河南省漯河市高级中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题

这是一份河南省漯河市高级中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题，共18页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡的相应位置上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
单选题（共6小题，每题4分，共24分）
1．如图所示，修正带是一种常见的学习用具，是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点，C是大轮上的一点，若A、B、C的轨道半径之比为2：3：2，则A、B、C的向心加速度大小之比（ ）
A．9：6：4B．9：6：2C．6：4：3D．6：3：2
2．各种大型的货运站中少不了悬臂式起重机。如图甲所示，某起重机的悬臂保持不动，可沿悬臂行走的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿悬臂水平方向运动。现天车吊着质量为100kg的货物正在沿水平方向以4m/s的速度向右匀速运动，同时又使货物竖直向上做匀加速运动，其竖直方向的速度-时间关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．2s末货物的速度大小为7m/sB．货物的运动轨迹是图丙中的抛物线Q
C．货物所受的合力大小为150ND．0到2s末这段时间内，货物的合位移大小为3m
3．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
4．铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ）
A．轨道的设计速度为
B．轨道的设计速度为
C．火车实际速度大于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压
D．火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于
5．如图甲所示，平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；斜抛运动也可以分解为沿初速度v2方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动（如图乙所示）。两种运动的起点、终点相同，运动时间分别为t1、t2，分析两种分解方式的位移矢量三角后，则=（ ）
A．B．C．D．1
6．如图所示，A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的边缘上的三个点，到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起自行车后轮，在转动踏板的过程中，A、B、C三点（ ）
A．角速度大小关系是ωA >ωB =ωCB．线速度大小关系是vA < vB C．转速之比是nA︰nB︰nC = 1︰3︰3D．加速度之比是aA︰aB︰aC = 1︰30︰3
二．多选题（共4小题，每题5分，共20分。每题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
7．如图所示，一个电影替身演员准备跑过一个屋顶，然后水平跳跃离开屋顶，并在下一栋建筑物的屋顶上着地。如果他在屋顶跑动的最大速度是4.5m/s，那么下列关于他能否安全跳过去的说法正确的是（不计空气阻力，重力加速度大小为g）（ ）
A．他安全跳过去是可能的
B．他安全跳过去是不可能的
C．如果要安全跳过去，他在屋顶水平跳跃的速度应不小于6.2m/s
D．如果要安全跳过去，他在屋顶水平跳跃的速度最小为4.5m/s
8．影视作品中的武林高手展示轻功时都是吊威亚（钢丝）的。如图所示，轨道车A通过细钢丝跨过轮轴拉着特技演员B上升，便可呈现出演员B飞檐走壁的效果。轨道车A沿水平地面以速度大小向左匀速前进，某时刻连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为37°，连接特技演员B的钢丝竖直，取，则该时刻特技演员B（ ）
A．速度大小为B．速度大小为
C．处于超重状态D．处于失重状态
9．设某双星系统中的、两星球绕其连线上的某固定点做匀速圆周运动，如图所示，现测得两星球球心之间的距离为，运动周期为，已知引力常量为，若，则（ ）
A．两星球的总质量等于
B．星球的向心力大于星球的向心力
C．星球的线速度一定小于星球的线速度
D．双星的质量一定，双星之间的距离减小，其转动周期减小
10．如图所示，上表面光滑的斜面静置于粗糙水平面上，斜面质量，倾角，斜面顶端固定有光滑轻质滑轮，质量的物块系于轻绳一端，轻绳另一端跨过滑轮系于地面上，斜面左侧的轻绳保持竖直，斜面上方的轻绳与斜面平行。已知重力加速度大小，，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A．轻绳的拉力大小为8N
B．水平面对斜面的弹力大小为48N
C．水平面对斜面的摩擦力大小为零
D．剪断轻绳瞬间，为使斜面保持静止，斜面与水平面间的动摩擦因数至少为0.125
三．填空题（共2小题，共16分）
（8分）11．用如图甲所示的实验装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，实验小车通过轻绳跨过定滑轮与砂桶相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为。平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为a；改变砂桶中沙子的质量，重复实验三次。
