河北省石家庄市二中实验学校2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试卷(含答案)

这是一份河北省石家庄市二中实验学校2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试卷(含答案)，共20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．下列有关万有引力定律的说法错误的是( )
A.由开普勒第三定律可知，地球与火星绕太阳公转轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值相等
B.开普勒根据第谷多年观测行星的运动数据，总结提出了行星运动的三大定律
C.牛顿在发现万有引力定律的过程中应用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律
D.一个行星沿椭圆轨道绕太阳运动，从远日点向近日点运动的过程中，它的动能逐渐增大
2．利用射电望远镜（FAST）观测到一颗与地球相似的X星球，观测发现X星球有一颗近地卫星，当地球的近地卫星转了3圈时，X星球的近地卫星才转了一圈，X星球的半径约为地球半径的，设地球和X星球的密度、表面的重力加速度分别用表示。则下列说法正确的是( )
A.地球和X星球的密度之比
B.地球和X星球表面的重力加速度之比
C.分别在地球和X星球表面相同高度处以相同的速度平抛一个物体，X星球上的物体落地较早
D.X星球的自转角速度增加到（为地球半径）时，会发生解体
3．在科幻电影《流浪地球》中有这样一个场景：地球在接近木星时受其磁场和辐射影响，导致行星发动机故障熄火，被木星引力“捕获”后加速向木星靠近。当地球与木星球心之间的距离小于某个值d时，在地球表面物体就会被木星吸走，进而导致地球可能被撕裂，这个临界距离d被称为“洛希极限”。如图所示，假设地球和木星的质量分别M、，地球的半径为R。地球没有自转，同时不考虑木星自转和太阳系其他星球的作用，由于木星的质量大约为地球的1300倍，可以近似以木星为惯性系来研究问题。取地球表面上距离木星最近的地方一质量为m的物体，计算它刚好被木星吸走时木星与地球距离为临界距离，则木星使地球产生撕裂危险的临界距离d——“洛希极限”满足下列哪个表达式( )
A.B.
C.D.
4．2022年10月31日，“梦天实验舱”发射任务取得圆满成功！中国空间站将形成三舱“T”字型基本构型。假定空间站在距地面450km高度处做理想的匀速圆周运动，某时刻“北斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近如图所示，该中轨道卫星A距地面高度为，地球半径为，卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，则从图示位置往后开始计数（不包括图示位置），在卫星A运行一周时间内，空间站与A相距最近的次数为( )
A.7次B.8次C.9次D.14次
5．一提升装置把静置于地面上的重物竖直向上提升的过程中，提升装置功率随时间变化的图像如图所示。在时，重物上升的速度达到最大速度的一半，在时，达到最大速度。在时，重物再次匀速上升，取，不计一切阻力。下列说法正确的是( )
A.在时间内，重物做加速度逐渐增大的运动
B.在时，重物的加速度大小
C.在时，重物的速度大小
D.在时间内，重物上升的高度
6．如图，一半径为的圆环固定在竖直平面内，其上穿有一个可视为质点的质量的小球，小球静止在最高点处，由于受到某种微扰使小球开始向一侧滑动，当小球运动至A点瞬间，圆环与小球之间无作用力，A点与圆环圆心的连线与竖直方向夹角为，g取，则小球从开始运动到到达A点的过程中，克服阻力做功为( )
7．如图，一侧有竖直挡板的足够长的实验台固定在地面上，台面水平且光滑。质量均为的甲、乙两小球用一根劲度系数为的轻质弹簧拴接在一起，小球乙与竖直挡板接触（不固定），用力推压小球甲使弹簧压缩，弹簧压缩量为时锁定小球甲。现解除对小球甲的锁定，同时给小球甲施加一个水平向左的外力F，使小球甲由静止开始向左以的加速度做匀加速直线运动，当小球乙刚要离开竖直挡板时撤掉外力F。有关甲、乙两小球的运动情况的判断，下列说法正确的是( )
