河北省保定市唐县第一中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题【含答案】

这是一份河北省保定市唐县第一中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题【含答案】，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
第I卷（选择题）
一、单选题（每小题4分，共28分）
1. 如图所示，虚线是一质点运动的轨迹，下列关于质点在B点的速度方向及所受外力方向的说法中正确的是（ ）
A. 速度可能沿①的方向B. 受力可能沿②的方向
C. 受力可能沿③的方向D. 速度可能沿④的方向
【答案】D
【解析】
【详解】质点沿虚线做曲线运动，速度方向沿轨迹的切线方向，可能沿④的方向或④的反方向；根据物体做曲线运动的条件可知合外力指向轨迹凹侧，图中受力只可能沿①的方向。
故选D。
2. 如图甲，某河宽为200m，小船在静水中的速度为4m/s，水流速度为3m/s.假设小船从P点出发，在匀速行驶过程中船头方向不变。下列说法中正确的是（ ）
A. 若想以最短时间过河，小船过河位移大小为150m
B. 若想以最小位移过河，小船过河时间为40s
C. 若大暴雨导致水流速度增大到5m/s，小船过河的最小位移为150m
D. 如图乙，若出发点m以下均为危险区，小船过河的最短时间为s
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．河宽200m，小船无论如何过河，小船过河的位移不可能小于200m，若以最小位移过河，此时满足，
解得s
故ABC错误；
D．图乙中，设小船与岸成角，则有，
解得，s
故D正确；
故选D。
3. 如图，直杆OA的O端抵在墙角，A端始终靠在物块右侧的光滑竖直侧壁上，可以沿着侧壁滑动。用外力使物块向左运动时，直杆上的A点会在竖直面内运动，其轨迹为圆，圆心在O点。若当直杆与水平方向夹角为时A点的速度大小为v，则该时刻物块的速度大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】如下图，将A点的速度分解：
根据运动的合成与分解可知，接触点A的实际运动、即合运动为在A点垂直于杆的方向的运动，该运动由水平向左的分运动和竖直向下的分速度组成，所以该时刻物块的速度大小为v1=v sinθ
故选C
4. 投壶是由古代礼仪演化而来，非常盛行的一种文雅游戏。如图，某次投壶游戏时，两箭分别从高度为2l、l的a、b位置水平抛出，落地时水平位移分别为l、2l。忽略空气阻力，两箭都可以看做质点，下列说法正确的是（ ）
A. a、b两箭空中运动的位移相等
B. 若改变两箭抛出的先后顺序和时间间隔，两箭可能在空中相遇
C. 要想两箭落到同一点，a箭的初速度要变为原来的倍
D. 落地时a箭速度偏角正切值为b箭速度偏角正切值的
【答案】B
【解析】
【详解】A．a、b两箭在空中运动的位移方向不同，故A错误；
B．若a箭先抛出，b箭后以更大的初速度抛出，两箭可以在空中相遇，故B正确；
C．由平抛运动规律
可得
可得a、b点抛出的初速度分别为
故要想两箭落到同一点，a箭初速度要变为原来的2倍，故C错误；
D．由图中数据可知，a箭位移偏角正切值为b箭位移偏角正切值的4倍，根据平抛运动的推论，a箭速度偏角的正切值也应为b箭的4倍，故D错误；
故选B。
5. 如图所示，小明骑一辆自行车向前行驶，该自行车的大齿轮、小齿轮与后轮的半径之比为，下列说法正确的是（ ）
A. 小齿轮和大齿轮的角速度大小之比为
B. 小齿轮和后轮的角速度大小之比为1：12
C. 后轮边缘和大齿轮边缘的线速度大小之比为
D. 小齿轮和大齿轮边缘的向心加速度大小之比为1：3
【答案】A
【解析】
【详解】A．小齿轮和大齿轮是链条传动，线速度相等，根据可知小齿轮和大齿轮的角速度大小之比为，故A正确；
B．小齿轮和后轮同轴转动，角速度相等，故B错误；
C．根据可得后齿轮边缘和小齿轮的线速度之比为，结合A选项分析可知后轮边缘和大齿轮边缘的线速度大小之比为，故C错误；
D．根据可得小齿轮和大齿轮边缘的向心加速度大小之比为，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 图甲中，自行车行驶时大齿轮上A点和小齿轮上B点的线速度大小相等