在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出如图乙所示的图象。其中图线不过原点，原因可能是 ；（1分）图线末端发生了弯曲，原因可能是 。（1分）
（2）实验过程中打出的一条纸带如图丙所示，则打下点P时小车的速度 m/s，小车运动的加速度 。（结果均保留2位有效数字）
（3）某同学想利用该实验装置测量木块和木板间动摩擦因数，进行了如下操作：
①将长木板重新水平放置于桌面上；
②将小车更换为长方体木块，为了能使细绳拖动木块在木板上滑动时产生明显的加速度，又往砂桶中添加了不少沙子，并测得砂桶和沙子的总质量为m，木块的质量为M（m不再远小于M）；
③多次实验测得木块的加速度大小为a。
根据以上物理量（M、m、a），取重力加速度为g，写出动摩擦因数的表达式 。
（8分）12．某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。
(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中______的方法。
A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．演绎法
(2)在探究向心力F与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______（填选项前的字母）。
A．B．C．D．
(3)为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为L；
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
③启动电动机，使凹槽AB绕转轴匀速转动；
④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。
（a）小钢球转动的角速度 （用L、d、表示）；
（b）该同学为了探究向心力大小F与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量 kg。（结果保留2位有效数字）
四．计算题（共3小题，共40分）
（12分）13．据报道，我国自主研发的新一代战略隐形轰炸机轰-20已试飞完成。某次试飞中，轰-20 实施对点作业，即对山坡上的目标A进行轰炸。轰—20沿水平方向以速度匀速飞行，飞行高度，到达山坡底端正上方时释放一颗炸弹，炸弹恰好垂直击中A点，整个过程如图所示。已知山坡的倾角，A点距山坡底端的高度，不计空气阻力，取，，，求：
（1）炸弹在空中运动的时间t；
（2）轰—20的速度；
（3）炸弹击中目标时的速度大小以及A点到山坡底端的距离d。
（12分）14．电影《流浪地球》中，由于太阳即将毁灭，人类为了生存，给地球装上推进器，“驾驶”地球逃离太阳系，飞向比邻星系定居，泊入比邻星轨道，成为这颗恒星的卫星。地球绕比邻星做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，比邻星的半径为R，引力常量为G(忽略其他星球对地球的影响)，求：
(1)比邻星的质量M；
(2)比邻星表面的重力加速度g；
(3)比邻星的第一宇宙速度v1。
（16分）15．如图所示，在水平台的右侧有半径、圆心角的粗糙圆弧轨道BC固定在地面上，圆弧轨道末端与长木板P上表面平滑对接但不粘连，P静止在水平地面上。质量的小物块从固定水平台右端A点以4m/s的初速度水平抛出，运动至B点时恰好沿切线方向进入圆弧轨道，至C点时对圆弧轨道的压力大小为60N，之后小物块滑上木板P，最终恰好未从木板P上滑下。已知木板P质量，小物块与木板P间的动摩擦因数，木板P与地面间的动摩擦因数，重力加速度g取，，，忽略空气阻力，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，求：
（1）AB两点间的竖直高度差；
（2）小物块滑上木板P时，木板P的加速度大小；
（3）木板P的长度。
物理答案
1．A【详解】修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，边缘点的线速度大小相等，即
根据向心加速度的公式
可知A、B的向心加速度大小之比3：2；又B、C两点为同轴转动，则角速度相等，即
根据向心加速度的公式
可知B、C的向心加速度大小之比3：2；综上可知A、B、C的向心加速度大小之比9：6：4。故选A。
2．C【详解】A．2s末货物的竖直分速度为3m/s，水平分速度为4m/s，因此合速度大小为
A错误；
B．由于竖直方向加速运动，水平方向匀速运动，因此货物的运动轨迹是图丙中的抛物线P，B错误；
C．由图乙可知，货物的加速度大小
因此物体所受的合力大小
C正确；
D．0到2s末这段时间内，竖直方向位移等于图乙中图像与时间轴围成的面积
水平方向位移
因此合位移大小
D错误。故选C。
3．C【详解】AB．开始时弹簧未发生形变，物块受到指向圆心的静摩擦力提供圆周运动的向心力；随着圆盘角速度缓慢地增加，当角速度增加到足够大时，物块将做离心运动，受到摩擦力为指向圆心的滑动摩擦力，弹簧将伸长。在物块与圆盘没有发生滑动的过程中，物块只能有背离圆心的趋势，摩擦力不可能背离圆心，故AB错误；
C．设圆盘的角速度为ω0时，物块将开始滑动，此时由最大静摩擦力提供物体所需要的向心力，有
解得
故C正确；
D．当弹簧的伸长量为时，物块受到的摩擦力和弹簧的弹力的合力提供向心力，则有
解得
故D错误。故选C。
