资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩3页未读，
继续阅读
江苏省苏州太仓明德中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）
展开
这是一份江苏省苏州太仓明德中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含江苏省苏州太仓明德中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、江苏省苏州太仓明德中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共20页， 欢迎下载使用。
考试时长：75分钟 试卷满分：100分
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项符合题意。
1. 物理学的发展促进了人类文明的进步，其中离不开科学家所做出的重要贡献.下列叙述符合物理学史实的是（ ）
A. 开普勒观测行星运动并积累了大量数据，经多年研究后揭示了行星运动的有关规律
B. 牛顿运动定律不仅适用于低速运动的宏观物体，也适用于高速运动的微观粒子
C. 卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的值
D. 第谷利用“月－地检验”证实了万有引力定律的正确性
【答案】C
【解析】
【详解】A．第谷观测行星运动并积累大量的数据，开普勒研究后揭示了行星运动的有关规律，故A错误；
B．牛顿运动定律只能适用于宏观、低速物体，不能适用于微观高速粒子，B错误；
C．卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的值，C正确；
D．牛顿利用“月－地检验”证实了万有引力定律的正确性，D错误。
故选C。
2. 如图所示，一行人拉着行李箱沿水平面向右匀速运动，关于行李箱所受各力对行李箱做功的情况，下列说法正确的是（ ）
A. 重力对行李箱做负功
B. 支持力对行李箱做正功
C. 摩擦力对行李箱不做功
D. 拉力对行李箱做正功
【答案】D
【解析】
【详解】AB．行李箱的位移为水平方向，在竖直方向上无位移产生，故重力与支持力对行李箱不做功，故AB错误；
C．摩擦力方向与行李箱位移方向相反，故摩擦力对行李箱做负功，故C错误；
D．根据动能定理可知拉力对行李箱做的功与摩擦力对行李箱做的功之和为零，故拉力对行李箱做正功，故D正确。
故选D。
3. 如图是生活中的圆周运动实例，下列选项说法正确的是（ ）
A. 图甲中，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用
B. 图乙中，汽车通过拱桥的最高点时，无论汽车速度多大，汽车对桥始终有压力
C. 图丙中，汽车通过凹形路面的最低点时受到的支持力大于重力
D. 图丁中，“水流星”可以在竖直平面内以任意大小的速度做完整的圆周运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．分析可知火车转弯时，火车自身受到的重力和轨道对其的支持力的合力提供向心力，当超过规定速度行驶时，此时该合力不足以提供此时所需的向心力大小，火车有离心运动的趋势，此时外轨对轮缘会有挤压作用，A错误；
B．汽车通过拱桥的最高点时，有
当，有
结合牛顿第三定律可得当速度大于等于时，此时汽车对桥没有压力，B错误；
C．图丙中，汽车通过凹形路面的最低点时竖直向上支持力与竖直向下的重力的合力提供向心力，所以此时受到的支持力大于重力，C正确；
D．“水流星”在竖直平面内做完整的圆周运动，在最高点时当重力充当向心力时有
即
可知“水流星”可以在竖直平面内做完整的圆周运动时速度不能小于，D错误。
故选C。
4. 2022年卡塔尔世界杯完美收官，期间不乏精彩的任意球破门。在某次比赛中，球员踢出“香蕉”球，足球在空中划出一道美妙的弧线钻人球门死角。图中虚线表示足球的飞行轨迹，下列选项中足球飞行时所受合力与速度的关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】足球在空中做曲线运动，速度方向为轨迹上该点的切线方向，且运动轨迹要夹在合力与速度之间。
故选A。
5. 电影《流浪地球》中设想用发动机推动地球：行星发动机通过逐步改变地球绕太阳运行的轨道，具体过程如图所示，轨道1为地球公转的近似圆轨道，轨道2、3为椭圆轨道，P、Q为椭圆轨道3长轴的端点。以下说法正确的是（ ）
