河南省安阳市林州市第一中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷（Word版附解析）

这是一份河南省安阳市林州市第一中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷（Word版附解析），共19页。试卷主要包含了有一种叫“飞椅”的游乐项目等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
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．如图所示是足球比赛过程中运动员踢出的“香蕉球”的情境示意图。下列说法正确的是（ ）
A．足球在空中运动过程中，可能处于平衡状态
B．足球在空中运动时的速度方向沿运动轨迹的法线方向
C．足球在空中运动过程中，速度方向与加速度方向在同一条直线上
D．足球在空中运动过程中，所受合力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧
2．如图所示，内壁光滑的半球形碗中，一小球从球心O等高的A点处静止释放，经过最低点B可继续上滑。若忽略空气阻力，半球形碗相对桌面始终静止，则下列说法正确的是（ ）
A．经过最低点B时，小球处于平衡状态
B．小球从A点释放后瞬间，小球的加速度为零
C．小球上滑的过程中，碗对小球的支持力逐渐减小
D．小球下滑的过程中，小球所受合力的方向都指向圆心
3．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用
B．如图乙，“水流星”表演中，过最高点时水没有从杯中流出，水对杯底压力可以为零
C．如图丙，小球竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于
D．如图丁，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A比B的角速度大
4．货车司机常说的“饿死不拉卷”是因为钢卷的重量很大，如果车速过快，急刹车时，驾驶舱后的钢卷容易发生滚动，从而与驾驶舱相撞造成交通事故。有人在高速路上拍下卡车运载钢卷的情景如图甲所示，半径为R的圆形钢卷没有采用其他的固定方式，只在钢卷的前、后各用一块三角尖楔顶在钢卷下端，三角尖楔与钢卷接触点距离水平车面高度为h，如图乙所示。若尖楔相对车面不滑动，重力加速度为g，钢卷与尖楔的摩擦力不计，在突发情况下，为了保证钢卷不离开车面，则卡车的刹车加速度大小不能超过（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，一轻杆两端分别固定质量为和的两个小球A和B（均可视为质点）。将其放在一个光滑球形容器中从位置1开始下滑，当轻杆到达位置2时球A与球形容器球心等高，其速度大小为，已知此时轻杆与水平方向成角，B球的速度大小为，则与的关系为
A．B．C．D．
6．如图甲所示，我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图乙所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1的初速度大小为，方向水平，谷粒2的初速度大小为，方向与水平方向之间的夹角为37°。忽略空气阻力，重力加速度为g，取。谷粒2从O点运动到P点的时间为（ ）
A．B．C．D．
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．有一种叫“飞椅”的游乐项目。如图所示，长为的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为，不计钢绳的重力。以下说法正确的是（ ）
A．钢绳的拉力大小为
B．钢绳的拉力大小为
C．如果角速度足够大，可以使钢绳成水平拉直
D．两个体重不同的人，摆开的夹角一样大
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
9．2023年5月28日，中国商飞交付的全球首架C919，大型客机从上海到北京飞行成功。为研制大型客机，研究人员进行了大量的风洞实验。如图所示，某次实验数据是这样的：在A点以水平速度向左弹出一个质量为的小球，小球弹出后始终受到水平向右恒定风力的作用。经过一段时间小球将到达B点，B点位于A点正下方处，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A．风力大小为
B．从A到B的运动过程中经过小球速度有最小值
C．从A到B的运动过程中小球速度最小值为
D．小球水平方向的速度为零时，距A点的水平距离
10．某运动员从滑雪跳台以不同的速度水平跳向对面倾角为45°的斜坡（如图所示），已知跳台的高度为h，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．若运动员以最短位移落到斜坡上，则在空中所用时间为
B．若运动员落到斜坡上时速度与斜坡垂直，则在空中所用时间为
C．若该运动员落到斜坡上某位置时速度最小，则在空中所用时间为
D．该运动员落到斜坡上的最小速度为
