辽宁省普通高中2024-2025学年高一下学期4月联考物理试卷（解析版）

这是一份辽宁省普通高中2024-2025学年高一下学期4月联考物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了 如图所示，一质量为0，5倍B等内容，欢迎下载使用。
一选择题（本题共10小题，共46分，第1~7小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10小题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，有选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
1. 如图所示，水平圆盘A和B通过摩擦传动正在匀速转动，它们不发生相对滑动，物块1和2分别相对静止在圆盘A和B上，圆盘B的半径是圆盘A的1.5倍，物块2做圆周运动半径是物块1的2倍，则物块1和物块2的向心加速度之比为（ ）
A. 2：1B. 3：2C. 9：8D. 4：9
【答案】C
【解析】设A的角速度为ω，则物块1的向心加速度
AB同缘转动，根据v=ωR可知
则物块2的向心加速度
可得
故选C。
2. 如图所示，一质量为0.3kg的小球B用轻绳AB和BC系着正在做匀速转动，竖直杆CA为转轴，，绳AB和转轴垂直，绳AB的拉力为2N，绳AB的长度为0.2m。，，那么小球做圆周运动的角速度为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】对小球受力分析可知，竖直方向
水平方向
联立解得
故选A。
3. 一物体在地球表面重18N，它在以5m/s²的加速度加速上升的火箭中的视重（即物体对火箭竖直向下的压力）为17N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的（地球表面重力加速度取10m/s²）（ ）
A. 0.5倍B. 2倍C. 3倍D. 4倍
【答案】A
【解析】在地球表面时G=mg
升空后根据牛顿第二定律
解得
根据，
解得h=0.5R
故选A。
4. 人造卫星离地面距离等于地球半径,卫星以速度沿圆轨道运动,设地面上的重力加速度为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，得：
在地球表面，又有：
联立上式解得：
故选A．
5. 地球同步卫星到地心的距离为r，加速度为a1，运行速率为v1，地球半径为R，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，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】AB．同步卫星和赤道上的物体就有相同的角速度，则根据
可得
选项B正确，A错误；
CD．对同步卫星和绕地球表面做圆周运动的卫星，根据
解得
可得
选项CD错误。
故选B。
6. 宇宙中有两颗恒星 S1、S2，半径均为 R0。如图分别是两颗恒星周围行星公转周期 与公转半径r3的关系图像，则（ ）
A. 恒星 S1 与恒星S2的质量之比为2∶1
B. 恒星 S1 与恒星S2的质量之比为4∶1
C. 恒星S1与恒星S2的密度之比为1：2
D. 恒星S1与恒星S2密度之比为2：1
【答案】C
【解析】AB．根据万有引力提供向心力有
解得
可知公转周期 与公转半径r3的关系图像斜率为
由图像可得
则
故AB错误；
CD．星球的密度为
恒星S1与恒星S2的密度之比为
故C正确，D错误。
故选C。
7. 如图所示，A、B两个天体可视为双星系统，质量比，A、B同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动，由此可知，A天体绕O点运动的（ ）
A. 向心力大小为B的3倍B. 角速度大小为B的
C. 线速度大小为B3倍D. 轨道半径为B的
【答案】D
【解析】AB．在该双星系统中，两个天体绕O点运动的周期相同，角速度大小相同，且两者之间的万有引力提供各自的向心力，所以二者向心力大小相同，故AB错误；
CD．根据牛顿第二定律有
解得
根据可知
故C错误，D正确。
故选D。
8. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B. 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度
【答案】BC
【解析】AB．根据万有引力充当向心力可知
可得
因r3>r1可知卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度，选项A错误，B正确；
CD．根据
可得
可知卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度；卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，选项C正确，D错误。
故选BC。
9. 如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间夹角为，一条长度为l的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，细线拉力F随变化关系如图2所示。重力加速度g取，由图2可知（ ）
A. 小球的角速度为时，小球刚离开锥面
B. 母线与轴线之间夹角
C. 小球质量为
D. 绳长为
【答案】AD
【解析】A．根据图乙可知，当小球的角速度满足
小球恰好要离开锥面，此时角速度为
可知小球的角速度为时，小球刚离开锥面，故A正确；
BCD．当小球将要离开锥面时，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有
即
当小球离开锥面后，设绳子与竖直方向的夹角为，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有
即
则根据图乙，结合所得绳子拉力与的函数关系可知，当小球离开锥面后
当小球未离开锥面时，分析小球受力情况，水平方向，根据牛顿第二定律有
竖直方向根据平衡条件有
联立可得
根据图乙，结合所得函数关系可得
，
联立解得
，，
故D正确，BC错误。
故选AD。
10. 如图所示，用长为L的轻绳（轻绳不可伸长）连接的A、B两物块（均可视为质点）放置在绕竖直轴转动的水平圆盘上，A、B连线的延长线过圆盘的圆心O，A与圆心O的距离也为L，A、B两物块的质量均为m，与圆盘间的动摩擦因数均为μ，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B始终相对圆盘静止，则下列说法正确的是（ ）
A. A、B所受的摩擦力一定相等
B. 是物块开始滑动的临界角速度
C. 轻绳最大弹力为
D. 当时，A所受摩擦力的大小为
【答案】BCD
【解析】ABC．当ω较小时，甲乙均由静摩擦力充当向心力，由F=mω2r可知，两滑块受摩擦力不等，当ω增大，它受到的静摩擦力也增大，而B的圆周半径大于A的圆周半径，所以B受到的静摩擦力先达到最大，此后ω继续增大，要保证B不滑动，轻绳产生弹力并增大，A受到的静摩擦力继续增大，直到A受到的静摩擦力也达到最大，此时ω最大，轻绳弹力T也最大，该过程中两滑块的摩擦力不相等；
