湖北省荆州中学2024-2025学年高一下学期2月月考物理试卷（原卷版+解析版）

这是一份湖北省荆州中学2024-2025学年高一下学期2月月考物理试卷（原卷版+解析版），共24页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
（全卷满分100分，考试用时75分钟）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。）
1. 下列对物理必修2教材中出现的四幅图分析正确的是（ ）
A. 图1：小球在水平面内做匀速圆周运动时，受到重力、向心力、细线拉力的作用
B. 图2：物体随水平圆盘一起做加速圆周运动过程中，所受摩擦力的方向指向圆心
C. 图3：汽车过拱桥最高点时，处于超重状态，速度越大，对桥面的压力越大
D. 图4：若轿车转弯时速度过大，可能因离心运动造成交通事故
2. 如图所示，有五片荷叶伸出荷塘水面，一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶、和青蛙在同一竖直平面内，a、b高度相同，高度相同，a、b分别在正上方。将青蛙跳跃视为平抛运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 青蛙跳到荷叶上和荷叶上的初速度相等
B. 青蛙跳到荷叶上和荷叶上的初速度相等
C. 青蛙跳到荷叶上的初速度最小
D. 青蛙跳到荷叶上初速度最大
3. 在杂技节目“水流星”表演中，站在水平地面上的表演者甩动连接杯子的轻质细绳，使得盛水的杯子（视为质点）在竖直平面内做半径为R、线速度大小为v的匀速圆周运动。已知盛水的杯子总质量为m，表演者的质量为M，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 杯子经过最高点时表演者对水平地面的压力不大于
B. 杯子经过最高点时的线速度大小可能小于
C. 杯子经过最高点时细绳上的拉力大小为
D. 杯子经过最低点时细绳上的拉力大小为
4. 如图所示，在水平力F作用下，物体B沿水平面向右运动，物体A恰匀速上升，那么以下说法正确的是（ ）
A. 物体B正向右做匀减速运动
B. 物体B正向右做加速运动
C. 物体B正向右做匀速运动
D. 斜绳与水平成时，
5. 如图所示，小球以初速度水平抛出后落在倾角为的斜面上，小球从抛出点到达斜面的位移最小，不计空气阻力，重力加速度为g，小球的飞行时间为（ ）
A. B. C. D.
6. 如图所示，质量为1.6kg，半径为0.5m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径。它们的质量分别为、。某时刻，小球A、B分别位于圆管最低点和最高点，A的速度大小为，B球的速度大小，则此时杆对圆管的弹力为（取）（ ）
A. 36NB. 70NC. 26ND. 54N
7. 如图，半径为的半球形陶罐随水平转台一起绕过球心的竖直轴水平旋转，当旋转角速度为时，一质量为m的小物块恰好能随陶罐一起与陶罐保持相对静止做匀速圆周运动，已知小物块与陶罐的球心O的连线跟竖直方向的夹角θ为37°，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（重力加速度g取，取0.6，取0.8）。则小物块与陶罐内壁的动摩擦因数μ为（ ）
A. B. C. D.
8. 一小球以初速度从A点开始在光滑水平面上运动。现使一水平力作用在小球上，小球的运动轨迹如图中实线所示，图中B为轨迹上一点，虚线是过A、B两点并与运动轨迹相切的直线，虚线和实线将水平面划分为图示的5个区域。则关于该施力物体位置的判断，下列说法中正确的是（ ）
A. 如果这个力是引力，则施力物体一定在④区域
B. 如果这个力是引力，则施力物体一定在②区域
C. 如果这个力是斥力，则施力物体一定在②区域
D. 如果这个力斥力，则施力物体可能在①或③区域
9. 如图所示，水平放置的圆筒绕其中心对称轴匀速转动，筒壁上P处有一小圆孔，筒壁很薄，筒的半径，当圆孔正上方处有一小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径。已知小球刚好能从孔中进入圆筒，并且与圆筒不发生碰撞离开圆筒。空气阻力不计，取，圆筒转动的角速度可能是（ ）
A. B. C. D.
10. 如图甲所示，两个完全一样的小木块a和b（可视为质点）用轻绳连接置于水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动，木块和圆盘保持相对静止。ω表示圆盘转动的角速度，a、b与圆盘保持相对静止的过程中所受摩擦力与ω2满足如图乙所示关系，图中。下列判断正确的是（ ）
A. 图线（1）对应物体a
B. 绳长为2l
C.
