山东省泰安市泰山中学2023-2024学年高一3月月考物理试卷(含答案)

这是一份山东省泰安市泰山中学2023-2024学年高一3月月考物理试卷(含答案)，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．一个人站在阳台上,从阳台边缘以相同的速率分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的动能( )
A.上抛球最大B.下抛球最大C.平抛球最大D.一样大
2．如图所示，两个半径分别为，质量分别为的质量分布均匀的实心球，两球间距离为，则两球间万有引力的大小为( )
A. NB.小于N
C.大于D.不能确定
3．两星球a和b的质量之比约为，若a和b可视为双星系统，它们都围绕两星球连线上某点O做匀速圆周运动，则可知a与b绕O点运动的线速度大小之比约为( )
A.B.C.D.
4．有甲、乙两颗人造地球卫星，甲的环绕轨道半径大于乙的环绕轨道半径，则( )
A.甲的线速度一定大于乙的线速度
B.甲的角速度一定大于乙的角速度
C.甲的加速度一定大于乙的加速度
D.甲的环绕周期一定大于乙的周期
5．关于重力势能，下列说法中正确的是( )
A.放在地面上的物体重力势能一定为零
B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C.重力势能的变化量与零势能面的选取无关
D.一个物体的重力势能从变化到4J，重力势能减少了
6．2019年1月3日10时26分,由中国航天科技集团有限公司研制的嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱.若月球探测器绕月运行时的轨道是圆形的,且贴近月球表面,月球的质量约为地球质量的,月球的半径约为地球半径的,地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s,则该月球探测器绕月运行的速率约为( )
A.1.8 km/sB.0.4 km/sC.11 km/sD.36 km/s
7．汽车发动机的额定功率为50kW，在水平路面上以54km/h（相当于15m/s）的速度匀速直线行驶时，受到的阻力是，则发动机的实际功率为( )
A.120WB.27kWC.50kW
8．2021年1月，“天通一号”03星发射成功。发射过程简化如图所示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆轨道，P、Q是远地点和近地点，Q点离地的高度忽略不计）后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2（圆轨道）；卫星最后变轨到轨道3（同步圆轨道）。轨道1、2相切于P点，轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化( )
A.卫星在轨道1上运行至P点的加速度大于在轨道2上运行至P点的加速度
B.卫星在三个轨道上的周期
C.卫星在轨道1上的Q点线速度大于轨道3的线速度
D.卫星由轨道1变轨至轨道2，卫星上的发动机必须在P点向运动方向喷气
二、多选题
9．地球同步卫星相对地面静止不动，犹如悬挂在天空中，下列说法正确的是( )
A.同步卫星处于平衡状态
B.同步卫星角速度与地球自转角速度相等
C.所有同步卫星的高度都是相同的
D.同步卫星的线速度大于第一宇宙速度
10．甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s。如图所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则下列关于力F对甲、乙两物体做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是（ ）
A.力F对甲物体做功多B.力F对甲、乙两个物体做的功一样多
C.甲物体获得的动能比乙大D.甲、乙两个物体获得的动能相同
11．一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为时，起重机的输出功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度匀速上升为止，物体上升的高度为h，则整个过程中，下列说法正确的是( )
A.钢绳的最大拉力为
B.钢绳的最大拉力为
C.重物的最大速度
D.重物匀加速运动的加速度为
12．如图甲所示，将一劲度系数为k的轻弹簧压缩后锁定，在弹簧上放置一质量为m的小物块，小物块距离地面高度为。将弹簧的锁定解除后，小物块被弹起，其动能与离地高度h的关系如图乙所示，其中到间的图像为直线，其余部分均为曲线，对应图像的最高点，重力加速度为g，弹簧弹性势能（k为劲度系数，x为形变量），不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.小物块上升至高度时，弹簧形变量为0
B.小物块上升至高度时，加速度为g
C.解除锁定前，弹簧的弹性势能为
D.小物块从高度上升到，弹簧的弹性势能减少了
三、实验题
