河北省张家口张垣联盟2023-2024学年高一下学期5月月考物理试卷（A）(含答案)

这是一份河北省张家口张垣联盟2023-2024学年高一下学期5月月考物理试卷（A）(含答案)，共11页。试卷主要包含了9km/s等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1. 考试时间为75分钟， 满分100分。
2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.国际小行星中心于2021年 10月 8日确认公布了中国科学院紫金山天文台发现的一颗新彗星，命名为C/2021 S4。这颗彗星与太阳的最近距离约为7AU，绕太阳转一圈约需要1000年，假设地球绕太阳做圆周运动，地球与太阳的距离为1AU，万有引力常量为G， 则
A．由以上数据可以估算彗星的质量
B．由以上数据可以估算太阳的密度
C．彗星由近日点向远日点运动时动能减小
D．该彗星在近日点的向心加速度比地球绕太阳运动的向心加速度大
2.冬奥会的成功举办掀起了滑雪运动的热潮，如图所示为滑雪轨道的示意图，运动员沿轨道做匀变速曲线运动，运动员可以看做质点，且运动员运动到D点 （D点是曲线的拐点）时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则运动员从A 点运动到E 点的过程中，下列说法中正确的是
A．运动员经过 C点的动能比D 点的大
B．运动员经过A 点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°
C．运动员从 B 到E 的过程中所受合外力先做正功后做负功
D．运动员从B到E 的过程中所受合外力的功率先增大后减小
3.“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，地球近地卫星的的轨道半径近似等于地球半径，下列说法中正确的是
A．同步卫星的周期是近地卫星周期的n倍
B．同步卫星的运行速度是近地卫星速度的倍
C．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的倍
D．同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体随地球自转获得的向心加速度的倍
4.如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处。将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B 点速度为v，AB间的竖直高度差为h，重力加速度为 g，不计空气阻力，则
A．由 A 到 B 小球机械能守恒
B．由 A 到B 弹簧弹力对小球不做功
C． 由 A 到B 小球动能的增加量为mgh
D．小球到达位置 B 时弹簧的弹性势能为
5.我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉卫星发射中心成功发射。“墨子”由火箭发射至高度为500km的预定圆形轨道。此前在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7，G7属于地球静止轨道卫星 （高度约为36000km），它将使北斗系统的可靠性进一步提高。关于卫星以下说法中不正确的是
A．这两颗卫星的运行速度不可能大于 7.9km/s
B．北斗导航卫星 G7 一定在赤道上空飞行
C．量子科学实验卫星“墨子”的角速度比北斗 G7 的小
D．量子科学实验卫星“墨子”的线速度比北斗G7的大
6.水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，一质量为m=50kg的人从滑梯顶端滑下，已知滑梯顶端到末端的高度H=5.0m，末端到水面的高度h=1.0m，人的落水点到滑梯末端的水平距离为4.0m，重力加速度。g=10m/s2，将人视为质点，不计空气阻力。则此过程中人克服滑梯摩擦力所做的功为
A． 450JB． 500JC． 550JD． 600J
7.图甲所示的救生缓降器由挂钩（或吊环）、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可使人沿绳索缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的 v-t图像。已知工人的质量m=70kg，g=10m/s2，则下列说法中错误的是
A． 整个过程工人的最大动能为11340J
B．减速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为1330N
C．整个过程中救生缓降器对工人所做功为-31500J
D．t=2s时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为15960W
