2023-2024学年重庆市凤鸣山中学高一（下）月考物理试卷（5月）（含解析）

这是一份2023-2024学年重庆市凤鸣山中学高一（下）月考物理试卷（5月）（含解析），共17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。
1.关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是( )
A. 其速度可以保持不变B. 其动能一定发生变化
C. 它所受的合外力一定是变力D. 它所受的合外力一定不为零
2.关于摩擦力做功的下列说法中正确的是( )
A. 滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功
B. 静摩擦力有阻碍物体的相对运动趋势的作用，一定不做功
C. 静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功
D. 系统内两物体间相互作用，一对摩擦力做功的总和不一定等于零
3.如图甲拳击训练时，训练师拿着厚厚的防护垫以延长接触时间避免自己受伤：铁砂掌大师在表演“手劈砖头”时，往往减少手与砖接触时间才能完成挑战，如图乙。下列说法正确的是( )
A. 拳击训练师是为了减小拳手对自己的冲量B. 拳击训练师是为了减小拳手对自己的冲力
C. 铁砂掌大师是为了减小手对砖头的作用力D. 铁砂掌大师是为了减小手对砖头的冲量
4.质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为v3时，汽车的瞬时加速度的大小为( )
A. PmvB. 2PmvC. 3PmvD. 4Pmv
5.一质量为m的小球以初动能Ek竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h，小球在运动过程中阻力大小恒为f，则小球从被抛出至落回出发点的过程中( )
A. 重力做功为2mghB. 小球所受合力做功为−2fh
C. 阻力做功为0D. 落回出发点时动能为Ek−fh
6.如图为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动的示意图，若A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星的总质量为M，双星间的距离为L，其运动周期为T，则
A. A的质量一定大于B的质量B. A的线速度一定大于B的线速度
C. L一定，M越大，T越大D. M一定，L越大，T越小
7.2022年4月16日，如图所示，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆。三名航天员结束为期6个月的太空“出差”，回到地球的怀抱。返回舱在距地面高1m左右时，相对地面竖直向下的速度为v，此时反推发动机点火，在极短时间Δt内喷出体积为V的气体、其速度相对地面竖直向下为u，能使返回舱平稳落地。已知喷出气体的密度为ρ，估算返回舱受到的平均反冲力大小为( )
A. ρVu−vΔtB. ρVuΔtC. ρVvΔtD. ρVu+vΔt
8.如图甲所示，足够长的水平传送带以恒定的速度匀速运动。t=0时刻在适当的位置放上质量为m、具有一定初速度的小物块，小物块在传送带上运动的v−t图像如图乙所示，以传送带运动的方向为正方向，已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ，v1=2v2=2v，t1=2t，t2=3t，重力加速度为g，下列说法正确的( )
A. 0～t2内小物块加速度先减小后增大
B. 小物块在0～t1内位移是t1～t2内的位移的2倍
C. 0～t2，摩擦力对物块做的功为−1.5μmgvt
D. 0～t2，物块与传送带间产生的热量为3μmgvt
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知月球的质量为M，月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则关于航天器( )
A. 运行周期T=2π RgB. 线速度v= gR
C. 加速度a= GMRD. 角速度ω=gR
10.如图所示，质量为m的钢球以速度v水平射入静止于光滑水平面上的弹簧枪的枪管中，弹簧枪的质量为M。钢球在枪管内压缩弹簧至最大压缩量过程中，下列说法正确的是( )
A. 系统机械能守恒，动量不守恒
B. 钢球动能先增大后减小
C. 弹簧压缩量最大时，弹簧枪的速度为mvm+M
D. 弹簧压缩量最大时，弹性势能为Mmv22(m+M)
11.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿直径方向放着用轻绳相连的物体A和B，A和B质量都为m。它们分居圆心两侧，与圆心的距离分别为RA=r，RB=2r，