D. 时绳上张力大小为
二、实验题（本题共2小题，11题8分，12题8分，共16分。）
11. 用图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，图乙是变速塔轮的原理示意图。皮带连接着左塔轮和右塔轮，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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小球所受向心力的比值，其中A和C的半径相同，B的半径是A的半径的两倍。
（1）下列实验中的主要探究方法与本实验相同的是_____。
A. 探究平抛运动的特点
B. 探究加速度与力、质量的关系
C. 探究两个互成角度的力的合成规律
（2）某次实验保证小球质量和圆周运动半径相等，若标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为_____。
A. B. C. D. 4：1
（3）其他条件不变，若增大手柄的转速，则左、右两标尺的格数_____（选填“变多”“变少”或“不变”），两标尺格数的比值_____。（选填“变大”“变小”或“不变”）
12. 某学习小组做“探究平抛运动特点”的实验。如图所示，为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，图中背景方格的边长均为。若取，不计空气阻力。则：
（1）相机闪光频率是_____Hz；
（2）小球运动的水平速度大小是_____
（3）小球运动到B点的速度大小是_____；
（4）若以A点为坐标原点，水平向右为轴正方向，竖直向下为轴正方向建立平面直角坐标系，则抛出点位置坐标为（_____cm，_____cm）
三、计算题（本题共3题，13题12分，14题16分，15题16分）
13. 长为的轻杆，其下端固定于水平转轴上，上端连接一个可视作质点的小球，小球的质量为，轻杆随转轴在竖直平面内做匀速圆周运动，速率为。如图所示，求：（取）。
（1）当小球在最高点时对杆作用力；
（2）当小球在圆心等高处时对杆作用力。
14. 如图所示，倾角为的固定斜面体，顶端放置均可视为质点的小球和滑块，某时刻给小球沿水平方向的初速度，使其做平抛运动，同时给滑块沿斜面体向下的速度，滑块刚好沿斜面体匀速下滑，经的时间，小球和滑块同时到达斜面体的底端。重力加速度，，空气阻力忽略不计。求：
（1）滑块与斜面体间的动摩擦因数；
（2）和的大小；
（3）上述过程中，小球和滑块的最大间距。
15. 如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的点，小圆环和轻质弹簧套在轻杆上，长为的细线和弹簧两端分别固定于和，质量为的小球固定在细线的中点，装置静止时，细线与竖直方向的夹角为，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到时，细线的拉力恰好减小到零，此时弹簧弹力的大小是静止时的两倍，重力加速度为，取，求：
（1）装置静止时，细线的张力大小；
（2）当细线与竖直方向的夹角为时，该装置转动的角速度；
（3）小圆环A的质量。
荆州中学2024~2025学年高一下学期2月月考
物理试题
（全卷满分100分，考试用时75分钟）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。）
1. 下列对物理必修2教材中出现的四幅图分析正确的是（ ）
A. 图1：小球在水平面内做匀速圆周运动时，受到重力、向心力、细线拉力的作用
B. 图2：物体随水平圆盘一起做加速圆周运动过程中，所受摩擦力的方向指向圆心
C. 图3：汽车过拱桥最高点时，处于超重状态，速度越大，对桥面的压力越大
D. 图4：若轿车转弯时速度过大，可能因离心运动造成交通事故
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球受重力和细线的拉力作用，细线拉力竖直向上的分力与重力平衡，水平分力提供向心力，故A错误；
B．物体随水平圆盘一起做加速圆周运动过程中，摩擦力指向圆心的分力提供向心力，摩擦力沿着速度方向的分力提供加速度，根据力的合成可知摩擦力的方向不是指向圆心，故B错误；
C．汽车过凸形桥最高点时，加速度向下，处于失重状态，根据
可得
可知速度越大，桥面对汽车的支持力越小，根据牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力越小，故C错误；