A.外力F的最大值为
B.弹簧锁定时弹性势能为
C.小球乙刚离开挡板瞬间小球甲的速度大小为
D.外力F对小球甲做的功为
8．中国火星探测器“天问一号”已于2021年春节期间抵达火星轨道，随后将择机着陆火星对火星进行科学探测。现将探测器抵达火星轨道的过程， 简化成如图所示的三个阶段，沿轨道Ⅰ的地火转移轨道，在轨道II上运行的火星停泊轨道及沿圆轨道III运行的科学探测轨道。已知三条轨道相切于A点，且A、B两点分别为轨道II的近火点和远火点，其距离火星地面的高度分别为和，火星探测器在轨道Ⅲ上运行的周期为T，火星的半径为R，引力常量为G，则下列判断正确的是( )
A.探测器在轨道I、II、III上经过A点时的速度的大小关系为
B.探测器在轨道II上运行的周期为
C.火星表面的重力加速度为
D.火星的平均密度为
二、多选题
9．近几年我国新能源汽车迅速发展，大力发展绿色环保动力。一质量为1kg的新能源实验小车在水平直轨道上以额定功率启动，达到最大速度后关闭电源，其动能与位移的关系如图所示。假设整个过程受到恒定的阻力，则下列说法正确的是（g取）( )
A.小车受到的阻力为4NB.小车的额定功率为8W
C.小车加速时间为2sD.小车减速时间为2s
10．2018年5月21日5时28分，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继卫星在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射，并于25日21时46分成功实施近月制动，进入月球至地月拉格朗日点的转移轨道。当“鹊桥”位于拉格朗日点（如图中的所示，人们称为地月系统拉格朗日点）上时，会在月球与地球的共同引力作用下，几乎不消耗燃料而保持与月球同步绕地球做圆周运动，由于月球受潮汐锁定，永远只有一面对着地球，所以人们在地球上无法见到它的背面，于是“鹊桥”就成为地球和嫦娥四号之间传递信息的“信使”，由以上信息可以判断下列说法正确的是( )
A.地球同步卫星轨道应在月球与拉格朗日点之间绕地球运行
B.“鹊桥”位于点时，“鹊桥”绕地球运动的向心加速度小于月球绕地球运动的向心加速度
C.到地球中心的距离一定大于到地球中心的距离
D.“鹊桥”在点所受月球和地球引力的合力比在和两个点都要大
三、实验题
11．在太空舱内处于完全失重状态，实验小组设计了在天宫实验舱中利用如图（a）的实验装置，来探究弹簧的弹性势能与形变量x间的关系，图中弹簧固定在挡板A上，带有刻度尺的轨道上B处装有光电门，可以测量出钢球经过光电门的遮光时间t，实验步骤如下：
A.将弹簧固定在挡板上
B.用钢球与弹簧接触并压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x
C.由静止释放钢球，测量钢球离开弹簧后经过光电门的遮光时间t
D.改变弹簧的压缩量，重复步骤B、C多次
E.分析数据，得出结论。
请回答下列问题：
（1）设钢球的直径d，它通过光电门的遮光时间为t，则钢球获得的速度为_______。
（2）本实验要研究弹性势能与弹簧压缩量x的关系，若通过实验数据得到遮光时间t的倒数与弹簧压缩量x的关系如图（b）所示，则实验中可得到的结论是：弹簧的弹簧性势能与_______成正比。
（3）关于本实验的操作及误差，下列说法正确的是_______。
A.实验中不必测定钢球的直径及质量
B.轨道不光滑，会引起实验误差
C.用直径较大的钢球进行实验，会增大实验误差
D.用质量较大的钢球进行实验有利于减小实验误差
12．2023年《三体》电视剧异常火爆，这正展示了人类想了解未知世界的渴望，为延续人类文明防患于未然，人类也需要寻找适宜人类居住的新家园。假设多年后宇航员找到了一类地星球，为了探究星球的相关情况，宇航员降落在星球表面，并做了以下实验（假设该星球为匀质球体，星球半径为R）：
（1）实验Ⅰ：在赤道的水平地面上，为了测定赤道处的重力加速度，宇航员以一定的水平速度抛出物体，并记录下抛出点的高度h及相应的从抛出到落地过程中的水平位移x，保持不变，改变高度，重复实验多次。并用描点法做出了图像，你认为宇航员作了_______图像。（选填选项前的相应字母）
A.B.C.
