广东省广州市第六中学2022-2023学年高一下5月月考物理试题及答案

广东省广州市第六中学2022-2023学年高一下5月月考

物理试题

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)，满分100分，考试时间75分钟。

第Ⅰ卷(选择题，共46分)

一、单选题(在给出的四个选项中，只有一个选项正确，每题4分，共28分)

1．中国科幻系列电影《流浪地球》热播，影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造行星发动机，使地球完成一系列变轨，其逃离过程如图所示，地球在椭圆轨道I上运行到远日点B变轨，进入圆形轨道II。对于该过程，下列说法正确的是

A．地球沿轨道I运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期

B．地球沿轨道运动至B点时，需向前喷气减速才能进入轨道II

C．地球沿轨道I运行时，在A点的加速度小于在B点的加速度

D．地球在轨道I上由A点运行到B点的过程中，机械能逐渐增大

2．设宇宙中有一自转角速度为，半径为R、质量分布均匀的小行星。在小行星上用弹簧测力计称量某一质量为m的物块，在极点处弹簧测力计的示数为F，此处重力加速度大小为；在赤道处弹簧测力计的示数为，此处重力加速度大小为，则下列关系式正确的是

A． B．

C． D．

3．电影《流浪地球2》中的“太空电梯”引起热议。其原理如图所示，通过缆绳将位于地球同步轨道的空间站一边连接在地面的基座上，另一边连接配重厢，整个“太空电梯”和地面保持相对静止。关于“太空电梯”，下列说法正确的是

A．地面基座可以在北京修建 

B．空间站的线速度大于第一宇宙速度

C．缆绳对配重厢的作用力背离地心向外 

D．配重厢的线速度大于空间站的线速度

4．在无风的环境下，跳伞员沿竖直方向下落，最初一段时间降落伞并不张开，跳伞员在重力和空气阻力作用下做加速运动，下落一定高度后，降落伞张开，跳伞员做减速运动，速度降至一定值后便不再降低，跳伞员以这一速度匀速下降。在跳伞过程中，下列说法中正确的是

A．降落伞打开前，跳伞员在加速降落过程中机械能增加

B．跳伞员在整个下落过程中机械能一直减小

C．跳伞员在整个下落过程中机械能先增大后减小

D．如果在下落过程中受到水平风的作用跳伞员将做平抛运动

5．利用功能关系研究重力势能过程中，我们用到了如图所示的情景：物体沿任意坡面从A运动到B。下列说法正确的是

A．物体下滑过程中重力做正功，重力势能增加

B．物体沿光滑坡面下滑时重力做功小于沿粗糙坡面下滑重力所做的功

C．这个过程可以用来证明重力做功跟运动路径无关

D．当物体的位置低于参考平面时，重力势能为负数，所以重力势能是矢量

6．2021年3月11号宁夏银川，一家餐厅后厨起火后，厨师和餐馆负责人却先跑了，三名顾客被困。大火被扑灭后，三人被救出。两人因未尽到组织引导顾客疏散的义务被刑拘。火灾逃生的首要原则是离开火灾现场，如图是火警设计的一种快捷让当事人逃离现场的救援方案：用一根不变形的轻杆MN支撑在楼面平台AB上，N端在水平地面上向右以v0匀速运动，被救助的人员紧抱在M端随轻杆向平台B端靠近，平台高h，当BN＝2h时，则此时被救人员运动的速率是

A．v0 

B．2v0 

C． 

D．

7．如图甲所示，质量m=10kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F的作用下开始运动，水平推力（F）随位移（x）变化的图像如图乙所示。已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列判断正确的是

A．x=5m时，物体的速度最大

B．x=10m时，物体的速度大于0

C．物体的位移在0~10m的过程中，力F对物体所做的功为1000J

D．物体的位移在0~10m的过程中，物体运动的时间大于4s

二、多选题(在给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分，共18分)

8．在跳远比赛中，某运动员先后两次从同一地点起跳，运动轨迹分别如图中①、②所示，若不考虑空气阻力的影响，该运动员可视为质点，则对该运动员先后两次运动，下列说法正确的是

A．在空中的运动时间第一次大于第二次

B．起跳过程中做的功第一次大于第二次

C．着地时重力的瞬时功率第一次大于第二次

D．运动过程中重力的平均功率第一次大于第二次

9．如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面．若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中  

A．桌布对鱼缸摩擦力的方向向左

B．桌布对鱼缸做正功

C．桌面对鱼缸做的功大小等于桌布对鱼缸做的功

D．猫对桌布做的功等于桌布和鱼缸增加的动能

10．现有一根长的轻绳，其一端固定于O点，另一端系着一个可视为质点且质量为的小球，将小球提至O点正上方的A点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所示，不计空气阻力，，则