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.超级电容车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路面上行驶时，受到的阻力 F阻 是车重的0.1倍，g=10m/s2，则下列说法正确的是
A．超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度为 30m/s
B． 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，达到额定功率时超级电容车的速度大小为15m/s
C．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，匀加速过程中超级电容车的位移大小为200m
D．若超级电容车从静止开始，保持额定功率做加速运动，60s后达到最大速度，此过程中超级电容车的位移大小为1350m
9.轮轴机械是中国古代制陶的主要工具。如图所示，轮轴可绕共同轴线O自由转动， 其轮半径R=20cm，轴半径r=10cm，用轻质绳缠绕在轮和轴上，分别在绳的下端吊起质量为2kg、1kg的物块P和Q，将两物块由静止释放，释放后两物块均做初速度为0的匀加速直线运动，不计轮轴的质量及轴线O处的摩擦和空气阻力，重力加速度g=10m/s2。在 P 从静止下降1.2m的过程中，下列说法正确的是
A．P 重力势能的减小量等于Q 机械能的增加量
B． P、Q动能之比为4：1
C． Q 重力势能的增加量为 6J
D． P下降1.2m时， Q的速度大小为2m/s
10.如图甲所示，太阳系中有一颗“躺着”自转的蓝色“冷行星”——天王星，周围存在着环状物质。假设为了测定环状物质是天王星的组成部分，还是环绕该行星的卫星群，“中国天眼”对其做了精确的观测，发现环状物质线速度的二次方 （即v2）与到行星中心的距离的倒数 （即r-1） 关系如图乙所示。已知天王星的半径为r0，引力常r0，量为G，以下说法正确的是
A．环状物质是天王星的卫星群B．天王星的第一宇宙速度大于 v0
C．天王星的密度为D．天王星表面的重力加速度为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。
11.（10分）某同学用图（a）所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，图（b）是用6V、50Hz的打点计时器打出的一条连续点的纸带，O点为重锤下落的起点，选取的计数点A、B、C、D到O点的距离在图中已标出，重力加速度g=9.8m/s2，重锤的质量为1kg （计算结果均保留两位有效数字）。
（1）在进行实验时，下列说法正确的是 。
A．应用手托住重物由静止释放
B．先释放重锤，后接通电源
C．释放重锤前，重锤应尽量靠近打点计时器
D．纸带下方所挂重锤应该选用质量和密度较大的
（2）打点计时器打出C点时，重锤下落的速度vC= m/s，重锤的动能EkC= J。
（3）从起点O到打下C 点过程中，重锤的重力势能的减小量为 J。
（4）在误差允许的范围内，若重锤动能的增加量与重锤重力势能的减小量近似相等，即可验证机械能守恒定律。由上述计算可得重锤动能的增加量小于重锤重力势能的减小量，造成这种结果的主要原因是 。
12.（6分）用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”，通过电磁铁控制的小铁球从A 点自由下落，下落过程中经过光电门B，B与毫秒计时器（图中未画出）相连。实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。并测得小铁球的直径d，A点与B点间的距离h，小铁球经过光电门的挡光时间t（即毫秒计时器的读数）。
（1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量或已知 。
（2）多次改变A点与B 点间的距离h，重复上述实验，作出的变化图像，当图像的斜率k= 时，可判断小球下落过程中机械能守恒。
（3）经正确的实验操作，发现小球动能增加量总是与重力势能减少量存在一定的差值，若增加下落高度后，这个差值将 （选题“增加”“减小”或“不变”）， 原因是 。
13. （10分） 如图所示， 长为L=0.4m的轻杆一端连着质量为m=1kg的小球，另一端用铰链固接于水平地面上的O点，初始时小球静止于地面上。现在杆中点处施加一力F，使轻杆转动30°时撤去F，此过程 F 做功 10J。忽略一切摩擦，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）撤去 F 瞬间，小球的速度大小；
（2）小球到达最高点时，小球对轻杆的作用力。