4．A【详解】AB．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力
由图可以得出
（为轨道平面与水平面的夹角），
合力等于向心力，故
解得：
故A正确，B错误；
C．当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨外轨相互挤压，故C错误；
D．根据几何关系可知当火车为设计速度时，铁轨对火车的作用力等于，火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力不等于，故D错误。故选A。
5．A【详解】由平抛运动规律可知
斜抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，由几何关系可知竖直方向的自由落体高度大小等于，有
比较可得
故选A。
6．C【详解】A．大齿轮与小齿轮是同缘传动，边缘点线速度相等，则有
根据则有
小齿轮与后轮是同轴传动,角速度相等，则有
根据则有
所以角速度大小关系是
则
ωA <ωB =ωC
选项A错误；
B．线速度大小关系是
则
vA = vB 选项B错误；
D．根据可知
选项D错误；
C．根据可知转速之比是
选项C正确。故选C。
7．BC【详解】由
x=v0t
联立可得
将h=5m、x=6.2m代入上式，解得安全跳过去的最小水平速度
故选BC。
8．AC【详解】AB．将车速v沿着细钢丝方向和垂直于细钢丝的方向分解可知，在沿着细钢丝方向的速度为
所以人上升的速度为
故A正确，B错误；
CD．设连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为，则人的速度
人在加速上升，则演员处于超重状态，故C正确，D错误。故选AC。
9．AD【详解】AD．设A、B星的转动半径分别为、，由万有引力提供向心力，则有
其中
解得
可知双星的质量一定，双星之间的距离减小，其转动周期减小，AD正确；
B．双星由相互间的万有引力提供向心力，由牛顿第三定律可知，星球的向心力大小等于星球的向心力大小，B错误；
C．A、B星的转动角速度为
星球的线速度为
星球的线速度为
由于
则有
可知星球的线速度一定大于星球的线速度，C错误。故选AD。
10．BCD【详解】A．对物块受力分析可知，轻绳的拉力大小为
选项A错误；
BC．对斜面和物块的整体分析可知，竖直方向，水平面对斜面的弹力大小为
水平方向受力为零，即水平面对斜面的摩擦力大小为零，选项BC正确；
D．剪断轻绳瞬间，为使斜面保持静止，水平对斜面的摩擦力为
斜面对地面的压力
斜面与水平面间的动摩擦因数至少为
选项D正确。故选BCD。
（11，12题除特殊标记外，每空2分）
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够（1分） 砂桶和沙子的总质量m不满足远小于小车质量M（或砂桶和沙子的重力与绳子的拉力差别较大）（1分）

【详解】(1)[1]图象与横轴相交，说明需要用拉力平衡摩擦力，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；
[2]对小车
对钩码
解得
F＝＝
当mM时，即砂桶总重力远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砂桶的总重力，小车的加速度a与拉力F成正比，如果砂和小桶的总质量太大，小车受到的拉力明显小于砂桶重力，加速度与砂桶重力（小车受到的合力）不成正比，a-F图象发生弯曲，不再是直线。
(2)[3][4]交流电的频率f=50Hz，相邻两计数点间还有一个点，则两计数点间的时间间隔是T=0.04s,打下点P时小车的速度
由Δx=aT2，可得小车运动的加速度
(3)[5]因为砂桶和沙子的总质量m不再远小于铝块的质量M，由牛顿第二定律可知
mg−μMg=（M +m）a
解得
12．(1)C (2)B (3)
【详解】（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中控制变量法的方法，故选C。
（2）在探究向心力F与角速度的关系时，两个小球所受向心力之比为，根据
可知角速度之比为1:3；与皮带连接的两个变速塔轮边缘的线速度相等，根据
v=ωR
可知两个变速塔轮边缘的半径之比为3:1，故选B。
（3）（a）[1]小钢球转动的角速度
（b）[2]根据
由图像可知
解得
m=0.30kg
13．（1）8s；（2）；（3）100m/s，600m
【详解】（1）根据题意可知，炸弹做平抛运动，竖直方向上有
解得
（2）根据题意，由几何关系可知，炸弹的水平位移为
又有
解得
（3）根据题意，由公式可得，炸弹击中点时的竖直分速度为
则击中点时的速度为
由几何关系可得，A点到山坡底端的距离为
14．(1)；(2)；(3)
【详解】(1)地球绕比邻星运动，万有引力提供圆周运动向心力有
可得比邻星的质量
(2)在比邻星表面重力与万有引力相等有
可得比邻星表面的重力加速度
(3)第一宇宙速度是近比邻星卫星的环绕速度，根据万有引力提供圆周运动向心力有
可得第一宇宙速度
15．（1）0.45m；（2）1m/s2；（3）2.5m
【详解】（1）设物块运动到B点的竖直速度为vy，AB两点的高度差为h，运动至B点时恰好沿切线方向进入圆弧轨道
解得
竖直方向有
解得
（2）小物块滑上木板P时，设木板P的加速度为，对木板列牛顿第二定律
代入数据解得
（3）小物块滑上木板P时，设小物块的加速度为，初速度为，最后共速为，对小物块列牛顿第二定律
解得
至C点时对圆弧轨道的压力大小为60N，根据牛顿第三定律可知，即支持力也是60N，对小物块在C点列牛顿第二定律
解得
设达到共速的时间为t，则有
解得
设此过程的小物块的位移为x1，木板的是位移x2，木板的长度为L，则有