山东省大联考2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷（Word版附解析）

这是一份山东省大联考2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷（Word版附解析），共11页。

注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。
考试时间为90分钟，满分 100分

一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题3分，共 24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.在足球场上罚任意球时，某运动员踢出的足球绕过人墙，转弯进入球门，轨迹如图所示，关于足球在这一过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是
A.合外力方向与速度方向均沿着图中虚线
B.合外力方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
C.合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
D.合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
2.甲、乙两个质点间的万有引力大小为 F，若甲质点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的2倍，同时它们间的距离变为原来的一半，则甲、乙两个质点间的万有引力大小将变为
A.8F B.6F C.4F D.2F
3.中国空间站质量约 91吨，它在离地面高度约400 km的轨道上绕地球做近似的匀速圆周运动，已知地球半径约为6 400 km，地球表面重力加速度大小为 9.8 m/s²，则地球对空间站的万有引力大小约为
A.7.9×10³N B.7.9×10⁴N
C.7.9×10⁵N D.7.9×10⁶N
⑥第1页(共8页)4.质量为m的小球，用长为 L 的细线悬挂在O点，在O点正下方处有一光滑的钉子( O'。把小球拉到与O'在同一水平面的位置，细线刚好拉直且被钉子拦住，如图所示。将小球从静止释放，当小球第一次通过最低点 P 时，下列说法错误的是
A.小球的线速度不变 B.小球的角速度不变
C.小球的加速度突然减小 D.细线上的拉力突然减小
5.如图所示，在 A 点以大小为 v₀=10m/s的水平速度向左抛出一个质量m=1.0kg的小球，小球抛出后始终受到水平向右恒定风力的作用，风力大小为F=10 N。经过一段时间小球到达 B点，B 点位于A 点正下方，取重力加速度 g=10m/s²。下列说法正确的是
A.小球从 A 运动到B 的时间为1s
B.小球从 A 到B 运动过程中，速度的最小值为 10m/s
C. A、B 两点间的距离y=20m
D.小球水平方向的速度为零时，距A 点的水平距离x=10m
6.我国目前在轨运行的卫星已经超过600颗，按不同的用途有：通讯卫星(中星系列)、气象卫星(风云系列)、导航卫星(北斗系列)……按离地面的距离分为低轨道、中轨道、高轨道等。其中近地轨道卫星和同步静止轨道卫星是最常发射的卫星。已知地球半径为R，同步静止轨道卫星离地高度为6R，下列说法正确的是
A.近地轨道卫星和同步静止轨道卫星的线速度大小之比为 7:1
B.近地轨道卫星和同步静止轨道卫星的角速度之比为 66:1
C.近地轨道卫星和同步静止轨道卫星的向心加速度大小之比为36：1
D.近地轨道卫星和同步静止轨道卫星的周期之比为 1:7
⑥第2页(共8页)7.如图所示，有甲、乙两卫星绕地球运转(不计空气阻力)，卫星甲的轨道为圆轨道，卫星乙的轨道为椭圆轨道，椭圆轨道的长轴bd 刚好等于圆轨道的直径ac，且 abcd 在同一直线上，两轨道与地球在同一平面内，p是两轨道的交点。某时刻，甲在a处，乙正好在b处，且它们均沿逆时针方向运动。已知乙在b处与地心之间的距离近似等于地球半径，下列说法错误的是
A.甲在 p处的加速度等于乙在p处的加速度
B.当甲在 c 处时，乙正好在 d 处
C.乙卫星在b处时的速度一定小于 7.9 km/s
D.甲在 a 处的速度大于乙在d 处的速度