A. B与盘间的动摩擦因数相同且均为μ。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是( ) A.绳子张力为T=3μmg
B. 圆盘的角速度为ω=2μgr
C. 此时A所受摩擦力方向沿绳指向圆外
D. 烧断绳子，物体A、B仍将随盘一块转动
12.如图甲所示为建筑工地重器塔吊。工作时悬臂保持不动，可沿悬臂水平移动的天车下有一个挂钩可用于悬挂重物。天车有两个功能，一是吊着重物沿竖直方向运动，二是吊着重物沿水平方向运动。重物经过A点开始计时(t=0)，在将一质量为m的重物运送到B过程中，天车水平方向以 32a0t0的速度匀速运动，竖直方向运动的加速度随时间变化如图乙所示，不计一切阻力，重力加速度为g，对于该过程，下列说法正确的是( )
A. 重物做匀变速曲线运动，合力竖直向下
B. 在t=0与t=t0时刻，拉线对重物拉力的差值为ma0
C. t0时刻，重物的动能大小为18ma02t02
D. 0～t0，拉线对重物拉力的冲量大小为mgt0+12ma0t0
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图所示。A、B为两个直径相同的小球。实验时，不放B，让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置。三个落点位置标记为M、N、P。
(1)为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如下图所示，其读数为__________mm。
(2)下列关于实验的要求哪个是正确的__________。
A.斜槽的末端必须是水平的 B.斜槽的轨道必须是光滑的
C.必须测出斜槽末端的高度 D.A、B的质量必须相同
(3)如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为__________、__________。(填落点位置的标记字母)
14.某研究小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，在滑块上安装了遮光条，实验装置如图所示，滑块用细线跨过定滑轮在一个钩码作用下运动，先后通过两个光电门，配套的数字计时器可记录遮光条通过光电门1和光电门2的时间Δt1、Δt2，测得两个光电门之间的距离为L，遮光条的宽度为d，重力加速度为g。
(1)实验前接通气源，将滑块置于导轨上(不挂钩码)，给滑块一定的初速度，若Δt1______Δt2(选填“>”“”或“RB，所以A的线速度大于B的线速度，故B正确；
CD、周期T=2πω，由A选项可得周期为：T=2π L3GmA+mB=2π L3GM，总质量M一定，两星间距离L越大，周期T越大，L一定，M越大，T越小，故CD错误。
故选：B。
双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，根据牛顿第二定律列式得到周期表达式进行分析。
此题考查了万有引力定律及其应用，解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度。以及会用万有引力提供向心力进行求解。
7.【答案】A
【解析】喷出气体的质量为
Δm=ρV
以喷出气体为研究对象，设气体受到的平均冲力为 F ，以向下为正方向，根据动量定理可得
FΔt+Δmg⋅Δt=Δm⋅u−Δm⋅v
由于在极短时间 Δt 内喷出气体，可认为喷出气体的重力冲量忽略不计，故有
FΔt=Δm⋅u−Δm⋅v
解得
F=Δm(u−v)Δt=ρV(u−v)Δt
根据牛顿第三定律可知返回舱受到的平均反冲力大小为 ρV(u−v)Δt ，A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】C
【解析】解：A、根据v−t图像斜率的物理意义，可知0～t2内v−t图像的斜率不变，则小物块加速度不变，故A错误；
B，因v−t图像的“面积”等于位移，结合题意v1=2v2=2v，t1=2t，t2=3t，可知小物块在0～t1内位移是t1～t2内的位移的4倍，故B错误；
C，根据求功公式，可知0～t2，摩擦力对物块做的功为：Wf=−μmg⋅12⋅2v⋅2t+μmg⋅12vt=−1.5μmgvt，故C正确；
D，结合v−t图象，可得0～t2，物块相对传送带的位移为：Δx=12(v1+v2)t2=92vt，则物块与传送带间产生的热量为：Q=f⋅Δx=μmg⋅92vt=92μmgvt，故D错误。
故选：C。
根据v−t图像斜率的物理意义判断；根据图象与时间轴所围的面积来分析物块的位移关系；根据求功公式求解0～t2内摩擦力对物块做功；结合v−t图象，求得0～t2，物块相对传送带的位移，再根据公式Q=f⋅Δx求解产生的热量。
本题考查了倾斜传送带问题，解决此题的关键是根据v−t图象要能分析出物块的运动情况，再判断其受力情况，灵活应用图象面积的物理意义。
9.【答案】AB
【解析】解：A，在地表附近万有引力等于重力：mg=GMmR2
