四川省仁寿实验重点中学2022-2023学年高一下学期3月月考 物理试题（解析版）

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四川省仁寿实验重点中学2022-2023学年高一下学期3月月考 物理试题（解析版）注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号码填写在相应的位置。2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写，字体工整、笔迹清楚。3．请按题号顺序在各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效。4．保持答题卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、刮纸刀。一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1. 如图所示，物体在大小为8N、方向与水平地面成角的拉力F作用下，3s内水平向右运动6m，此过程中拉力F对物体做的功和平均功率分别是（　　）A. 24J、8W B. 48J、8W C. 24J、16W D. 48J、16W【答案】A【解析】【详解】由力对物体做功的计算公式可得，拉力F对物体做的功为由功率的定义式，可得平均功率故选A。
 2. 随着科技的进步，2020年，农村和偏远山区也已经开始用无人机配送快递，如图甲所示。无人机在0~5s内的飞行过程中，其水平、竖直方向速度、，与时间t的关系图像分别如图乙、丙所示，规定竖直方向向上为正方向。下列说法正确的是（　　）A. 内，无人机做匀加速直线运动B. 内，无人机做匀减速直线运动C. 时，无人机运动到最高点D. 内，无人机的位移大小为9m【答案】C【解析】【分析】【详解】A．时间内，无人机在水平方向做匀加速运动，在竖直方向也做匀加速运动，但初速度沿水平方向，合力与速度方向有夹角，因此，无人机做匀加速曲线运动，故选项A错误；B．时间内，无人机在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，则合运动为匀变速曲线运动，故选项B错误；C．时间内，竖直方向速度一直为正，即一直向上运动，则时刻，竖直方向速度为，所以，无人机运动到最高点，故选项C正确；D．内，无人机的水平位移为9m，竖直位移为1.75m，则合位移为，不等于9m，选项D错误。故选C；3. 如图所示，小车拉着物体A以速度v向右匀速运动，小车与水平夹角为时，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，下列关于物体A说法正确的是（　　）A. A的速度大小为，绳子拉力大于物体重力B. A的速度大小为，绳子拉力小于物体重力C. A的速度大小为，绳子拉力大于物体重力D. A的速度大小为，绳子拉力小于物体重力【答案】A【解析】【详解】根据关联速度，两物体间的速度关系为小车与水平夹角为θ逐渐减小，逐渐增大，则A的速度逐渐增大，A做加速运动，根据牛顿第二定律可知，绳子拉力大于物体重力。故选A。4. 如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙、丙所示。取，则（　　）A. 第1s内推力做功为1J B. 第2s内摩擦力做的功为2JC. 第1.5s时推力F的功率为6W D. 第2s内推力F做功的平均功率为3W【答案】D【解析】【详解】A．由题中图像可知第1s内物体速度为零，物体没有运动，所以推力做的功为零，A错误；B．由题中图可知第3s内物体匀速，则第2s内位移为可得摩擦力做的功B错误；C．根据图像可知1.5s时物体的瞬时速度为推力为3N，则C错误；D．第2s内的推力为3N，第2s内物体做匀加速直线运动，平均速度为所以有D正确故选D。5. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（　　）A. 在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道B. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度C. 卫星在轨道2上从M­P­N运动所需的时间等于从N­Q­M的时间D. 在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点【答案】D【解析】【详解】A．根据开普勒第三定律则半径（半长轴）大的周期大，轨道3半径比轨道2半长轴大，轨道2半长轴大于轨道1半径，所以在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、2轨道、1轨道，故A错误；B．根据得知卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，故B错误；C．由开普勒第二定律知卫星在轨道2上从M­P­N运动所需的时间大于从N­Q­M的时间，故C错误；D．根据得知轨道3上的运行速率小于轨道1的运行速率，经过轨道2上点时需要加速离心，所以，经过轨道2上点时速度大于轨道1的速度，经过轨道2上点时需要减速近心，所以经过轨道2上P点时速度小于轨道3的速度，所以在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点，故D正确。故选D。6. 某人划船横渡一条河流，已知船在静水中的速率恒为v1，水流速率恒为v2，且v1>v2.他以最短时间方式过河用时T1，以最短位移方式过河用时T2.