山东省新泰市第一中学2022-2023学年高一下学期第一次质量检测物理试卷(含答案)

山东省新泰市第一中学2022-2023学年高一下学期第一次质量检测物理试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、关于运动的性质，以下说法中正确的是(   )

A.匀速圆周运动一定是变速运动 B.曲线运动一定是加速度变化的运动

C.匀速圆周运动是匀速运动 D.匀速圆周运动是匀变速运动

2、毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”道出了地球自转的影响。下列关于地表的某一物体所受重力的说法正确的是(   )

A.物体所受重力的方向一定指向地心

B.地球表面物体所受的重力就是地球与物体间的万有引力

C.物体在地表随地球一起自转所需向心力的方向都指向地心

D.地球表面重力加速度随纬度的升高而增大

3、如图所示为皮带传动装置，轴上两轮的半径分别为4r和r，轴上轮的半径为3r，A、B、C分别为轮缘上的三点，皮带不打滑，下列说法正确的是(   )

A.A、B、C三点周期之比

B.A、B、C三点线速度之比

C.A、B、C三点角速度之比

D.A、B、C三点加速度之比

4、如果物体在地球表面处的重力为G，则该物体在离地面高度等于地球半径处的重力为(   )

A. B. C. D.

5、北京时间2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。飞船入轨后，在完成与空间站高难度的径向交会对接后，航天员将进驻天和核心舱，开启为期6个月的在轨驻留。若已知空间站在距地球表面高约400km的近地轨道上做匀速圆周运动，把地球看成是质量分布均匀的球体，测得天和核心舱绕地飞行的周期为T，已知引力常量为G，由此可以估算地球的(   )

A.平均密度 B.半径

C.质量 D.表面的重力加速度

6、假如某天地球加速绕太阳做椭圆轨道运动，地球到太阳的最近距离仍为R（R为加速前地球绕太阳做圆周运动时与太阳间的距离），地球的公转周期变为8年，则在该轨道上地球距太阳的最远距离为(   )

A.2R B.4R C.7R D.8R

7、如图甲所示，倾角为45的斜面置于粗糙的水平地面上，有一滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量为m的小球相连（绳与斜面平行），滑块质量2m，滑块恰好静止在粗糙的斜面上。在图乙中，换成让小球在水平面上做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角为，且，此时滑块、斜面仍然处于静止状态，重力加速度为g，则以下说法中正确的是(   )

A.甲图滑块受到斜面的摩擦力为

B.甲图斜面受到地面的摩擦力为2mg

C.乙图中时，滑块恰好不受摩擦力

D.乙图中小球转动角速度越小，滑块受到的摩擦力越小

8、如图所示，地球可看作质量分布均匀、半径为R的球体，地球内部的a点距地心的距离为r，地球外部的b点距地心的距离为3r，。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，忽略地球的自转，则a、b两点的重力加速度大小之比为(   )

A. B. C. D.

二、多选题

9、质量为m的小球由轻绳a、b分别系于一轻质木架上的A点和C点，如图所示，当轻杆绕轴BC以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向。当小球运动到图示位置时，将绳b烧断的同时轻杆停止转动，则(   )

A.小球将在竖直平面内做匀速圆周运动

B.小球将在水平平面内做匀速圆周运动

C.在绳b被烧断的前后，绳a中张力大小一定变大

D.若角速度较大，小球可能在垂直于平面ABC的竖直平面内做圆周运动

10、如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，管道半径为R，小球直径略小于管径（管径远小于R），则下列说法正确的是（重力加速度为g）(   )

A.小球通过最高点时的最小速度

B.小球通过最高点时的最小速度

C.小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力

D.小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力

11、随着科技的发展，人类的脚步已经踏入太空，并不断向太空发射人造卫星以探索地球和太空的奥秘。如图所示为绕地球旋转的两颗人造地球卫星，它们绕地球旋转的角速度分别为。关于它们的运动，下列说法正确的是(   )

A.卫星1绕地球旋转的周期小于卫星2

B.卫星1绕地球旋转的角速度小于卫星2

C.卫星1绕地球旋转的向心加速度小于卫星2

D.若某一时刻卫星1、2以及地心处在同一直线上，我们说此时两颗卫星相距最近。从此时开始计时，两卫星要再次相距最近，需要的时间为

12、如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为，盘面与水平面的夹角为30°，g取。则的可能取值为(   )

A.0.5rad/s B.0.7rad/s C.1.0rad/s D.1.5rad/s

三、实验题

13、用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是1:1、2:1和3:1。钢球对挡板的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，标尺上有等分格。A到左塔轮中心的距离等于C到右塔轮中心的距离。

（1）图中钢球做圆周运动的向心力来源于__________，标尺上的等分格显示出两个钢球所受向心力的__________（选填“比值”“大小”）

（2）在某次实验中，某同学为了探究向心力的大小F与质量m的关系，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为______________的塔轮上，两个质量分别为和的小球，其中放在C位置，放在A位置。实验中匀速转动手柄时，左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出2个等分格，若，则实验说明______________。

