河南省沁阳市第一中学2022-2023学年高一下学期第2次月考物理试题及答案

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2022-2023学年河南省沁阳一中高一下学期第2次月考物理试卷时间：90分钟   满分：100分一．选择题（共8小题，每小题4分，共32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．LAMOST黑洞猎手计划研究团队发现了一颗质量大约为1.2倍太阳质量的中子星，与一颗大约0.6倍太阳质量的红矮星组成了双星系统，绕它们连线上某点旋转。则下列说法正确的是（　　）A．中子星与红矮星的向心力之比大约为2:1B．中子星与红矮星的角速度之比大约为1:2C．中子星与红矮星的转动半径之比大约为2:1D．中子星与红矮星的线速度之比大约为1:22．第一宇宙速度又叫做环绕速度，第二宇宙速度又叫做逃逸速度。理论分析表明，逃逸速度是环绕速度的倍。有些恒星，在它一生的最后阶段，强大的引力把物质紧紧地压在一起，密度极大，其逃逸速度大于光速，这样的天体称为黑洞。已知地球的半径约为6400km，地球表面附近的重力加速度约为，光速约为，不考虑地球的自转。倘若地球保持质量不变收缩成为黑洞，该黑洞半径的最大值接近（　　）A．0.01m B．0.1m C．1m D．10m3．为登月探测月球，上海航天局研制了“月球车”。某探究性学习小组对“月球车”的性能进行研究。他们让“月球车”在水平地面上由静止开始运动，并将“月球车”运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v-t图像，已知段为过原点的倾斜直线；内“月球车”牵引力的功率保持与时刻相同不变，且；7~10s段为平行于横轴的直线；在10s末停止遥控，让“月球车”自由滑行，整个过程中“月球车”受到的阻力大小不变。下列说法错误的是（　　）A．月球车受到的阻力为200NB．月球车的质量为100kgC．月球车在内运动的路程为24.75mD．全过程牵引力对月球车做的总功为4．2019年3月10日，长征三号乙运载火箭将“中星6C”通信卫星（记为卫星Ⅰ）送入地球同步轨道上，主要为我国、东南亚、澳洲和南太平洋岛国等地区提供通信与广播业务。在同平面内的圆轨道上有一颗中轨道卫星Ⅱ它运动的每个周期内都有一段时间t（t未知）无法直接接收到卫星Ⅰ发出的电磁波信号，因为其轨道上总有一段区域没有被卫星Ⅰ发出的电磁波信号覆盖到，这段区域对应的圆心角为2α。已知卫星Ⅰ对地球的张角为2β，地球自转周期为，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）A．地球的平均密度为B．卫星Ⅰ、Ⅱ的角速度之比为C．卫星Ⅱ的周期为D．题中时间t不可能为5．如图所示，一小球自A点由静止开始自由下落，到达B点时与弹簧接触，到达C点时弹簧被压缩至最短。若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由A至B到C的运动过程中（　　）A．小球的机械能守恒B．小球在B点时动能最大C．小球由B到C加速度先减小后增大D．小球由B到C的过程中，动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量6．如图所示，从倾角为θ的斜面上某点沿水平方向抛出两个小球M和N，已知M球的初动能为，N球的初动能为，两小球均落在斜面上，不计空气阻力，则（　　）A．M、N两小球落在斜面上时的速度方向与水平方向间夹角的正切值之比为1:2B．M、N两小球在空中运动的时间之比为C．M、N两小球距离斜面的最远距离之比为1:2D．M球落在斜面上时的动能为7．在多年前的农村，人们往往会用驴拉磨把食物磨成粉浆，假设驴对磨杆的平均拉力为600N，驴转动半径r为0.5m，转动一周为5s，则（　　）A．驴转动一周拉力所做的功为0JB．驴转动一周拉力所做的功为600πJC．驴转动一周拉力的平均功率为600πW D．磨盘边缘的线速度为πm/s8．两个天体组成双星系统，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。