山东省德州市夏津第一中学2024-2025学年高一下学期第一次月考物理试卷（Word版附解析）

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1．如图所示，长为l的细绳一端固定于O点，另一端系一个小球（可视为质点），在距O点正下方的A处钉一个钉子，小球从一定高度摆下，则在细绳与钉子相碰瞬间前后，下列说法正确的是（ ）
A．细绳与钉子相碰前后绳中张力大小不变
B．细绳与钉子碰后瞬间绳中张力增大为碰前瞬间的2倍
C．细绳与钉子相碰前后小球的向心加速度大小不变
D．细绳与钉子碰后瞬间小球的向心加速度增大为碰前瞬间的2倍
2．质量为m的物体随水平传送带一起匀速运动，A为传送带的终端皮带轮如图所示，皮带轮半径为r，要使物体通过终端时能水平抛出，皮带轮的转速至少为
A．B．C．D．
3．如图所示，一辆质量为m的汽车先过一段凹形桥，再过一段拱形桥，M、N分别为桥的最低点和最高点，且汽车通过M、N两点时的速度均不为0。汽车在通过两种桥面的过程中均未脱离桥面，下列说法正确的是（ ）
A．汽车通过M点时处于失重状态
B．汽车通过M点时的加速度可能为0
C．汽车通过N点时，无论速度多大，对桥面始终有压力
D．汽车通过N点时对桥面的压力一定比通过M点时对桥面的压力小
4．如图所示，A、B、C三个物体放在旋转台上，动摩擦因数均为，A的质量为2m，B、C的质量均为m，A、B离轴的距离为R，C离轴的距离为2R，则当圆台旋转时（设A、B、C都没有滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（ ）
A．C的向心力最大 B．B的向心加速度最小
C．当圆台转速增大时，A比B先滑动 D．当圆台转速增大时，C将最先滑动
5．2024年6月2日上午6时23分，嫦娥六号成功着陆月球背面。设想嫦娥六号被月球俘获后进入椭圆轨道Ⅰ上运行，周期为；当经过近月点点时启动点火装置，完成变轨后进入圆形轨道Ⅱ上运行，周期为。已知月球半径为，圆形轨道Ⅱ距月球表面的距离为，椭圆轨道Ⅰ远月点距月球表面的距离为，如图所示，引力常量为。忽略其他天体对嫦娥六号的影响，则下列说法正确的是（ ）
A． B．月球的质量为
C．月球第一宇宙速度大于轨道Ⅱ上的运行速度
D．嫦娥六号由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要在点点火使其加速才能完成
6．2024年7月19日，我国成功发射高分十一号05卫星。如图，高分十一号05卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道和椭圆轨道绕地球运行，圆轨道半径为，椭圆轨道的近地点和远地点间的距离为，两轨道位于同一平面内且A点为两轨道的一个交点，某时刻两卫星和地球在同一条直线上，线速度方向如图，只考虑地球对卫星的引力，下列说法正确的是（ ）
A．在图示位置，高分十一号05卫星和卫星的加速度大小分别为、，则
B．在图示位置，两卫星的线速度大小关系为
C．从图示位置开始，卫星先运动到A点
D．高分十一号05卫星和卫星运动到A位置时的向心加速度大小分别为、，则有
7．如图所示为某宇宙飞船运行轨道变化示意图，飞船先进入近地圆轨道1以第一宇宙速度做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3，设飞船在轨道1、2、3上运行的周期分别为、、，轨道2分别与轨道1、3相切于、两点。则（ ）
A．
B．飞船在轨道2上稳定运行时，点和点加速度大小相同
C．飞船在轨道2上稳定运行时，经过点的速度小于第一宇宙速度
D．
8．随着中国航天科技的飞跃发展，中国宇航员将登上月球。假设宇航员登月后，在月面做了一个自由落体运动的实验，将一小球由静止释放，经过一小段时间t，小球的速度大小为v0，已知月球的第一宇宙速度大小为nv0，引力常量为G，一探测器在离月面的高度为月球半径倍的轨道上绕月球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．月面的重力加速度大小为 B．探测器的线速度大小为
C．月球的半径为 D．月球的密度为