14.（12分）2020年我国北斗三号组网卫星全部发射完毕。如图为发射卫星的示意图，先将卫星发射到半径为r1=r的圆轨道上做匀速圆周运动，到 A 点时使卫星加速进入椭圆轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度，使卫星进入半径为r2=2r的圆轨道做匀速圆周运动。已知卫星在椭圆轨道上时到地心的距离与速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上A 点时的速度为v，卫星的质量为m，地球的质量为 m地，引力常量为G，求：
（1）卫星在椭圆轨道上运行的周期与在半径为 r2的圆轨道上运行周期的比值；
（2）发动机在 B 点对卫星做的功。
15.（16 分）如图所示，一个质量为m=4kg的滑块从距离斜面底端高度为h=8m处由静止释放，无碰撞地滑上静止在光滑水平面上的木板，木板质量为M=4kg，二者共速后，经过一段时间木板撞到与其上表面等高的台阶上立即停止运动，滑块继续在木板上滑行，随后冲上光滑的水平台阶，进入半径为R=0.2m，，固定在台阶上的光滑竖直圆形轨道内侧，滑块到达轨道最高点时，对轨道的作用力等于其重力的3倍。已知滑块可视为质点，斜面倾角θ=53°，滑块与斜面、滑块与木板间动摩擦因数均为μ=0.5，重力加速度为g=10m/s2，试求：
（1）滑块冲上台阶时的速度大小；
（2）滑块与木板共速时的速度大小；
（3）木板的长度。
2023-2024 学年第二学期5月高一阶段测试卷
物理
1. C
【解析】彗星为绕行天体，通过已知数据无法计算彗星质量，故A错误；地球环绕太阳做圆周运动时，由万有引力提供向心力有，解得，可估算中心天体（太阳）的质量，但不知太阳本身半径无法算出太阳体积，从而无法算出密度，故B错误；彗星由近日点向远日点运动的过程中，太阳的引力做负功，则动能减小，故C 正确；由向心加速度可知，该彗星在近日点的向心加速度比地球绕太阳运动的向心加速度小，故 D 错误。
2. A
【解析】在D点时加速度与速度垂直，故加速度方向向上，合力方向也向上，所以运动员从A到D 的过程中，合力方向与速度方向夹角大于90°，合力做负功，动能减小，故A正确，B 错误。从B至E的过程中，合外力方向与速度方向的夹角先大于90°后小于90°，由公式P=Fvcsα可知合外力的功率先减小后增加，故C、D 项错误。
3. B
【解析】由万有引力提供向心力得，，，r=nR，所以同步卫星的周期是近地卫星周期的倍，同步卫星的运行速度是近地卫星速度的倍，故A 错误、B正确；同步卫星与地球赤道上的物体具有相同的角速度，根据v=rω知，同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的n倍，C 错误；根据an=ω2r，同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体随地球自转获得的向心加速度的n倍，D错误。
4. D
【解析】由A到B小球与弹簧组成的系统机械能守恒，小球机械能不守恒，故A错误；由系统机械能守恒可知，小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量与弹簧弹性势能增加量之和，故弹簧弹力对小球做负功，由A到B小球动能的增加量小于 mgh，小球到达位置B时弹簧的弹性势能为，故 B、C 错误； D正确。
5. C
【解析】根据，得，知轨道半径越大，线速度越小，量子科学实验卫星“墨子”的线速度比北斗G7的大，北斗G7和量子科学实验卫星“墨子”的线速度均小于地球的第一宇宙速度，北斗G7为同步卫星，只能定点于赤道正上方，根据，得，所以量子科学实验卫星“墨子”的角速度大， 故A、B、D正确； C 错误。
6. B
解析 根据可知 ，水平方向做匀速直线运动，人的落水点距离滑梯末端的水平距离为x=vt，解得，对人在滑梯上运动由动能定理可知，解得Wf=500J， 故B正确。
7. D
【解析】根据v-t图像可知3s末速度最大，则最大动能，故 A 正确；根据v-t 图像的斜率表示加速度可得，工人加速下滑时的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为F1=mg-ma=280N，工人减速下滑时的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得减速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为F2=mg+ma=1330N，故 B 正确； 根据v-t图像与坐标轴所围面积表示位移可知发生险情处离地面的高度为，整个过程由动能定理得 W+mgh=0， 解得W=-31500J， 故C 正确； t=2s工人的速度大小为v=a1t=12m/s， 此时钢丝绳对工人的拉力大小为F1=280N，此时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为P=F1v=3360W，故D 错误。