科学家在地球上用望远镜观测由两个小行星构成的双星系统，看到一个亮度周期性变化的光点，这是因为当其中一个天体挡住另一个天体时，光点亮度会减弱。科学家用航天器以某速度撞击该双星系统中较小的小行星，撞击后，科学家观测到光点明暗变化的时间间隔变短。不考虑撞击后双星系统的质量变化。根据上述材料，下列说法正确的是（　　）A．被航天器撞击后，双星系统的运动周期变大B．被航天器撞击后，两个小行星中心连线的距离增大C．被航天器撞击后，双星系统的引力势能减小D．小行星质量越大，其运动的轨道越容易被改变9．嫦娥四号探测器成功发射，实现了人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（　　）A．周期为 B．角速度为C．向心加速度为 D．线速度为10．某行星半径为地球半径的，在其表面将一物体以10m/s的初速度竖直上抛，经过5s回到抛出点，地球表面的重力加速度取，忽略空气阻力和行星自转的影响，则（　　）A．该行星表面的重力加速度大小为B．该行星与地球的质量之比为9:5 C．该行星与地球的第一宇宙速度相同D．该行星与地球的平均密度之比为12:2511．如图所示，蜘蛛在地面与竖直墙壁间结网，蛛丝AB与水平地面之间的夹角为45°，A到地面的距离为1m，已知重力加速度g取，空气阻力不计，若蜘蛛从竖直墙上距地面0.6m的C点以水平速度跳出，要到达蛛丝，水平速度至少为（　　）A． B．2m/s C． D．12．卡文迪什在1798年17卷《哲学学报》中发表他关于引力常量的测量时，曾提到他的实验是为了确定出地球的密度。已知引力常量为G，要想估测地球的密度，只需测得（　　）A．地球的质量 B．地球的半径C．近地卫星的运行周期 D．地球表面的重力加速度二．多选题（共4小题，每小题6分，共24分。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）13．关于如图所示的四种圆周运动模型，说法正确的是（　　）A．图甲：轻绳一端固定一端系一小球，在竖直平面内做圆周运动，小球在最高点所受的合力不可能为零B．图乙：汽车过拱桥最高点时速度越大，对桥面的压力越小C．图丙：铁路弯道处的外轨会略高于内轨，当火车的质量改变时，规定的行驶速度也改变D．图丁：加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好14．“峡谷秋千”是国内某景区新引进的刺激游乐项目。对外正式开放该项目前，必须通过相关部门安全测试。某次调试该秋千安全性能实验时，工作人员将质量为80kg的“假人”从最高点由静止释放，测得“假人”摆到最低处的速度为50m/s。已知该秋千由两根长度均为500m的绳子拉着（绳子质量不计），最高点与秋千最低点高度差为300m。关于这次测试，下列说法正确的是（　　）A．在经过最低点时，单根绳子的拉力为400NB．在经过最低点时，“假人”的向心力为400NC．秋千从释放点到最低点的过程中，重力的功率不断变大D．从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功15．如图所示，斜面倾角为45°，从斜面上方A点处由静止释放一个质量为m的弹性小球，在B处和斜面碰撞，碰撞后速度大小不变，方向变为水平，经过一段时间在C点再次与斜面碰撞，已知AB两点的高度差为h，重力加速度为g，不考虑空气阻力。则（　　）A．小球在AB段运动过程中重力做功的最大的瞬时功率B．BC间的距离C．小球在BC段运动过程中离斜面最远为D．小球在C点时重力的功率为16．某同学将一带传感器的木箱从倾角为30°的斜坡顶端由静止释放，木箱滑到斜面底端时速度刚好为0，木箱与斜坡上下两部分的动摩擦因数分别为、，通过分析处理传感器的数据得到木箱的动能和机械能与木箱下滑位移的关系图像分别如图中a、b所示，已知木箱动能最大时，机械能与动能大小之比为3:1，已知木箱可视为质点，重力加速度为g，以斜坡底端为重力势能零点。下列说法中正确的是（　　）A．B．C．动能最大时，木箱的机械能为D．木箱在上、下两段斜坡上滑行过程中产生的热量之比为1:3三．填空题（共2小题，每小题6分，共12分）17．在“测量做直线运动物体的瞬时速度”的实验中，每次实验均要求小车________释放，其理由是保证小车________，从而比较不同宽度挡光片测得的平均速度的差别。