A. 地球在1、2、3轨道的运行周期分别为T1、T2、T3，则T1 > T2 > T3
B. 地球在1、2、3轨道运行时经过P点的速度分别为v1、v2、v3，则v1 > v2 > v3
C. 地球在3轨道运行时经过P、Q点的速度分别为vP、vQ，则vP < vQ
D. 地球在1轨道P点加速后进入2轨道，在2轨道P点再加速后进入3轨道
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律有
由题图可知
a1 < a2 < a3
则
T1 < T2 < T3
A错误；
BD．由题图可知，从轨道1到轨道3地球做“离心运动”，则在P点要依次点火加速，则v1 < v2 < v3，B错误、D正确；
C．根据开普勒第二定律可知，地球在3轨道运行时vP > vQ，C错误。
故选D。
6. 如图所示，用起瓶器开启瓶盖时，起瓶器上A、B两点绕O点转动的角速度分别为ωA和ωB，线速度的大小分别为vA和vB，下列说法正确的是（ ）
A. ， B. ，
C. ， D. ，
【答案】A
【解析】
【详解】A、B两点绕O点同轴转动，角速度相等，故
由于，根据可知
故选A。
7. 一半径为R的球形行星自转周期为T，其同步卫星距离行星表面的高度为3R，则在该行星表面绕其做匀速圆周运动的卫星线速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】卫星的轨道半径r=R+3R=4R，根据线速度的计算公式可得：
根据万有引力提供向心力可得
所以
解得
。
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论相符，选项D正确；
故选D。
8. 如图所示为可视为质点的排球从O点水平抛出后，只在重力作用下运动的轨迹示意图。已知排球从O点到a点与从a点到b点的时间相等，则（ ）
A. 排球从O点到a点和从a点到b点重力做功之比为1∶1
B. 排球从O点到a点和从a点到b点重力做功的平均功率之比为1∶3
C. 排球运动到a点和b点时重力的瞬时功率之比为1∶3
D. 排球运动到a点和b点时的速度大小之比为1∶2
【答案】B
【解析】
【详解】AB．排球抛出后，在竖直方向上做自由落体运动，在最初相同时间内竖直方向运动的位移大小之比为1∶3，则排球从O点到a点和从a点到b点竖直方向运动的位移大小之比为1∶3，根据
W=mgh
可知重力做功之比为1∶3；根据
重力做功的平均功率之比为1∶3，选项A错误，B正确；
C．由
vy=gt
得排球落到a点和b点时的竖直速度大小之比为1∶2，又
P=mgvy
可得重力的瞬时功率之比为1∶2，选项C错误；
D．排球落到a点和b点的竖直速度大小之比为1∶2，水平速度相同，根据
可知排球运动到a点和b点时的速度大小之比不为1∶2，选项D错误。
故选B。
9. 2022年11月12日，天舟五号货运飞船在文昌航天发射场发射升空，短短2小时后，便与“天宫”空间站成功交会对接．已知空间站在距地球表面高度约为的圆形轨道运动，其总质量可达180吨，设计寿命为10年，长期驻留3人．根据以上信息，下列判断正确的是（ ）
A. 空间站绕地运行速率等于第一宇宙速度
B. 若考虑稀薄大气的影响，空间站的轨道高度将会缓慢降低
C. 航天员在空间站内受到合外力为零
D. 空间站的运行周期大于地球同步卫星的周期
【答案】B
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，空间站绕地球做匀速圆周运动的速度小于第一宇宙速度，A错误；
B．若考虑稀薄大气的影响，空间站速度减小，做近心运动，空间站的轨道高度将缓慢降低，B正确；
C．航天员在空间站内收到的合外力提供向心力，不为零，C错误；
D．根据牛顿第二定律有
解得
由于空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以空间站的周期小于地球同步卫星的周期，D错误。
故选B。
10. 如图所示，质量为m的物体P放在光滑的倾角为θ的直角劈上．同时用力F向左推劈，使P与劈保持相对静止．当前进的水平位移为s时，劈对P做的功为（ ）
A. mgstanθB. mgssinθC. FsD. mgscsθ
【答案】A
【解析】
【详解】m与楔形物体相对静止，二者必定都向左加速运动．即m合外力方向水平向左，画出m的受力图，根据几何关系得：，所以劈对P做的功为：，A正确．
二、非选择题：共5题，共60分。
