四川成都外国语学校2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

这是一份四川成都外国语学校2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含四川成都外国语学校2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、四川成都外国语学校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28页， 欢迎下载使用。

注意事项：
1、本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分．
2、本堂考试75分钟，满分100分．
3、答题前，考生务必将自己的姓名、学号填写在答卷上，并使用2B铅笔填涂．
4、考试结束后，将答题卡交回．
一、单项选择题（本题共8小题．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，每小题4分，共32分）
1. 小明在考试之前对习题中的一些易错的概念进行了整理和归纳，下列说法中正确的是（ ）
A. 做圆周运动的物体所受合力一定指向圆心
B. 匀速圆周运动一定是变速运动
C. 牛顿提出万有引力定律时，便测出了万有引力常量
D. 开普勒第三定律仅适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕地球的运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．做圆周运动的物体，所受合力方向不一定指向圆心，如竖直平面内变速圆周运动，故A错误；
B．由于物体做匀速圆周运动时速度的方向不断变化，故匀速圆周运动一定是变速运动，一定具有加速度，故B正确；
C．牛顿发现了万有引力定律，但没有测出引力常量，卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量，故C错误；
D．开普勒第三定律也适用于围绕地球运行的所有卫星，故D错误；
故选B。
2. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 如图A所示，汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B. 如图B所示，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
C. 如图C所示，轻质细绳长为l，一端固定一个小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球的速度可以小于
D. 如图D所示，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
【答案】B
【解析】
【详解】A．如图A所示，汽车通过凹形桥的最低点时，具有向上的加速度，则处于超重状态，故A错误；
B．如图B所示，火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，故车轮做离心运动，与外轨产生挤压，即外轨受到挤压，故B正确；
C．如图C所示，在最高点，当小球的重力刚满足向心力要求时有
此时小球的速度最小为，故C错误；
D．如图D所示，水滴和衣服间的作用力不足以提供水滴做圆周运动的向心力，水滴做离心运动，故D错误。
故选B。
3. 如图所示为自行车传动装置示意图，已知链轮的半径cm，飞轮的半径cm，后轮的半径cm，A、B（图中未画出）分别为链轮和后轮边缘上的点．若飞轮转动的角速度为20rad/s，则在自行车匀速前进的过程中下列说法正确的是（ ）
A. 链轮和后轮的角速度大小之比为2∶1
B. A、B两点的线速度大小之比为1∶2
C. A、B两点的向心加速度大小之比为1∶12
D. 自行车前进的速度大小约为1m/s
【答案】C
【解析】
【详解】AB．设飞轮边缘有一点C，由于链轮和飞轮之间通过链条传动，所以A、C两点线速度大小相等，即
又因为后轮和飞轮同轴转动，故B、C两点角速度相同，即
根据可知A、C两点的角速度大小之比为
则链轮和后轮的角速度大小之比为1：2；
B、C两点的线速度大小之比为
A、B两点的线速度大小之比为1：6，故AB错误；
C．根据向心加速度公式可知，A、B两点的向心加速度大小之比为1∶12，故C正确；
D．飞轮转动的角速度为20rad/s，则线速度为
m/s
结合A、B两点的线速度大小之比可知，自行车前进的速度大小为6m/s，故D错误。
故选C。
4. 发射一颗人造地球同步卫星，先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的点调整速度进入转移轨道，在转移轨道上的远地点调整速度后进入目标轨道。下列说法中错误的是（ ）
A. 卫星在轨道上的点需要减速才能进入轨道
B. 卫星在轨道上点的加速度大于轨道上的加速度
C. 卫星在轨道上点的线速度小于轨道上点的线速度
D. 卫星在轨道上从到运行的时间小于卫星在轨道上绕行的半周期
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．卫星在轨道进入轨道需要卫星做离心运动，即需要点火加速，A错误，符合题意；
B．根据牛顿第二定律可知
即
由图可知，卫星在轨道上点轨道半径等于轨道上点的轨道半径，所以加速度相等，B错误，符合题意；
C．由万有引力提供向心力可知
卫星在轨道上点为近地点，点为远地点，所以，C错误，符合题意；
D．由开普勒第三定律可知，轨道半径越高，周期越大，卫星在轨道上从到运行的时间刚好为轨道上的半周期，所以卫星在轨道上从到运行的时间小于卫星在轨道上绕行的半周期，D正确，不符合题意。