8. AD
【解析】 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F=F阻，
F阻=kmg=2000N，P=F阻vm，解得，故 A 正确；超级电容车做匀加速运动，由牛顿第二定律得F1-F阻=ma，解得F1=3000N，，设超级电容车刚达到额定功率时的速度为 v1，则，设超级电容车匀加速运动的时间为t1，则，再由，故B、C错误；从静止到达到最大速度整个过程牵引力与阻力做功，由动能定理得：，解得x2=1350m，故 D正确。
9. CD
【解析】根据机械能守恒可知，P重力势能的减小量大于Q机械能的增加量，故A 错误；由题意知轮半径R=20cm， 轴半径r=10cm， 根据线速度与角速度关系可知，则，故 B 错误； 在P 从静止下降1.2m的过程中，，由题意得，解得hQ=0.6m， 则Q 重力势能的增加量为，故C 正确；根据机械能守恒得，由A 项和B 项知，hQ=0.6m，解得vQ=2m/s，vp=4m/s，故D正确。
10. AC
【解析】若环状物质是天王星的卫星群，由天王星对环状物质的引力提供环状物质做圆周运动的向心力，则有，可得，则有，由图像特点可知，环状物质是天王星的卫星群，当r=r0时，v=v0，所以天王星的第一宇宙速度等于 v0，故A 正确，B错误；由图可得v2-r-1图像的斜率等于GM， 即，则天王星的密度，故C 正确；当r=r0时，卫星群在天王星的表面运行的线速度为v0，天王星表面的重力加速度即卫星群的向心加速度为，故D错误。
11.答案 （1）CD （2）1.5 1.1 （3）1.2 （4）有空气阻力以及各部分之间摩擦阻力 （每空2分）
【解析】 （1）实验开始时要使纸带处于竖直状态，用手或者夹子固定纸带上端，然后静止释放，故A 错误；实验时应先接通电源，后释放重物，故B错误；释放重锤前，重锤应尽量靠近打点计时器，故C正确；选用质量和密度较大的重物，可以减少空气阻力来减小误差，故D 正确。
（2）每两个点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为T=0.04s，则
，
（3）重锤的重力势能减小量：
△Ep=mghc=1×9.8×0.1254J≈1.2J
（4）经过正确的实验操作，发现重锤动能增加量总是稍小于重力势能减少量，原因是有空气阻力以及各部分之间的摩擦阻力，使得部分重力势能转化为内能。
12.答案 （1）当地重力加速度g（2分） （2）（2分） （3）增加（1分） 见解析 （1分）
【解析】（1）根据得，验证机械能守恒的表达式为，则还需已知当地重力加速度。
（2）根据知，，为了判断小球下落过程中机械能是否守恒，图像的的斜率
（3）增加下落高度，阻力做功增加，所以小球动能增加量与重力势能减少量的差值也会随之增大。
13.答案 （1）4m/s （2）小球对轻杆的作用力大小为20N，方向竖直向上
【解析】（1）在力F作用过程中，根据动能定理得
（2分）
解得 v=4m/s （1分）
（2）设小球到达最高点的速度为 v1
在整个运动过程中，根据动能定理得（2分）
解得
对小球在最高点时受力分析可得（2分）
解得F=20N， 方向竖直向下
由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为20N，方向竖直向上。 （3 分）
14.答案（1）（2）
【解析】（1）设卫星在椭圆轨道上运行的周期为T1，半径为r2的圆轨道上运行的周期为T2，由开普勒第三定律知
（2分）
解得（2分）
（2）当卫星在r2=2r的圆轨道上运行时，有，（2分）
解得在此圆轨道上运行时通过 B 点的速度为，
而根据卫星在椭圆轨道上时到地心的距离与速度的乘积为定值可知
在椭圆轨道上通过 B 点时的速度为，（2分）
故发动机在 B 点对卫星做的功为（2 分）
解得（2分）
15.答案： （1）4m/s （2）5m/s （3）5.9m
【解析】（1）设滑块在斜面底端时速度为v1，冲上台阶时速度为v2，在圆轨道最高点时速度为v3，在圆轨道最高点时，由牛顿第二定律有（2分）
在圆轨道上运动时，由机械能守恒定律有（2分）
联立解得v2=4m/s（1分）
（2）滑块在斜面上时由能量守恒定律可得（2 分）
解得 v1=10m/s
设滑块在木板上滑动时加速度的大小为a1，木板加速度的大小为a2，由牛顿第二定律可知（1 分）
（1分）
由共速可知a2t=v1-a1t（1分）
得t=1s
则滑块与木板共速时的速度v共=a2t=5m/s（1 分）
（3）共速前，滑块运动的位移大小为（1 分）
木板的位移大小为（1分）
相对位移大小为Δx=x1-x2=5m（1 分）
从木板撞到台阶上到物块冲上水平台阶，对滑块由能量守恒定律可得
（1 分）
解得s=0.9m
则木板的长度 l=s+△x=5.9m （1分）