上海市华东师范大学附属东昌中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷（原卷版+解析版）

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考生注意：
1.试卷在答题纸上按要求完成。
2.在试卷答题纸对应位置上用黑色的笔清楚填写等级班级、姓名、学号。
3.计算题用黑色的笔在答题纸对应的题号区域位置作答，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，否则要酌情扣分，（试卷中）。
一、选择题（1-13题为单项选择题，14题为多项选择，1-10题每小题3分，11-14题每小题4分，共46分）
1. 关于平抛运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 平抛运动是匀速运动B. 平抛运动是匀变速曲线运动
C. 平抛运动不是匀变速运动D. 作平抛运动物体落地时速度方向一定是竖直向下的
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．平抛运动的加速度不变，做匀变速曲线运动，故AC错误，B正确；
D．平抛运动的落地速度为水平速度和竖直速度的合速度，根据平行四边形定则知，落地速度不可能竖直向下，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点拋出的，不计空气阻力，则（ ）
A. a的水平速度比b的小B. c的初速度比b的大
C. a的飞行时间比b的长D. b和c的飞行时间相同
【答案】D
【解析】
【详解】竖直方向根据
可得
由于
则有
水平方向有
由图可知
联立可得
故选D。
3. 关于运动的性质，以下说法中正确的是（ ）
A. 曲线运动可能是匀速运动
B. 曲线运动的加速度方向和速度方向一定不在同一条直线上
C. 匀变速直线运动的速度和加速度都恒定不变
D. 曲线运动的加速度一定大小不变，方向时刻改变的
【答案】B
【解析】
【详解】A．既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，故A错误；
B．根据物体做曲线运动的条件可知，曲线运动的加速度方向和速度方向一定不在同一条直线上，故B正确；
C．匀变速直线运动的加速度恒定不变，但速度大小时刻在改变，故C错误；
D．曲线运动的加速度方向也可以是不变的，如平抛运动，故D错误。
故选B。
4. 如果在北京和广州各放一个物体随地球自转做匀速圆周运动，则这两个物体不同的物理量是（ ）
A. 线速度B. 角速度
C. 转速D. 周期
【答案】A
【解析】
【详解】北京和广州两处的物体都随地球自转做匀速圆周运动，它们做圆周运动的周期、角速度、转速与地球自转的相同；由于两地的物体绕各自的圆心做圆周运动的半径不同，根据线速度与角速度的关系可知它们的线速度大小不同。
故选A。
5. 关于向心加速度，下列说法正确的是（ ）
A. 匀速圆周运动的向心加速度不变
B. 向心加速度是描述线速度方向变化快慢的
C. 向心加速度越大，说明物体速率变化就越快
D. 由可知，向心加速度与半径成正比
【答案】B
【解析】
【详解】A．匀速圆周运动的向心加速度大小不变，方向时刻发生变化，故A错误；
B．向心加速度是描述线速度方向变化快慢的，故B正确；
C．向心加速度方向总是与速度方向垂直，向心加速度不改变物体的速率，故C错误；
D．由可知，只有当角速度一定时，向心加速度与半径成正比，故D错误。
故选B
6. 餐桌上的自动转盘在电动机的带动下匀速转动，转盘上放有A、B两个茶杯。一位客人说两个茶杯运动得一样快，关于这个判断，下列说法正确的是（ ）
A. 如果客人指的是两个茶杯的角速度一样大，则这个判断正确
B. 如果客人指的是两个茶杯的线速度一样大，则这个判断正确
C. 不论客人指是两个茶杯的线速度还是角速度，他的判断都正确
D. 不论客人指的是两个茶杯的线速度还是角速度，他的判断都不正确
【答案】A
【解析】
【详解】A、B两个茶杯绕同一转轴旋转，因此角速度一样大，由图可知，A茶杯的转动半径小于B茶杯的转动半径，由
可得：A茶杯的线速度小于B茶杯的线速度；
故选A。
7. 如图所示，走时准确的时钟，分针与秒针由转动轴到针尖的长度之比是，则下列说法正确的是（ ）
A. 分针与秒针的角速度之比为
B. 分针与秒针的周期之比为
C. 分针针尖与秒针针尖的线速度大小之比为
D. 分针针尖与秒针针尖的向心加速度大小之比为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．秒针转动一周，分针转动一周的，则分针与秒针的周期之比为
根据
分针与秒针的角速度之比为
故AB错误；
C．根据
分针针尖与秒针针尖线速度大小之比为
故C正确；
D．根据
分针针尖与秒针针尖的向心加速度大小之比为
故D错误。
故选C。
8. 滑冰运动员在水平冰面上转弯时可近似看成做半径为的圆周运动。已知冰鞋与冰面间的最大径向静摩擦力与运动员重力的比值为0.8，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是（ ）

