湖南省邵东市第一中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份湖南省邵东市第一中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.速度方向改变的运动一定是曲线运动
B.两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动
C.曲线运动一定是变加速运动
D.力与速度方向的夹角为锐角时，物体做加速曲线运动
2．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，两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A比B的角速度大
3．如图所示，A是地球的同步卫星，B是地球的近地卫星，C是地面上的物体，质量相等，均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动，则( )
A.三者所受地球的万有引力
B.三者的周期
C.三者的向心加速度
D.三者运行的线速度
4．如图所示，半圆形框架放置在水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，保持F的方向不变，当小球P从图示位置缓慢移动至框架最高点的过程中，下列说法正确的是( )
A.F逐渐增大B.框架对小球的支持力逐渐增大
C.框架对地面的压力逐渐减小D.框架对地面的摩擦力逐渐减小
5．2020年9月21日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射海洋二号C星（简称C星）。C星先在椭圆轨道Ⅰ上运行，在远地点Q变轨后进入倾斜地球同步轨道Ⅱ（与同步轨道半径相同，但不在赤道面上）。则当C星分别在轨道Ⅰ、轨道Ⅱ上正常运行时，以下说法正确的是( )
A.C星在椭圆轨道Ⅰ上运行的周期大于1天
B.C星在椭圆轨道Ⅰ上经过Q点时的加速度比在轨道Ⅱ上运行经过Q点时的加速度大
C.C星在轨道Ⅱ上经过Q点时的向心加速度比静止在地球赤道上的物体的向心加速度小
D.C星在椭圆轨道Ⅰ上经过Q点时的速度比在轨道Ⅱ上运行经过Q点时的速度小
6．如图1所示一个光滑的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θ，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ω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.小球的角速度为时，小球已经离开锥面
B.母线与轴线之间夹角
C.小球质量为
D.绳长为
二、多选题
7．下列叙述中正确的是( )
A.做匀速圆周运动的物体的加速度不变
B.做圆周运动的物体，合外力一定指向圆心
C.开普勒第三定律，K为常数，此常数的大小只与中心天体有关
D.做平抛运动的物体在任意一段运动时间内速度变化的方向都是相同的
8．三颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知，则对于三颗卫星，正确的是( )
A.运行线速度大小关系为
B.运行角速度关系为
C.向心力大小关系为
D.轨道半径与运行周期关系为
9．第24届北京冬奥会将在2022年2月4日拉开帷幕，跳台滑雪是其中的一个项目，比赛中运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。如图所示，练习中一名运动员第一次从跳台A处以的初速度水平飞出，在平直斜坡B处着陆；第二次练习时以水平飞出，落在了斜坡的C处（图中未标出）。若斜坡的倾角为37°，不计空气阻力，运动员运动过程中视为质点，，，。则( )
A.运动员在B处速度与斜坡夹角与落在C处速度与斜坡的夹角相等
B.间的距离为且C是的中点
C.运动员在B处着陆时的速度大小是
D.运动员在第一次练习时空中轨迹到坡面的最大距离为
10．如图所示，倾角为的倾斜圆盘绕垂直盘面的轴以角速度ω匀速转动，盘面上有一个离转轴距离为r、质量为m的小物体（可视为质点）随圆盘一起转动。是小物体轨迹圆互相垂直的两条直径，是圆周上的四个点，且P是轨迹圆上的最高点，Q是轨迹圆上的最低点，则( )
A.小物体所受静摩擦力最大值为
B.小物体所受静摩擦力最大值为
C.在最高点P处，小物体所受静摩擦力可能背离圆心
D.在M处，小物体所受静摩擦力大小
三、实验题
11．图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放Q小球，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，仍同时落地。
(1)为了观察到上述实验现象，下列实验条件正确的有_______（多选）。
A.斜槽轨道末段N端必须水平
B.P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
C.斜槽轨道必须光滑
D.P小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