8.有a、b、c、d 四颗地球卫星，a还未发射，在赤道上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星均做匀速圆周运动，排列位置如图所示，下列说法错误的是
A. a的向心加速度大于b的向心加速度 B. 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π/3 D. d的运动周期一定大于一天
二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题4分，共 16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.如图所示，一卫星绕地球运动，图中虚线为卫星的运行轨迹，A、B是轨迹上的两个位置，其中A 距离地球最近，B 距离地球最远。下列说法正确的是
A.卫星在 A 点的速度最大 B.卫星在 B点的速度最大
C.卫星在 A 点的加速度最大 D.行星从 A 到B 做减速运动
⑥第3页(共8页)10.下列对相关情景的描述，符合物理学实际的是
A.如图甲，火车转弯时的速度小于规定速度时，内轨对轮缘会有挤压作用
B.如图乙，汽车通过拱桥的最高点时受到的支持力大于重力
C.如图丙，宇航员在绕地球做匀速圆周运动的航天器内悬浮时处于失重状态
D.如图丁，物体M 紧贴圆筒壁随圆筒一起做圆周运动，摩擦力提供向心力
11.2024 年1月 18日，天舟七号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口。该过程可简化为如图所示的模型，对接前，空间站和天舟七号沿半径不同的圆轨道同向运行。则下列说法中正确的是
A.天舟七号的发射速度应大于第二宇宙速度
B.对接前，天舟七号的运行周期更短
C.对接前，天舟七号欲追上空间站，可以在低轨道上点火加速
D.对接前，在相同时间内，天舟七号与地心的连线扫过的面积小于空间站与地心的连线扫过的面积
12.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，我们称之为双星系统。如图所示，设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，转动周期为 T，轨道半径分别为 RA、RB且. RAA.星球A 的向心力大于星球B的向心力
B.星球 A 的线速度一定大于星球B 的线速度
C.星球A 和星球B 的质量之和为 4π2RA+RB3GT2
D.双星的总质量一定，若双星之间的距离增大，其转动周期也变大
⑥第4页(共8页)三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.(6分)向心力演示器如图所示。
(1)本实验采用的实验方法是 。
A.控制变量法 B.等效法 C.模拟法
(2)若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上，质量相同的两钢球分别放在不同位置的挡板处，转动手柄，可探究小球做圆周运动所需向心力 F 的大小与 (选填“质量m”“角速度ω”或“转动半径r”)的关系。
(3)若将皮带套在两塔轮最下面圆盘上(两圆盘半径之比为3：1)，质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处，转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出 9 格，则可以得出的实验结论为： 。
14.(8分)如图甲是“研究物体的平抛运动”的实验装置。
(1)为保证运动为平抛，应调整轨道，使轨道末端切线水平。
(2)为定量研究，建立以水平向右为x轴正方向、竖直向下为y轴正方向的xOy坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于该点，钢球的 (选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为坐标原点。
(3)实验中得到多个痕迹点，为得到钢球平抛运动的轨迹，下列做法正确的是 。
A.用一条折线把各个痕迹点连接起来
B.用一条平滑的曲线把所有痕迹点连接起来
C.舍去偏差过大的点，用一条平滑的曲线把其余的痕迹点连接起来
