江苏省扬州中学2023-2024学年高一下学期3月质量检测物理试卷（原卷版+解析版）

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注意事项：
1．本试卷共6页，满分为100分，考试时间75分钟。
2．答题前，请务必将自己的学校、班级、姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在答题卡的规定位置。
3．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满涂黑；作答非选择题，必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上指定位置作答，在其他位置作答一律无效。
4．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 牛顿提出了万有引力定律，并测出了万有引力常量
B. 丹麦天文学家第谷坚持对天体进行系统观测20余年，发现了行星运动定律
C. 英国物理学家卡文迪什应用“放大法”的方法较精确的测出了万有引力常量
D. 由功率的定义式P=可知，功率P与功W成正比，与做功时间t成反比
2. 物体在两个相互垂直的力F1、F2作用下运动，力F1对物体做功6J，力F2对物体做功8J，则F1、F2的合力对物体做的功 为（ ）
A. 14JB. 10JC. 2JD. -2J
3. 如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆至O点正下方B点的过程中（ ）
A. 重力做正功，弹力不做功
B. 弹力做负功，弹性势能增加
C. 在O点正下方B点时，重力的功率为零
D. 若用与弹簧原长相等不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功的功率一直增大
4. 如图所示是游乐场里的过山车，过山车运动过程中经过A、B两点（ ）
A. 在A点时对轨道压力较小
B. 在A点时所受摩擦力较大
C. 在B点时所受向心力较大
D. 在B点时合外力方向竖直向下
5. 2024年1月，我国使用运载火箭成功将“爱因斯坦探针卫星”送入预定轨道，用于捕捉爱因斯坦预言的黑洞及引力波电磁对应体等天文现象。若卫星在距地面的轨道上绕地球稳定运行，该卫星的（ ）
A. 运行周期等于地球的自转周期
B. 线速度大于地球的第一宇宙速度
C. 角速度等于地球同步卫星的角速度
D. 加速度大于地球同步卫星的加速度
6. 竖直平面内光滑圆轨道外侧，一小球以某一水平速度v0从A点出发沿圆轨道运动，至B点时脱离轨道，最终落在水平面上的C点，不计空气阻力。下列说法中正确的是（ ）

A. 在A点时，小球对圆轨道压力等于其重力
B 水平速度
C. 经过B点时，小球的加速度方向指向圆心
D. A到B过程，小球水平加速度先增加后减小
7. 如图所示，L为地月拉格朗日点，该点位于地球和月球连线的延长线上，处于此处的某卫星无需动力维持即可与月球一起同步绕地球做圆周运动。已知该卫星与月球的中心、地球中心的距离分别为r1、r2，月球公转周期为T，万有引力常量为G。则（ ）
A. 该卫星的周期大于月球的公转周期B. 该卫星的加速度小于月球公转的加速度
C. 根据题述条件，可以求出月球的质量D. 根据题述条件，不能求出地球的质量
8. 如图所示，载人飞船先后在圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行，与天和核心舱刚好B点成功对接，已知轨道Ⅰ、Ⅲ半径分别为r1、r2，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，则飞船（ ）
A. 在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅰ上运行的周期
B. 在轨道Ⅱ上的A点和B点的速度的大小之比为r2：r1
C. 在轨道Ⅱ上从A点运行到B点的过程中动能增大
D. 先到Ⅲ轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接
9. 如图1所示一个光滑圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间夹角为，一条长度为l的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，细线拉力F随变化关系如图2所示。重力加速度g取，由图2可知（ ）
A. 绳长为
B. 母线与轴线之间夹角
C. 小球质量为
D. 小球的角速度为时，小球刚离开锥面
10. 一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的功率达到最大值，之后起重机保持该功率不变，继续提升重物，最后重物以最大速度v2匀速上升，不计钢绳重力，空气阻力不计。则整个过程中，下列说法正确的是（重力加速度为g）（ ）
A. 重物匀加速过程的加速度大小为
B. 钢绳的最大拉力为
C. 速度由v1增大至v2的过程中，重物的平均速度
D. 重物匀加速过程的时间为
二、非选择题：共5题，共60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。
11. 在探究向心力大小与哪些因素有关时，某兴趣小组用向心力演示器进行实验，如图甲所示。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。
（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是（ ）
A. 验证力的平行四边形定则B. 验证牛顿第二定律C. 探究平抛运动的特点
（2）第一组同学利用图甲装置进行实验，若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于3：1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板________________处（选填“A、C”或“B、C”），则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为_______________。
（3）第二组同学采用图乙装置进行探究，装置中水平直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。保持滑块的质量m和到竖直转轴的距离r不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数ω，根据实验数据得到如图丙所示的一条直线，图线的横轴代表_________（用题中字母表示），图线不过坐标原点的原因可能是_________________________________。
12. 已知中国空间站沿圆形轨道运行，经过时间t，其绕地球球心转过的角度为θ，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转。求：
（1）地球质量M；
（2）空间站所在圆轨道距地面的高度H。
13. 如图甲所示，一小物块放置在水平台面上，在水平推力F的作用下，物块从坐标原点O由静止开始沿x轴运动，F与物块的位置坐标x的关系如图乙所示。物块在处从平台飞出，同时撤去F，物块恰好由P点沿其切线方向进入竖直圆轨道，随后刚好从轨道最高点M飞出。已知物块质量为0.5kg，物块与水平台面间的动摩擦因数为0.7，轨道圆心为，半径为0.5m，MN为竖直直径，，重力加速度g取：，，不计空气阻力。求：
（1）物块飞出平台时的速度大小；
（2）物块在圆轨道上运动时克服摩擦力做的功。
14. 如图1所示为遥控爬墙小车，小车通过排出车身内部空气，和外界大气形成压差，使车吸附在墙壁等平面上。如图2所示，某次遥控小车从静止出发沿着同一竖直面上的A、B、C运动到天花板上的D点，运动到D点时速度为3m/s。然后保持速率不变从D点开始绕O点做匀速圆周运动。AB沿竖直方向，BC与竖直方向夹角θ为37°，CD沿水平方向，三段长度均为1m。小车质量为0.5kg，车身内外由大气压形成垂直墙面的压力差恒为25N。运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN，方向总与速度方向相反。小车可视为质点，忽略空气阻力，不计转折处的能量损失，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）求小车在AB段向上运动时，小车所受阻力大小；
（2）遥控小车到水平天花板上做匀速圆周运动时，小车牵引力为15N，求此时小车的转动半径；
（3）求小车从A经过B、C到D三段直线运动过程中，小车牵引力所做的总功。
15. 现将等宽双线在水平面内绕制成如图所示轨道，两段半圆形轨道半径均为R=m，两段直轨道AB、A′B′长度均为l=1.35m。在轨道上放置一个质量m=0.1kg的小圆柱体，如图所示，圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O连线的夹角θ为120°，如图所示。两轨道与小圆柱体的动摩擦因数均为μ=0.5，小圆柱尺寸和轨道间距相对轨道长度可忽略不计。初始时小圆柱位于A点处，现使之获得沿直轨道AB方向的初速度v0.求：
（1）小圆柱沿AB运动时，内外轨道对小圆柱的摩擦力f1、f2的大小；
（2）当v0=6m/s，小圆柱刚经B点进入圆弧轨道时，外轨和内轨对小圆柱压力N1、N2的大小；
（3）为了让小圆柱不脱离内侧轨道，v0的最大值，以及在v0取最大值情形下小圆柱最终滑过的路程s。