A. 运动员转弯时，支持力分力提供向心力
B. 运动员转弯时，重力与支持力的合力提供向心力
C. 运动员转弯时，最大速度为4m/s
D. 运动员转弯时，最大速度为8m/s
【答案】D
【解析】
【详解】AB．滑冰运动员在水平冰面上转弯时，支持力垂直接触面，与重力均在竖直方向，所以摩擦力提供向心力，故AB错误；
CD．摩擦力最大，运动员转弯时，速度最大，根据牛顿第二定律可得
解得最大速度为
故C错误，D正确。
故选D。
9. 如图所示，在水平圆盘上分别放甲、乙、丙三个质量分别为m、2m、3m的物体，其轨道半径分别为r、2r、3r，三个物体的最大静摩擦力皆为所受重力的k倍，当圆盘转动的角速度由小缓慢增大，相对圆盘首先滑动的是（ ）
A. 甲物体B. 乙物体C. 丙物体D. 三个物体同时滑动
【答案】C
【解析】
【详解】当刚好发生相对滑动时有
得
所以r越大，ω越小。即半径大的物块先达到最大静摩擦力，先发生滑动，与质量无关，故C正确。
故选C。
10. 如图所示，小球从斜面AB底端A点正上方O点以某一速度正对倾角为θ=30°的斜面水平抛出，小球落到斜面上时速度方向与斜面垂直，不计空气阻力，小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小球撞在斜面上，速度方向与斜面垂直，则速度方向与水平方向夹角的正切值
竖直位移与水平位移的比值
故选B。
11. 如图所示，从倾角为的足够长的斜面顶端P以速度抛出一个小球，落在斜面上处Q点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角，若把初速度变为且仍落在斜面上，则（ ）
A. 夹角将变原来的k倍
B. 空中的运动时间变为原来的k倍
C. 小球水平位移是原来的k倍
D. 小球的水平位移和竖直位移之比变为原来的k倍
【答案】B
【解析】
【详解】D．小球落在斜面上时，有
可知小球的水平位移和竖直位移之比不变，故D错误；
A．因为平抛运动在某时刻速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，而位移与水平方向夹角不变，则速度与水平方向夹角不变，所以不变，故A错误；
B．根据
可得
当初速度变为原来的k倍，则运动的时间变为原来的k倍，故B正确；
C．根据
由于初速度变为原来的k倍，运动的时间也变为原来的k倍，则小球水平位移是原来的倍，故C错误。
故选B。
12. 如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①、②分别放在转盘A、B上，它们到所在转盘转轴的距离之比为2：1．a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮．a、b的轮半径之比为1：2，用皮带连接a、b两轮转动时，钢球①、②所受的向心力之比为（ ）
A. 8：1B. 4：1C. 2：1D. 1：2
【答案】A
【解析】
【详解】皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以
va=vb
a轮、b轮半径之比为1：2，所以由
v=rω
得
共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
根据向心加速度
a=rω2
则知
钢球的质量相等，由
F=ma
得，向心力之比为
故A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】解决本题关键掌握皮带传送时，两轮边缘上的各点线速度大小相等；共轴的各点角速度相等，并掌握向心加速度的公式a=rω2．
13. 物体以初速度作竖直上抛运动，上升过程可以看成是匀速直线与自由落体运动的两种简单直线运动的合成，合速度用表示，以向上为正方向，重力加速度g已知，下列说法正确的是（ ）
A. 比两分速度都大
B. 某分速度随时间t的变化规律是
C. 某分速度随时间t的变化规律是
D. 某分速度随时间t的变化规律是
【答案】D
【解析】
【详解】BCD．根据运动的合成法可知，物体以初速度作竖直上抛运动，可以看作竖直向上的匀速直线运动和竖直向下的自由落体运动的合成，以向上为正方向，则匀速直线运动的速度为，自由落体运动的分速度
可知合速度
故D正确，BC错误；
A．若要使比两分速度都大则需要
，
分别解两组不等式可得须同时满足
，
可知此不等式组无解，所以不可能比两分速度都大。故A错误。
故选D。
14. 如图（a）所示，A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉，小球C用细绳拴在铁钉B上（细绳能承受足够大的拉力），A、B、C、在同一直线上。时，给小球一个垂直于绳的速度，使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动。在时间内，细绳的拉力随时间变化的规律如图（b）所示，则下列说法中正确的有（ ）
