广西贺州市贺州第一高级中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题（原卷版+解析版）

这是一份广西贺州市贺州第一高级中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含广西贺州市贺州第一高级中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题原卷版docx、广西贺州市贺州第一高级中学2023-2024学年高一下学期4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24页， 欢迎下载使用。
1. 当一个物体的运动方向随时间变化时，物体做曲线运动。关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A. 曲线运动的速度大小一定变化B. 一段时间内，做曲线运动的物体的位移可能为零
C. 曲线运动的受力一定变化D. 在平衡力作用下，物体可能做曲线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．曲线运动的速度大小可能不变，例如匀速圆周运动，故A错误；
B．物体做圆周运动，转动一圈时，物体的位移为零，故一段时间内，做曲线运动的物体的位移可能为零，故B正确；
C．曲线运动受力可能不变，例如平抛运动，故C错误；
D．在平衡力作用下，物体将静止或做匀速直线运动，不可能做曲线运动，故D错误。
故选B。
2. 有一个质量为2kg的物体在x-y平面内运动，在x方向的速度图像和y方向的位移图像分别为甲、乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 物体做匀变速曲线运动
B. 物体所受合外力大小为12N
C. t=2s时的物体速度大小为8m/s
D. t=0时物体的速度大小为3m/s
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图可知在x方向，质点的匀加直线运动，速度均匀增加，在y方向上，位移均匀变化，做匀速直线运动，故加速度方向沿x方向，加速度与速度方向不在一条直线上，所以质点做匀变速曲线运动，故A正确；
B．由v-t图知物体的加速度
根据牛顿第二定律有
故B错误；
C．由v-t图知，2s末在x方向上速度为vx=6m/s，由x-t图知，在y方向上速度为，根据运动的合成，则质点此时速度的大小为
故C错误；
D．由v-t图知，在x方向上做初速度为vx=3m/s，由x-t图知，在y方向上初速度为，根据运动的合成，则质点的初速度的大小为
故D错误。
故选A。
3. 质点从同一高度水平抛出，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 质量越大，水平位移越大
B. 初速度越小，空中运动时间越短
C. 初速度越大，水平位移越大
D. 初速度越大，落地时竖直方向速度越大
【答案】C
【解析】
【详解】AB．竖直方向
可得运动时间
水平方向
可知水平位移与质量无关，运动时间与初速度无关，故AB错误；
C．根据
可知初速度越大，水平位移越大，故C正确；
D．落地时竖直方向的速度为
竖直方向的速度与初速度无关，故D错误。
故选C。
4. 我国首次自主火星探测任务“天问一号”探测器于2020年7月23日升空，2021年5月15日着陆火星乌托邦平原南部。下表是有关地球和火星的比较，根据表中信息可计算火星的公转周期约为（ ）
A. 365天B. 548天C. 670天D. 821天
【答案】C
【解析】
【详解】根据开普勒第三定律得
计算可得
T火=670天
故选C。
5. 下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎
B. 铁路的转弯处，外轨比内轨高是为了利用轮缘与内轨的侧压力来帮助火车转弯
C. “水流星”表演中，在最高点处水对桶底一定有压力
D. 洗衣机的脱水是利用了失重现象
【答案】A
【解析】
【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律有
速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大，越容易爆胎，故A正确；
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是使火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力，减轻轮缘与轨道的挤压，故B错误；
C．表演“水流星”时，当“水流星”通过最高点时，若满足
则此时水对桶底的作用力为零，故C错误；
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是利用了离心现象，故D错误。
故选A。
6. 中国空间站的问天实验舱中配置了变重力科学实验柜，它为科学实验提供了0.01G~2G范围内的高精度模拟重力环境。变重力实验柜的主要装置是两套离心机(如图甲所示)，离心机示意图如图乙所示，离心机旋转的过程中，实验载荷会对容器壁产生压力，这个压力的大小可以体现“模拟重力”的大小。根据上面资料结合所学知识，判断下列说法正确的是（ ）
A. 实验样品的质量越大“模拟重力加速度”越大
B. 离心机的转速变为原来的2倍，同一位置的“模拟重力加速度”也变为原来的2倍
C. 实验样品所受“模拟重力”的方向指向离心机转轴中心
D. 为防止两台离心机转速增加时对空间站的影响，两台离心机应按相反方向转动
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据题意可得
角速度与转速的关系为
则模拟重力加速度为
模拟重力加速度与样品的质量无关，离心机的转速变为原来的2倍，同一位置的“模拟重力加速度”变为原来的4倍，故AB错误；
C．离心机旋转的过程中，实验载荷有向外飞出的趋势，对容器壁产生的压力向外，故模拟重力的方向背离离心机转轴中心，故C错误；