二、多选题（本题共4个小题，每小题4分，共计16分。漏选得2分，错选不得分）
9．2023年11月16日，中国北斗系统正式成为全球民航通用的卫星导航系统。如图，北斗系统空间段由若干地球同步卫星a、倾斜地球同步轨道卫星b和中圆地球轨道卫星c等组成。将所有卫星的运动视为匀速圆周运动、地球看成质量均匀的球体，若同步卫星a的轨道半径是地球半径的k倍，下列说法正确的是（ ）
A．卫星c的线速度小于卫星a的线速度
B．卫星b有可能每天同一时刻经过重庆正上方
C．地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为
D．地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为
10．2022年1月22日，我国将一颗失效的北斗二号G2卫星从轨道半径为R1的地球同步轨道上变轨后运行到轨道半径为R2的“墓地轨道”上，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行。该过程的简化示意图如图所示。已知椭圆形转移轨道与同步轨道和“墓地轨道”分别相切于P、Q两点，则北斗二号G2卫星（ ）
A．在转移轨道上Q点的加速度小于在“墓地轨道”上Q点的加速度
B．在转移轨道上Q点的速度小于在“墓地轨道”上Q点的速度
C．在转移轨道上P点的速度与Q点速度之比为R1∶R2
D．沿转移轨道从P点运动到Q点所用的时间为天
11．同步卫星离地心距离为r，运行速率v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列比值正确的是（ ）
A．=B．=C．=D．=
12．如图所示，某航天器围绕一颗半径为R的行星做匀速圆周运动，其环绕周期为T，经过轨道上A点时发出了一束激光，与行星表面相切于B点，若测得激光束AB与轨道半径AO夹角为θ，引力常量为G，不考虑行星的自转，下列说法正确的是（ ）

A．行星的质量为 B．行星的平均密度为
C．行星表面的重力加速度为
D．行星赤道表面随行星自转做匀速圆周运动的线速度为
三、非选择题（本题共6个小题，共计60分）
13（6分）．某同学利用图甲中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间，换算生成。保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速得到多组F、的数据后，作出了图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。

（1）该同学采用的主要实验方法为 。
A．等效替代法 B．理想化模型法 C．控制变量法
（2）实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为，则可得挡光杆转动角速度的表达式为 。
（3）根据图乙，得到的实验结论是( )

A．在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比
B．在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度正比
14（6分）．2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，王亚平做了太空抛物实验，奥运顶流“冰墩墩”在空间站上被航天员抛出后，并没有像在地面上那样做曲线运动，而是水平飞出去了。
请根据此实验回答以下问题：
（1）关于冰墩墩被水平抛出后，做水平运动的原因，以下解释中正确的是 ；
A．冰墩墩在空间站内不受力的作用
B．冰墩墩所受合外力为零
C．冰墩墩处于完全失重的状态
D．冰墩墩随空间站绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力
（2）历史上，牛顿曾提出：若在地球表面的高山上来做平抛实验，把物体抛出，它将落向地面；如果将物体抛出的速度变大，它将会落向更远的地方。如果抛出的速度足够大，它有可能不落回地面，而是绕地球运转。已知地球半径为6.4× 103km，小伟同学用如下方法推导这一“足够大速度”速度：