探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，则轨道半径为R，根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，则GMmR2=m4π2T2R
解得航天器运行周期：T= 4π2R3GM=2π Rg
故A正确；
B，根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，则GMmR2=mv2R
解得航天器线速度v= gR
故B正确；
C，根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，则GMmR2=ma
解得航天器加速度a=GMR2=g
故C错误；
D，根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，则
解得航天器角速度ω= GMR3= gR
故D错误。
故选：AB。
探月航天器绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式，可求线速度、角速度、周期和向心加速度。不考虑月球自转的影响，万有引力等于重力。
解决本题的关键要掌握万有引力定律应用的两条基本思路：万有引力等于向心力和万有引力等于重力，要掌描述圆周运动的各个量之间的关系，并能灵活运用。
10.【答案】CD
【解析】解：A，钢球与弹簧枪除受重力外所受的支持力不做功，所以系统机械能守恒；系统所受合外力为零，所以系统动量守恒，故A错误；
B，钢球在枪管内压缩弹簧至最大压缩量过程，钢球速度逐渐减小，弹簧枪速度逐渐增大，最大压缩量时，二者有共同速度，所以钢球动能逐渐减小，故B错误；
C，弹簧压缩量最大时，规定向左为正方向，由动量守恒定律得mv=(M+m)v1
解得弹簧枪和钢球的共同速度为v1=mvM+m
故C正确；
D，由机械能守恒可得，弹簧压缩量最大时，根据能量守恒定律可知弹性势能为：Ep=12mv2−12(M+m)v12=Mmv22(M+m)
故D正确。
故选：CD。
小球与弹簧接触后，根据机械能守恒定律与能量守恒定律的条件分析；根据能量守恒定律结合动量守恒定律解得。
解决本题的关键会根据小球的受力，运用牛顿第二定律，判断机械能与动量是否守恒。
11.【答案】AC
【解析】C.两物体A和B随着圆盘转动时，合力提供向心力，有
F合=mω2R
B的轨道半径比A的轨道半径大，所以B所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B所受的最大静摩擦力方向沿绳指向圆心，A所受的最大静摩擦力方向沿绳背离圆心，故C正确；
AB.设绳子拉力为T，以B为研究对象，有
T+μmg=2mω2r
以A为研究对象有
T−μmg=mω2r
联立解得
T=3μmg
ω= 2μgr
故A正确，B错误；
D.烧断绳子，对A分析，若A恰好未发生相对滑动有
μmg=mωA2r
解得
ωA= μgrm2；碰前A的速度v0；因为两个金属小球的碰撞视为弹性碰撞，则由动量守恒定律得mAv0=mAvA+mBvB
由机械能守恒定律得12mAv02=12mAvA2+12mBvB2
解得vA=mA−mBmA+mBv0 ， vB=2mAmA+mBv0
可见碰后小球A的速度小于小球B的速度，也小于碰前A的速度v0；所以小球A单独滚下落到水平面上的位置为N，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为M、P。
14.【答案】= (dΔt1)2−(dΔt2)22gL 钩码质量m 滑块质量M mgL=12(M+m)(dΔt′2)2−12(M+m)(dΔt′1)2
【解析】解：(1)实验前接通气源，将滑块置于导轨上(不挂钩码)，给滑块一定的初速度，若Δt1=Δt2，可认为滑块做匀速运动，说明气垫导轨已经水平；
(2)由于挡光时间很短，滑块经过两个光电门时的速度可认为等于挡光过程的平均速度，则有v1=dΔt1，v2=dΔt2，滑块从光电门1到光电门2过程，根据动能定理可得−μmgL=12mv22−12mv12，联立解得μ=(dΔt1)2−(dΔt2)22gL；
(3)要验证滑块与钩码组成的系统机械能是否守恒，需要知道钩码减少的重力势能和钩码、滑块增加的动能，故除了需重新测量滑块通过两光电门的时间Δt′1、Δt′2外，还需要测出钩码的质量m和滑块的质量M；
(4)钩码减少的重力势能为ΔEP=mgL，钩码、滑块增加的动能为ΔEk=12(M+m)(dΔt′2)2−12(M+m)(dΔt′1)2，若满足关系式mgL=12(M+m)(dΔt′2)2−12(M+m)(dΔt′1)2则滑块与钩码组成的系统机械能守恒；
故答案为：(1)=；(2)(dΔt1)2−(dΔt2)22gL；(3)钩码质量m；滑块质量M；(4)mgL=12(M+m)(dΔt′2)2−12(M+m)(dΔt′1)2。