D．根据牛顿第三定律可知，一台离心机转速增加时，会给空间站施加相反方向的力，使空间站发生转动，故为防止两台离心机转动时对空间站的影响，两台离心机应按相反方向转动，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，两根长度不同的细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于点。设法让两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动。已知跟竖直方向的夹角为跟竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）

A. 小球和的角速度大小之比为B. 细线和细线所受的拉力大小之比为
C. 小球利的向心力大小之比为D. 小球和的线速度大小之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．对圆锥摆的小球分析，设摆线与竖直方向夹角为，则有
解得
则小球和的角速度大小之比为
故A错误；
B．对圆锥摆的小球分析，设摆线与竖直方向夹角为，则有
则细线和细线所受的拉力大小之比为
故B错误；
C．对圆锥摆的小球分析，设摆线与竖直方向夹角为，则有
则小球和的向心力大小之比为
故C正确；
D．对圆锥摆的小球分析，设摆线与竖直方向夹角为，则有
解得
则小球和线速度大小之比为
故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分）
8. 如图所示，质量为m的小物块在半径为r的圆筒内随圆筒一起绕圆筒的轴线OO′匀速转动，已知重力加速度为g，物块与简壁间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 圆筒转动的角速度至少为
B. 圆筒转动的角速度至少为
C. 逐渐增大圆筒的转速，物块所受摩擦力逐渐变大
D. 逐渐增大圆筒的转速，物块所受摩擦力不变
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．筒壁对小物块的弹力提供小物块做圆周运动的向心力，有
在竖直方向上，小物块的重力与筒壁对小物块的摩擦力平衡，有
联立解得
所以圆筒转动的角速度至少为，故A正确，B错误；
CD．逐渐增大圆筒的转速，即角速度增大，筒壁对小物块的弹力增大，最大静摩擦力增大，但是物块所受摩擦力始终与重力平衡，所以摩擦力保持不变，故C错误，D正确。
故选AD。
9. 如图所示，A、B、C三个材质相同的小物体放在匀速转动的水平圆台上，始终与平台保持相对静止。已知A的半径是，B和C半径均为，A、B、C三个小物体质量之比为，则（ ）
A. 小物体A的线速度最大，加速度也最大
B. 小物体C的线速度最大，加速度也最大
C. 小物体A与B所受摩擦力大小相同，C所受摩擦力最大
D. 若三个物体位置不变，则无论三个物体的质量如何变化，当转台转速增大，总是小物体A先发生相对滑动
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．由题意，根据
，
三个小物体随水平圆台一起转动角速度相同，则转动的半径越大，线速度越大，加速度也最大，所以A的线速度最大，加速度也最大，故A正确，B错误；
C．小物体随水平圆台一起转动所需向心力与静摩擦力来提供，设A、B、C三个小物体质量分别为，，；则有
，，
可知A与B所受摩擦力大小相同，C所受摩擦力最大，故C正确；
D．当转台转速逐渐增大，物块受到的摩擦力达到最大静摩擦力时，对A有
解得A发生相对滑动的临界角速度为
对B有
解得B发生相对滑动的临界角速度为
对C有
解得C发生相对滑动的临界角速度为
可知A发生相对滑动的临界角速度最小，若三个物体位置不变，则无论三个物体的质量如何变化，当转台转速增大，总是小物体A先发生相对滑动，故D正确。
故选ACD。
10. 2023年11月18日出现了“火星合日”现象，即当火星和地球分别位于太阳两侧与太阳共线干扰无线电时，影响通信的天文现象，因此中国首辆火星车“祝融号”（在火星赤道表面附近做匀速圆周运动）发生短暂“失联”。如图所示，已知地球与火星绕太阳做匀速圆周运动，且运动方向相同，火星、地球公转轨道半径之比为3∶2，忽略行星间的作用力。下列说法正确的是（ ）
A. 火星、地球绕太阳公转的线速度之比为
B. 火星、地球绕太阳公转的周期之比为
C. 相同时间内，火星与太阳连线、地球与太阳连线扫过的面积之比为
D. 下一次“火星合日”将出现在2025年11月18日之后
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力有
解得线速度
可知火星与地球绕太阳运动的线速度之比约为
故A正确；
C．卫星与太阳连线扫过的面积
则相同时间内，火星与太阳连线、地球与太阳连线扫过的面积之比
故C正确；
BD．根据开普勒第三定律有
可知火星与地球绕太阳运动的公转周期之比约为
已知，相邻两次“火星合日”的时间间隔满足
解得
所以下一次“火星合日”将出现在2025年11月18日之后，故B错误，D正确。
故选ACD。
三、实验填空题（本题共2小题，共15分）
11. 三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：
(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明____________________；
(2)乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到的现象应是_________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明________；
(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片，图中每个小方格的边长为1.25 cm，则由图可求得拍摄时每________s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。（g取9.8 m/s2）
【答案】 ①. 两球在竖直方向上运动情况相同，做自由落体运动，与A球初速度大小无关。 ②. P球击中Q球 ③. 平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动 ④. 0.036 ⑤. 0.7
【解析】