其结果与正确值相差很远，这是由于他在近似处理中，错误的假设是 ；
A．卫星的轨道是圆的 B．卫星的轨道半径等于地球半径
C．卫星的周期等于地球自转的周期 D．卫星的向心力等于它在地球上受到的地球引力
（3）已知地球表面重力加速度g = 10m/s2，请你利用已学习的物理知识求出正确的“足够大的速度”为 km/s。（保留3位有效数字）
四、解答题（本题共4个小题，每小题12分，共计48分）
15．某汽车厂利用下列方式来测量干燥情况下汽车轮胎和地面间的动摩擦因数。在一辆车内顶部用细线悬挂一个小球P，使该车在水平路面上沿半径的圆弧弯道转弯。某次转弯测试时，测试车辆在弯道上做匀速圆周运动，从车正后面看，车内小球位置如图所示，此时细线与竖直方向夹角为，转弯过程中，小球和车辆保持相对静止，测试车辆刚好不发生侧滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，，。
（1）求小球的向心加速度？
（2）求车辆轮胎和地面之间的动摩擦因数μ。
（3）如果圆弧弯道半径增大为r=12m，要使车辆不发生侧滑，求车辆转弯时的最大速度。
16．空间站上安装的机械臂不仅可以维修、安装空间站部件，还可以发射、抓捕卫星。如图所示，若空间站在半径为r的轨道上做匀速圆周运动。从空间站伸出长为d的机械臂，微型卫星放置在机械臂的外端。在机械臂的作用下，微型卫星、空间站、地球在同一直线上，微型卫星与空间站同步做匀速圆周运动。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，微型卫星质量为m，求：
（1）地球的质量及平均密度；
（2）空间站所在轨道处的重力加速度；
（3）机械臂对微型卫星的作用力大小（忽略空间站对卫星的引力以及空间站的尺寸）。
17．如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台，接着以v=3m/s水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，A、B为圆弧两端点，其连线水平，已知圆弧半径为R=1.0m，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计，人与车一直没有分离，人和车这个整体可以看成质点。（计算中取g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6）求∶
（1）从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离S；
（2）人与车整体在A点时的速度大小和方向；
（3）若人与车整体运动到圆弧轨道最低点O时，速度为v'=8m/s，求此时对轨道的压力大小。
18．某星球的质量约为地球质量的4倍，半径与地球近似相等。
（1）若从地球表面高为h处平抛一物体，水平射程为10m，则在该星球上，从同样高度，以同样的初速度平抛同一物体，水平射程应为多少？
（2）如图所示，在该星球表面发射一枚带有精密探测器的火箭，火箭竖直向上做加速直线运动。已知该星球半径为R0，表面重力加速度为g0，升到某一高度时，加速度为，测试仪器对平台的压力刚好是起飞前压力的，求此时火箭所处位置距星球表面的高度。
《2025年3月月考高中物理试题》参考答案
1．【答案】D
【详解】AB.细绳与钉子相碰前后小球的速度大小不变，但小球做圆周运动的半径变为原来的一半，设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律有
则绳子的拉力大小为
所以细绳与钉子相碰前后绳中的张力变大，但不是2倍关系，故AB错误；
CD.细绳与钉子相碰前后小球的速度大小不变，但小球做圆周运动的半径变为原来的一半，根据
可知，细绳与钉子相碰前后的向心加速度增大为碰前的2倍，故C错误，D正确。 故选D。
2．A【详解】当物块恰好被水平抛出时，在皮带上最高点时由重力提供向心力，则由牛顿第二定律得： 解得：
设此时皮带转速为n，则有2πnr=v，得到： 故A正确，BCD错误． 故选A．
3．D
【详解】AB．汽车通过M点时，根据牛顿第二定律可知
加速度方向竖直向上，故此时汽车处于超重状态；由于汽车通过M、N两点时的速度均不为0，故此时汽车加速度大小不为0，故A错误；