18．如图为某工厂生产流水线上的产品水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成。某产品（可视为质点）从A处无初速度放到匀速运动的传送带上，匀加速运动到B处后进入匀速转动的转盘随其一起运动（无相对滑动），到C处被取走装箱。已知产品在转盘上与转轴O的距离为R，A、B间的距离为2R；产品在传送带上的运动时间为，在转盘上的运动时间为，产品与传送带间的动摩擦因数为，与转盘间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则________，________。（两空均选填“>”、“<”、或“=”）。四．解答题（共2小题，每小题16分，共32分）19．2022年2月4日，第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口举行，跳台滑雪是最具观赏性的项目之一。如图所示，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从A点水平飞出，落到斜坡上的B点。A、B两点间的竖直高度为，斜坡与水平面的夹角为，不计空气阻力（取，，g取）。求：（1）运动员水平飞出时初速度的大小；（2）运动员水平飞出后经过多长时间t离斜面最远；（3）运动员落到B点时瞬时速度的大小和方向。（结果可含根号）20．某质点在Oxy平面上运动。时，质点位于y轴上。它在x方向运动的速度-时间图像如图所示，它在y方向的位移-时间图像如图所示。则：（1）时质点速度的大小；（2）时质点的位置坐标x、y；（3）试写出质点在2s内运动时，其位置坐标所满足的关系式（即：写出x、y之间关系的表达式）。参考答案一．选择题（共12小题）1．【答案】D【解答】解：A、双星系统中，星体之间的万有引力提供向心力，可知，中子星绕O点运动的向心力大小等于红矮星的向心力大小，故A错误；B、双星系统中两天体的角速度相等，即中子星绕O点运动的角速度等于红矮星的角速度，故B错误；C、设中子星质量为M，红矮星质量为m，相距L，根据万有引力提供向心力有：联立解得中子星与红矮星的转动半径之比大约为1:2，故C错误；D、根据，双星系统角速度相等，中子星与红矮星的线速度之比大约为1:2，故D正确。故选：D。2．【答案】A【解答】解：地球表面附近有设光子能够绕黑洞表面做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得：将代入解得故A正确，BCD错误；故选：A。3．【答案】C【解答】解：A、7~10s内，牵引力等于阻力，速度达到最大，设牵引力为F，则。由得，故A正确；B、在10s末撤去牵引力后，月球车只在阻力f作用下做匀减速运动，由图像可知，加速度大小，由牛顿第二定律得：，解得：，故B正确；C、“月球车”的加速运动过程可分为：时间内的匀加速运动，时间内的变加速运动两个阶段。时功率为，速度为，此时牵引力为由牛顿第二定律得解得时间内的加速度大小为匀加速运动的时间匀加速运动的位移0-7s内，由动能定理得解得“月球车”在0-7s内的总位移月球车在内运动的路程为，故C错误；D、在0~1.5s内，牵引力做功在1.5~10s内，牵引力做功10s后，停止遥控，牵引力做功为零，全过程牵引力对月球车做的总功为，故D正确。本题选错误的，故选：C。4．【答案】D【解答】解：A、设地球半径为R，质量为M，并设卫星Ⅰ、Ⅱ的轨道半径分别为和。因卫星Ⅰ为地球同步卫星，则有：其中：联立解得地球的密度为：，故A错误；B、设卫星Ⅰ、Ⅱ的角速度分别为和，根据角速度公式，两颗卫星的角速度之比为：如图所示。在三角形AOB中，根据正弦定理，有：故，故B错误；C因卫星Ⅰ为同步卫星，则其周期为，设卫星Ⅱ的周期为，根据周期公式，卫星Ⅰ、Ⅱ的周期之比：，故，故C错误；D、若卫星Ⅰ和卫星Ⅱ均不运动，卫星Ⅱ对应为圆心角为2α，由于卫星做的是匀速圆周运动，故，但卫星之间是有相对运动的，所以时间不可能为，故D正确。故选：D。5．【答案】C【解答】解：A、小球在A到B的过程中，只有重力做功，其机械能守恒。