【详解】(1)[1]甲图中两球在竖直方向上同时开始运动，着地时在竖直方向上通过了相同的距离，若无论A球初速度大小如何，两球总是同时着地，说明两球在竖直方向上运动情况相同，做自由落体运动，与A球初速度大小无关。
(2)[2][3]图乙中两球同时离开轨道后，一球在水平方向上匀速运动，另一球做平抛运动。实验可观察到的现象应是P球能击中Q球；仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象表明两球在相同时间内在水平方向上通过了相同距离，P做平抛运动的水平分运动与Q的匀速运动情况相同，即平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动。
(3)[4]做平抛运动的小球在竖直方向上是匀变速运动，竖直方向上有
由图知
故解得；
[5]小球做平抛运动初速度大小为
12. 向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随左塔轮和右塔轮匀速转动，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套筒下降，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。如图是探究过程中某次实验时装置的状态，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1。
（1）在研究向心力的大小F与角速度ω关系时，要保持________相同。
A ω和rB. ω和mC. m和rD. m和F
（2）在某次实验中，一同学把两个质量相等的小球分别放在A、C位置，将皮带连接在左、右半径之比为2:1的塔轮上，匀速转动手柄时，此时可研究向心力的大小F与________的关系，则放在挡板A处的小球与C处的小球周期大小之比为________。
（3）在某次实验中，一同学把两个质量相同的小球分别放在挡板B、C位置，皮带套在半径之比为3:1的左、右两边塔轮上，则转动时左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为________。
【答案】（1）C （2） ①. 角速度ω ②. 2:1
（3）2:9
【解析】
【小问1详解】
[1]根据
在研究向心力的大小F与角速度ω关系时，要保持m和r相同。
故选C。
【小问2详解】
[1][2]把两个质量相等的钢球放在A、C位置时，则控制质量相等、半径相等，研究的目的是向心力F的大小与角速度ω的关系，将皮带连接在左、右半径之比为2:1的塔轮上，两塔轮边缘上各点线速度相等，根据
放在挡板A处的小球与C处的小球角速度之比为1:2，根据
放在挡板A处的小球与C处的小球周期大小之比为2:1。
【小问3详解】
[1]皮带套在半径之比为3:1的左、右两边塔轮上，根据小问2推理过程同样可推知，角速度之比为，又，根据
向心力大小之比2:9。
四、计算题（本题有3小题，共39分。解答过程要求画出必要的图示和写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤，只写出结果不给分。）
13. 跳台滑雪是勇敢者的运动，它是利用依山势特别建造的跳台进行的。运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆。这项运动极为壮观，设一位运动员由山坡顶的A点沿水平方向飞出，到山坡上的B点着陆。如图所示，已知运动员水平飞出的速度为v0=20m/s，山坡倾角为θ=37°，山坡可以看成一个斜面。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8）求：
（1）运动员在空中飞行的时间t；
（2）运动员在B点着陆时的速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）设A到B的竖直高度为h，有
A到B的水平距离为x，有
由几何关系，得
联立三式，代入数据解得
（2）运动员落到B点，竖直方向有
所以在B点的速度大小为
【点睛】平抛运动一般由两种研究方法，即分解速度和位移，如果知道速度方向，就用求解，如果知道位移关系，则用求解。
14. “神舟十五号”飞船于2022年11月29日发射成功，并和空间站顺利对接。对接后“神舟十五号"在离地球表面高度为h的空中绕地球做匀速圆周运动，运行周期为T，已知地球的半径为R，引力常量为G，求：
（1）地球的质量M；
（2）地球表面的重力加速度大小g；
（3）地球的第一宇宙速度v1。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据万有引力提供向心力，有
解得地球的质量
（2）由
解得地球表面的重力加速度大小
（3）由
解得地球的第一宇宙速度
15. 某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有一质量为的小球，甩动手腕可以使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动，如图1所示，也可以使球在水平面内做匀速圆周运动，如图2所示．已知握绳的手离地高度为，手与球之间的绳长为，绳能承受的最大拉力为，重力加速度为，忽略空气阻力和手的摆动，问：
（1）当某次在竖直平面内运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，球从绳断飞出到落地的水平距离多大？
（2）如果小球在水平面内做匀速圆周运动，球的速度增大，绳子拉力增大，绳恰好受到所能承受的最大拉力时对应的速度多大？落地点到手的竖直投影点的距离多大？
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）在最低点由牛顿第二定律可得
其中
，
解得
由平抛运动规律可得
解得
则球从绳断飞出到落地的水平距离为
（2）设绳与竖直方向的夹角为，对小球，水平方向有
，
竖直方向有
联立解得
，
由平抛运动规律可得
解得
则
则落点与O点的距离为
质量（kg）
密度（/cm3）
直径（km）
半长轴（天文单位）
离心率
公转周期（天）
地球
6.0×1024
5.5
1.3×104
1
0.0167
365
火星
6.4×1023
3.9
6.8×103
1.5
0.0934