11. 某实验小组先用如图1所示的装置“感受向心力”：用一根轻质细绳一端拴一个物块在光滑水平桌面上抡动细绳使物块做匀速圆周运动
（1）下列说法错误的是___________．
A．物块的加速度恒定不变
B．细绳拉力提供物块做圆周运动的向心力
C．物块转动半径不变时，物块转动越快，手感受到的拉力越大
D．若物块转动的快慢和半径不变，增大物块的质量，手感受到的拉力变大
（2）用长短不同、承受最大拉力相同的两根绳子各栓着一个质量相同的小球，若两个小球以相同的角速度转动，则___________绳容易断（填“长”或“短”）。该实验小组又用如图2所示的装置“验证向心力与角速度关系”. 滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小．滑块上固定一遮光片，宽度为d，图示位置滑块正上方有一光电门固定在铁架台的横杆上．滑块旋转半径为R，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据．
（3）某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度______；
（4）以F为纵坐标，以______（填“”“ ”“”或“”）为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线，从而验证向心力大小与角速度的平方成正比；若所得图像的斜率为k，则滑块的质量为______（用所测物理量k、d、R、表示）．
【答案】 ①. A ②. 长 ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]A．物体做匀速圆周运动，加速度大小不变，方向不断变化，故A错误，符合题意；‘
B．竖直方向，桌面支持力与重力平衡，细绳拉力提供物块做圆周运动的向心力，故B正确，不符合题意；
C．物块转动半径不变时，物块转动越快，角速度越大，根据可知所需向心力越大，则手感受到的拉力越大，故C正确，不符合题意；
D．若物块转动的快慢和半径不变，增大物块的质量，根据可知手感受到的拉力变大，故D正确，不符合题意。
故选A。
（2）[2]用长短不同、承受最大拉力相同的两根绳子各栓着一个质量相同的小球，若两个小球以相同的角速度转动，根据可知绳子长的所需向心力大，则长绳容易断.
（3）[3]由题意可得，滑块过光电门的速度为
则角速度为
（4）[4][5]根据向心力公式可得
由题意可知，斜率为
解得
12. “墨子号”作为一颗科学实验卫星，主要有两方面的目的：一方面是实用型的，实现了超远距离星地之间的量子保密通信；另一方面也有个非常基础科学的研究目标，在空间尺度开展严格意义下爱因斯坦指出的“量子力学非定域性”的验证。设“墨子号”的运行周期为T，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，求：
（1）地球的质量；
（2）“墨子号”距地面高度h。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设地球表面的某个物体质量为，地球质量为。根据地球表面重力加速度为，可知万有引力提供地球表面物体的重力
解得地球质量
（2）设卫星质量为，根据卫星绕地球运动的环绕模型规律可知，万有引力提供向心力，有
解得“墨子号”距地面高度
13. 2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力决赛中，我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金。
（1）如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员加速到速度时，滑过的距离，求加速度的大小；
（2）如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为，滑行速率分别为，求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位运动员先出弯道。
【答案】（1）；（2），甲
【解析】
【详解】（1）根据速度位移公式有
代入数据可得
（2）根据向心加速度的表达式
可得甲、乙的向心加速度之比为
甲、乙两物体做匀速圆周运动，则运动的时间为
代入数据可得甲、乙运动的时间为
，
因，所以甲先出弯道。
14. 目前，上海有若干辆超级电容车试运行，运行中无需连接电缆，只需在乘客上车间隙充电30秒到1分钟，就能行驶3到5千米。假设有一辆超级电容车，质量m＝2×103kg，额定功率P＝60kW，当超级电容车在平直水平路面上行驶时，受到的阻力f是车重的0.1倍，g取10 m/s2。