在B到C的过程中，重力和弹簧的弹力都对小球做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，小球机械能不守恒，故A错误；BC、小球从接触弹簧开始，受到重力和弹簧的弹力，重力先大于弹力，合力方向向下，加速度方向向下，小球向下加速，合力逐渐减小，则加速度逐渐减小；当重力与弹簧弹力相等时，速度最大，然后弹力大于重力，加速度方向向上，小球做减速运动，合力逐渐增大，则加速度逐渐增大，故小球从B到C过程中加速度先减小后增大，在BC之间加速度为零的位置，动能最大，故B错误，C正确；D、小球由B到C的过程中，动能减小，重力势能减小，弹性势能增加，根据系统机械能守恒知，动能的减少量与重力势能的减少量之和等于弹性势能的增加量，故D错误。故选：C。6．【答案】D【解答】解：A．由于两小球均落在斜面上，位移与水平方向的夹角均为θ，速度方向与水平方向夹角为α，根据平抛运动的推论，速度偏转角正切值是位移偏转角正切值的二倍，则有，依题意，则两小球落在斜面上时速度方向与水平方向夹角正切值之比为1:1，故A错误；B．设小球抛出点到落点的距离为x，水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，则有，则由于两球的质量关系不确定，所以不能确定两球运动的时间，故B错误；C．小球运动过程中距离斜面最远，速度方向与斜面平行，此时最远距离为由于两球的质量关系不确定，所以不能确定两球距离斜面最远的距离关系，故C错误；D．根据平抛运动规律有，由动能定理有且联立解得故D正确。故选：D。7．【答案】B【解答】解：AB、驴对磨的拉力沿圆周切线方向，拉力作用点的速度方向也在圆周切线方向，故可认为拉磨过程中拉力方向始终与速度方向相同，故根据微分原理可知，拉力对磨盘所做的功等于拉力的大小与拉力作用点沿圆周运动弧长的乘积，则磨转动一周，弧长，所以拉力所做的功，故A错误，B正确；C、根据，故C错误；D、由，故D错误；故选：B。8．【答案】C【解答】解：A、撞击后，科学家观测到光点明暗变化的时间间隔变短，可知双星系统的运动周期变小，故A错误；BC、双设双星之间的距离为L，星靠相互间的万有引力提供向心力，所以联立解得：，则两个小行星中心连线的距离减小，引力对双星做正功，双星的引力势能减小，故C正确，B错误。D、小行星质量越大，其惯性越大，运动的轨道越不容易被改变，故D错误；故选：C。9．【答案】D【解答】解：探测器绕月球做半径为r的匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得解得：，，，，故ABC错误，D正确。故选：D。10．【答案】D【解答】解：A．根据竖直上抛运动公式，行星表面重力加速度大小故A错误；B．星球表面，物体重力等于万有引力，即解得该行星与地球质量之比故B错误；C．根据重力提供向心力解得第一宇宙速度该行星与地球第一宇宙速度之比即该行星与地球的第一宇宙速度不同，故C错误；D．星球的平均密度为该行星与地球平均密度之比故D正确。故选：D。11．【答案】C【解答】解：当蜘蛛做平抛运动的轨迹恰好与蛛丝相切时，最小，蜘蛛的运动轨迹如下图所示：设蜘蛛跳出后经过时间t到达蛛丝，根据平抛运动规律可得：蜘蛛到达蛛丝时速度方向恰好沿蛛丝方向，根据几何关系可得：联立解得：根据上式以及几何关系可得：解得：，，故C正确、ABD错误。故选：C。12．【答案】C【解答】解：ABD、根据万有引力与重力的关系有解得可解得：，或可知只测得地球的质量、或地球的半径、或地球表面的重力加速度，均不能估测地球的密度，故ABD错误；C、对于质量为m的近地卫星，设其运行周期为T，根据万有引力提供向心力得：结合，可得，可知已知G，只需测得近地卫星的运行周期，就能估测地球的密度，故C正确。故选：C。二．多选题（共4小题）13．【答案】ABD【解答】解：A、图甲：小球要在竖直平面内做完整的圆周运动，就一定要过最高点，而绳球模型中，小球恰好过最高点的临界条件就是重力恰好充当向心力，因此小球在最高点所受的合力不可能为零，故A正确；B、图乙：汽车过拱桥可认为汽车在做圆周运动，当汽车运动到拱桥最高点时，根据牛顿第二定律有：，可知，汽车过拱桥最高点时速度越大，桥面对汽车的支持力越小，由牛顿第三定律知汽车对桥面的压力越小，故B正确；C、图丙：铁路弯道处的外轨会略高于内轨，是为了让火车自身的重力与轨道对火车的支持力的合力恰好提供火车转弯时所需要的向心力，从而延长铁轨的使用寿命及消除相关安全问题。