故选ABC。
5. “双星系统”由两颗相距较近恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1：m2＝3：2。则可知（ ）
A. m1、m2做圆周运动的线速度之比为3：2
B. m1、m2做圆周运动的角速度之比为2：3
C. m1做圆周运动的半径为L
D. 其他条件不变, 只两颗星之间的距离增大时两颗星的周期变小
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．根据万有引力提供向心力
解得
因为双星靠相互间的万有引力提供向心力，即向心力大小相等，具有相同的角速度，根据
可得线速度之比为2：3，又
得
故AB错误，C正确；
D．根据
化简可得
两式相加，得
解得
所以其他条件不变, 只两颗星之间的距离增大时，周期增大，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，长为l轻杆，一端固定一个小球；另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内做圆周运动，小球过最高点的速度为v，下列叙述中正确的是（ ）
A. v的值必须大于等于
B. 当v由零逐渐增大时，小球在最高点所需向心力先减小后增大
C. 当v由值逐渐增大时，杆对小球的弹力逐渐增大
D. 当v由值逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球在最高点时，设杆对小球的作用力为F，根据牛顿第二定律有
当时
此时杆对小球的作用力竖直向上，所以小球过最高点的速度为
故A错误；
B．根据向心力公式
当v由零逐渐增大时，小球在最高点所需向心力逐渐增大，故B错误；
CD．当时
所以当v由值逐渐增大时，杆表现为拉力，杆对小球的弹力逐渐增大，当v由值逐渐减小时，杆表现为支持力，杆对小球的弹力逐渐增大，故C正确，D错误；
故选C。
7. 据报道，2016年2月18日嫦娥三号着陆器玉兔号成功自主“醒来”，嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士介绍说，自2013年12月14日月面软着陆以来，中国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作最长记录。假如月球车在月球表面以初速度竖直向上抛出一个小球，经时间t后小球回到出发点，已知月球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 月球的第一宇宙速度为
B. 月球的质量为
C. 月球表面的重力加速度为
D. 探测器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为
【答案】A
【解析】
【详解】C．根据竖直上抛运动规律有
解得在月球表面的重力加速度为
C错误；
B．根据月球表面重力等于万有引力可知
解得
B错误；
A．根据万有引力提供圆周运动向心力可知
由此解得，第一宇宙速度为
A正确；
D．绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为
D错误。
故选A。
8. 如图所示，倾角的斜面ABC固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，斜面最低点A在转轴上。转台以角速度ω匀速转动时，将质量为m的小物块（可视为质点）放置于斜面上，经过一段时间后小物块与斜面一起转动且相对静止在斜面上，此时小物块到A点的距离为L。已知小物块与斜面之间动摩擦因数为0.5，重力加速度为g，若最大静摩擦等于滑动摩擦力，，。则物块相对斜面静止时（ ）
A. 小物块受到的摩擦力方向一定沿斜面向下
B. 小物块对斜面的压力一定等于mg
C. 水平转台转动角速度ω应不小于
D. 水平转台转动角速度ω的最大值为
【答案】C
【解析】
【详解】A．当角速度较小时，小物块有沿斜面向下的运动趋势，受到的摩擦力方向沿斜面向上，故A错误；
BCD．当角速度最小时，物块恰好不下滑，受力分析如图1所示
y轴方向根据平衡条件有
x轴方向
解得
，
当角速度最大时，物块恰好不上滑，受力分析如图2所示，y轴方向根据平衡条件
x轴方向
解得
，
由上分析可知，角速度取值范围为
小物块对斜面的压力大小
取值范围为
故C正确，BD错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题．每小题只有两个正确选项，选对不全得2分，全部选对得4分，不选或错选不得分，共12分）
9. 如图所示，a为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，b为近地轨道卫星，c为同步轨道卫星，d为高空探测卫星。若a、b、c、d绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（ ）
A. a、b、c、d中，a的加速度最大
B. a、b、c、d中，b的线速度最大
C. a、b、c、d中，c的角速度最大
D. a、b、c、d中，d的周期最大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．a、c的角速度相同，则根据
可知，a的加速度小于c的加速度，则a的加速度不是最大的，故A错误；
B．a、c的角速度一样，根据
可知，a的线速度小于c，又根据
得
可知b的速度大于c、d的速度，可知b的线速度最大，故B正确；
CD．根据开普勒第三定律可知，b、c、d中d的周期最大，而a、c周期相等，可知a、b、c、d中，d的周期最大。同理根据开普勒第三定律可知，b、c、d中b的角速度最大，而a、c角速度相同，所以可知a、b、c、d中，b的角速度最大，故C错误，D正确。