B. 图乙中，做圆锥摆运动的物体，受重力、绳的拉力和向心力作用
C. 图丙中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力
D. 图丁中，如果火车转弯时行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压内轨
【答案】A
【解析】
【详解】A．图甲中，自行车行驶时大齿轮与小齿轮通过链条传动，则大齿轮上A点和小齿轮上B点的线速度大小相等，故A正确；
B．图乙中，做圆锥摆运动的物体，受重力、绳的拉力作用，重力和绳的拉力合力提供向心力，故B错误；
C．图丙中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的附着力不足以提供所需的向心力，故C错误；
D．图丁中，如果火车转弯时行驶速度超过设计速度，则火车有离心运动的趋势，轮缘会挤压外轨，故D错误。
故选A。
7. 如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时它和O点的连线与之间的夹角为60°，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 若此时摩擦力为0，则物块对陶罐的作用力为
B. 若此时摩擦力为0，则物块的线速度为
C. 若转速增加，物块与陶罐间的摩擦力增大
D. 若转速增加，物块将沿罐壁向上滑动
【答案】A
【解析】
【详解】AB．若此时摩擦力为0，对物块受力情况如图所示
由上图可知，物块受到的支持力和重力的合力提供物块做圆周运动的向心力，则有，
解得，
故A正确，B错误；
CD．若物块所受摩擦力为0时，则有，
解得
若刚开始的转速小于，则物块所受摩擦力方向沿切线方向向上，此时转速增加，则物块与陶罐间的摩擦力减小，物块有向下运动趋势；若刚开始的转速大于，则物块所受摩擦力方向沿切线方向向下，此时转速增加，则物块与陶罐间的摩擦力增大，若继续增大，物块将沿罐壁向上滑动。由题知，刚开始的转速与的大小关系不确定，故物块所受摩擦力的变化情况和物块的运动情况无法确定，故CD错误。
故选A。
二、多选题（每小题6分，共18分，少选3分，错选0分）
8. 如图，光滑水平面上的物体受五个沿水平面的恒力、、、、作用，以速率沿水平面做匀速直线运动，速度方向与恒力的方向相反，与的方向垂直，速度方向与恒力的方向夹角为（）。若撤去其中某个力（其他力不变），则在以后的运动中，下列说法正确的是（ ）
A. 若撤去的是，则经过一段时间后物体的速率可能再次变为
B. 若撤去的是，则经过一段时间后物体的速率可能再次变为
C. 若撤去的是，则经过一段时间后物体的速率可能再次变为
D. 若撤去的是，则经过一段时间后物体的最小速率是
【答案】BD
【解析】
【详解】A．若撤去的时，则其余四个力的合力与大小相等，方向相反。即合力与方向垂直，所以可知经过一段时间后物体的速率都比大，故A错误；
B．若撤去的时，则其余四个力的合力与大小相等，方向相反。即合力与方向成钝角，所以物体的速率先减小后增大，经过一段时间后物体的速率可能再次变为，故B正确；
C．若撤去的时，则其余四个力的合力与大小相等，方向相反。即合力与方向成锐角，所以可知经过一段时间后物体的速率都比大，故C错误；
D．若撤去的时，则其余四个力的合力与大小相等，方向相反。即合力与方向成钝角，所以物体的速率先减小后增大。当速度方向与合力方向垂直时，速率最小，为沿垂直于合力方向的分速度，则最小速率为，故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，在竖直平面内有一半圆形轨道，半径为1m，为轨道圆心，OB为其水平直径，为竖直半径，半径与水平方向成角。现以O为坐标原点建立直角坐标系，在xOy平面内有一弹射器（图中未画出）可以沿x轴正方向发射速度大小可调的弹丸（可看作质点），若要使弹丸垂直撞击轨道P点，弹丸发射点位置坐标可能的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】ABD
【解析】
【详解】根据题意可知，若弹丸垂直撞击轨道P点，可知弹丸速度与水平方向的夹角为，则有
则抛出点和点连线与水平方向夹角的正切值满足
由几何关系可得，
A．若抛出点坐标为，则有，故A正确；
B．若抛出点坐标为，则有，故B正确；
C．若抛出点坐标为，则有，故C错误；
