江苏省扬州中学教育集团树人学校2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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（分值：100分 考试时间：75分钟）
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意。
1. 长传足球的轨迹如图所示，足球在P点所受的合外力和速度方向的关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
2. 天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（ ）

A. 在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态B. 在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时短
C. 从轨道Ⅰ进入Ⅱ在P处要减速D. 沿轨道Ⅰ向P飞近时速度减小
3. 在如图所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为1∶2∶3，当齿轮转动时，小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点（ ）
A. 线速度大小之比为1∶3
B. 角速度大小之比为3∶1
C. 周期之比为1∶1
D. 转速之比为1∶3
4. 如图所示，三个质量均为M的球分别位于圆环、半圆环和完整圆环的圆心， 圆环、半圆环分别是由与丙图中相同的完整圆环截去和一半所得，环的粗细忽略不计，若甲图中环对球的万有引力大小为F， 则乙图、丙图中环对球的万有引力大小分别为（ ）
A. F，2FB. F，0
C. F，2FD. F，F
5. 如图所示，一同学表演荡秋千，已知秋千的两根绳长均为10m，该同学的质量为50kg，秋千踏板的质量约为，绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为，此时每根绳子平均承受的拉力约为（ ）（g=10m/s2）
A. B. C. D.
6. 有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（ ）
A. a的向心加速度等于重力加速度gB. b在相同时间内转过的弧长最长
C. c在4h内转过的圆心角是D. d的运动周期有可能是23h
7. 如图所示，细绳一端固定在O点，另一端系一小球，在O点正下方的P点钉一钉子。在A点给小球一竖直向上的初速度让其做圆周运动，恰好能通过最高点B，之后又经最低点C能绕P点做圆周运动，则（ ）
A. 小球在B点速度为零
B. 小球在B点向心加速度为零
C. 绳与钉子相碰前后瞬间小球角速度不变
D. OP间距越大绳与钉子相碰时绳越容易断
8. 若已知月球半径为R，探测器在距月球表面高为R的圆轨道上飞行，周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 月球质量为B. 月球表面的重力加速度为
C. 月球的密度为D. 月球表面的环绕速度为
9. 设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞间的距离为L，其运动周期为T，则（ ）

A. 黑洞A的质量一定大于黑洞B的质量
B. 黑洞A的向心力一定小于黑洞B的向心力
C. 两个黑洞间的距离L一定时，M越大，T越大
D. 两个黑洞的总质量M一定时，L越大，T越大
10. 如图所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平足够大圆盘，上面放置劲度系数为k的弹簧，弹簧的一端固定于轴O上，另一端连接质量为m的小物块A（可视为质点），物块与圆盘间的动摩擦因数为μ，开始时弹簧未发生形变，长度为L，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，物块A始终与圆盘一起转动。则（ ）
A. 当圆盘开始旋转时，弹簧就会伸长
B. 当圆盘角速度缓慢地增加，物块受到摩擦力有可能背离圆心
C. 当圆盘角速度为，物块开始滑动
D. 当弹簧的伸长量为时，圆盘的角速度为
11. 如图所示，一个质量均匀分布、半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F，如果在球体中央挖去半径为r的球体，且，则原球体剩余部分对质点P的万有引力变为 （ ）

A. B. C. D. F
二、非选择题：共5题，共56分，其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 如图所示是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。当皮带分别处于1、2、3层时，左、右塔轮的角速度之比分别为1:1、1:2和1:3。皮带分别套在左右两轮塔上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺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：

（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是___________。
A.探究两个互成角度的力的合成规律 B.探究加速度与力、质量关系
C.伽利略对自由落体研究 D.探究平抛运动的的特点
（2）若探究向心力的大小F与半径r的关系时，两侧变速塔轮应该同时选择第___________层（选填“1”“2”或“3”），长短槽放置质量___________（选填“相等”或“不相等”）的小球，小球应分别放在___________两处。（选填“A、C”或“B、C”）。
（3）小明利用传感器来进行研究向心力与角速度关系，物块放在平台卡槽内，平台绕轴转动，物块做匀速圆周运动，平台转速可以控制，光电计时器可以记录转动快慢。

小明按上述实验将测算得的结果用作图法来处理数据，如图所示纵轴F为力传感器读数，横轴为，图线不过坐标原点的原因是___________，用电子天平测得物块质量为，直尺测得半径为，图线斜率大小为___________（结果保留两位有效数字）。
13. 2021年5月出现“超级血色月全食”天文现象，引起某同学对月球的关注。该同学查资料后得知：月球半径为R，月球表面处重力加速度为g，引力常量为G，求：
（1）月球的质量M；
（2）月球的第一宇宙速度。
14. 已知某卫星在赤道上空的圆形轨道运行，轨道半径为r1，运行周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，不计空气阻力，万有引力常量为G。求：
（1）地球质量M大小；
（2）如图所示，假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为r2，求卫星在椭圆轨道上的周期T1；
（3）卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上运行，小明住在赤道上某城市，某时刻，该卫星正处于小明的正上方，在后面的一段时间里，小明观察到每两天恰好三次看到卫星掠过其正上方，求地球自转周期T0。
15. 如图所示，长为L的绳子下端连着质量为m的小球，上端悬于天花板上，把绳子拉直，绳子与竖直线夹角，此时小球静止于光滑的水平桌面上。求：
（1）当小球刚好离开水平桌面时，小球匀速转动的角速度为多大；
（2）当小球以作圆锥摆运动时，绳子张力F1为多大？桌面对小球支持力FN1为多大；
（3）当小球以作圆锥摆运动时，绳子张力F2及桌面对小球的支持力FN2各为多大。
16. 如图所示装置中，光滑水平杆固定在竖直转轴上，小圆环A和轻弹簧套在杆上，弹簧两端分别固定于竖直转轴和环A，细线穿过小孔O，两端分别与环A和小球B连接，线与水平杆平行，环A的质量为m，小球B的质量为2m。现使整个装置绕竖直轴以角速度匀速转动，环A与转轴间距离不变时，细线与竖直方向的夹角为37°。已知重力加速度g，，。求：
（1）装置转动的角速度为时，细线OB的拉力T。
（2）装置转动的角速度为时，细线OB的长度s。
（3）若装置转动的角速度为，环A与转轴间距离再次不变，细线与竖直方向的夹角为53°，此时弹簧弹力与角速度为时大小相等，求此时弹簧的弹力大小F。