故选BD。
10. 某水平圆形环岛路面如图（a）所示，当汽车匀速率通过环形路段时，汽车所受侧向静摩擦力达到最大时的最大速度称为临界速度，认为汽车所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车所受的合力为零
B. 汽车受重力、弹力、摩擦力的作用
C. 如图（b）甲车的临界速度小于乙车的临界速度
D. 如图（b），若两车质量相同，以大小相等且不变的角速度绕环岛中心转，甲车所受侧向静摩擦力比乙车的大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．汽车做曲线运动，合力不为零，故A错误；
B．根据受力分析可知汽车受重力、弹力、摩擦力，故B正确；
C．根据
最大静摩擦力不变，则外侧行驶半径较大，临界速度较大，故C正确；
D．根据牛顿第二定律
两车质量相等，角速度大小相等，甲车运动半径小，则受到指向轨道圆心的摩擦力小，故D错误。
故选BC。
11. 如图所示，倾斜圆盘圆心处固定有与盘面垂直的细轴，盘面上沿同一直径放有质量均为m的A、B两物块（可视为质点），两物块分别用两根平行圆盘的不可伸长的轻绳与轴相连，A、B两物块与轴的距离分别为2d和d，两物块与盘面的动摩擦因数相同，盘面与水平面夹角为。当圆盘以角速度匀速转动时，物块A、B始终与圆盘保持相对静止，且当物块A转到最高点时，A所受绳子拉力刚好减小到零而B所受摩擦力刚好增大到最大静摩擦力。已知重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C. 运动过程中绳子对A拉力的最大值为
D. 运动过程中B所受摩擦力最小值为
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】A．对A、B受力分析，A在最高点由牛顿第二定律有
B在最低点，由牛顿第二定律有
联立解得
故A正确；
B．由向心力公式可得
代入
解得
故B正确；
C．运动过程中，当A到最低点时，所需的拉力最大设为，由牛顿第二定律有
代入数据解得
故C错误；
D．运动过程中，当B到最高点时，所需的摩擦力最小设为，由牛顿第二定律有
联立解得
故D正确。
故选ABD。
三、实验题（本题共2个小题，满分14分）
12. 探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验装置如图所示。转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮自上而下有三层，左侧塔轮自上而下半径分别为r、2r、3r，右侧塔轮自上而下半径分别为3r、2r、r。左右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A（或B）处，A、C到塔轮中心的距离相等。两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小可由塔轮中心标尺露出的等分格的格数读出。

（1）在该实验中应用了______来探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系。
A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法
（2）如果某次实验中，小明用两个质量相等的小球放在A、C位置，匀速转动时，左边标尺露出1格，右边标尺露出9格，则皮带连接的左右塔轮转动的角速度之比为______；塔轮自上而下为第一层至第三层，此时左侧塔轮第______层与右侧塔轮第______层通过皮带连接。
【答案】 ①. B ②. 1：3 ③. 三 ④. 三
【解析】
【详解】（1）[1] 实验中应用了控制变量法来探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系，故选B。
（2）[2]根据向心力公式
左边标尺露出1格，右边标尺露出9格，则A、C位置小球受到的向心力大小之比为1:9，小球质量相同，A、C位置小球处小球运动的半径相等，故左右塔轮转动的角速度之比为1：3；
[3][4]左右塔轮边缘的线速度大小相等，根据公式
可得
故可知此时左侧塔轮第三层与右侧塔轮第三层通过皮带连接。
13. 某兴趣小组的同学设计了图（a）所示的装置，用来测量滑块质量（滑块可视为质点）和滑块与水平台面间的动摩擦因数。水平转台能绕竖直的轴匀速转动，装有遮光条的小滑块放置在转台上，不可伸长的细线一端连接小滑块，另一端连到固定在转轴上的力传感器上，连接到计算机上的传感器能显示细线的拉力F，安装在铁架台上的光电门可以读出遮光条通过光电门的挡光时间t，兴趣小组采取了下列步骤：
①用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
②将滑块放置在转台上，使细线刚好绷直，量出滑块到转轴距离L；
③控制转台以某一角速度匀速转动，记录力传感器和光电门的示数，分别为和；依次增大转台的角速度，并保证其每次都做匀速转动，记录对应的力传感器示数、…和光电门的示数、…。
回答下面的问题：
（1）滑块匀速转动的线速度可表示为______（用d、t中字母表示）。
（2）如图（b），当大于b时，滑块做匀速圆周运动的向心力由哪些力提供（ ）
A. 绳子的拉力B. 转盘的摩擦力C. 绳子的拉力和转盘的摩擦力
（3）处理数据时，兴趣小组的同学以力传感器的示数F为纵轴，为横轴，建立直角坐标系，描点后拟合为一条直线，如图（b）所示（图中a、b已知），设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则物块的质量______。（用a、b、L、d中字母表示）
【答案】13.