（1）超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少？
（2）超级电容车以额定功率做加速运动，v＝10m/s时超级电容车的加速度为多大？
（3）若超级电容车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？
【答案】（1）30m/s；（2）2m/s2；（3）40s
【解析】
【详解】（1）当超级电容车速度达到最大时，超级电容车的牵引力与阻力平衡，即
根据
解得
（2）超级电容车以额定功率做加速运动，v＝10m/s时牵引力
加速度
（3）超级电容车做匀加速运动，由牛顿第二定律得
解得
N
设超级电容车刚达到额定功率时的速度为
解得
设超级电容车匀加速运动的时间为t，则
解得
15. 如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角为37°。已知小球的质量m＝1 kg，细线AC长l＝1 m，B点距C点的水平和竖直距离相等：（重力加速度g取10 m/s2）
(1)若装置匀速转动的角速度为ω1，细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°，求角速度ω1的大小；
(2)若装置匀速转动的角速度ω2＝rad/s，求细线AC的弹力；
(3)装置可以以不同的角速度匀速转动，试通过计算，写出细线AC上张力FT随角速度的平方ω2变化的关系式。
【答案】(1)rad/s；(2)FT=N，53°；(3)ω≤ω1＝rad/s时，FT＝12.5N不变，ω>ω1时，FT＝mω2l＝ω2（N）
【解析】
【详解】(1)当细线AB上的张力为零时，小球的重力和细线AC张力的合力提供小球做圆周运动的向心力，有
解得
(2)当ω2＝rad/s时，因为rad/s>rad/s，小球应该向左上方摆起，假设细线AB上的张力仍然为零，则
FT csθ′=mg
FT sinθ′＝mω22lsinθ′
解得
csθ′＝
则
FT=N
θ′＝53°
因为B点距C点的水平和竖直距离相等，所以，当θ′＝53°时，细线AB恰好竖直，且AB此时的张力为零，此时细线AC与竖直方向的夹角为53°，细线AC的弹力大小为50N。
(3)①ω≤ω1＝rad/s时，细线AB水平，细线AC上的张力的竖直分量等于小球的重力，即
FTcs37°＝mg
则
FT＝＝12.5 N
②ω1<ω<ω2时，细线AB松弛，细线AC上张力的水平分量等于小球做圆周运动需要的向心力
FTsinθ＝mω2lsinθ
则
FT＝mω2l
③ω2≤ω时，细线AB在竖直方向绷直，仍由细线AC上张力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力。
FTsinθ＝mω2lsinθ
则
FT＝mω2l
综上所述：ω≤ω1＝rad/s时，FT＝12.5 N不变；ω>ω1时，FT＝mω2l＝ω2（N）。
考试时长：75分钟 试卷满分：100分
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项符合题意。
1. 物理学的发展促进了人类文明的进步，其中离不开科学家所做出的重要贡献.下列叙述符合物理学史实的是（ ）
A. 开普勒观测行星运动并积累了大量数据，经多年研究后揭示了行星运动的有关规律
B. 牛顿运动定律不仅适用于低速运动的宏观物体，也适用于高速运动的微观粒子
C. 卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的值
D. 第谷利用“月－地检验”证实了万有引力定律的正确性
【答案】C
【解析】
【详解】A．第谷观测行星运动并积累大量的数据，开普勒研究后揭示了行星运动的有关规律，故A错误；
B．牛顿运动定律只能适用于宏观、低速物体，不能适用于微观高速粒子，B错误；
C．卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的值，C正确；
D．牛顿利用“月－地检验”证实了万有引力定律的正确性，D错误。
故选C。
2. 如图所示，一行人拉着行李箱沿水平面向右匀速运动，关于行李箱所受各力对行李箱做功的情况，下列说法正确的是（ ）
A. 重力对行李箱做负功
B. 支持力对行李箱做正功
C. 摩擦力对行李箱不做功
D. 拉力对行李箱做正功
【答案】D
【解析】