(2)该实验结果可表明_______。
A.P小球竖直方向的分运动与Q小球的运动相同
B.P小球水平方向的分运动是匀速直线运动
C.P小球竖直方向的分运动与Q小球的运动相同，水平方向的分运动是匀速直线运动
(3)若用一张印有小方格（小方格的边长为）的纸记录P小球的轨迹，小球在同一初速平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，重力加速度，则P小球在b处的瞬时速度的大小为_______m/s。
12．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F与小球质量m、角速度ω和半径r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F与质量m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__________。
四、计算题
13．2020年12月19日，中国“嫦娥五号”任务月球样品正式交接。一位勤于思考的同学，为未来探月宇航员设计了如下的实验：在月球表面以初速度竖直向上抛出一个物体，上升的最大高度为h（远小于月球半径）。通过查阅资料知道月球的半径为R，引力常量为G，若物体只受月球引力的作用，请你求出：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）月球的平均密度；
14．如图所示，一质量为的小球，用长的细线拴住在竖直面内做圆周运动，求：
（1）若小球恰好能过最高点，则小球在最高点的速度为多大？
（2）当小球在最低点的速度为时，细绳对小球的拉力是多大？
（3）若把细绳换成轻杆，小球在最高点速度为时，求杆对小球的力？
15．如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘处放着一质量为的小铁球（可看作质点），运动过程中铁球与水平桌面间的摩擦力为0.2N。现用水平向右推力作用于铁球，作用一段时间后撤去。铁球继续运动，到达水平桌面边缘A点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知，四点在同一竖直平面内，水平桌面离B端的竖直高度，圆弧轨道半径，C点为圆弧轨道的最低点，求：（取）
（1）铁球运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小；
（2）铁球运动到B点时的速度大小以及此时轨道对铁球的支持力大小；
（3）水平推力F作用的时间t。
参考答案
1．答案：D
解析：速度方向改变的运动不一定是曲线运动，如往复直线运动，故A错误；两个初速度均为零的匀变速直线运动的合运动，才一定是匀变速直线运动，故B错误；平抛运动是曲线运动，但加速度不变，是匀加速曲线运动，故C错误；物体受到的合外力方向与速度方向成锐角时，合外力做正功，速度增大，又因速度方向和合外力方向不在同一直线上，物体做曲线运动，故D正确。所以D正确，ABC错误。
2．答案：B
解析：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。
3．答案：B
解析：A.近地卫星的轨道等于地球的半径，由万有引力
可知，故A错误；
B.A是地球的同步卫星，运行周期与物体C的相同，由
可知同步卫星A的周期大于卫星B的周期，即
，故B正确；
C.A和地面上的物体C，二者角速度大小相等，由
可知
由
可知
所以三者的向心加速度
，故C错误；
D.根据
可知
对地球同步卫星A和地面上的物体C，二者角速度大小相等，由
可知
则
故选B。
4．答案：D
解析：AB.对小球P进行受力分析：
根据平衡条件有，，当增大时，力F逐渐减小，支持力也逐渐减小，故AB错误；
CD.对小球和框架整体进行受力分析可知，竖直方向上框架对地面的压力始终不变，大小等于整体的重力，框架水平方向上受到的摩擦力等于外力F，所以逐渐减小，故C错误、D正确。
故选：D。
5．答案：D
解析：A.C星在倾斜地球同步轨道Ⅱ上运行的周期为1天，由于椭圆轨道Ⅰ的半长轴小于轨道Ⅱ的半径，根据开普勒第三定律可知，C星在椭圆轨道Ⅰ上运行的周期小于1天，故A错误；
B.根据牛顿第二定律有
解得
可知椭圆轨道Ⅰ上经过Q点时的加速度与在轨道Ⅱ上运行经过Q点时的加速度一样大，故B错误；
C.C星在倾斜地球同步轨道Ⅱ上运行的角速度与地球自转角速度相同，根据
可知，C星在轨道Ⅱ的向心加速度比静止在地球赤道上的物体的向心加速度大，故C错误；
D.C星在Q点变轨，由低轨道到高轨道，需要点火加速才能从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，所以C星在椭圆轨道Ⅰ上经过Q点时的速度比在轨道Ⅱ上运行经过Q点时的速度小，故D正确。
6．答案：D
解析：A.根据图乙可知，当小球的角速度满足
小球恰好要离开锥面，此时角速度为
可知小球的角速度为时，小球刚离开锥面，故A错误；
BCD.当小球将要离开锥面时，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有