对B：
对A：
联立解得，
选项A错误，BC正确；
D．当B恰到最大静摩擦力细绳拉力为零时
解得
当时，此时对B分析
对A分析
解得A所受摩擦力的大小为
选项D正确。
故选BCD。
二非选择题（本题共4小题，共54分）
11. 用如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F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比由上至下分别是1∶1，2∶1和3∶1（如图乙所示）。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比，实验时，将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。请回答相关问题：
（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是__________。
A. 探究两个互成角度的力的合成规律
B. 探究加速度与力、质量关系
C. 伽利略对自由落体的研究
D. 探究平抛运动的的特点
（2）某次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在B、C位置，将传动皮带调至第一层塔轮，转动手柄，观察左右标出的刻度，此时可研究向心力的大小与_____的关系：
A 质量B. 角速度C. 半径
（3）若传动皮带套在塔轮第三层，则塔轮转动时，A、C两处角速度之比为_____；
（4）在另一次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置。传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为_____。
（5）某实验小组通过如图丙所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为，光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为。实验过程中细绳始终被拉直。
①滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力和遮光时间，则滑块的角速度=_____（用、、表示）。
②为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出与____（填“t”、“”、“”或“”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与____成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。
③若作出图像如图丁所示，图线不过坐标原点的原因是____________________。
【答案】（1）B （2）C （3）1∶3 （4）1∶4
（5）①. ②. 角速度的平方 ③. 滑块与水平杆之间有摩擦力
【解析】
【小问1解析】
该实验采用的是控制变量的思想，与探究加速度与力、质量关系的实验方法相同，故选B。
【小问2解析】
某次实验中，小吴同学把两个质量m相等的钢球放在B、C位置，即转动半径r不同，将传动皮带调至第一层塔轮，角速度ω相同，此时可研究向心力的大小与转动半径r的关系，故选C。
【小问3解析】
若传动皮带套在塔轮第三层，因两塔轮边缘线速度相等，半径之比3:1，根据v=ωr则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为1:3；
【小问4解析】
在另一次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，转动半径相等。传动皮带位于第二层，因两塔轮边缘线速度相等，半径之比2:1，根据v=ωR则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为1:2；根据F=mω2r可知向心力之比为1:4，即当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为1:4。
【小问5解析】
①滑块的角速度。
②为探究向心力大小与角速度的关系，根据
得到多组实验数据后，应作出与的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与角速度平方成正比。
③由图像可知，当角速度增加一定值时力传感器才有示数，则图线不过坐标原点的原因是滑块与水平杆之间有摩擦力。
12. 如图所示，将长为3L的轻杆穿过光滑水平转轴O，两端分别固定质量为m的球A和质量为3m的球B，A到O的距离为L，现使杆在竖直平面内转动，当球A运动到最高点时，恰好与轻杆没有作用力，两球均视为质点。已知重力加速度为g，求：
（1）A球在最高点的速度大小；
（2）A球在最高点时，轻杆对B小球的作用力大小；
【答案】（1） （2）9mg
【解析】
【小问1解析】
A球重力充当向心力
可得：
【小问2解析】
A球和B球角速度相等，根据
可得：
对B球应用牛顿第二定律：
可得F=9mg
13. 如图所示，倾角（）的窄斜面ABC固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，斜面最低点A在转轴上。转台以一定角速度ω匀速转动时，质量为m的小物块（可视为质点）放置于斜面上，与斜面一起转动且相对斜面静止在AB上。小物块与斜面之间的动摩擦因数为μ，物块与A点间的距离为L，重力加速度大小为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，。
（1）求ω为多大时，小物块与斜面之间没有摩擦力
（2）若为了使小物块始终相对斜面静止在AB上，求ω。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）当摩擦力为0时，重力与支持力提供向心力
解得
（2）当角速度最小时，物块恰好不下滑，受力分析如下图甲所示，y轴方向根据平衡得
x轴方向根据牛顿第二定律得
又
联立解得
当角速度最大时，物块恰好不上滑，受力分析如图乙所示，y轴方向根据平衡条件得
x轴方向根据牛顿第二定律得
又
联立解得
由以上分析可知，角速度取值范围为
14. 如图所示，两颗卫星绕某行星在同一平面内做匀速圆周运动，两卫星绕行方向相同（图中为逆时针方向）。已知卫星1运行的周期为T1=T0，行星的半径为R，卫星1和卫星2到行星中心的距离分别为r1=2R，r2=8R，引力常量为G。某时刻两卫星与行星中心连线之间的夹角为。求：（题干中T0、R、G已知）
（1）行星的质量M；
（2）行星的第一宇宙速度；
（3）从图示时刻开始，经过多长时间两卫星第一次相距最近？
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
对卫星1，根据万有引力充当向心力，则：
得：
【小问2解析】
第一宇宙速度的轨道半径为R，则根据
可得：
【小问3解析】
对卫星1和卫星2，由开普勒第三定律：
可得：
由图示时刻开始，经t时间第一次相距最近，则有：
可得：