若求出图线的斜率为，则赤道处的重力加速度_______。
（2）实验Ⅱ：到达该星球极地后，在抛出速度与实验Ⅰ中一样的情况下，重复实验Ⅰ，若得到图像的斜率为。据此宇航员推出了该类地星球的自转周期_______。（用表示）
四、计算题
13．火星是太阳系中和地球环境最相似的行星，100年后，人类或已能够方便地前往火星度假。地球人小明去火星度假前，在地球上用体重秤测得体重为F，到达火星后，小明参加了为期一个月的减肥训练营，他惊喜地发现，经过一个月的训练，在火星上测得的体重已变为。已知火星半径是地球半径的，火星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的，地球密度为ρ。（忽略地球和火星自转的影响，火星和地球均可看成质量分布均匀的球体）
（1）请通过计算小明在地球上和火星上的质量之比来判断他减肥是否成功？
（2）火星的密度是多少？
14．如图，将火车停在足够长的平直铁轨上。
（1）若整列火车质量为M，所受阻力恒为，当整列火车速度为v时，发动机的功率为，求此时火车的加速度的大小；
（2）若整列火车所受阻力恒为，某次测试时整列火车的运动分为两个阶段。第一阶段火车受到大小为的恒定牵引力由静止启动，位移为x时，发动机的实际功率正好等于额定功率。然后进入第二阶段；第二阶段发动机保持额定功率继续前进，已知两个阶段用时相等，第二阶段的末速度为初速度倍。求第二阶段火车的位移的大小。
15．如图所示，长的传送带（轮的半径可忽略不计）以大小为的速度顺时针转动，一小滑块（可视为质点）以大小为（、大小可调）、水平向右的速度滑上传送带，并以大小为的速度滑出传送带，滑块和传送带之间的动摩擦因数为。传送带右侧下方有一倾角为、高的光滑斜面，斜面与一半径为R的光滑圆弧轨道平滑连接，圆弧轨道的最高点与圆心在同一竖直线上。
（1）求的取值范围；
（2）若小滑块可以平滑地落到斜面顶端，求斜面顶端与传送带右端的水平距离x；
（3）要使小滑块沿圆弧轨道运动时不脱离圆弧，求R的取值范围。
参考答案
1．答案：A
解析：A.由开普勒第三定律可知，地球与火星绕太阳公转轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等，故A错误；
B.开普勒根据第谷多年观测行星的运动数据，总结提出了行星运动的三大定律，故B正确；
C.牛顿在发现万有引力定律的思考中两个物体相互吸引，且曲线运动的合力和加速度的关系，运用了牛顿第二定律和牛顿第三定律，故C正确；
D.一个行星沿椭圆轨道绕太阳运动，从远日点向近日点运动的过程中，只有万有引力做功，它的动能逐渐增大，而机械能不变，故D正确。
本题选择错误选项；
故选A。
2．答案：B
解析：A.由题意可知
，
对于近地卫星，在星球表面有
星球的体积为
星球的密度为
故地球和X星球的密度之比
故A错误；
B.对于近地卫星，在星球表面有
地球和X星球表面的重力加速度之比
故B正确；
C.小球做平抛运动
物体落地的时间为
X星球的重力加速度小，物体落地的时间较长，X星球上的物体落地较晚，故C错误；
D.设X星球最外端的一物体质量为，当角速度为ω时，该物体将要离开X星球，即
解得
故D错误。
故选B。
3．答案：B
解析：已知地球质量为M，木星质量为，地球表面上距离木星最近的地方有一质量为m的物体。地球在木星引力作用下向木星靠近，根据牛顿第二定律，有，物体m在木星引力和地球引力作用下，有，满足时，即满足时，地球开始被撕裂。故选B。
4．答案：A
解析：空间站的轨道半径
北斗卫星中轨道卫星A的轨道半径
可得
根据开普勒第三定律
从而得出二者的周期之比为
从图示位置开始，二者转过的角度相差，得
化简
在卫星A运行一周时间内，n取值，所以共7次相距最近。
故选A。
5．答案：D
解析：A.在0~1s时间内，功率P均匀增大，拉力F不变，则有提升装置的功率
由图可知重物做加速度不变的匀加速上升运动，A错误；
B.在时，达到最大速度，后重物做匀速运动，则有
可得
在时，重物的加速度
其中
解得
即在时，重物的加速度大小，B错误；
C.在时，重物再次匀速上升，由
可得
C错误；
D.在时间内重物做匀加速运动，则有
在1~3s时间内，重物做加速度减小的加速运动，则有
可解得