设轨道与水平面的夹角为θ，则根据牛顿第二定律有，解得，由此可知，当火车的质量改变时，规定的行驶速度不变，故C错误；D、图丁：对于水滴而言，衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力，随着脱水筒转速的增加，需要的向心力增加，当附着力不足以提供水滴所需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动，加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好，故D正确。故选：ABD。14．【答案】BD【解答】解：AB、在经过最低点时，设单根绳子的拉力大小为T，“假人”的向心力大小为F，则由牛顿第二定律得解得，，故A错误，B正确；C、“假人”从最高点由静止释放摆动到最低点的过程中，开始时速度为零，重力的功率为零。到最低点时，重力方向与速度方向垂直，重力的功率也为零，因此重力的功率先变大后变小，故C错误；D、设从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功为，根据动能定理有：，解得：，故D正确。故选：BD。15．【答案】ABC【解答】解：A、小球在AB段做自由落体运动，到达B点时速度大小为，小球在AB段运动过程中到达B点的速度最大，重力做功的瞬时功率最大，为，故A正确；B、小球和斜面碰撞后做平抛运动，落在斜面上时，有，解得从B到C的时间，BC间的距离为，故B正确；C、当小球在垂直于斜面上的分速度减至零时离斜面最远，且离斜面最远为，故C正确；D、小球在C点时竖直分速度大小为，重力的功率为，故D错误。故选：ABC。16．【答案】BC【解答】解：AC、木箱在斜面上段滑行的过程有此时的机械能：由题意有：，由图可知联立解得：，，，故A错误，C正确；B、木箱在斜面下段滑行的过程有：由图可知，解得，故B正确；D、根据功能关系可知木箱在上、下两段斜坡上滑行过程中产生的热量之比为：解得：，故D错误。故选：BC。三．填空题（共2小题）17．【答案】同一位置由静止；通过光电门时的速度相同【解答】解：每次实验小车均在斜面上同一位置由静止释放，才能保证每次小车通过光电门时的速度相同。故答案为：同一位置由静止；通过光电门时的速度相同18．【答案】>，<【解答】解：设产品在转盘上与转轴O距离为R，则在AB间运动时有，，在BC间运动时有，可得，.产品在AB间运动时，加速度为，根据牛顿第二定律得，得，在BC间运动时，有，得，可得，。故答案为：>，<四．解答题（共2小题）19．【答案】（1）运动员水平飞出时初速度的大小为；（2）运动员水平飞出后经过1.5s时间离斜面最远；（3）运动员落到B点时瞬时速度的大小为，与水平方向成角斜向右下方。【解答】解：（1）运动员在空中做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，则可得运动员在水平方向上做匀速直线运动，则解得运动员飞出时初速度大小为（2）当运动员的速度与斜坡平行时离山坡最远，此时运动员的竖直分速度为则（3）运动员落到B点时的竖直分速度大小为合速度大小为设速度的方向与水平方向的夹角为θ，则即瞬时速度的方向斜向右下方，与水平方向夹角为答：（1）运动员水平飞出时初速度的大小为20m/s；（2）运动员水平飞出后经过1.5s时间离斜面最远；（3）运动员落到B点时瞬时速度的大小为，与水平方向成角斜向右下方。20．【答案】（1）时质点速度的大小为；（2）时质点的位置坐标为；（3）质点在2s内运动时，其位置坐标所满足的关系式。【解答】解：（1）x方向的运动为匀加速直线运动，根据图像的斜率可知加速度为时质点x方向的速度为y方向的运动为匀速直线运动，速度为所以时质点速度的大小为（2）内质点沿x方向的位移为y方向的位移为时质点的位置坐标为。（3）质点沿x方向的位移为沿y方向的位移为在2s内位置坐标满足的关系式为答：（1）时质点速度的大小为；（2）时质点的位置坐标为；（3）质点在2s内运动时，其位置坐标所满足的关系式。