C．汽车通过N点时，根据牛顿第二定律可知
若
即时，此时桥面对汽车的支持力为0，根据牛顿第三定律可知，此时汽车对桥面的压力为0，故C错误；
D．根据牛顿第三定律可知，桥面对汽车的支持力等于汽车对桥面的压力；由上述可知在M点时
4．【答案】D 【详解】AB．根据向心加速度公式
可知A、B、C都没有滑动，角速度相等，A、B离轴的距离为R，C离轴的距离为2R，所以A、B的向心加速度大小相同
根据向心力公式
可得 ，，
可知A、C的向心力大小相同，故AB错误；
CD．当A、B、C的摩擦力均达到最大时，各自的临界角速度分别为
，，
解得 ＞
可知当圆台转速增大时，C将最先滑动，A与B后滑动且一起滑动，故C错误，D正确。
故选D。
5．C 【详解】A．轨道Ⅰ的半长轴比轨道Ⅱ的半径大，根据开普勒第三定律可知，故A错误；
B．根据题意可知轨道Ⅱ的半径为，由万有引力提供向心力
可得月球的质量为 故B错误；
C．根据万有引力提供向心力 可得
月球第一宇宙速度为月球表面的环绕速度，可知月球第一宇宙速度大于轨道Ⅱ上的运行速度，故C正确；
D．嫦娥六号由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ半径减小，做近心运动，需要点火减速，故D错误。
故选C。
6．C 【详解】A．设地球质量为M，卫星质量为m，卫星到地心的距离为r，根据牛顿第二定律，有
得 即r越大，a越小，，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力，有
得
即圆周运动的轨道半径r越大，v越小，以地心为圆心，卫星a到地心的距离为半径作圆，设该圆轨道上卫星的运行速度为，由于卫星a不能保持在这个高度而做近心运动，故，又因，故，即，故B错误；
C．高分十一号05卫星的轨道半径和卫星a轨道半长轴相等，根据开普勒第三定律可知，二者的公转周期相等，设为T, 高分十一号05卫星由图示位置运动到A点所用时间大于，卫星a由图示位置运动到A点所用时间小于，即卫星先运动到A点，故C正确；
D．根据
可知，高分十一号05卫星和卫星运动到A位置时的加速度大小相等，方向均由A位置指向地心，但高分十一号05卫星做匀速圆周运动，其向心加速度就等于实际的加速度，而卫星沿椭圆轨道运动，速度沿轨道切线方向，其向心加速度等于实际加速度沿垂直于速度方向的分量，即 故D错误。
故选C。
7．D 【详解】AD．设地球半径为，飞船在轨道3上运行的半径为，则飞船在轨道1、2上运行的轨道半径分别为 可得
根据开普勒第三定律，可知
且 联立可得 故A错误，D正确。
B．根据 可得
由于飞船在轨道2上稳定运行时，点运行半径小于点的运行半径，所以可知点的加速度大于点加速度，故B错误；
C．飞船在轨道1上稳定运行时，速度等于第一宇宙速度，在A点时需要加速从而进入轨道2运行，所以可知飞船在轨道2上稳定运行时，经过点的速度大于第一宇宙速度，故C错误。 故选D。
8．B 【详解】A．小球由静止释放，经过一小段时间t，小球的速度大小为v0，则有
解得 故A错误；
C．月球的第一宇宙速度大小为nv0，则有 ，
结合上述解得 故C错误；
B．探测器在离月面的高度为月球半径倍的轨道上绕月球做匀速圆周运动，则有
解得 故B正确；
D．月球的密度 结合上述解得 故D错误。 故选B。
9．BC 【详解】A．根据 可得
可知轨道半径越大，线速度越小，所以卫星a的线速度小于卫星c的线速度，A错误；
B．卫星b是倾斜地球同步轨道卫星，周期与地球自转相同，若某一时刻出现在重庆正上方，则过24小时之后又在重庆正上方， B正确；
CD．在地球北极处，有 在地球赤道处有
对于地球同步卫星有 解得 C正确，D错误。
故选BC。
10．BD 【详解】A．根据牛顿第二定律有 解得
可知卫星在轨道上离地心的距离相同时，则其所处位置的加速度相同，在转移轨道上Q点和“墓地轨道”上Q点距地心的距离相同，因此加速度相同，故A错误；
B．卫星在转移轨道上Q点必须点火加速，使其自身做离心运动才能进入“墓地轨道”轨道，因此，卫星在转移轨道上Q点的速度小于在“墓地轨道”上Q点的速度，故B正确；