13．验证动能定理的实验装置如图所示，较长的小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定两个完全相同的遮光条A、B，小车放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上，光电门可记录遮光条A、B通过它时的挡光时间。用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行（滑轮质量、摩擦不计）。
实验主要步骤如下：
①测量小车、传感器及遮光条的总质量M，遮光条的宽度d；
②按图正确连接器材；
③由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F及遮光条A、B经过光电门的挡光时间。
(1)实验前用垫块垫高轨道左端平衡摩擦力，若不挂重物，发现遮光条A、B经过光电门的挡光时间，则应将垫块向_____（选填“左”或“右”）移动。
(2)为验证动能定理还需要测量的物理量是_____；
A.两遮光条A、B间的距离L
B.重物的质量m
C.开始释放时遮光片A到光电门的距离s
(3)验证动能定理是否成立需要验证的表达式为_____（用所测物理量的符号表示）。
四、填空题
14．月地检验是验证地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力的最初证据。月地检验可以这样思考，地球可以看成质量均匀、半径为R的均匀球体，质量为的物体静止在地面上时对地面的压力大小为F。
（1）地面上的重力加速度大小g可以表示为__________（用和F表示）。
（2）若已知引力常量为G，地球的质量为M，忽略地球的自转，则__________（用、F和R表示）。月球和地球之间的距离为r，月球绕地球的运动可以看成是匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期为T。
（3）则月球的向心加速度大小可表示为__________（用r和T表示）。
（4）月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对其吸引力提供，据此可以得到__________（用r和T表示）。
五、计算题
15．一个质量的物体，受到与水平方向成角斜向右上方的力作用，在水平地面上向右移动的距离，物体与地面间的滑动摩擦因数，求：该过程中外力对物体所做的总功。（）
16．宇航员在地球表面以一定初速度竖直向上抛出一小球，经过时间t小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间小球落回原处。（取地球表面重力加速度，空气阻力不计）
(1)求该星球表面附近的重力加速度；
(2)已知该星球的半径与地球半径之比为，求该星球的质量与地球质量之比。
17．电动机从很深的矿井中提升重物，重物由静止开始竖直向上做匀加速运动，加速度大小为，当电动机输出功率达到其允许输出的最大值时，保持该功率不变。已知重物质量为50kg，电动机最大输出功率为，取.求：
(1)重物匀加速运动的时间；
(2)匀加速阶段电动机的平均功率；
(3)重物上升的最大速度。
18．如图所示，AB是倾角为θ的粗糙直轨道，BCD是光滑的圆弧轨道，AB恰好在B点与圆弧相切，圆弧的半径为R，一个质量为m的物体（可以看做质点）从直轨道上的P点由静止释放，结果它能在两轨道之间做往返运动，已知P点与圆弧的圆心O等高，物体与轨道AB的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：
(1)物体做往返运动的整个过程中，在AB轨道上通过的总路程；
(2)最终当物体通过圆轨道最低点E时，对圆弧轨道的压力；
(3)为使物体能到达圆弧轨道的最高点D，释放点距B点的距离L至少多大？
参考答案
1．答案：D
解析：设阳台离地面的高度为h,根据动能定理得,初速度相同,高度相同,所以三球落地时动能相同,D正确.
2．答案：B
解析：根据万有引力公式，根据题意可知两物体球心间距，当代入计算解得，球心间距大，万有引力更小，ACD错误B正确。
3．答案：C
解析：设两星球之间的距离为L，星球a做匀速圆周运动的半径为，星球b做匀速圆周运动的半径为，星球a的质量为，星球b的质量为，两星球之间的万有引力提供它们做匀速圆周运动的向心力，且两星球做匀速圆周运动的半径之和等于两星球之间的距离，有
联立解得
ABD错误，C正确。
故选C。
4．答案：D
解析：A.由得知甲的线速度一定小于乙的线速度，A错；
B.由得知甲的角速度一定小于乙的角速度，B错；
C.由得知甲的加速度一定小于乙的加速度，C错；
D.由得知甲的环绕周期一定大于乙的周期，D对。
5．答案：C
解析：A.地面上的物体重力势能与零势能面的选取有关，A错误；
B.如果物体在零势能面上方，物体与零势能面的距离越大，重力势能越大，如果物体在零势能面下方，物体与零势能面的距离越大，重力势能反而越小，B错误；
C.重力势能的变化量只与高度差有关，与零势能面的选取无关，C正确；
D.一个物体的重力势能从变化到4J，重力势能增加了，D错误。
故选C。
6．答案：A
解析：根据得,,则,,A正确,B、C、D错误.