14、利用如图所示装置验证向心加速度与线速度v的关系，圆弧轨道固定在水平桌面上，末端上表面与很小的压力传感器表面相切，水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸。将小球从圆折轨道某一点由静止释放，经轨道末端飞出，落到铺着复写纸和白纸的木板上，在白纸上留下点迹，小球由同一位置重复释放几次，记录每次压力传感器的示数，改变小球在圆弧轨道上的释放位置，重复上述实验步骤。（当地的重力加速度为g）

（1）为了完成实验，下列操作正确的是______。（填正确答案标号）

A.必须选择光滑的圆弧轨道

B.固定圆弧轨道时，末端必须水平

C.实验中应选择密度小的小球

D.确定小球在白纸上的落点时，用尽可能小的圆把所有落点圈住，圆心即为平均落点

（2）某次实验时记录的压力传感器示数为F，并测出小球的质量为m，小球的向心加速度______。

（3）又测出轨道末端距地面高度h、平抛的水平位移x、则小球在圆弧轨道最低点的线速度______。最后测出圆弧轨道半径R，则可验证是否在误差允许的范围内满足。

四、计算题

15、已知某球形行星的半径为R，自转周期为T。在该行星上用弹簧秤测同一物体的重力，发现在其“赤道”上弹簧秤的读数比其两极处小25%。万有引力常量为G。求：

（1）根据以上条件写出该行星质量的表达式。

（2）设想该行星的自转速度加快，“赤道”上的物体刚好飘起来，则此时该行星的自转周期是多大？

16、如图所示，半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动，在其正上方高h处沿OB方向水平抛出一小球，不计空气阻力，重力加速度为g，要使球与盘只碰一次，且落点为B，B为圆盘边缘上的点，求

（1）小球的初速度v的大小

（2）圆盘转动的角速度ω

17、如图所示，在光滑的圆锥体顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥体固定在水平面上不动，其轴线沿竖直方向，细线与轴线之间的夹角为，小球以速率绕圆锥体轴线做水平圆周运动（，，重力加速度大小为g）。

（1）当时，求细线对小球的拉力和小球对圆锥体的压力大小；

（2）当时，求细线对小球的拉力。

18、物体做圆周运动时所需的向心力由物体运动情况决定，合力提供的向心力由物体受力情况决定。若某时刻，则物体能做圆周运动；若，物体将做离心运动；若，物体将做近心运动。现有一根长的不可伸长的轻绳，其一端固定于O点，另一端系着质量为的小球（可视为质点），将小球提至O点正上方的A点处，此时绳刚好伸直且无弹力，如图所示。不计空气阻力，g取。

（1）为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动，在A点至少应施加给小球多大的水平速度？

（2）在小球以速度水平抛出的瞬间，绳所受拉力为多少？

（3）在小球以速度水平抛出的瞬间，绳若受拉力，求其大小；若不受拉力，试求绳子再次伸直时所经历的时间。

参考答案

1、答案：A

解析：A.既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，故A正确；

B.曲线运动的加速度可以不变，如平抛运动，故B错误；

C.匀速圆周运动速度方向时刻改变，是变速运动，故C错误；

D.匀速圆周运动的加速度的方向不断变化，所以匀速圆周运动不是匀变速运动，故D错误。

故选A。

2、答案：D

解析：地表物体与地球间万有引力可分解为物体随地球自转所需向心力和物体所受重力。如图，北半球物体所需向心力指向地轴，重力方向并不指向地心，故A、B、C错误。地球表面重力加速度随纬度的升高而增大，故D正确。

3、答案：D

解析：ABC.轴上两轮同轴转动，其边缘处A、B两点的角速度大小相同，皮带不打滑，主动轮上B点和从动轮上C点的线速度大小相等。根据线速度与角速度关系，可得，代入数据可得，，代入数据可得，由周期与角速度关系式，可得A、B、C三点周期之比，故ABC错误；