则T1与T2的比值为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】【详解】河水流速处处相同大小为v2，船速大小恒为v1，且v1>v2。设河宽为d，以最短位移过河时，所用时间为T2，则有以最短时间T1过河时，有联立解得选项D正确，ABC错误。故选D。7. 如图所示，半径为R的半球形陶罐固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。甲、乙两个小物块（均可视为质点）分别置于转台的A、B两处，、与间的夹角分别为和。转台静止时，甲、乙均不会下滑。已知甲的质量是乙的两倍，重力加速度大小为g。当转台从静止开始缓慢加速转动，直到其中一物块刚要滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）A. 甲的线速度大小始终为乙的倍B. 甲所受向心力的大小始终为乙的2倍C. 当转台角速度为时，甲乙均受摩擦力D. 当转台角速度为时，甲、乙均有向内侧运动趋势【答案】D【解析】【详解】A．甲、乙的角速度相等，根据可知甲、乙的线速度大小之比为即甲的线速度大小始终为乙的倍，故A错误；B．根据可得甲、乙所受向心力大小之比为即甲所受向心力的大小始终为乙的倍，故B错误；CD．假设当转台角速度为ω1时，陶罐对甲的摩擦力恰好为零，则此时有假设当转台角速度为ω2时，陶罐对乙的摩擦力恰好为零，则此时有则当转台角速度为时，甲受摩擦力，乙不受摩擦力，根据可知当转台角速度为时，甲、乙所受支持力和重力的合力均大于所需要的向心力，所以甲、乙均有向内侧运动的趋势，故C错误，D正确。故选D。二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。8. 如图所示，竖直墙MN、PQ间距为，竖直线OA到两边墙面等距。从离地高度一定的O点垂直墙面以初速度水平抛出一个小球，小球与墙上B点、C点各发生一次弹性碰撞后恰好落在地面上的A点。设B点距地面高度为，C点距地面高度为，所有摩擦和阻力均不计。下列说法正确的是（　　）A. B. C. 仅将间距加倍而仍在两墙中央O点平抛，小球不会落在A点D. 仅将初速度增为（为正整数），小球一定落在A点【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB．由于竖直线OA到两边墙面距离均为，小球与墙面发生弹性碰撞，无能量损失，小球在运动过程中，竖直方向为自由落体，运动到B、C及A所用时间之比为1：3：4，0到B、C、A的竖直距离分别为、、，由匀变速运动规律得故A错误，B正确；C由于OA间高度不变，小球落到地面时间不变，仅将间距加倍而仍在两墙中央O点平抛，小球将与前面碰撞一次后落在A点，C错误；D．仅将初速度增为（为正整数），小球从抛出到落地在水平方向通过路程为根据对称性，小球一定落在A点，D正确。故选BD。9. 航天员驾驶宇宙飞船进行太空探索时发现一颗星球，测得该星球的半径等于地球半径，登陆后测得该星球表面的重力加速度大小只有地球表面重力加速度大小的，不考虑星球和地球的自转，下列说法正确的是（   ）A. 在该星球表面时，航天员的质量是在地球表面时的B. 该星球质量是地球质量的C. 该星球的平均密度是地球平均密度的2倍D. 该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的【答案】BD【解析】【详解】A．质量不随着物体位置的改变而改变，A错误；B．根据万有引力与重力的关系有，联立求解有2M星 = M地B正确；C．由选项B可知2M星 = M地再根据质量与密度的关系有2ρ星 = ρ地C错误；D．第一宇宙速度为化简有v地 = v星D正确。故选BD。10. 如图所示，B为半径为R的竖直光滑圆弧的左端点，B点和圆心C连线与竖直方向的夹角为，一个质量为m的小球在圆弧轨道左侧的A点以水平速度抛出，恰好沿圆弧在B点的切线方向进入圆弧轨道，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（    ）A. 小球从A运动到B的时间B. A，B之间的距离C. 小球运动到B点时，重力的瞬时功率D. 小球运动到竖直圆弧轨道的最低点时，圆弧轨道对它的支持力最大【答案】ACD【解析】【详解】A．在B点，小球竖直方向上的故运动的时间t=A正确；B．A、B间的水平距离x=竖直方向的距离y=则A、B之间的距离L=B错误；C．根据功率公式，小球运动到B点时，重力的瞬时功率C正确；D．设小球运动到竖直圆弧轨道某位置时与圆心的夹角为，速度大小为，圆弧轨道对小球的支持力为,有①在最低点，由机械能守恒定律，动能最大，速度最大设为，有②由①②得，小球运动到竖直圆弧轨道的最低点时，圆弧轨道对它的支持力最大。D正确。故选ACD。三、实验题：本题共两小题，共14分11. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验装置图。转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：（l）在该实验中探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系应用了下列哪一种物理方法______。A．理想实验法　　B．控制变量法　　C．等效替代法（2）当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的向心力之比为_______，角速度之比为________。