鄄城县第一中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试卷(含答案)

这是一份鄄城县第一中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试卷(含答案)，共13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．关于向心力，下列说法正确的是( )
A.物体由于做圆周运动还受到一个向心力
B.向心力可以是任何性质的力
C.做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力
D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定指向圆心
2．如图为公路自行车赛中运动员在水平路面上急转弯的情境，运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线，将运动员与自行车看作一个整体，下列论述正确的是( )
A.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供
B.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的支持力与重力的合力提供
C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
D.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需的向心力
3．如图所示，在匀速转动的圆盘圆心处通过一个光滑小孔把质量相等(均为m)的两物块用轻绳连接，物块A到转轴的距离为，与圆盘间的动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力(已知)，则( )
A.物块A一定会受圆盘的摩擦力
B.当转速时，A不受摩擦力
C.A受摩擦力方向一定与线速度方向在一条直线上
D.当圆盘转速时，摩擦力方向沿半径背离圆心
4．为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( )
A.B.C.D.
5．若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证( )
A.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的
B.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的
C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的
D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
6．设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度比为k(均不计阻力)，且已知地球与该天体的半径之比也为k，则地球与此天体的质量之比为( )
A.1B.C.kD.
7．已知地球赤道处的重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a假设要使赤道上的物体恰好“飘”起来，则地球的转速应该变为原来的( )
A.倍B.倍C.倍D.倍
8．有四颗地球卫星：a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动；b在地球的近地圆轨道上正常运行；c是地球同步卫星；d是高空探测卫星。各卫星排列位置如图，则下列说法正确的是( )
A.a的向心加速度大于b的向心加速度
B.四颗卫星的速度大小关系是：
C.在相同时间内b转过的弧长最长
D.d的运动周期可能是
二、多选题
9．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在平面的倾角为θ，则( )
A.该弯道的半径
B.当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变
C.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压
D.当火车速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压
10．火星与地球的质量比为a，半径比为b，则它们的第一宇宙速度之比和表面的重力加速度之比分别是( )
A.B.C.D.
11．如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球一水星连线与地球一太阳连线夹角α，地球一金星连线与地球一太阳连线夹角β，两角最大值分别为、。则( )
A.水星的公转周期比金星的大
B.水星的公转向心加速度比金星的大
C.水星与金星的公转轨道半径之比为
D.水星与金星的公转线速度之比为
12．2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量是“玉兔二号”的K倍，火星的质量是月球的N倍，火星的半径是月球的P倍，火星与月球均视为球体，则( )
A.火星的平均密度是月球的倍
B.火星的第一宇宙速度是月球的倍
C.火星的重力加速度大小是月球表面的倍
D.火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔二号”引力的倍
三、实验题
13．在探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系实验中：
(1)小明同学用如图甲所示装置，转动手柄，使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨道半径之比为，在探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量_____(选填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板B与挡板C处，同时选择半径_____(选填“相同”或“不同”)的两个塔轮进行实验。
(2)小王同学用如图乙所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕坚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，光电门记录遮光片通过的时间，滑块的旋转半径为r，滑块随杆一起做匀速圆周运动。
①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______。（用相关物理量符号表示)
②以F为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸中描出数据点作出一条倾斜的直线，若图像的斜率为k，则滑块的质量为______(用k、r、d表示)。
14．(1)在“研究平抛物体的运动”实验中，已备有下列器材：白纸、图钉、薄木板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的______。
A.秒表B.天平C.重垂线D.弹簧测力计
(2)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，在该实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差______。
A.斜槽轨道末端必须水平
B.斜槽轨道必须光滑
C.每次实验要平衡摩擦力
D.小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放
(3)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为_____。
(4)在另一次实验中，将白纸换成方格纸，每个格的边长。通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______，经过B点时的速度为______，抛出点的坐标为______。(此问g取)
四、计算题
15．已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T，试求地球同步卫星的向心加速度大小。
16．某恒星的两颗行星P、Q在同一轨道平面沿同一方向绕恒星做匀速圆周运动，行星Q的轨道半径为行星P的轨道半径的4倍.
