点
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离O点的水平面距离
即
则当时，两熊落地点离O点水平距离最远，此时最大值
两熊做圆锥摆运动时，设绳子与竖直方向的夹角为时，绳子被拉断．
竖直方向：
此时两熊离地面的高度为
此后两熊做平抛运动
联立可求得
答：设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离O点的水平距离为；
改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为L时，他们的落地点离O点的水平距离最大，最大为2L；
若绳长改为L，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们经过时间落地。 

【解析】由向心力公式结合平抛特点求解水平距离，由最低点向心力公式及平抛特点求解水平距离表达式，并进一步求解最大值，设绳子与竖直方向的夹角为时，绳子被拉断，结合竖直方向受力分析及几何关系求解时间。
本题考查圆周运动，学生结合受力分析及平抛特点综合解答。