⑥第5页(共8页)(4)实验中通过描点法在 xOy坐标系内获得了小球的平抛运动轨迹，在轨迹上确定 A、B、C三点，如图乙所示，测出其 y坐标值分别为 yA=5.0cm,yB=45.0cm,yc=80.0cm,，又测得 A、B 两点间水平距离是 60.0cm，那么小球平抛的初速度大小为 v₀=m/s,小球过C点时的速度大小是 m/s。(结果均保留两位有效数字，取 g=10m/s²)
(5)为了进一步研究，某同学在轨迹上确定了一系列测量点，测出各点的坐标(x，y)，作出 y−x²图像，能说明小球的运动轨迹是抛物线的是 。
15.(7分)如图所示，一根长为 5m 的轻质细线，一端系着一个质量为 1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在光滑圆锥体顶端，圆锥顶角的一半( θ=37°sin37°=0.6cs37°=0.8,g 取 10m/s²。求:
(1)整个系统静止时，小球受到绳子的拉力与圆锥体的支持力的大小；
(2)当小球随圆锥体围绕其中心轴线一起以( ω₀=1rad/s做匀速圆周运动时，小球受到绳子的拉力与圆锥体的支持力的大小。
16.(9分)如图所示，宇宙飞船绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，太阳光可看作平行光，宇航员在 A 点测出地球的张角为2θ。已知地球半径为 R，地球表面重力加速度为 g，不考虑地球自转与公转的影响。求：
(1)飞船在轨道运行的周期；
(2)飞船绕地球一周经历“日全食”过程的时间t。
17.(14分)我国计划 2030年前后实现载人登月。假设未来的某一天，我国的宇航员登月成功，他在月球上做了如下实验：他站在月球上，将一个小球从距月球表面h高度处以速度v₀水平抛出，测得水平距离为x，若月球视为质量分布均匀的球体，月球的半径为R(其中R>h)，引力常量为G，半径为r的球体的体积 V=43πr3,求:
(1)月球表面的重力加速度；
(2)月球的平均密度(不考虑月球的自转)；
(3)月球的第一宇宙速度。
⑥第7页(共8页)18.(16分)为了方便研究物体与地球间的万有引力问题，通常将地球视为质量分布均匀的球体。已知地球的质量为 M，半径为R，引力常量为G，不考虑空气阻力的影响。
(1)求北极点的重力加速度的大小；
(2)若“天宫二号”绕地球运动的轨道可视为圆周，其轨道距地面的高度为h，求“天宫二号”绕地球运行的周期和速率；
(3)若已知地球质量 M=6.0×10²⁴kg,地球半径R=6400km,其自转周期 T=24h,引力常量 G=6.67×10⁻¹¹N⋅m²/kg²。在赤道处地面有一质量为m的物体A，用W。表示物体A 在赤道处地面上所受的重力，F。表示其在赤道处地面上所受的万有引力。请求出 F0−W0F0的值(结果保留一位有效数字)。
①第8页(共8页)2023-2024学年度高一大联考(3月)
物理参考答案及评分意见
1. D 【解析】物体的惯性由质量决定，质量不变，物体的惯性不变，A 错误；做曲线运动的物体由于速度的方向改变，所以速度一定变化，B错误；由于物体的速度改变，所以加速度不为零，即合外力一定不为零，物体不可能处于平衡状态，C 错误，D正确。
2. A 【解析】物体 M、N 绕地轴同轴转动，则角速度和周期相等，转动半径不相等，根据 v=ωr,a=ω²r,F=mω⁻r,可知线速度、向心加速度和向心力大小不相等，A正确，B、C、D错误。
3. C 【解析】由图甲可知质点在 x轴方向做匀加速直线运动，x轴方向加速度 a3=8−42m/s2=2m/s2,由图乙可知质点在 y轴方向做匀速直线运动，有 v3=0−102m/s=−5m/x,ay=0,所以质点的加速度a=a,=2m/s²,所受的合外力大小为 F=ma=2 N，A 错误；从t=0时刻开始加速度方向沿x轴正方向，速度不沿x轴方向，质点做曲线运动，B错误；由图乙可知，t=1s时,y=5m,由图甲可知 v₀=4m/s,t=1s时x= v10t+12axt2=5m,质点的位置坐标为(5m，5m)，C正确；设t=1s时，质点的速度方向与x轴夹角为θ，则 tanθ=vyvA= vyv0+a,l−56≠tan60∘,D.错误。
4. D 【解析】车对桥顶的压力大小为车重的 34，由牛顿第二定律可得 mg−34mg=mvvr.设车速为 v₂时汽车对桥顶没有压力，则 mg=mvr.联立解得 v₂−2v₁−30m/s,D正确。