【答案】    ① B    ②. 1：2    ③. 1：2【解析】【分析】【详解】（1）[1]根据可知探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制一些变量，即保持小球的质量、转动的半径不变；探究小球受到的向心力大小与质量的关系，需控制一些变量，即保持转动的角速度、转动的半径不变；探究小球受到的向心力大小与转动的半径的关系，需控制一些变量，即保持小球的质量、转动的角速度不变；该实验中应用了控制变量法；（2）[2][3]线速度相等，则角速度与半径成反比，故可知左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为根据可知左边轮塔与右边轮塔之间的向心力之比为12. 在一个未知星球上用如图（甲）所示装置研究平抛运动的规律。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。现对此运动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（乙）图所示，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，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，则：（结果可保留根号）（1）由以上及图信息，可以推算出该星球表面重力加速度为__________。（2）由以上及图信息可以算出小球在b点时的速度是____________；（3）若已知该星球的半径与地球半径之比为，则该星球的质量与地球质量之比_________，第一宇宙速度之比_________。（取）【答案】    ①. 8    ②.     ③. 1:20    ④. 【解析】【详解】（1）[1]由平抛运动可知，小球在竖直方向做自由落体运动，连续相等的时间内位移差，又从图中得知每小格长1cm，该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，可知根据解得（2）[2]小球在b竖直方向分速度小球在b水平方向分速度小球在b点时的速度（3）[3]根据可得联立得1:20[4]根据可得联立得第一宇宙速度之比四、计算题。本小题共3小题，共43分13. 我国2020年7月23日12时41分发射的“天问一号”火星探测器进入绕火星飞行的轨道，在距离火星表面高度为h的圆形轨道上绕火星飞行，环绕n周的飞行时间为t，然后再着陆火星。火星可视为均匀球体，火星的半径为R，万有引力常量为G。求：火星的质量和平均密度。【答案】，【解析】【详解】由题意可知“天问一号”绕火星飞行的周期为 设“天问一号”的质量为m，火星的质量为M，根据牛顿第二定律有 联立解得 火星体积为 火星的平均密度为 14. 某电动机工作时输出功率P与拉动物体的速度v之间的关系如图所示，现用该电动机在水平地面内拉动一物体（可视为质点），运动过程中轻绳始终处在拉直状态，且不可伸长，如图所示，已知物体质量，与地面的动摩擦因数，离出发点左侧s距离处另有一段动摩擦因数为、长为d的粗糙材料铺设的地面。（g取）（1）若s足够长，启动电动机后，则物体在地面能达到的最大速度是多少？（2）若，启动电动机后，则物体刚进入粗糙材料时电动机的输出功率和物体刚离开粗糙材料时的速度。【答案】（1）；（2）1.6W；0.1m/s【解析】【详解】（1）在s段地面，物体所受摩擦力  假设速度能超过0.5m/s，功率最大后，当速度最大时，摩擦力与牵引力平衡，则最大速度假设成立，即物体在地面能达到的最大速度是。（2）在s段地面，速度达到0.5m/s之前，根据P=Fv可知，牵引力恒定，为做匀加速直线运动，设加速度为，则速度达到时，运动距离显然，在到达粗糙材料铺设的地面时，物体速度还小于，物体在达到粗糙材料之前，做初速度为零的匀加速直线运动。设滑上粗糙面时的速度为，则此时电动机的输出功率在粗糙面上滑行时，摩擦力速度达到0.5m/s之前，加速度大小离开粗糙材料过程解得15. 科技馆有一套儿童喜爱的机械装置，其结构简图如下：传动带部分水平，其长度，传送带以的速度顺时针匀速转动，大皮带轮半径，其下端C点与圆弧轨道的D点在同一水平线上，E点为圆弧轨道的最低点，圆弧对应的圆心角且圆弧的半径，F点和倾斜传送带的下端G点平滑连接，倾斜传送带长为，其倾角。某同学将一质量为且可以视为质点的物块静止放在水平传送带左端A处，物块经过B点后恰能无碰撞地从D点进入圆弧轨道部分，当经过F点时，圆弧给物块的摩擦力，然后物块滑上倾斜传送带，已知物块与所有的接触面间的动摩擦因数均为，传送带以速度为顺时针运动，重力加速度，求：（1）物块由A到B的过程中传送带对物体所做的功；（2）弧对应的圆心角为多少；（3）物块从G到H端所用时间。【答案】（1）2.25J；（2）；（3）1.1s【解析】【详解】（1） 放在水平传送带上的物体受到重力、支持力和摩擦力的作用，摩擦力提供水平方向的加速度，由牛顿第二定律得 所以物体加速到3m/s的时间在加速阶段的位移物体做匀速直线运动的时间物块由A到B的过程中传送带对物体所做的功（2）物体在B点离开传送带做平抛运动，平抛运动的时间到达D点时物体沿竖直方向的分速度到达D点时物体的速度与水平方向之间的夹角所以即DE弧对应的圆心角α为。（3）物体在F点时，支持力与重力的分力提供向心力得圆弧给物块的摩擦力代入数据得物体在倾斜的传送带上受到重力、支持力和滑动摩擦力的作用，滑动摩擦力 重力沿斜面向下的分力则物体先相对于传送带向上运动，受到的摩擦力的方向向下，当物体的速度小于传送带的速度后，受到的摩擦力的方向向上，物体继续向上做减速运动，加速度的大小发生变化。物体的速度大于传送带的速度时，物体受到的摩擦力的方向向下，此时则用时物体沿斜面向上的位移物体的速度小于传送带的速度时，物体受到的摩擦力的方向向上，则根据匀减速直线运动规律 代入数据得（另一解舍去）则物块从G到H端所用时间