(1)求P、Q两行星的运行周期之比；
(2)若某时刻两行星和恒星正好在一条直线上，求两行星再次与恒星在一条直线上所需的最小时间与P行星周期的比值k
17．有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，求：
(1)m对M的万有引力大小；
(2)现从M中挖去半径为的球体，(两球心和质点在同一直线上，且两球表面相切)如图所示，则剩余部分对m的万有引力大小。
18．我国计划在2030年前后完成载人登月计划，若宇航员登月后站在一斜坡上，从P点沿水平方向以初速度抛出一小石块，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，斜坡的倾角为a，已知月球的半径为R，引力常量为G。求：
(1)月球表面的重力加速度g；
(2)月球的质量M；
(3)月球的第一宇宙速度v。
参考答案
1．答案：B
解析：
2．答案：A
解析：
3．答案：D
解析：若，则物块A不受摩擦力，A错误；当摩擦力为零时，，代入数据解得，B错误；物块A受摩擦力方向与半径在一条直线上，指向圆心或背离圆心，C错误；当圆盘转速时，物块A有沿半径向内运动的趋势，所以摩擦力方向沿半径背离圆心，D正确。
4．答案：C
解析：卫星均围绕地球做匀速圆周运动，由开普勒第三定律可得，解得，选项C正确。
5．答案：A
解析：
6．答案：C
解析：在地球上某天体上因为所以
根据解得又解得故选C。
7．答案：B
解析：物体随地球自转时，赤道上物体受万有引力和支持力，支持力等于重力，即，
物体“飘”起来时只受万有引力，故，故，又由于联立解得：，故B正确。
8．答案：C
解析：A.因为a、c的角速度相同，根据因a离地心的距离小于c离地心的距离，所以a的向心加速度小于c，b、c是围绕地球公转的卫星，根据万有引力提供向心力解得因b的轨道半径小于的轨道半径，所以b的向心加速度大于c，综上分析可知，a的向心加速度小于b的向心加速度，故A错误；
B.因为a、c的角速度相同，根据知a的速度小于c，b、c、d是围绕地球公转的卫星，根据万有引力提供向心力解得
因b的轨道半径最小，d的轨道半径最大，所以b的速度大于c，c的速度大于d，则故B错误；
C.因b的线速度最大，则在相同时间内b转过的弧长最长，故C正确；
D.c、d是围绕地球公转的卫星，根据万有引力提供向心力解得可知因d的轨道半径大于c的轨道半径，d的周期大于c，而c的周期是，则d的运动周期大于，故D错误。故选C。
9．答案：ABD
解析：火车拐弯时不侧向挤压轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得，解得，故A正确；由，可得，可知火车规定的行驶速度大小与质量无关，故B正确；当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，此时外轨对火车轮缘有侧压力，轮缘挤压外轨，故C错误，D正确。
10．答案：BC
解析：由可得知由结合可得知故BC正确，AD错误。故选BC。
11．答案：BC
解析：根据万有引力提供向心力有可得，因为水星的公转半径比金星小，故可知水星的公转周期比金星小；水星的公转向心加速度比金星的大，故A错误，B正确；
C.设水星的公转半径为，地球的公转半径为，当α角最大时有同理可知有所以水星与金星的公转半径之比为故C正确；
D.根据可得结合前面的分析可得故D错误；故选BC。
12．答案：AD
解析：根据密度的定义有体积可知火星的平均密度与月球的平均密度之比为即火星的平均密度是月球的倍，故A正确；
由可知火星的重力加速度与月球表面的重力加速度之比为即火星的重力加速度是月球表面的重力加速度的，由可知火星的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为故BC错误；由万有引力定律可知火星对“祝融号”引力与月球对“玉兔二号”引力之比故D正确。故选AD。
13．答案：(1)相同；相同
(2)；
解析：(1)探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，由可知，应保证质量和角速度相同，而皮带连接的轮塔的线速度相同，要保证角速度相同应选择半径相同的轮塔，以此进行探究；
(2)遮光片经过光电门时的遮光时间为，则可计算线速度为则角速度为
；由可得可得解得
14．答案：(1)C
(2)
(3)1.6
(4)1.5；2.5；
解析：(1)除所给器材外，还需要重垂线，来确定y轴。由于实验不需要测量小球的质量、受力以及运动的时间，所以不需要天平、弹簧测力计、秒表。故选C。
(2)为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，故A正确；为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，斜槽不需要光滑，故B错误，故D正确；本实验中不需要平衡摩擦力，故C错误。故选AD。
(3)取题图乙可知，时，，在竖直方向有可得小球平抛运动的时间
则小球做平抛运动的初速度
(4)小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，有
解得
小球做平抛运动的初速度
小球经过B点时的竖直分速度
则小球经过B点时的速度
小球从抛出点到B点的时间
则抛出点到B点的水平距离
抛出点到B点的竖直距离
由于B点的坐标为，所以抛出点的坐标为，即
15．答案：
解析：设卫星离地面高度为
由以上三式解得
16．答案：(1)(2)
解析：(1)由万有引力提供向心力，则：
可知：解得：
(2)设两行星与恒星再次在一条直线上的最短时间为t，分析可知：两行星再次与恒星在一条直线上所需的最小时间与P行星周期的比值：联立以上方程可以得到
17．答案：(1)(2)
解析：(1)由万有引力定律球体与质点之间的万有引力
(2)完整球体的质量
挖去的小球质量
被挖掉的小球与质点之间的万有引力
故剩下部分对质点的万有引力
18．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)小石块做平抛运动，水平方向有
竖直方向有
根据几何关系有
月球表面的重力加速度为
(2)根据万有引力与重力的关系月球的质量为
(3)根据万有引力提供向心力月球的第一宇宙速度