C．根据开普勒第二定律可知，物体在同一轨道上环绕中心天体运行时，在相同时间内与地心连线扫过的面积相等，设卫星分别在远地点Q和在近地点P分别运行极短时间，则有
可得 故C错误；
D．根据几何关系可得转移轨道的半长轴 根据开普勒第三定律可得
其中同步卫星轨道运行周期 天
解得 天
从P运动到Q的时间为半个周期为 故D正确。
故选BD。
11．AD【详解】AB．设地球质量为M，同步卫星的质量为m，地球赤道上的物体的质量为m，近地轨道上物体质量为m。根据向心加速度和角速度的关系有 a=r a=R
由于 = 联立解得 = 故A正确，B错误；
CD．由万有引力定律有 G= G
由以上两式解得 = 故C错误，D正确。
故选AD。
12．ABC
【详解】A．航天器匀速圆周运动的周期为T，那么可以得到匀速圆周运动的线速度为
再根据万有引力提供向心力 解得 故A正确；
B．球体积为
所以平均密度为 故B正确；
C．行星表面，根据重力等于万有引力可知
解得 故C正确；
D．根据已知条件无法求出行星赤道表面随行星自转做匀速圆周运动的线速度，故D错误。
故选ABC。
13． C A
【详解】（1）[1]实验中保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速，所以采用的是控制变量法。
故选C。
（2）[2]挡光杆经过光电门时的线速度大小为
则挡光杆转动角速度为
（3）[3]根据图乙，可得在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比。
故选A。
14． CD C
【详解】（1）[1]A．冰墩墩在空间站内受地球等的万有引力作用，A错误；
CD．冰墩墩随空间站绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，处于完全失重状态，并由于万有引力指向地心，则冰墩墩水平方向不受外力作用，CD正确；
故答案为CD。
（2）[2]AD．如果抛出的速度足够大，它有可能不落回地面，而是绕地球运转，由万有引力提供向心力，做匀速圆周运动，AD假设正确，不符合题意；
B．由于山的高度远小于地球的半径，则该卫星的轨道半径可视为等于地球半径，B假设正确，不符合题意；
C．由于山的高度远小于地球的半径，则该卫星的轨道半径可视为等于地球半径，则该卫星为近地卫星，而只有地球同步卫星的周期才等于地球自转的周期，C假设错误，符合题意。
故选C。
（3）[3]由于山的高度远小于地球的半径，则该卫星的轨道半径可视为等于地球半径，则该卫星为近地卫星，有
在地球表面有
整理有
15．（1），方向水平向左；（2）0.75；（3）
【详解】（1）小球和车保持相对静止，对小球进行受力分析，如图所示
根据图像可知，小球的合力方向水平向左，则车向左转弯，则有
解得 方向水平向左。
（2）对小球和车整体分析有
结合上述解得
（3）如果圆弧弯道半径增大为r=12m，要使车不发生侧滑，根据牛顿第二定律有
结合上述解得
16．（1）；；（2）；（3）
【详解】（1）在地球表面质量为的物体，重力由万有引力提供
则
由 ，
可得地球的平均密度
（2）设空间站质量为，则有
联立，解得
（3）对空间站有
对质量为m的微型卫星有
联立，解得
17．（1）1.2m；（2）5m/s，速度方向与水平方向的夹角53°；（3）13320N
【详解】(1)车做的是平抛运动，根据平抛运动的规律可得
竖直方向上 水平方向上
可得 ，
(2)摩托车落至A点时，其竖直方向的分速度
到达A点时速度
设摩托车落至A点时，速度方向与水平方向的夹角为，则
解得
(3)在最低点O，受力分析可得
解得
由牛顿第三定律可知，人和车在最低点O时对轨道的压力为13320N。
18．（1）；（2）
【详解】（1）设星球质量为M1地球质量为M2，半径为R1和R2，星球表面的物体万有引力等于重力
可得
在星球体表面做平抛运动，则
解得
设在星球和地球平抛水平位移分别为和，得
代入数据，解得
（2）起飞前
高h处时根据牛顿第二定律得
由题意可知 解得
根据万有引力提供重力 可得
解得 或（舍去）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
A
D
D
C
C
D
B
BC
BD
题号
11
12
答案
AD
ABC