A．小球以的速度水平抛出到绳子再次伸直时的位置在过O点的水平线之上

B．小球以的速度水平抛出到绳子再次伸直时的位置在过O点的水平线之下

C．小球以的速度水平抛出的瞬间，绳子的张力大小为0

D．小球以的速度水平抛出的瞬间，绳中的张力大小为30N

第Ⅱ卷(非选择题，共54分)

三、实验题（15分）

11．（10分）利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

（1）实验中除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是______

A．直流电源        B．刻度尺         C．天平（含砝码）        D．秒表

（2）实验中，需先接通电源，再释放重物，得到如图2所示的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp=______；动能增加量ΔEk=______；大多数学生的实验结果显示重力势能的减少量______（填“小于”、“等于”、“大于”）动能的增加量。

（3）某同学利用图中纸带，先分别测量出从某点到A、B、C、D、E、F、G点的距离h（其中D、E、F、G点为C点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v，绘制v2-h图像，如图所示，并求得图线的斜率为k。如果实验中不受阻力的影响，测量的数据绘制的v2-h图像斜率为k′，则k′与k的大小关系是k′______k（填“小于”、“等于”、“大于”）。

12．（5分）图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次固定在圆弧轨道上，摆锤由某一位置静止释放。测出部分数据如下表：

（1）关于摆锤机械能守恒的条件，以下理解正确的是______

A．摆锤仅受重力时，机械能才守恒

B．只有合外力为零时，机械能才守恒

C．只有重力对摆锤做功时，机械能才守恒

D．只有合外力做功为零时，机械能才守恒

（2）摆锤内置光电门，当摆锤经过挡光片时，光电门自动记录遮光时间。若挡光片的宽度为d，挡光时间为t，则摆锤经过挡光片时的速度大小为___________。

（3）表中A、B处数据应为___________J和___________J。

（4）另一小组记录了每个挡光片所在的高度h及其相应的挡光时间t后，绘制了和四幅图像。为了说明实验结果机械能守恒，最合适的选择是______

A．B．C．D．

四、计算题（共39分，共3小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位。）

13．（8分）质量为的列车，以恒定功率由静止开始沿平直轨道加速行驶，当加速度为时，速度为；当加速度为时，速度为，设列车所受阻力保持不变，求：

（1）列车的恒定功率；

（2）在该功率下列车的最大速度。

14．（16分）如图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动，到达A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长，，小球质量为，D点与A孔的水平距离，取，，，求：

（1）摆球运动到最低点D点时的速度大小；

（2）摆线能承受的最大拉力为多大？

（3）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数的范围。

15．（15分）如图为某游戏装置的示意图。AB、CD均为四分之一圆弧，E为圆弧DEG的最高点，各圆弧轨道与直轨道相接处均相切。GH与水平夹角为，底端H有一弹簧，A、、、D、、H在同一水平直线上。一质量为0.01kg的小钢球（其直径稍小于圆管内径，可视作质点）从距A点高为h处的O点静止释放，从A点沿切线进入轨道，B处有一装置，小钢球向右能无能量损失的通过，向左则不能通过且小钢球被吸在B点。若小钢球能够运动到H点，则被等速反弹。各圆轨道半径均为，轨道GH的动摩擦因数，其余轨道均光滑，小钢球通过各圆弧轨道与直轨道相接处均无能量损失。某次游戏时，小钢球从O点出发恰能第一次通过圆弧的最高点E。，，，求：

（1）小钢球第一次经过C点时的速度大小；

（2）小钢球第一次经过圆弧轨道最低点B时受到的支持力大小；

（3）若改变小钢球的释放高度h，求出小钢球在斜面轨道上运动的总路程s与h的函数关系。

参考答案：

1．A

【解析】A．由图可知轨道I的半长轴小于Ⅱ的半径，由开普勒第三定律，可知地球沿轨道I运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期，故A正确；

B．地球沿轨道运动至B点时，需向后喷气加速才能进入轨道II，故B错误；

C．由，可得

A点距离地心比B点近，所以地球沿轨道I运行时，在A点的加速度大于在B点的加速度，故C错误；

D．地球在轨道I上由A点运行到B点的过程中，机械能不变，故D错误。

故选A。

2．B

【解析】在极点处有

在赤道处有

根据万有引力和重力的关系有

解得

，

故选B。

3．D

【解析】A．整个“太空电梯”和地面保持相对静止，则整个同步轨道一定在赤道的正上方，所以地面基座不可以在北京修建，故A错误；

B．第一宇宙速度是最大的运行速度，同步轨道的空间站的线速度小于第一宇宙速度，故B错误；

C．若无拉力作用，则由牛顿第二定律

得

可知轨道越高，运行速度越慢，但是配重厢的线速度大于空间站的线速度，由此可知缆绳对配重厢的作用力要指向地心，由万有引力和指向地心的拉力的合力提供配重厢做圆周运动的向心力，才能与地面保持相对静止，故C错误；