三、实验题（共2小题，共16分）
（5分）11．用如图甲所示的向心力演示器探究向心力的表达式，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）在这个实验中，利用了 来探究向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法
（2）探究向心力大小与质量的关系时，选择两个质量 （选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板 （选填“A”或“B”）和挡板C处。
（3）如图乙所示，一类似于实验装置的皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为、、，已知，若在传动过程中，皮带不打滑。则A点与C点的角速度之比 ，B点与C点的向心加速度大小之比 。
（11分）12．“研究平抛物体的运动”实验的装置如图所示。小球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。
(1)在此实验中，小球与斜槽间有摩擦 （选填“会”或“不会”）使实验的误差增大；如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，那么小球每次在空中运动的时间 （选填“相同”或“不同”）。
(2)甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图1所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹符合的抛物线、若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a= ，小球平抛运动的初速度v0= 。（重力加速度为g）（4分）
(3)乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图2所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知：小球从O点运动到A点所用时间与从A点运动到B点所用时间的大小关系为： （选填“>”“<”或“=”）；小球平抛运动的初速度v0= ，（2分）
小球平抛运动的初始位置坐标为（__________， ）（2分）
四、解答题（共3小题，40分）
（10分）13．据史载，战国时期秦楚之战中就有使用投石机的战例。最初的投石车结构很简单，一根巨大的杠杆，长端是用皮套或是木筐装载的石块，短端系上几十根绳索，当命令下达时，数十人同时拉动绳索，利用杠杆原理将石块抛出。某学习小组用如图所示的模型演示抛石过程。质量的石块装在长臂末端的口袋中，开始时口袋位于水平面并处于静止状态。现对短臂施力，当长臂转到与竖直方向夹角为时立即停止转动，石块以的速度被抛出后打在地面上，石块抛出点P离地面高度，不计空气阻力，重力加速度g取，求：
（1）抛出后石块距离地面的最大高度；
（2）在石块运动轨迹最高点左侧竖立一块长度的木板充当城墙挡住石块，木板离石块抛出点最近距离。
（14分）14．运动员趴在雪橇上从山坡沿截面为圆弧型的冰道快速滑降至水平面上的大圆轨道上。雪橇和运动员（可视为质点）的总质量为m，以速度v在大圆轨道上做匀速圆周运动。圆弧型冰道截面半径为R，雪橇离圆弧型冰道最低点的竖直高度为h=0.4R。忽略摩擦和空气阻力，重力加速度为g。其中R未知，求：
（1）圆弧型冰道对雪橇的支持力；
（2）雪橇的向心加速度；
（3）大圆轨道的半径r。
（16分）15．如图所示，水平圆盘上沿直径方向放置着用水平轻绳相连的两个小物块和。两物块的质量分别为和，到圆心的距离分别为和。两物块与圆盘的最大静摩擦力均为自身重力的倍，重力加速度为。不考虑轻绳拉力上限，轻绳伸直且最初拉力为零。圆盘绕过圆心的竖直轴转动，转动的角速度由零缓慢增大，求：
（1）角速度增大至多少时轻绳开始出现拉力？
（2）若，角速度在什么范围内，两物块与圆盘之间都不发生相对滑动？
物理答案
1．D【详解】A．依题意，足球在空中运动过程中，做曲线运动，不可能处于平衡状态。故A错误；
B．足球在空中运动时的速度方向沿运动轨迹的切线方向。故B错误；
C．足球在空中运动过程中，做曲线运动，速度方向与加速度方向不在同一条直线上。故C错误；
D．在空中运动过程中，所受合力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧。故D正确。
故选D。
2．C【详解】A．经过最低点B时，小球有向上的向心加速度，加速度不为零，处于不平衡状态，故A错误；
B．小球从A点释放后瞬间，小球受到的合力等于重力，小球的加速度不为零，故B错误；
C．设碗对小球的支持力与竖直方向的夹角为，小球上滑的过程中，根据牛顿第二定律可得
小球上滑的过程中，逐渐减小，小球速度逐渐减小，碗对小球的支持力逐渐减小，故C正确；
D．小球下滑的过程中，根据机械能守恒，小球速度逐渐增大，则小球有切向加速度，小球所受合力的方向不指向圆心，故D错误。
故选C。
3．B【详解】A．火车转弯超过规定速度行驶时，需要更大的向心力，则外轨和轮缘间会有挤压作用，A错误；