14. C 15.
【解析】
【小问1详解】
滑块匀速转动的线速度即滑块通过光电门的速度可以用平均速度计算
【小问2详解】
由图（b）可知，当时，绳子的拉力大于零，则此时，滑块所受的绳子的拉力和转盘的摩擦力提供向心力。
故选C。
【小问3详解】
当时，滑块所受的绳子的拉力和转盘的摩擦力提供向心力，则
则图（b）的斜率为
解得
四、计算题（本题共3个小题，共42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位．）
14. “嫦娥五号”探测器已成功实施近月制动，进入环月轨道.探测器在近月点多次变轨后依次进入椭圆轨道Ⅰ和近月圆轨道Ⅱ，简化过程如图。已知探测器在轨道Ⅱ上绕月运行的周期为，轨道Ⅰ近月点和远月点到月心距离分别为a和b，引力常量为G。求：
（1）月球的质量M；
（2）探测器在轨道Ⅰ上绕月运行的周期T。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）探测器在轨道II上运动时
解得
（2）轨道Ⅰ的半长轴为
根据开普勒第三定律有
解得
15. 如图所示，一圆盘可以绕过圆心的竖直轴转动，圆盘圆心处有一光滑小孔，质量为的物体放于距圆心处，通过一轻质刚性绳与圆心下方物体相连，的质量为，与圆盘之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。圆盘由静止开始缓慢加速转动，物体与圆盘始终保持相对静止。
（1）细绳伸直且无拉力的最大角速度为，问与圆盘之间的动摩擦因数；
（2）当圆盘角速度多大时，将离开地面。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意可知，当圆盘角速度为时，和圆盘之间的摩擦力达最大，有
得
（2）B将离开地面时， 对地面的压力为零， 则有
T=mBg
解得
16. 某工厂生产流水线示意图如图所示，半径较大的水平圆盘上某处E点固定一小桶，在圆盘直径DE正上方平行放置长为L=6m的水平传送带，传送带轮的半径都是 r=0.1m，传送带右端C点与圆盘圆心O在同一竖直线上，竖直高度h＝1.25 m．AB为一个与CO在同一竖直平面内的四分之一光滑圆轨道，半径R＝1.25 m，且与水平传送带相切于B点．一质量m＝0.2 kg的工件(可视为质点)从A点由静止释放，工件到达圆弧轨道B点无碰撞地进入水平传送带，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，当工件到达B点时，圆盘从图示位置以一定的转速n绕通过圆心O的竖直轴匀速转动，工件到达C点时水平抛出，刚好落入圆盘上的小桶内．取，求：
(1)滑块到达圆弧轨道B点时对轨道的压力；
(2)若传送带不转动时圆盘转动的转速n应满足的条件；
(3)当传送带轮以不同角速度顺时针匀速转动时，工件都从传送带的C端水平抛出，落到水平圆盘上，设落点到圆盘圆心O的距离为x，通过计算求出x与角速度ω之间的关系并准确作出x—ω图像．
【答案】（1），方向竖直向下；（2）(r/s) （k=1.2.3…….）；（3）
【解析】
【详解】试题分析（1）根据动能定理和牛顿第二定律、第三定律即可求解压力；（2）根据动能定理求出物体在C点的速度，根据平抛运动规律求出物体运动的时间，根据物体运动的时间与转盘运动的时间相等，得出转速度的表达式；（3）滑块由B点到C点做匀减速运动，由运动学公式求出时间，滑块从B运动到小桶的总时间等于圆盘转动的时间，根据周期性求解应满足的条件，从而得出x随ω变化的方程式，并作出x随ω变化的图像．
（1）从A到B由动能定理得：
在B点由牛顿第二定理得：
联立解得：
由牛顿第三定律得： 方向竖直向下
（2）若传送带不动，设物体到达C点的速度为
对物体由动能定理得：
解得：
设物体从B点到C点的时间为，则： 解得：
设物体做平抛运动的时间为，则： 解得：
故，转盘转动的时间为：
在t时间内转盘应转动整数圈，物体才能落入小桶内，则：t=kT（k=1.2.3…….）
圆盘的转速(r/s) （k=1.2.3…….）
（3）若物体速度一直比传送带大，物体将一直做减速运动，设其到C点时速度为 由动能定理得：
解得：
则物体的位移为
传送带转动的角速度应满足
若物体速度一直比传送带小，物体将一直做加速运动，设其到C点时速度为
由动能定理得： 解得：
则物体的位移为
传送带转动的角速度应满足
当传送带的角速度满足 时
物体到达C点的速度与传送带相等，为，位移为
所以x随ω变化的图像为
【点睛】本题滑块经历三个运动过程，分段选择物理规律进行研究，关键是抓住圆盘与滑块运动的同时性，根据周期性求解应满足的条件，由此得出x随ω变化的方程式，并作出x随ω变化的图像．