D．根据“太空电梯”的结构可知，配重厢和同步空间站的角速度一样，根据

由于空间站的环绕半径小于配重的环绕半径，由此可知配重厢的线速度大于空间站的线速度，故D正确。

故选D。

4．B

【解析】A．降落伞打开前，跳伞员受重力和空气阻力作用，空气阻力对其做负功，所以跳伞员在加速降落过程中机械能减少，A错误；

BC．跳伞员在整个下落过程中，空气阻力一直对其做负功，所以他的机械能一直减小，B正确，C错误；

D．如果在下落过程中受到水平风的作用，跳伞员在水平方向做加速运动而非匀速运动，在竖直方向的运动也不是自由落体运动，故其不可能做平抛运动，D错误。

故选B。

5．C

【解析】A．物体下滑过程中重力做正功，重力势能减少，故A错误；

BC．物体沿任意坡面从A运动到B，重力做功为

可知重力做功跟运动路径无关，物体沿光滑坡面下滑时重力做功等于沿粗糙坡面下滑重力所做的功，故C正确，B错误；

D．重力势能为负数只是表示比规定的零重力势能要小，跟方向无关，重力势能也不是矢量，故D错误。

故选C。

6．C

【解析】设杆与水平面CD的夹角为，由几何关系可知

即

将杆上N点的速度分解成沿杆的分速度和垂直杆转动的速度 ，由矢量三角形可知

而沿着同一根杆，各点的速度相同，故被救人员向B点运动的速率为，故选C。

7．A

【解析】A．由题图乙可知F随x变化的关系式为

则物体所受合外力随x的表达式为

当x＜5m时，F合始终沿正方向，物体做加速度减小的加速运动，速度一直增大，当x=5m时速度达到最大值，故A正确；

BC． x=10m时，设物体的速度大小为v，F-x图像与坐标轴所围的面积表示F的功，则物体的位移在0~10m的过程中，力F对物体所做的功为

根据动能定理有

解得

故BC错误；

D．0~5m过程中，F做的功为

根据前面分析可知x=5m时，物体速度达到最大值vm，根据动能定理有

解得

设物体运动的时间为t1，物体先做加速度逐渐减小到加速运动，再做加速度逐渐增大的减速运动，作出物体运动的v-t图像如图所示。

根据v-t图像与t轴所围面积表示位移可知

解得

故D错误。

故选A。

8．AC

【解析】A．运动时间由竖直方向的最大高度决定，第一次的高度大于第二次，则该运动员在空中运动的时间第一次大于第二次，故A正确；

B．第一次的水平位移大于第二次的水平位移，但两次运动对应的水平速度大小无法确定，则无法确定两种情况下起跳速度的大小，根据功能关系，也就无法确定前后两次起跳运动员做功的多少，故B错误；

C．着地时重力的瞬时功率，只与着地瞬间竖直方向的瞬时速度大小有关，而着地瞬间竖直速度第一次大于第二次，则着地时重力的瞬时功率第一次大于第二次，故C正确；

D．整个运动过程中，重力做功为零，两次重力做功的平均功率都为零，则D错误。

故选AC。

9．BC

【解析】A．桌布与鱼缸都向右运动，但桌布的速度大于鱼缸的速度，则鱼缸相对于桌布向左运动，则桌布对鱼缸摩擦力的方向向右，因此桌布对鱼缸的摩擦力方向与鱼缸的位移方向一致，摩擦力做正功，故A错误，B正确；

C．由于鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则鱼缸在桌面所受的摩擦力以及桌布对鱼缸的摩擦力大小相等，鱼缸在桌布摩擦力做正功的条件下，动能由0增加到最大值；又因为桌面摩擦力做负功，动能由最大值变为0，故C正确；

D．把桌布和鱼缸看成一个系统，猫对桌布和鱼缸这个系统做的功的同时，桌面的摩擦力也在对这个系统做功，桌布与鱼缸之间的摩擦力也在对这个系统做功，故D错误。

故选BC。

10．BCD

【解析】AB．若要想使得细绳恰在与O点水平线时细绳伸直，则需满足

解得

则若小球以的速度水平抛出，则到绳子再次伸直时的位置在过O点的水平线之下，故A错误，B正确；

CD．要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动，在最高点时重力恰好提供的向心力，根据牛顿第二定律可得