即
当小球离开锥面后，设绳子与竖直方向的夹角为α，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有
即
则根据图乙，结合所得绳子拉力F与的函数关系可知，当小球离开锥面后
当小球未离开锥面时，分析小球受力情况，水平方向，根据牛顿第二定律有
竖直方向根据平衡条件有
联立可得
根据图乙，结合所得函数关系可得
，
联立解得
，，
故D正确，BC错误。
故选D。
7．答案：CD
解析：A.做匀速圆周运动的物体的加速度大小不变，但方向时刻改变，故A项错误；
B.圆周运动分为匀速圆周运动和变速圆周运动，匀速圆周运动的合外力一定指向圆心。而变速圆周运动的合外力不指向圆心，故B项错误；
C.开普勒第三定律
K为常数，此常数的大小只与中心天体有关，故C项正确；
D.平抛运动的加速度不变，做匀变速曲线运动，根据
可知
所以做平抛运动的物体在任意一段时间内速度变化的方向都是相同，竖直向下，故D项正确。
故选CD。
8．答案：ABD
解析：A.根据万有引力提供向心力
可得
则，故A正确；
B.根据万有引力提供向心力
可得
则，故B正确；
C.根据牛顿第二定律
可得
则
根据
又
则，
故C错误；
D.三颗卫星都绕地球运动，故由开普勒第三定律得
故D正确。
故选ABD。
9．答案：AD
解析：A.由平抛运动知识可知
此时速度方向与水平方向的夹角
可知α角不变，即速度与斜坡的夹角不变，故A正确；
B.由上可得
当时
当时
即C点不是AB的中点，故B错误；
C.运动员在B处着陆时的速度大小是
故C错误；
D.运动员在第一次练习时空中轨迹到坡面的最大距离为
故D正确。
故选AD。
10．答案：ACD
解析：ABC.物体在P点受重力和静摩擦力以及支持力，沿斜面方向的合力提供向心力，所以摩擦力可能背离圆心，也可能指向圆心，所以背离指向圆心时
解得
当摩擦力指向圆心时
解得
物体在Q点时合力提供向心力，所以摩擦力沿斜面向上，根据牛顿第二定律
解得
所以小物体所受静摩擦力最大值为，故AC正确，B错误；
D.小物体在M点所受的合力提供向心力，所以
解得
故D正确。
故选ACD。
11．答案：(1)AB(2)A(3)1.25
解析：（1）A.斜槽轨道末段N端必须水平，以保证小球做平抛运动，故A正确；
BD.P小球每次可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，因为不用保证每次小球的初速度相同，故B正确，D错误；
C.本实验只要求保证小球做平抛运动，斜槽轨道是否光滑不影响实验结果，故C错误。
故选AB。
（2）A.两球同时落地，可知P小球在竖直方向上的运动规律与Q小球相同，竖直方向做自由落体运动，故A正确；
B.本实验不能说明P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动，故BC错误。
故选A。
（3）小球做平抛运动，由图可知a到b与b到c的水平位移相同，时间间隔相等，设为T。竖直方向有
解得
水平方向有
b点时竖直方向的分速度
b点的速度
12．答案：（1）C（2）不同；A（3）；
解析：（1）本实验采用的科学方法是控制变量法，故选C。
（2）探究向心力大小F与质量m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）因为皮带不打滑，所以A点与C点的线速度相等，即
则
所以
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
13．答案：（1）（2）
解析：（1）设月球表面的重力加速度为g，则由题意，根据运动学规律有
解得
（2）设月球质量为M，则月球表面质量为的物体所受重力等于万有引力，即
月球的体积为
联立解得月球的平均密度
14．答案：（1）2m/s，方向是水平方向
（2）45N，方向是竖直向上
（3）2.5N，方向竖直向上
解析：（1）若小球恰好能过最高点，则小球在最高点时，重力恰好提供向心力，设细绳长为l，由牛顿第二定律可得
解得小球在最高点的速度大小为
速度方向为水平方向。
（2）当小球在最低点的速度为时，可知细绳的拉力方向竖直向上，由牛顿第二定律可得
解得细绳对小球的拉力大小是
（3）若把细绳换成轻杆，小球在最高点速度为时，由（1）解析可知，小球经最高点的最小速度为2m/s，因此小球在最高点速度为时，可知轻杆对小球的作用力为竖直向上，由牛顿第二定律可得
解得杆对小球的力大小为
15．答案：（1）（2）5m/s，5.8N（3）0.6s
解析：（1）小球恰好通过D点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得
可得
（2）小球从A点到B点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有
解得
小球沿切线进入圆弧轨道，则
小球在B点的向心力由支持力和重力在半径方向的分力的合力提供，则有
（3）小球从A点到B点的过程中做平抛运动，水平方向的分速度不变，可得
小球在水平面上做加速运动时
可得
小球做减速运动时
可得
由运动学的公式可知最大速度
又
联立可得