【详解】AB．行李箱的位移为水平方向，在竖直方向上无位移产生，故重力与支持力对行李箱不做功，故AB错误；
C．摩擦力方向与行李箱位移方向相反，故摩擦力对行李箱做负功，故C错误；
D．根据动能定理可知拉力对行李箱做的功与摩擦力对行李箱做的功之和为零，故拉力对行李箱做正功，故D正确。
故选D。
3. 如图是生活中的圆周运动实例，下列选项说法正确的是（ ）
A. 图甲中，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用
B. 图乙中，汽车通过拱桥的最高点时，无论汽车速度多大，汽车对桥始终有压力
C. 图丙中，汽车通过凹形路面的最低点时受到的支持力大于重力
D. 图丁中，“水流星”可以在竖直平面内以任意大小的速度做完整的圆周运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．分析可知火车转弯时，火车自身受到的重力和轨道对其的支持力的合力提供向心力，当超过规定速度行驶时，此时该合力不足以提供此时所需的向心力大小，火车有离心运动的趋势，此时外轨对轮缘会有挤压作用，A错误；
B．汽车通过拱桥的最高点时，有
当，有
结合牛顿第三定律可得当速度大于等于时，此时汽车对桥没有压力，B错误；
C．图丙中，汽车通过凹形路面的最低点时竖直向上支持力与竖直向下的重力的合力提供向心力，所以此时受到的支持力大于重力，C正确；
D．“水流星”在竖直平面内做完整的圆周运动，在最高点时当重力充当向心力时有
即
可知“水流星”可以在竖直平面内做完整的圆周运动时速度不能小于，D错误。
故选C。
4. 2022年卡塔尔世界杯完美收官，期间不乏精彩的任意球破门。在某次比赛中，球员踢出“香蕉”球，足球在空中划出一道美妙的弧线钻人球门死角。图中虚线表示足球的飞行轨迹，下列选项中足球飞行时所受合力与速度的关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】足球在空中做曲线运动，速度方向为轨迹上该点的切线方向，且运动轨迹要夹在合力与速度之间。
故选A。
5. 电影《流浪地球》中设想用发动机推动地球：行星发动机通过逐步改变地球绕太阳运行的轨道，具体过程如图所示，轨道1为地球公转的近似圆轨道，轨道2、3为椭圆轨道，P、Q为椭圆轨道3长轴的端点。以下说法正确的是（ ）
A. 地球在1、2、3轨道的运行周期分别为T1、T2、T3，则T1 > T2 > T3
B. 地球在1、2、3轨道运行时经过P点的速度分别为v1、v2、v3，则v1 > v2 > v3
C. 地球在3轨道运行时经过P、Q点的速度分别为vP、vQ，则vP < vQ
D. 地球在1轨道P点加速后进入2轨道，在2轨道P点再加速后进入3轨道
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律有
由题图可知
a1 < a2 < a3
则
T1 < T2 < T3
A错误；
BD．由题图可知，从轨道1到轨道3地球做“离心运动”，则在P点要依次点火加速，则v1 < v2 < v3，B错误、D正确；
C．根据开普勒第二定律可知，地球在3轨道运行时vP > vQ，C错误。
故选D。
6. 如图所示，用起瓶器开启瓶盖时，起瓶器上A、B两点绕O点转动的角速度分别为ωA和ωB，线速度的大小分别为vA和vB，下列说法正确的是（ ）
A. ， B. ，
C. ， D. ，
【答案】A
【解析】
【详解】A、B两点绕O点同轴转动，角速度相等，故
由于，根据可知
故选A。
7. 一半径为R的球形行星自转周期为T，其同步卫星距离行星表面的高度为3R，则在该行星表面绕其做匀速圆周运动的卫星线速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】卫星的轨道半径r=R+3R=4R，根据线速度的计算公式可得：
根据万有引力提供向心力可得
所以
解得
。
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论相符，选项D正确；
故选D。
8. 如图所示为可视为质点的排球从O点水平抛出后，只在重力作用下运动的轨迹示意图。已知排球从O点到a点与从a点到b点的时间相等，则（ ）
A. 排球从O点到a点和从a点到b点重力做功之比为1∶1
B. 排球从O点到a点和从a点到b点重力做功的平均功率之比为1∶3
C. 排球运动到a点和b点时重力的瞬时功率之比为1∶3
D. 排球运动到a点和b点时的速度大小之比为1∶2
【答案】B
【解析】