D．汽车在水平路面转弯时，受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，摩擦力提供向心力，速度过大，可能导致汽车做离心运动，容易造成交通事故，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，有五片荷叶伸出荷塘水面，一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶、和青蛙在同一竖直平面内，a、b高度相同，高度相同，a、b分别在正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 青蛙跳到荷叶上和荷叶上初速度相等
B. 青蛙跳到荷叶上和荷叶上的初速度相等
C. 青蛙跳到荷叶上的初速度最小
D. 青蛙跳到荷叶上的初速度最大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据平抛运动规律可知，
联立解得
青蛙跳到荷叶a上和荷叶b上的下落高度相同，荷叶b的水平位移大，所以青蛙跳到荷叶a上的初速度小于跳到荷叶b上的初速度，故A错误；
B．青蛙跳到荷叶上和荷叶上水平位移相等，跳到荷叶c的下落高度大，所以青蛙跳到荷叶a上的初速度大于跳到荷叶c上的初速度，故B错误；
C．青蛙跳到荷叶c的下落高度最大，水平位移最小，所以青蛙跳到荷叶c上的初速度最小，故C错误；
D．青蛙跳到荷叶b的下落高度最小，水平位移最大，所以青蛙跳到荷叶b上的初速度最大，故D正确。
故选D。
3. 在杂技节目“水流星”的表演中，站在水平地面上的表演者甩动连接杯子的轻质细绳，使得盛水的杯子（视为质点）在竖直平面内做半径为R、线速度大小为v的匀速圆周运动。已知盛水的杯子总质量为m，表演者的质量为M，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 杯子经过最高点时表演者对水平地面的压力不大于
B. 杯子经过最高点时的线速度大小可能小于
C. 杯子经过最高点时细绳上的拉力大小为
D. 杯子经过最低点时细绳上的拉力大小为
【答案】A
【解析】
【详解】A．杯子经过最高点时，受绳子拉力
对表演者受力可知
结合牛顿第三定律可知，杯子经过最高点时表演者对水平地面的压力不大于Mg，故A正确；
B．杯子恰能经过最高点时，有
解得最高点的速度最小为
故B错误；
C．杯子经过最高点时有
解得细绳上的拉力大小为
故C错误；
D．杯子做匀速圆周运动，经过最低点时有
解得细绳上的拉力大小为
故D错误。
故选A。
4. 如图所示，在水平力F作用下，物体B沿水平面向右运动，物体A恰匀速上升，那么以下说法正确的是（ ）
A. 物体B正向右做匀减速运动
B. 物体B正向右做加速运动
C. 物体B正向右做匀速运动
D 斜绳与水平成时，
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】ABC．将B的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向上的分速度等于A的速度，如图
根据平行四边形定则有
所以
物体B沿水平面向右运动时，α减小，所以B的速度减小，但不是匀减速运动，故A B错误；
D． 根据
斜绳与水平成30°时
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，小球以初速度水平抛出后落在倾角为的斜面上，小球从抛出点到达斜面的位移最小，不计空气阻力，重力加速度为g，小球的飞行时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小球从抛出点到达斜面的位移最小，此时位移方向与斜面方向垂直，则有
解得小球的飞行时间为
故选B。
6. 如图所示，质量为1.6kg，半径为0.5m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径。它们的质量分别为、。某时刻，小球A、B分别位于圆管最低点和最高点，A的速度大小为，B球的速度大小，则此时杆对圆管的弹力为（取）（ ）
A. 36NB. 70NC. 26ND. 54N
【答案】A
【解析】
【详解】设圆管对A的支持力为，对A球由牛顿第二定律有
设圆管对B的压力为，对B球由牛顿第二定律有
解得
，
故圆管受到A球向下的压力为
圆管受到B球向上的支持力
设杆对圆管的弹力方向向下，对圆管由平衡条件可得
解得
F=36N
故选A。
7. 如图，半径为的半球形陶罐随水平转台一起绕过球心的竖直轴水平旋转，当旋转角速度为时，一质量为m的小物块恰好能随陶罐一起与陶罐保持相对静止做匀速圆周运动，已知小物块与陶罐的球心O的连线跟竖直方向的夹角θ为37°，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（重力加速度g取，取0.6，取0.8）。则小物块与陶罐内壁的动摩擦因数μ为（ ）