A. 两钉子间的距离为绳长的
B. 时细绳拉力的大小为6N
C. 时细绳拉力的大小为10N
D. 细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔为3s
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．设绳长为，内拉力不变，知
在时线速度大小不能突变，拉力发生突变。内拉力大小保持不变，有
代入图中拉力大小，解得
两钉子之间的间距
故A正确；
B．第一个半圈经历的时间为6s，则
第二个半圈的时间为
则在时小球在转第二个半圈，则绳子的拉力为，故B正确；
C．小球转第三个半圈的长度
对应时间
时，小球在第三个半圈运动过程中，有
故C错误；
D．细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔为转第四个半圈对应的时间，则有
，
故D正确。
故选ABD。
二、填空题（15-18题每空2分，19题6分，共22分）
15. 如图所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风速的影响。风速增大时，运动员下落时间______，运动员着地速度_______。（选填“增大”、“不变”、“减小”）
【答案】 ①. 不变 ②. 增大
【解析】
【详解】[1]运动员下落的时间取决于他在竖直方向上的速度分量，水平风速不能影响他的竖直速度，故运动员下落时间不变；
[2]当水平风速增大时，运动员的竖直速度不受水平风速影响，但水平方向的速度会增大，所以由
可得，运动员着地速度增大
16. 某船在静水中划行的速率为6m/s，河水的流速为10m/s，要渡过60m宽的河，该船渡河所用的最短时间为_______s，该船渡河所通过的位移最小为_______ m。
【答案】 ①. 10 ②. 100
【解析】
【详解】[1]当船头垂直对岸行驶时，船渡河时间最短，可得
[2]由于船在静水中的速度小于水速，根据矢量三角形，可得当船在静水中的速度与合速度垂直时，该船渡河所通过的位移最小。根据速度矢量三角形与位移矢量三角形相似，可得
求得
17. 如图所示，自行车的小齿轮A、大齿轮B、后轮C是相互关联的三个转动部分，且半径RB=4RA、RC=8RA，如图所示。当自行车正常骑行时A、B两轮的角速度大小之比等于_______，B、C两轮边缘的线速度的大小之比等于_______。
【答案】 ①. 4∶1 ②. 1∶8
【解析】
【详解】[1]根据传动规律可知
根据可得
[2]根据共轴转动规律可知
所以
由题意可知
根据可得
18. 一质量的物体在水平外力的作用下在水平面上运动，已知在时物体处于直角坐标系的坐标原点且沿y方向的初速度为0，运动过程中物体的位置坐标与时间的关系为，则物体在时速度大小为___________；时水平外力的大小为___________N。
【答案】 ①. 5 ②. 0.8
【解析】
【详解】[1]根据
可知物体沿方向的分运动为匀速直线运动，速度大小为
根据
可知物体沿方向的分运动为初速度为0的匀加直线运动，结合匀变速直线运动公式
可知加速度大小为
物体在时沿方向的分速度大小为
则物体在时速度大小为
[2]根据牛顿第二定律可知，时水平外力的大小为
19. 如图所示，一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一点P，飞镖抛出时与P在同一竖直面内等高，且距离P点为L。当飞镖以初速度垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘以经过盘心O点水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度g，若飞镖恰好击中P点，则：圆盘的半径为_______，P点随圆盘转动的线速度为______。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]设圆盘半径为，根据题意可知飞镖击中P点位置一定是在圆盘转到最低点时的位置，所以子弹做平抛运动，有
，
解得圆盘半径
[2]在子弹击中圆盘的过程中，圆盘转过的弧度为
又因为角速度
解得线速度
三、综合题（共32分）
注意：第21、22、23题在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
20. 三个同学根据不同的实验装置，验证“平抛运动的规律”：
（1）甲同学采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明____________；
（2）乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛的照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d，图中每个小方格的边长L=2.5cm，则a点_______抛出点（填“是”或“不是”），相邻两点间的时间间隔为______s，小球经过b点时的速度大小vb=_______m/s；（g取10m/s2）