【详解】AB．排球抛出后，在竖直方向上做自由落体运动，在最初相同时间内竖直方向运动的位移大小之比为1∶3，则排球从O点到a点和从a点到b点竖直方向运动的位移大小之比为1∶3，根据
W=mgh
可知重力做功之比为1∶3；根据
重力做功的平均功率之比为1∶3，选项A错误，B正确；
C．由
vy=gt
得排球落到a点和b点时的竖直速度大小之比为1∶2，又
P=mgvy
可得重力的瞬时功率之比为1∶2，选项C错误；
D．排球落到a点和b点的竖直速度大小之比为1∶2，水平速度相同，根据
可知排球运动到a点和b点时的速度大小之比不为1∶2，选项D错误。
故选B。
9. 2022年11月12日，天舟五号货运飞船在文昌航天发射场发射升空，短短2小时后，便与“天宫”空间站成功交会对接．已知空间站在距地球表面高度约为的圆形轨道运动，其总质量可达180吨，设计寿命为10年，长期驻留3人．根据以上信息，下列判断正确的是（ ）
A. 空间站绕地运行速率等于第一宇宙速度
B. 若考虑稀薄大气的影响，空间站的轨道高度将会缓慢降低
C. 航天员在空间站内受到合外力为零
D. 空间站的运行周期大于地球同步卫星的周期
【答案】B
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，空间站绕地球做匀速圆周运动的速度小于第一宇宙速度，A错误；
B．若考虑稀薄大气的影响，空间站速度减小，做近心运动，空间站的轨道高度将缓慢降低，B正确；
C．航天员在空间站内收到的合外力提供向心力，不为零，C错误；
D．根据牛顿第二定律有
解得
由于空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以空间站的周期小于地球同步卫星的周期，D错误。
故选B。
10. 如图所示，质量为m的物体P放在光滑的倾角为θ的直角劈上．同时用力F向左推劈，使P与劈保持相对静止．当前进的水平位移为s时，劈对P做的功为（ ）
A. mgstanθB. mgssinθC. FsD. mgscsθ
【答案】A
【解析】
【详解】m与楔形物体相对静止，二者必定都向左加速运动．即m合外力方向水平向左，画出m的受力图，根据几何关系得：，所以劈对P做的功为：，A正确．
二、非选择题：共5题，共60分。
11. 某实验小组先用如图1所示的装置“感受向心力”：用一根轻质细绳一端拴一个物块在光滑水平桌面上抡动细绳使物块做匀速圆周运动
（1）下列说法错误的是___________．
A．物块的加速度恒定不变
B．细绳拉力提供物块做圆周运动的向心力
C．物块转动半径不变时，物块转动越快，手感受到的拉力越大
D．若物块转动的快慢和半径不变，增大物块的质量，手感受到的拉力变大
（2）用长短不同、承受最大拉力相同的两根绳子各栓着一个质量相同的小球，若两个小球以相同的角速度转动，则___________绳容易断（填“长”或“短”）。该实验小组又用如图2所示的装置“验证向心力与角速度关系”. 滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小．滑块上固定一遮光片，宽度为d，图示位置滑块正上方有一光电门固定在铁架台的横杆上．滑块旋转半径为R，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据．
（3）某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度______；
（4）以F为纵坐标，以______（填“”“ ”“”或“”）为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线，从而验证向心力大小与角速度的平方成正比；若所得图像的斜率为k，则滑块的质量为______（用所测物理量k、d、R、表示）．
【答案】 ①. A ②. 长 ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]A．物体做匀速圆周运动，加速度大小不变，方向不断变化，故A错误，符合题意；‘
B．竖直方向，桌面支持力与重力平衡，细绳拉力提供物块做圆周运动的向心力，故B正确，不符合题意；
C．物块转动半径不变时，物块转动越快，角速度越大，根据可知所需向心力越大，则手感受到的拉力越大，故C正确，不符合题意；
D．若物块转动的快慢和半径不变，增大物块的质量，根据可知手感受到的拉力变大，故D正确，不符合题意。
故选A。
（2）[2]用长短不同、承受最大拉力相同的两根绳子各栓着一个质量相同的小球，若两个小球以相同的角速度转动，根据可知绳子长的所需向心力大，则长绳容易断.