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】小物块恰好保持相对静止做匀速圆周运动，物块受重力、支持力和摩擦力，合外力为向心力，故摩擦力斜向上。
指向圆心方向有
切线方向有
联立解得
故选A。
8. 一小球以初速度从A点开始在光滑水平面上运动。现使一水平力作用在小球上，小球的运动轨迹如图中实线所示，图中B为轨迹上一点，虚线是过A、B两点并与运动轨迹相切的直线，虚线和实线将水平面划分为图示的5个区域。则关于该施力物体位置的判断，下列说法中正确的是（ ）
A. 如果这个力是引力，则施力物体一定在④区域
B. 如果这个力是引力，则施力物体一定在②区域
C. 如果这个力是斥力，则施力物体一定在②区域
D. 如果这个力是斥力，则施力物体可能在①或③区域
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．小球受力沿弧线由A运动到B，小球所受合外力应指向轨迹的内侧；如果这个力是引力，则施力物体一定在④区域，选项A正确，B错误；
CD．小球受力沿弧线由A运动到B，小球所受合外力应指向轨迹的内侧；如果这个力是斥力，在①③⑤区域内任取一点分别与A、B两点相连并延长，①③⑤区域的点与A、B两点的连线表示斥力的方向，会发现斥力的方向有时不指向轨迹的内侧，则施力物体不可能在①③⑤区域；而②区域的点，点与A、B两点的连线表示斥力的方向，斥力的方向总指向轨迹的内侧，则施力物体一定在②区域；因此选项C正确，D错误。
故选AC。
9. 如图所示，水平放置的圆筒绕其中心对称轴匀速转动，筒壁上P处有一小圆孔，筒壁很薄，筒的半径，当圆孔正上方处有一小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径。已知小球刚好能从孔中进入圆筒，并且与圆筒不发生碰撞离开圆筒。空气阻力不计，取，圆筒转动的角速度可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】小球刚落入圆筒时的速度
设小球在圆筒中运动的时间为t，则
解得t=0.4s
则
当n=0时
当时
故选AC。
10. 如图甲所示，两个完全一样的小木块a和b（可视为质点）用轻绳连接置于水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动，木块和圆盘保持相对静止。ω表示圆盘转动的角速度，a、b与圆盘保持相对静止的过程中所受摩擦力与ω2满足如图乙所示关系，图中。下列判断正确的是（ ）
A. 图线（1）对应物体a
B. 绳长为2l
C
D. 时绳上张力大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由图可知，当时，绳上无拉力，木块a和b都由各自的静摩擦力提供向心力
因为
所以
故图线（1）对应物体b，A错误；
B．又因当时，木块b恰好达到最大静摩擦力且
，，
即
得
所以绳长为
B正确；
C D．
当时，对木块b有
得
当时，对木块a有
联立可得
所以
C错误；D正确。
故选BD。
二、实验题（本题共2小题，11题8分，12题8分，共16分。）
11. 用图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，图乙是变速塔轮的原理示意图。皮带连接着左塔轮和右塔轮，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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小球所受向心力的比值，其中A和C的半径相同，B的半径是A的半径的两倍。
（1）下列实验中的主要探究方法与本实验相同的是_____。
A. 探究平抛运动的特点
B. 探究加速度与力、质量的关系
C. 探究两个互成角度的力的合成规律
（2）某次实验保证小球质量和圆周运动半径相等，若标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为_____。
A. B. C. D. 4：1
（3）其他条件不变，若增大手柄的转速，则左、右两标尺的格数_____（选填“变多”“变少”或“不变”），两标尺格数的比值_____。（选填“变大”“变小”或“不变”）
【答案】（1）B （2）B
（3） ①. 变多 ②. 不变
【解析】
【小问1详解】
探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。