（3）丙同学采用如图丙所示的装置，安装设备和实验过程中，下列操作正确的是_____。
A. 斜槽末端必须调节为水平
B. 平面直角坐标系的原点建立在斜槽的末端
C. 每次释放小球时挡板在斜槽上的位置可任意调节
D. 小球上沾上墨水，让小球和纸面接触直接画出抛物线
【答案】 ①. 做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动 ②. 不是 ③. 0.05 ④. 1.25 ⑤. A
【解析】
【详解】（1）[1]观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，说明竖直方向两球运动情况相同，即做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
（2）[2][3][4]根据平抛运动的推论
相邻两点间的时间间隔为
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，小球经过b点时的竖直方向速度大小为
竖直方向上，b点与抛出点的距离为
故a点不是抛出点，小球水平方向的速度为
小球经过b点时的速度大小为
（3）[5]A．为使小球做平抛运动的初速度大小相等、方向水平，斜槽末端必须调节为水平，每次释放小球时挡板在斜槽上的位置应相同，故A正确，C错误；
B．建立坐标系时，应该以小球在斜槽末端在竖直板上球心的投影为坐标原点，以末端端口位置为坐标原点会使得误差增大，故B错误；
D．为了减小阻力的影响，小球在平抛运动过程中，不能与纸接触，故D错误。
故选A。
21. 如图所示，一小球从半径为R的固定半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动（小球可视为质点），飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点.O为半圆轨道圆心，与水平方向夹角为60°，重力加速度为g，则求：
（1）小球自抛出至B点的水平射程；
（2）小球抛出时的初速度；
（3）小球自抛出至B点的过程中速度的变化量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由几何知识小球的水平射程为
（2）小球与半圆轨道相切于点，则有
可得
设位移与水平方向的夹角为，则有
可得竖直位移为
在竖直方向上有
解得
，
（3）速度变化量
22. 如图所示为表演杂技“飞车走壁”的情景和简化后的示意图。演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上飞驰，做匀速圆周运动。图中a、b两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托，在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹。不考虑车轮受到的侧向摩擦，人和车看作质点，按要求完成以下问题：
（1）在a处画出质点受力示意图。
（2）确定在b轨道上运动的圆心位置，并画出在b处向心力的方向。
（3）通过分析、推理运算比较在a、b轨道上运动过程中的向心力、线速度、角速度的大小关系。
【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3），，
【解析】
【详解】（1）在a处人和车受到重力和内壁的支持力作用，如图所示
（2）b轨道上运动的圆心位置在轨迹面与圆桶轴线的交点处，在b处向心力的方向指向圆心，如图所示
（3）小球受力分析如图所示
小球在竖直方向上受力平衡
水平方向上小球做匀速圆周运动
联立解得
，，
物体在a、b轨道运动时，θ相等，但a轨道半径大于b轨道半径，则有
，，
23. 如图，一运动员将篮球从地面上方B点以速度斜向上抛出，恰好垂直击中竖直篮板上A点。后来该运动员后撤到更远的C点投篮，仍然将球垂直击中篮板上A点，请对篮球的运动过程进行分析回答下列问题：
（1）从运动的条件角度简要说明篮球在垂直击中篮板上A点前、后的运动性质______。
（2）关于两次投篮，下列说法正确的是（ ）
A. 在C点抛出速度更小，同时抛射角更大
B. 在C点抛出速度更小，同时抛射角更小
C. 在C点抛出速度更大，同时抛射角更大
D. 在C点抛出速度更大，同时抛射角更小
【答案】（1）见解析 （2）D
【解析】
【小问1详解】
垂直击中篮板上A点前，篮球只受重力做斜抛运动，在击中A点前一瞬间速度沿水平方向，垂直于篮板，可看做平抛运动的逆运动；击中A点后，篮球速度反向，仍旧沿水平方向，篮球只受重力则将以该速度做平抛运动。
【小问2详解】
根据上述分析，可知两次投篮过程都可以看做平抛运动的逆运动。第一次抛到B点，第二次抛到C点，下落的高度相同，根据
可得下落时间相等，落到C点时水平位移更大，根据
可知落到C点时水平速度更大，竖直方向速度相等，则抛出速度更大，速度与水平夹角更小，因此篮球在C点抛出速度更大，同时抛射角θ更小。
故选D。