在3~4s时间内，重物做匀速运动，则有
在4~6s时间内，重物做加速度逐渐减小的减速运动，则有
解得
重物在0~6s时间内，重物上升的高度为
D正确。
故选D。
6．答案：B
解析：在A点，只受重力，重力沿半径方向的分力提供此时做圆周运动的向心力
从最高点到A点，由动能定理有
代入数据解得
故选B。
7．答案：C
解析：A.解除对小球甲的锁定，给小球甲施加外力的过程，根据牛顿第二定律有
当时外力F最大，为
故A错误；
B.弹簧锁定时，弹力做功为
根据功能关系，弹性势能为
故B错误；
C.根据动力学公式
解得
故C正确；
D.解除对小球甲的锁定，给小球甲施加外力的过程，由动能定理得
解得
故D错误。
故选C。
8．答案：B
解析：A.探测器从轨道I到Ⅱ再到Ⅲ，需要制动才能达到，所以其速度大小关系为，故A错误；
B.根据开普勒第三定律得
解得
故B正确；
C.火星探测器在轨道Ⅲ上，有
在火星表面有
联立解得
故C错误；
D.火星的平均密度为
故D错误。
故选B。
9．答案：BD
解析：A.由题意可得，当关闭电源后只有阻力对小车做功，有
结合动能与位移的关系图像可得车受到的阻力为
故A错误；
B.由题意与图像可得小车的最大动能为
则最大速度为
小车的额定功率为
故B正确；
C.加速过程中，对小车列动能定理
可得加速时间
故C错误；
D.当关闭电源后，由牛顿运动定律可得
小车减速时间为
故D正确。
故选BD。
10．答案：CD
解析：A.月球绕地球周期为27天，同步卫星周期为1天，根据开普勒第三定律可知月球半径大于同步卫星半径，故同步卫星轨道应该在地球与月球之间，故A错误；
B.根据
可知，角速度相同，“鹊桥”位于点时，半径较大向心加速度较大，故B错误；
C.如果两点到地球距离相等，位于时合力更大，加速度更大，所以周期更短，故到地球中心的距离一定大于到地球中心的距离，故C正确；
D.“鹊桥”在点离地球最远，根据
可知，受到的合力最大，故D正确。
故选CD。
11．答案：（1）（2）（3）AD
解析：（1）钢球获得的速度为
（2）根据能量守恒弹簧弹性势能等于钢球的动能
根据图像可知
因此弹簧的弹簧性势能与成正比。
（3）A.根据上式可知要得到与成正比，不需要测量小球的质量和直径，A正确；
B.空间站完全失重，轨道不光滑，也无摩擦力，因此不会引起实验误差，B错误；
C.钢球与弹簧分离后做匀速直线运动，因此直径越大，通过光电门时间越长，的误差越小，因此可减小实验误差，C错误；
D.用质量较大的钢球进行实验，相同压缩量，球通过光电门的速度小，通过光电门时间长，的误差越小，因此可减小实验误差，D正确。
故选AD。
12．答案：（1）C；（2）
解析：（1）根据平抛运动的规律可知
解得
故选C。
由上述可知图线的斜率
所以，其重力加速度
（2）设两极附近的重力加速度为，则
由万有引力定律
解得
所以周期
13．答案：（1）见解析（2）
解析：（1）设火星和地球的半径分别为和R，火星和地球的第一宇宙速度分别为和v，火星和地球表面的重力加速度分别为和g，根据已知条件得
火星上的第一宇宙速度满足
地球上的第一宇宙速度满足
联立以上四式可解得
设小明在火星和地球上的质量分别为和m，则
由以上三式解得
即小明的质量没有变化，减肥没有成功。
（2）在地球表面，重力等于万有引力，则
同理，在火星表面，有
其中
，
联立解得
14．答案：（1）（2）
解析：（1）根据牛顿第二定律可知
其中
解得
（2）第一阶段火车做匀加速运动
位移为x时，
末速度
第二阶段列车的功率恒定
其中
联立解得
15．答案：（1）
（2）1.2 m
（3）见解析
解析：（1）由牛顿第二定律得，滑块在传送带上的加速度大小为
若，则滑块滑上传送带后先加速运动
由于，故最小为0
若，则滑块滑上传送带后先减速运动，设滑块初速度为时，滑块运动至传送带右端速度恰好减为
由直线运动规律有
解得
则
（2）设小滑块落到斜面顶端时，在竖直方向上的分速度为
由几何关系得
且
解得
（3）小滑块落在斜面顶端时速度大小为
滑块在圆弧轨道上不脱离，有两种情况：
①滑块不过圆心等高处
此时
解得
②滑块能通过圆弧轨道最高点设滑块恰能通过圆弧轨道最高点时，在最高点的速度为v，滑块在圆弧轨道最高点有
有
解得
综上可得或