A．探究平抛运动的特点，采用等效思想，故A错误；
B．探究加速度与力和质量的关系实验采用的实验方法是控制变量法，故B正确；
C．探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。
故选B。
【小问2详解】
某次实验保证小球质量和圆周运动半径相等，若标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，根据可知，变速塔轮相对应的角速度之比为；根据，由于变速塔轮边缘处的线速度大小相等，则与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为。
故选B。
【小问3详解】
[1]其他条件不变，若增大手柄的转速，则角速度增大，根据可知，左、右两标尺的格数变多；
[2]增大手柄的转速，由于与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比不变，角速度之比不变，则向心力之比不变，所以两标尺格数的比值不变。
12. 某学习小组做“探究平抛运动特点”的实验。如图所示，为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，图中背景方格的边长均为。若取，不计空气阻力。则：
（1）相机的闪光频率是_____Hz；
（2）小球运动的水平速度大小是_____
（3）小球运动到B点的速度大小是_____；
（4）若以A点为坐标原点，水平向右为轴正方向，竖直向下为轴正方向建立平面直角坐标系，则抛出点位置坐标为（_____cm，_____cm）
【答案】（1）10 （2）1.5
（3）2.5 （4） ①. －15 ②. －5
【解析】
【小问1详解】
根据
解得T=0.1s
则闪光频率
【小问2详解】
小球运动的水平速度大小
【小问3详解】
小球运动到B点的竖直速度大小是
则B点速度
【小问4详解】
[1][2]到达B点的时间
则从抛出到到达A点的时间为tA=0.1s
抛出点的横坐标
纵坐标
三、计算题（本题共3题，13题12分，14题16分，15题16分）
13. 长为的轻杆，其下端固定于水平转轴上，上端连接一个可视作质点的小球，小球的质量为，轻杆随转轴在竖直平面内做匀速圆周运动，速率为。如图所示，求：（取）。
（1）当小球在最高点时对杆作用力；
（2）当小球在圆心等高处时对杆作用力。
【答案】（1）15N，方向竖直向下
（2），与水平方向夹角
【解析】
【小问1详解】
当小球在最高点时，设杆对小球的支持力方向竖直向上，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，小球在最高点时对杆作用力大小为15N，方向竖直向下。
【小问2详解】
当小球在圆心等高处时，以小球为对象，竖直方向有
水平方向有
则有
根据牛顿第三定律可知，小球在圆心等高处时对杆作用力大小为；与水平方向夹角正切值为
14. 如图所示，倾角为的固定斜面体，顶端放置均可视为质点的小球和滑块，某时刻给小球沿水平方向的初速度，使其做平抛运动，同时给滑块沿斜面体向下的速度，滑块刚好沿斜面体匀速下滑，经的时间，小球和滑块同时到达斜面体的底端。重力加速度，，空气阻力忽略不计。求：
（1）滑块与斜面体间的动摩擦因数；
（2）和的大小；
（3）上述过程中，小球和滑块的最大间距。
【答案】（1）0.75
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
对滑块
解得
【小问2详解】
设斜面长为L，则对滑块
对小球，
解得L=3m，
【小问3详解】
因滑块的水平分速度为
则滑块和小球水平方向速度相等，两者位置总在同一竖直线上；当两者竖直速度相等时距离最远，即
解得t=0.3s
两者最大距离
15. 如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的点，小圆环和轻质弹簧套在轻杆上，长为的细线和弹簧两端分别固定于和，质量为的小球固定在细线的中点，装置静止时，细线与竖直方向的夹角为，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到时，细线的拉力恰好减小到零，此时弹簧弹力的大小是静止时的两倍，重力加速度为，取，求：
（1）装置静止时，细线的张力大小；
（2）当细线与竖直方向的夹角为时，该装置转动的角速度；
（3）小圆环A的质量。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
装置静止时，
解得细线的张力大小
【小问2详解】
根据牛顿第二定律
解得
【小问3详解】
开始静止时弹簧的弹力
当AB拉力恰好减小到零时
其中
解得