7．答案：B
解析：因汽车匀速直线行驶时，牵引力和受到的阻力是一对平衡力，所以
汽车匀速直线行驶的速度
发动机的实际功率
故选B。
8．答案：C
解析：A.在轨道1、2上，高度相同，根据
可知同一地点加速度a相同，故A错误；
B.根据开普勒第三定律
可知，卫星在三个轨道上的周期
故B错误；
C.若经过Q点做圆轨道，则在轨道1上Q点的线速度大于对应圆轨道的线速度，根据
可知Q点对应圆轨道的线速度大于圆轨道2的线速度，圆轨道2的线速度等于圆轨道3的线速度，故轨道1在Q点的线速度大于轨道3的线速度，故C正确。
D.由轨道1变至轨道2，需加速离心运动，卫星在P点向运动的反方向喷气，故D错误。
故选C。
9．答案：BC
解析：A.同步卫星受到地球的万有引力作用而绕地球做匀速圆周运动，故不是平衡状态。故A错误；
B.地球同步卫星相对地面静止不动，则同步卫星角速度与地球自转角速度相等。故B正确；
C.同步卫星的周期一定，根据
可知同步卫星的高度是一定的。故C正确；
D.第一宇宙速度是最大环绕速度，同步卫星线速度小于第一宇宙速度。故D错误。
故选BC。
10．答案：BC
解析：由功的计算公式可知，两种情况下力F对甲、乙两个物体做的功一样多，A错误，B正确；根据动能定理，对甲有，对乙有，可知，即甲物体获得的动能比乙大，C正确，D错误。
11．答案：BCD
解析：ABD.重物初始阶段做匀加速运动，当起重机输出功率达到最大值P以后，起重机保持功率不变，物体做加速度逐渐减小的加速运动直到物体速度大小增大到，物体开始做匀速运动.根据运动分析可知在匀加速过程中钢绳的拉力比较大，重物在匀加速阶段，牵引力大小为，故A错；B对；根据牛顿第二定律可得，解得：故D对；
C.当物体开始匀速运动时速度达到最大，此时钢绳的拉力大小等于重力，所以最大速度为，故C对。
12．答案：BD
解析：A.小物块上升至高度时，动能最大，则此时弹簧弹力与重力平衡，所以弹簧形变量不为0，故A错误；
B.因为到间的图像为直线，即小物块做匀减速直线运动，所以小物块上升至高度时，弹簧形变量为零，弹簧恢复原长，小物块只受重力，加速度为g，故B正确；
C.由题图图像知，解除锁定前，弹簧的弹性势能为
故C错误；
D.小物块在时，加速度为g，在和处的动能相同，根据对称性可知，在处的加速度也为g，则有牛顿第二定律
解得
所以小物块从高度上升到，上升高度为
弹簧的弹性势能减少了
故D正确。
故选BD。
13．答案：(1)左(2)AB(3)
解析：(1)实验前用垫块垫高轨道左端平衡摩擦力，若不挂重物，发现遮光条A、B经过光电门的挡光时间，说明小车加速运动，则应将木板倾角减小，即垫块向左移动。
(2)小车经过光电门时的速度分别为，
则要验证的关系
则还需要测量两遮光条A、B间的距离L以及重物的质量m，故选AB。
(3)验证动能定理是否成立需要验证的表达式为
14．答案：（1）（2）（3）（4）
解析：（1）质量为的物体静止在地面上时对地面的压力大小等于其重力，则有，得
（2）忽略地球的自转，物体在地球上受到的重力等于地球对物体的引力，则，得
（3）月球绕地球做匀速圆周运动，其向心加速度
（4）月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对其吸引力提供，则
，可得
15．答案：8J
解析：拉力F对物体所做的功为
摩擦力
摩擦力对物体所做的功为
重力、支持力对物体不做功，故外力对物体所做的总功
16．答案：(1)(2)
解析：设小球抛出的初速度为，则在地球表面竖直向上抛出时，有
在某星球表面竖直向上抛出时，有
联立解得
(2)根据物体在行星表面受到万有引力等于重力，在地球表面时有
在某星球表面时有
联立可得
17．答案：(1)5s(2)3000W(3)12m/s
解析：(1)重物做匀加速运动时，由牛顿第二定律
解得
加速结束时的速度
重物匀加速运动的时间
(2)匀加速阶段上升的距离
拉力的功
匀加速阶段电动机的平均功率
(3)当拉力等于重力时，即时速度最大，则
18．答案：(1)(2)，方向竖直向下(3)
解析：(1)对整个过程，由动能定理得
解得
(2)最终物体以B（还有B关于OE的对称点）为最高点，在圆弧底部做往复运动，对B到E的过程，由动能定理得
在E点，由牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律，对圆弧轨道的压力大小为，方向竖直向下
(3)物体刚好运动到D点，由牛顿第二定律有
对全过程，由动能定理得
联立解得