5. C 【解析】根据题意，设河宽为d，第一次过河时船头始终指向与河岸垂直的方向，则渡河时间 t1=dv2,第二次过河时行驶路线与河岸垂直，此时船的合速度 v=v−vi,渡河时间 t₂ d02−a1,则第一次过河与第二次过河所用时间的比值为C正确。
6. D 【解析】火车以某一速度 v通过弯道时，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，由图可以得出当转弯的实际速度小于规定速度 v时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，此时内轨对火车有侧压
力，内轨受到轮缘的挤压，A 错误，D正确；由 v=gr⋅tanθ知规定行驶的速度与质量无关，当火车质量改变时，规定的行驶速度不变，B错误；当转弯的实际速度大于规定速度v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，此时外轨对火车有侧压力，外轨受到轮缘的挤压,C错误。
7. D 【解析】当转盘旋转的角速度达到最大值时，对甲物体有 T=μMg,对乙物体有 T+μmg=mωl,解得转盘旋转的角速度最大值 ω=μM+mgml,D正确。
8. D 【解析】谷粒1做平抛运动，谷粒2 做斜抛运动，加速度均为重力加速度，B错误；设谷粒2的初速度方向与水平方向的夹角为θ，沿水平和竖直两个方向分速度大小分别为 v₂= v₂csθ,v₃−v₂sinθ,，设OP 两点竖直方向的距离为h，水平方向的距离为x，谷粒1和谷粒2从O 点运动到P 点的时间分别为t₁、t₂，取竖直向下为正方向，竖直方向有 ℎ−12gt|2, ℎ=−v25t2+12gt22,得 t₁v₂csθ,则可能出现 v9. CD 【解析】若拉力突然变为零，小球将沿切线方向做匀速直线运动，即沿轨迹 Pa做离心运动，A 错误；若拉力突然变小，则小球受到的拉力小于所需的向心力，小球将沿轨迹 Pb做离心运动，B错误，D正确；若拉力突然变大，则小球受到的拉力大于所需的向心力，小球将沿轨迹Pc做近心运动，C正确。
10. BD 【解析】盒子在最高点时与小球间恰好无作用力，则小球的重力提供向心力，若最高点为 A 点，有 mg−mv1R,解得 v1=gR,，由于受到重力，故不是平衡状态，加速度的方向向下，小球处于失重状态，A、C错误；小球经过与圆心等高的位置时，竖直加速度为零，既不超重也不失重，B正确；由于盒子做匀速圆周运动，若最低点为 B 点，最低点的速度 vB=vA= gR,在最低点时，盒子对小球的作用力和小球的重力的合-- 1 -力提供小球运动的向心力，由 F−mg=mv肉R,解得盒子在最低点时对小球的弹力大小为方向竖直向上，D正确。
11. BC 【解析】通过链条连接的山地车牙盘与飞轮，骑行时两者齿轮边缘的线速度大小相等，牙盘齿轮与飞轮齿轮的半径之比为3:2,根据 ω=vr可知 ω+ω=rxr4=23,根据 n=v2πr可知 n∗n=rxr4=23,根据 a=v2r可知 a1a=rxr4=23,B、C正确,A、D错误。
12. ACD 【解析】根据绳的牵连速度关系有 v₁csβ=v₂,解得 v1v2−1csβ,A正确，B错误；由于 A 在外力作用下沿竖直杆以速度 v₁向下匀速运动，则轻绳与杆的夹角逐渐减小，由此可知B的速度大小逐渐增大，即 B 沿斜面向上做加速运动，B的加速度方向沿斜面向上，对 B 进行受力分析可知轻绳拉力一定大于 mgsinα，C正确；B 对光滑斜面有斜向右下方的压力，斜面在该压力作用下有向右运动的趋势，则斜面受到地面水平向左的摩擦力，D正确。
13.(1)①C(1分) ②B(1分) 2circle1m4n−πRt2(2分)
circle2mgR1−R2(2分)
【解析】(1)①两个钢球的质量和做匀速圆周运动的半径均相等，由 F−mω−r可知，这是在研究向心力的大小F 与角速度ω的关系,C 正确。
②根据 F=mωr可知，两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，变速塔轮边缘的线速度大小相等，根据v=rω可知，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为3：1，B正确。
(2)①由向心力的公式可知 FA−m4πzRT2,其中 T=ln,解得 F1−m|n+π⋅Rt2