解得

小球以的速度水平抛出的瞬间，轻绳刚好有拉力，张力为0；小球以的速度水平抛出的瞬间，对小球受力分析，由牛顿第二定律得

解得

故CD正确。

故选BCD。

11．     B               大于     大于

【解析】（1）实验时还必须使用的器材有交流电源和刻度尺；打点计时器可记录重物的运动时间，所以不需要秒表；若重物的机械能守恒，则有

由此可知比较重力势能减少量与动能增加量时，可以不测量质量，即不需要天平。

故选B。

（2）从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为

打在B点的速度为

所以动能的增加量为

大多数学生的实验结果显示重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是重物在下落过程中存在空气阻力和摩擦力的影响，由于存在阻力和摩擦力，所以机械能减小，因此重力势能的减少量略大于动能得增加量。

（3）若重物下落过程中存在空气阻力，则有

所以

图线的斜率为

若不存在阻力，则有

图线的斜率为

12．     C          0.0268     0.0118     C

【解析】（1）摆锤若要机械能守恒，则在摆锤运动过程中只有重力对其做功的情况下，摆锤的机械能才守恒。

故选C。

（2）利用光电门测速，实际是用平均速度代替瞬时速度，则可知摆锤经过挡光片时的速度为

（3）根据动能与势能之和等于机械能可知，A处的数据为

Ek = E−Ep = 0.0504J−0.0236J = 0.0268J

摆锤在下降过程中势能的减少量为

ΔEp = mgΔh

而根据表中的数据可知，B处的数据应为

ΔEp = Ep1−Ep2 = 0.0177J−0.0059J = 0.0118J

（4）若重锤在下降过程中机械能守恒，则应满足

可得

，

即与h成线性关系，与成指数关系，式中h表示重锤下降的高度，而所给图像的横轴h表示每个挡光片所在的高度，则

，

h0为重锤释放时的初始高度，则为了说明实验结果机械能守恒，最合适的选择是C。

故选C。

13．（1）；（2）

【解析】（1）设列车的牵引功率为，列车所受阻力为；当加速度为时，速度为，则有

，

当加速度为时，速度为，则有

，

联立解得

，

（2）当牵引力等于阻力时，列车的速度达到最大，则有

14．（1）；（2）9N；（3）或

【解析】（1）当摆球由C到D运动，根据动能定理有

解得

（2）在D点由牛顿第二定律可得

解得

由牛顿第三定律可知，摆线能承受的最大拉力为9N。

（3）小球不脱离圆轨道分两种情况：

①要保证小球能到达A孔，设小球到达A孔的速度恰好为零，由动能定理可得

解得

若小球进入A孔的速度较小，那么将会在圆心以下做往返运动，不脱离轨道。其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由动能定理可得

又

可求得

②若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，当小球恰好到达最高点时，在圆周的最高点，由牛顿第二定律可得

由动能定理可得

解得

综上所述，要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，摆球与粗糙水平面间动摩擦因数的范围为

或

15．（1）；（2）0.5N；（3）

【解析】（1）小钢球在E点处做圆周运动，当其恰好通过E点时，小钢球速度为零，从C到E的运动过程，根据动能定理有

解得

（2）因为BC段光滑，小钢球通过B点时的速度等于经过C点的速度

小钢球经过B点时，根据向心力公式有

两式联立，解得

（3）设小钢球恰好能经过E点时，其释放的高度为h1，从O到E的运动过程，根据动能定理有

解得

当小钢球的释放高度时，小钢球将无法通过E点，所以其在GH斜面轨道上运动的总路程s为零。

根据几何关系可知，斜面轨道GH的长度

小钢球在斜面GH上运动时，所受摩擦力大小为

小钢球在斜面轨道上完成从G到H的运动，摩擦力做功

可知，小钢球完成从H到G的运动，摩擦力做功也为-0.032J。

设小钢球释放高度为h2时，其能够运动到H点，并被反弹，且恰好能够再次经过E点，根据动能定理有

解得

当小钢球的释放高度时，小钢球再次通过E点后，将向D、C方向运动，并不再返回，所以其在GH斜面轨道上运动的总路程

小钢球重力沿斜面向下的分力大小为

因为，所以当小钢球的释放高度时，小钢球第一次通过E点后，无法再次经过E点，它将会在斜面轨道上反复运动，最终停在H点。根据动能定理有

解得

综上可的