实验前接通气源，将滑块置于导轨上(不挂钩码)，给滑块一定的初速度，若Δt1=Δt2，可认为滑块做匀速运动，说明气垫导轨已经水平；根据挡光时间很短，滑块经过两个光电门时的速度可认为等于挡光过程的平均速度求解；要验证滑块与钩码组成的系统机械能是否守恒，需要知道钩码减少的重力势能和钩码、滑块增加的动能，故除了需重新测量滑块通过两光电门的时间Δt′1、Δt′2外，还需要测出钩码的质量m和滑块的质量M；钩码减少的重力势能和钩码、滑块增加的动能相等则系统机械能守恒。
本题考查了验证机械能守恒定律的实验，熟练掌握实验原理是解题关键，学生需熟练掌握实验原理、误差分析并能应用机械能守恒定律解题。
15.【答案】解：(1)小球从到B重力势能的减少量为ΔEP=mghAB=mgL=0.5×10×0.8J=4J
(2)小球从A到B过程，根据机械能守恒定律可得mgL=12mvB2
解得小球运动到B点时的速度大小为vB=4m/s
(3)小球从B到C做平抛运动，竖直方向有H−L=12gt2
解得t= 2(H−L)g
代入数据解得：t=1s
小球落地点C与B的水平距离为x=vBt=4×1m=4m
答：(1)小球从A到B重力势能的减少量为4J；
(2)小球运动到B点时的速度大小为4m/s；
(3)小球落地点C与B的水平距离为4m。
【解析】(1)根据重力做功可表示重力势能的减少．
(2)根据动能定理可解得
(3)根据平抛运动规律可解得水平距离．
本题考查了圆周运动和平抛运动的综合运用，知道圆周运动向心力的来源和平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律是解决本题的关键．
16.【答案】解：(1)由万有引力充当向心力：GMmr2=m2πT2r，
解得M=4π2r3GT2
月球的密度：ρ=M43πR3，解得ρ=3πr3GT2R3。
(2)椭圆轨道的半长轴：a=R+r2，
设椭圆轨道上运行周期为T1，
由开普勒第三定律有：a3T12=r3T2，
在轨道Ⅱ上运行的时间为t=T12，
解得t=R+rT4r R+r2r。

【解析】(1)根据万有引力提供向心力，结合卫星的轨道半径和周期求出月球的质量，根据月球的体积求出月球的密度；
(2)根据几何关系求出椭圆轨道的半长轴，结合开普勒第三定律求出在II轨道上运行的时间。
本题考查了万有引力定律和开普勒第三定律的综合运用，知道在Ⅱ轨道上运行的时间等于椭圆轨道运动周期的一半，结合开普勒第三定律进行求解。
17.【答案】(1) 4m/s ；(2) 1.92J ；(3) 8m/s
【解析】(1)保龄球从O点到N点由动能定理得
−μm1gxON=12m1v 12−12m1v 02
解得A球在撞上B球前瞬间的速度大小
v1=4m/s
(2)撞击后A、B速度大小分别为 v2 、 3v2 ，由动量守恒定律可得
m1v1=m1v2+m2×3v2
解得
v2=1.6m/s
则碰撞过程中A、B系统损失的动能为
ΔE=12m1v 12−(12m1v 22+12m2×9v 22)=1.92J
(3)由动量守恒定律和机械能守恒定律得
m1v1=m1v3+m2v4 ， 12m1v 12=12m1v 32+12m2v 42
解得
v4=2m1m1+m2v1
由于 m1≫m2 ，所以
v4≈2m1m1v1=2v1=8m/s
18.【答案】解：(1)运动员在C点，由牛顿第二定律可得F−mg=mvC2R
则1.5mg−mg=mvC2R
解得运动员在C点的速度大小vC= 0.5gR= 0.5×10×63m/s= 315m/s
(2)从A点到B点由动能定理得mgh1−μmgcs37°×h1sin37∘=12mvB2−0
代入数据解得vB=8 10m/s
D点与E点的高度差为h=R(1−cs37°)=63×(1−0.8)m=12.6 m
从D点到E点由动能定理得12mvE2−12mvD2=mgh
又vDcs37°=vEcs53°
代入数据解得vD=18m/s
运动员经过圆弧BCD段时由动能定理得−Wf=12mvD2−12mvB2
解得运动员经过圆弧BCD段时摩擦力做的功Wf=9480 J
(3)从E点到F点由动能定理得mgh2−μmgcs53°×h2sin53∘=12mvF2−12mvE2
代入数据解得vF= 619m/s
在FG段由牛顿第二定律得a=μmgm=μg=0.35×10m/s2=3.5m/s2
则运动员在FG停止区运动的时间为t=vFa= 6190.35s=2 6197s
答：(1)运动员在C点的速度大小为 315m/s；
(2)运动员经过圆弧BCD段时摩擦力做的功为9480 J；
(3)运动员在FG停止区运动的时间为2 6197s。
【解析】(1)运动员做圆周运动，根据向心力计算在C点的速度大小；
(2)从A点到B点由动能定理计算速度大小，在圆弧BCD段时由动能定理计算摩擦力做的功；
(3)从E点到F点由动能定理计算末速度大小，再计算时间。
本题考查了动能定理与圆周运动和平抛运动的综合运用，熟练掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律是解决本题的关键。