D．若抛出点坐标为，则有，故D正确。
故选ABD。
10. 下列说法正确的是（ ）
A. 火车转弯时，外轨往往高于内轨，这样做的目的是为了减小外轨的磨损
B. 汽车通过拱形桥的最高点时，速度越大，对桥面的压力越大
C. 宇航员在绕地球匀速圆周运动的航天器里处于失重状态，此时他的重力消失了
D. 洗衣机脱水桶甩干衣服是利用了离心运动的原理
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A．火车转弯处通常是外轨高于内轨，让重力与支持力的合力提供向心力，减小对外轨的径向挤压，减小磨损，A正确；
B．汽车通过拱形桥的最高点时有
解得
速度越大，对桥面的压力越小，B错误；
C．宇航员在绕地球匀速圆周运动的航天器里处于失重状态，重力提供向心力，没有消失，C错误；
D．洗衣机的脱水桶是利用离心运动把湿衣服甩干的，D正确。
故选AD。
第II卷（非选择题）
三、实验题（15分）
11. 某同学在做“探究平抛运动的特点”的实验。
（1）甲图实验中，用小锤以不同力度敲击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落，下列说法正确的是__________。
A. 可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动
B. 可研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动
（2）实验前，图乙斜槽末端的切线________（选填“需要”或“不需要”）调成水平；背板________（选填“需要”或“不需要”）校准到竖直方向，使背板平面与小球下落的竖直平面平行。
（3）在实验中用方格纸记录了小球在运动途中经过A、B、C三个位置，如图丙所示，每个格的边长，取，则该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s，小球在B点的竖直分速度大小为________m/s，图中O点________（选填“是”或“不是”）小球做平抛运动的抛出点。（计算结果保留3位有效数字）
【答案】（1）A （2） ①. 需要 ②. 需要
（3） ①. 1.47 ②. 1.96 ③. 不是
【解析】
【小问1详解】
该实验中无论两球从多高的位置落下还是对A的打击力度多大，两球总是同时落地，可知两球在竖直方向的运动完全相同，即可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动，但不可研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动。
故选A。
【小问2详解】
[1]为了研究小球平抛运动的特点，需要保证小球开始做平抛运动的初速度水平，故他们在图乙所示的装置实验前必须将轨道末端调成水平。
[2]背板需要校准到竖直方向，使背板平面与小球下落的竖直平面平行，从而保证小球在竖直方向上做自由落体运动。
【小问3详解】
[1]根据图丙，可知小球在水平方向有
对应竖直方向有
解得该小球做平抛运动的初速度大小为
[2]竖直方向根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则小球在B点的竖直速度大小为
[3]假设图中O点是小球做平抛运动的抛出点，则小球从O点到B点运动的时间为
小球对应在水平方向上运动的距离为
而小球从O点到B点实际运动的水平距离为
所以可知小球并没有经过O点，则O点不是小球做平抛运动的抛出点。
12. 如图所示的装置为向心力演示器，可以探究向心力大小与哪些因素有关。匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂 6 的挡板对小球的压力提供。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7下降，从而露出标尺8，根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
（1）本实验采用的科学方法是 （ ）
A. 控制变量法B. 等效替代法C. 理想实验法
（2）通过本实验可以得到的结论有
A. 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