D.由加速度与角速度关系式，可得A、B、C三点加速度之比为，故D正确。

故选D。

4、答案：C

解析：根据万有引力等于重力，设地球质量为M，地球半径为R，万有引力常量为G，在地球表面处有

该物体在离地面高度等于地球半径处有

联立解得

故选C。

5、答案：A

解析：已知空间站在距地球表面高约400km的近地轨道上做匀速圆周运动，设地球半径为R，空间站的轨道半径为r，则

A.根据万有引力提供向心力有

把地球看成是质量分布均匀的球体，则地球的体积为

又有

联立解得，地球的平均密度为

已知引力常量为G，测得天和核心舱绕地飞行的周期为T，则可求地球的平均密度，故A正确；

BC.根据万有引力提供向心力有

联立解得

已知引力常量为G，测得天和核心舱绕地飞行的周期为T，不可求地球的质量M和地球的半径R，故BC错误；

D.根据万有引力等于星球表面的重力

联立解得

已知引力常量为G，测得天和核心舱绕地飞行的周期为T，不可求地球表面的重力加速度，故D错误。

故选A。

6、答案：C

解析：假设在该轨道上地球距太阳的最远距离为r，则其半长轴为

根据开普勒第三定律，可得

其中地球做圆周运动时的周期为年，做椭圆运动时的周期为年，代入可得

故选C。

7、答案：C

解析：

8、答案：B

解析：设地球密度为ρ，根据题意可知a点距地心距离为r，且小于R，则只有半径为r的球体对其产生万有引力，则根据黄金代换可得

解得

b点距地心的距离为3r，则根据黄金代换可得

解得

则

故选B。

9、答案：CD

解析：ABC.绳子断开前，小球做匀速圆周运动，合力指向c点，对小球受力分析，受重力G，a绳子的拉力，b绳子的拉力，根据牛顿第二定律有

小球的线速度为

绳子断开后，杆停止转动，由于惯性，小球将绕A点转动，若速度较小，小球将在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动；若速度较大，也有可能在垂直于平面ABC的竖直平面内绕A点做完整的圆周运动。选项AB错误，C正确；

D.绳未烧断前，a绳的拉力等于小球的重力。在绳b被烧断的后瞬间，有

可知

选项D正确。

故选CD。

10、答案：BC

解析：AB、小球沿管道上升到最高点时的速度可以为零，故A项错误，B项正确；

C、小球在水平线ab以下的管道中运动时，由外侧管壁对小球的作用力与小球重力在背离圆心方向的分力的合力提供向心力，即，因此，外侧管壁一定对球有作用力，而内侧管壁无作用力，故C项正确，

D、小球在水平线ab以上的管道中运动时，小球受管壁的作用力与小球速度大小有关，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，当速度非常大时，重力指向圆心的分力不足以提供小球做圆周运动的向心力，内侧管壁没有作用力，此时外侧管壁有作用力。当速度比较小时，内侧管壁有作用力，故D项错误。

11、答案：AD

解析：

12、答案：ABC

解析：当小物体转到圆盘的最低点刚要滑动时，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度为，由牛顿第二定律得：

代入数据解得：

当小物体转到圆盘的最高点刚要滑动时，所受的静摩擦力沿斜面向下达到最大时，角速度为，同理

虽然，但小物体从最高点向最低点转动过程中，摩擦力和重力无法提供出满足向心力出来，所以要保证小物体与圆盘始终保持相对静止，圆盘的角速度应取其通过最低点的最大角速度，故D错误，ABC正确。

故选ABC。

13、答案：（1）挡板的弹力；比值

（2）1:1；角速度相同时，向心力与质量成正比

解析：（1）根据题意，图中钢球做圆周运动的向心力来源于挡板的弹力；

球对挡板的弹力与挡板对球的弹力等大反向，球对挡板的弹力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，通过标尺的示数可以得到两个钢球所受向心力的比值；

(2）为了探究向心力的大小F与质量m的关系，根据控制变量法的思想，应控制角速度相同，则左、右塔轮半径之比为1:1；

左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出2个等分格，则向心力之比为

若，则说明，角速度相同时，向心力与质量成正比。

14、答案：（1）BD

（2）

（3）

解析：

15、答案：（1）

（2）

解析：（1）由万有引力定律知，星体表面的物体所受的万有引力为

在赤道上其中25%F充当物体随地球自转所需的向心力

联立解得

（2）在赤道上物体将其25%的万有引力提供圆周运动向心力故有

当物体相对于星球飘浮起来时，物体的万有引力完全提供圆周运动向心力有

联立解得

16、答案：（1）

（2）（，2，3……）

解析：设小球在空中运动时间为t，此时间内圆盘转过θ角，由平抛运动知识得

故小球的初速度大小

根据几何关系可知圆盘转过的角度为   （，2，3……）

其中

则圆盘角速度  （，2，3……）

17、答案：（1）；

（2）；

解析：（1）小球离开圆锥体的临界条件为圆锥体对小球的支持力为，由牛顿第二定律可得

解得

因

则

对小球进行受力分析，如图甲所示

根据牛顿第二定律有

解得

根据牛顿第三定律得，小球对圆锥体的压力大小为

（2）因

小球离开圆锥体，对小球进行受力分析如图乙所示，设细线与竖直方向的夹角为α，由牛顿第二定律得

解得

18、答案：（1）

（2）3N

（3）不受拉力，0.6s

解析：（1）小球做完整的圆周运动的临界条件为重力刚好提供运动到顶点时所需的向心力，则

解得施加给小球的最小速度

（2）因为，故绳受拉力。根据牛顿第二定律有

代入数据得绳所受拉力

（3）因为，故绳不受拉力。小球将做平抛运动，其运动轨迹如图所示

设经时间t绳子再次伸直，则

代入数据联立解得