B．在最高点时，当只有重力提供向心力时，杯底对水的支持力为零，由牛顿第三定律得水对杯底压力为零，B正确；
C．轻杆对小球可以提供支持力，则小球能通过最高点的临界速度为0，C错误；
D．设两球与悬点的竖直高度为h，根据牛顿第二定律
又
联立得
所以A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，角速度相等，D错误。
故选B。
4．A【详解】设钢卷的质量为m，三角尖楔对钢卷弹力N的方向与竖直方向的夹角为，钢卷不向前滚出的临界条件是后面一块尖楔对钢卷的弹力恰好为零且车面对钢卷的支持力也为零，对钢卷受力分析如图所示
即
又由几何关系可知
解得
所以卡车的刹车加速度大小不能超过。
故选A。
5．C【详解】如图所示，将A球速度分解成沿着杆与垂直于杆两方向，同时B球速度也是分解成沿着杆与垂直于杆两方向
由于A、B两球在同一杆上，沿杆的分速度相等，则有
所以
故选C。
6．C【详解】设谷粒1、谷粒2从点运动到点的时间分别为，根据运动的合成和分解，对谷粒1有
对谷粒2有
由以上各式解得
故选C。
7．AD【详解】AB．对座椅受力分析，如图所示
竖直方向
解得
水平方向根据牛顿第二定律
故钢绳的拉力大小为
故A正确，B错误；
C．因钢绳拉力的竖直分量等于人的重力，则即使角速度足够大，也不可以使钢绳成水平拉直，故C错误；
D．根据AB项分析知
两边可消掉m，即两个体重不同的人，摆开的夹角θ一样大，故D正确。
故选AD。
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．ACD【详解】A．小球竖直方向做自由落体运动，水平方向先向左匀减速后向右匀加速，水平方向运动具有对称性。由
解得
水平方向的加速度为
风力大小
所以A正确；
D．当水平速度减为0，水平方向位移
所以D正确。
BC．由图所示
根据力的合成，可求得合力为
将初速度分解为垂直于合外力方向的和沿合外力方向的，当减为0时，速度有最小值
其中
解得从A到B的运动过程中小球速度最小值为
由运动学公式
其中
解得从A到B的运动过程中小球速度有最小值，所经过的时间为
所以B错误，C正确。
故选ACD
10．BD【详解】A．若若运动员以最短位移落到斜坡上，则其位移垂直PQ，根据几何关系可知，此种情况下运动员下落的高度为，根据平抛运动在竖直方向做自由落体运动可得
解得运动员在空中下落时间为
故A错误；
B．若运动员落到斜坡上时速度与斜坡垂直，则有
，
根据几何关系有
联立解得
故B正确；
CD．设该运动员落到斜坡上某位置时速度最小所用时间为，最小速度为，则在水平方向有
竖直方向有
根据几何关系有
而该运动员落在斜坡上时的速度
联立以上各式可得
变式可得
可知，当
即
是速度有最小值
故C错误，D正确。
故选BD。
（无特殊标注，每空1分）
11． C 不同 A
【详解】（1）[1] 本实验采用的科学方法是控制变量法，故选C。
（2）[2] [3]探究向心力大小与质量的关系时，两小球的质量应不同，而旋转半径应相同，故分别放在挡板A和挡板C处。
（3）[4]因为皮带不打滑，所以A点与C点的线速度相等，即
则
所以
[5]而B点与A点的角速度相同，则B点与C点的向心加速度大小之比为
12．(1) 不会 相同
(2)
(3) = （-4L，-L）
【详解】（1）[1]为了保证小球的每次平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，小球与斜槽间是否有摩擦不会使实验的误差增大；
[2]若小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则平抛运动的初速度不同，但是平抛运动的高度相同，则小球每次在空中运动的时间相同；
（2）[1]M点的坐标为
（5L，5L）
根据
可得
[2]根据
可得小球到达M点的时间为
则小球平抛运动的初速度为
（3）[1]水平方向做匀速运动，小球从O点运动到A点所用时间为
从A点运动到B点所用时间为
故
[2]根据
可得
小球平抛运动的初速度为
[3]小球在A点竖直方向的速度为
小球平抛运动的初始位置到A点的时间为
小球平抛运动的初始位置到A点的竖直位移为
小球平抛运动的初始位置到A点的水平位移为
小球平抛运动的初始位置坐标为
（-4L，-L）
13．（1）；（2）
【详解】（1）石块抛出时沿竖直方向分速度为
则石块从抛出到最高点的高度为
抛出后石块距离地面的最大高度为
（2）当石块刚好被木板上端挡住时，木板离石块抛出点距离最近；石块从最高点到木板上端过程做平抛运动，竖直方向有
解得
石块从抛出到最高点所用时间为
石块抛出时的水平分速度为
则木板离石块抛出点最近距离为
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）雪车和圆弧圆心O连线与竖直方向的夹角为α

圆弧型冰道对雪橇的支持力
（2）由牛顿第二定律
得
（2）由向心加速度公式
得
15．（1）；（2）
【详解】（1）由
可知，物块先达到最大静摩擦力，此时绳子开始出现张力
解得
（2）当两物块与圆盘间的静摩擦力达到最大静摩擦力时，恰好不与圆盘发生相对滑动，物块的静摩擦力沿半径向外，则
又因为
联立解得
所以时，两物块与圆盘之间都不发生相对滑动。