②由题可知 tanθ=F2mg,得 Fα=mgR12−R2
14.(1)平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动(2分)
(2)①AB(2分) ②0.10(2分) 2.0(2分)
【解析】(1)由于两个小球同时由同一高度出发，根据照片可知，两球始终位于同一高度，则可得出的结论是平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
(2)①为了确保小球飞出时的速度沿水平方向，实验时需要通过调节，使斜槽的末端保持水平，A正确；为了确保小球飞出的速度大小一定，实验时需要每次必须从同一位置由静止释
放小球，B正确；记录小球经过不同高度的位置时，只需要记录的位置占据坐标纸的大部分空间，并不需要每次严格地等距离下降，C错误；描绘轨迹时，应将球经过不同高度的位置记录在纸上后取下纸，舍去偏差过大的点，将其余点用平滑曲线连接起来，D错误。
②平抛运动竖直方向做自由落体运动，在竖直方向有△y=gt²,根据图像可知△y=(40-15) cm-15 cm=10 cm,解得t=0.10 s,平抛运动水平方向做匀速直线运动，则有 v₁ 20×10−20.10m/x−2.0m/s
15.(1)2.4s (2)48 m
【解析】(1)运动员的运动看成平抛运动，则
x=v0t,y=12gt−(2分)
由几何关系知 tan37∘=yx(1分)
解得t=2.4s(1分)
(2)从A 到B的水平位移x=v₀t=38.4m(1分)
由几何关系得 LM=xcs37=18m(2分)
16.(1)答( 238mg,方向与水平方向成 60°沿罐壁切线向上
【解析】(1)当小物块受到的摩擦力为零时，由支持力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
mgtanθ=mω²/Rsinθ(2分)
解得 ω0=gRcsθ−2gR(1分)
(2)陶罐以角速度 ω=3g2R转动时，ω<ω₀，小物块受力如图所示
竖直方向，根据受力平衡可得Ncsθ+fsinθ=mg(2分)
水平方向，由牛顿第二定律得 Nsinθ−fcsθ=mRsinθC2分)
联立解得 f=38mg(1分)
方向与水平方向成60°沿罐壁切线向上(1分)
17.19gL (2)9 2gL 81L (3)220mg,方向竖直向上89mg，方向竖直向下-- 2 --【解析】(1)已知重物转至最低点的速度大小 v1=gI
设石块转至最高点的速度大小为 v₂，根据同轴转动角速度相同,由公式v=ωr,有 v₁:v₂=r₁:r₂(1分)
又 r₁:r₂=OB:OA=1:9
联立解得，石块抛出时的速度大小为 v2−9gI(1分)
(2)设石块击中斜坡时的速度大小为 v₃，将 v₃分解如下图所示
根据几何知识可得 cs45∘=0.v3(1分)
解得 v1−92gL(1分)
根据几何知识可得 tan45∘−ωyv2(1分)
根据运动学公式得 v₁−gl,x−v₂t(2分)
联立解得x=81L(1分)
(3)设重物转至最低点时受到杆的作用力为 F₁，石块转至最高点时受到杆的作用力为F₂，以竖直向上为力的正方向，对重物和石块分别进行受力分析如图所示
根据牛顿第二定律可得 F1−20mg−20mv11r(1分)
mg−F2−mv2r2(1分)
其中 r₁=OB=0.1L,r₂=AO=0.9L
联立解得 F₁=220mg,F₂=−89mg
则石块抛出前的瞬间，重物受到硬杆的作用力大小为220mg,方向竖直向上(2分)
石块受到硬杆的作用力大小为89mg，方向竖直向下(2分)
18.(1)0.75mg 1.25mg 2125g3l 3125gl
【解析】(1)对小球进行受力分析如图所示
由平衡条件得 TAB=mgtan37∘=0.75mg(3分)
TM=mgcs37=1.25mA(3分)
(2)根据牛顿第二定律得 TMC'csθ=mg(2分)
Txc'sinθ−TAU'=mω1/sinθ(2分)
其中 Tu'−12mg
解得 ω1=125g3l(2分)
(3)由题意，当ω最小时，绳AC 与竖直方向的夹角仍为37°，对小球受力分析
则有 mgtanθ=mω−lsinθ(2分)
解得 ω可逆=125gl(2分)
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