B. 在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
C. 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
D. 在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
（3）在一次实验中，一同学忘记只改变一个变量的要求，而把两个质量相等的小球分别放在两个卡槽内，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2：1的塔轮上，实验中匀速转动手柄1 时，得到左、右标尺露出的等分格数之比约为 1：2，则左、右两小球做圆周运动的半径之比为___________。考虑到小球有一定的大小，左、右标尺露出的等分格数之比___________（填“大于”或“小于”）1：2。
【答案】（1）A （2）B
（3） ①. 2：1 ②. 大于
【解析】
【小问1详解】
影响向心力的因素有多个，故要采用控制变量法来探究各因素对向心力的影响。
故选A。
小问2详解】
AC．根据，当质量和半径一定时，向心力的大小与角速度的平方成正比，故AC错误；
B．根据，当半径和角速度一定时，向心力的大小与质量成正比，故B正确；
D．根据，当质量和角速度一定时，向心力的大小与半径成正比，故D错误。
故选B。
【小问3详解】
[1]左右塔轮属于皮带传动，线速度大小相等，半径之比为2:1，可得
则
可得
[2]有以上分析可知
可得
则可得
四、解答题（39分）
13. 如图所示是场地自行车比赛圆形赛道。路面与水平面的夹角为，、，小明骑自行车在该赛道上做匀速圆周运动，圆周的半径，自行车和小明的总质量为，不考虑空气阻力，，求：
（1）要使自行车不受摩擦力作用，小明骑自行车的速度应等于多少；
（2）若小明骑自行车以的速度沿该赛道做匀速圆周运动，求此时自行车所受的摩擦力和支持力。
【答案】（1）10m/s
（2），垂直路面向上；，沿着路面直线圆心
【解析】
【小问1详解】
自行车和小明做匀速圆周运动，重力的水平分力提供向心力，有
又
联立解得
【小问2详解】
若小明骑自行车以的速度沿该赛道做匀速圆周运动，由于
所以侧向摩擦力沿路面向下，对自行车和小明，水平方向
竖直方向
解得，垂直路面向上；，沿着路面指向圆心。
14. 如图所示，质量为m的小滑块静止在足够大的粗糙水平转盘上，一根长为L的细线一端连接在滑块上，另一端连接在圆盘竖直转轴上的A点，细线刚好伸直时与竖直方向的夹角，重力加速度为g，使转盘绕转轴在水平面内转动，并缓慢增大转动的角速度，滑块与转盘间的动摩擦因数为0.6，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
（1）当为多少时，绳子恰好有拉力；
（2）当为多少时，滑块恰好与转盘脱离；
（3）当时，细线恰好断裂，滑块在圆盘上的落点与转轴的距离为多少。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据最大静摩擦力等于向心力可得
解得
【小问2详解】
滑块恰好脱离转盘时滑块与转盘作用力为0，则
解得
【小问3详解】
当时滑块已脱离转盘，设细线与转轴夹角，
解得
所以
此时小球离转盘高度
小球线速度
细线断裂后小球作平抛运动，
解得，
联立上式解得
15. 某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，通过水平距离d后落地。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为，重力加速度为g，忽略空气阻力。
（1）绳能承受的最大拉力是多少？
（2）保持手的高度不变，改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时达到最大拉力被拉断，则小球被抛出的最大水平距离是多少？
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
设绳断后球飞行时间为t，由平抛运动规律，竖直方向
水平方向
解得
设绳能承受的最大拉力为T，球做圆周运动的半径为
由圆周运动向心力公式，有
解得
【小问2详解】
设绳长为l，绳断时球的速度大小为，有
解得
绳断后球做平抛运动，竖直位移为，水平位移为x，时间为，有，
联立解得
当时，x有极大值为