（3）[3]由题意可得，滑块过光电门的速度为
则角速度为
（4）[4][5]根据向心力公式可得
由题意可知，斜率为
解得
12. “墨子号”作为一颗科学实验卫星，主要有两方面的目的：一方面是实用型的，实现了超远距离星地之间的量子保密通信；另一方面也有个非常基础科学的研究目标，在空间尺度开展严格意义下爱因斯坦指出的“量子力学非定域性”的验证。设“墨子号”的运行周期为T，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，求：
（1）地球的质量；
（2）“墨子号”距地面高度h。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设地球表面的某个物体质量为，地球质量为。根据地球表面重力加速度为，可知万有引力提供地球表面物体的重力
解得地球质量
（2）设卫星质量为，根据卫星绕地球运动的环绕模型规律可知，万有引力提供向心力，有
解得“墨子号”距地面高度
13. 2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力决赛中，我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金。
（1）如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员加速到速度时，滑过的距离，求加速度的大小；
（2）如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为，滑行速率分别为，求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位运动员先出弯道。
【答案】（1）；（2），甲
【解析】
【详解】（1）根据速度位移公式有
代入数据可得
（2）根据向心加速度的表达式
可得甲、乙的向心加速度之比为
甲、乙两物体做匀速圆周运动，则运动的时间为
代入数据可得甲、乙运动的时间为
，
因，所以甲先出弯道。
14. 目前，上海有若干辆超级电容车试运行，运行中无需连接电缆，只需在乘客上车间隙充电30秒到1分钟，就能行驶3到5千米。假设有一辆超级电容车，质量m＝2×103kg，额定功率P＝60kW，当超级电容车在平直水平路面上行驶时，受到的阻力f是车重的0.1倍，g取10 m/s2。
（1）超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少？
（2）超级电容车以额定功率做加速运动，v＝10m/s时超级电容车的加速度为多大？
（3）若超级电容车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？
【答案】（1）30m/s；（2）2m/s2；（3）40s
【解析】
【详解】（1）当超级电容车速度达到最大时，超级电容车的牵引力与阻力平衡，即
根据
解得
（2）超级电容车以额定功率做加速运动，v＝10m/s时牵引力
加速度
（3）超级电容车做匀加速运动，由牛顿第二定律得
解得
N
设超级电容车刚达到额定功率时的速度为
解得
设超级电容车匀加速运动的时间为t，则
解得
15. 如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角为37°。已知小球的质量m＝1 kg，细线AC长l＝1 m，B点距C点的水平和竖直距离相等：（重力加速度g取10 m/s2）
(1)若装置匀速转动的角速度为ω1，细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°，求角速度ω1的大小；
(2)若装置匀速转动的角速度ω2＝rad/s，求细线AC的弹力；
(3)装置可以以不同的角速度匀速转动，试通过计算，写出细线AC上张力FT随角速度的平方ω2变化的关系式。
【答案】(1)rad/s；(2)FT=N，53°；(3)ω≤ω1＝rad/s时，FT＝12.5N不变，ω>ω1时，FT＝mω2l＝ω2（N）
【解析】
【详解】(1)当细线AB上的张力为零时，小球的重力和细线AC张力的合力提供小球做圆周运动的向心力，有
解得
(2)当ω2＝rad/s时，因为rad/s>rad/s，小球应该向左上方摆起，假设细线AB上的张力仍然为零，则
FT csθ′=mg
FT sinθ′＝mω22lsinθ′
解得
csθ′＝
则
FT=N
θ′＝53°
因为B点距C点的水平和竖直距离相等，所以，当θ′＝53°时，细线AB恰好竖直，且AB此时的张力为零，此时细线AC与竖直方向的夹角为53°，细线AC的弹力大小为50N。
(3)①ω≤ω1＝rad/s时，细线AB水平，细线AC上的张力的竖直分量等于小球的重力，即
FTcs37°＝mg
则
FT＝＝12.5 N
②ω1<ω<ω2时，细线AB松弛，细线AC上张力的水平分量等于小球做圆周运动需要的向心力
FTsinθ＝mω2lsinθ
则
FT＝mω2l
③ω2≤ω时，细线AB在竖直方向绷直，仍由细线AC上张力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力。
FTsinθ＝mω2lsinθ
则
FT＝mω2l
综上所述：ω≤ω1＝rad/s时，FT＝12.5 N不变；ω>ω1时，FT＝mω2l＝ω2（N）。
相关试卷
江苏省苏州市震川高中2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份江苏省苏州市震川高中2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含江苏省苏州市震川高中2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、江苏省苏州市震川高中2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共25页， 欢迎下载使用。
江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共20页， 欢迎下载使用。
广东省韶关实验中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份广东省韶关实验中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含广东省韶关实验中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、广东省韶关实验中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共18页， 欢迎下载使用。
