武昌实验中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试卷（word版含答案）

这是一份武昌实验中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试卷（word版含答案），共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
命题教师： 考试时间：2025年3月13日上午8:30-9:45
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8~10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，有选错的得0分。
1．科学家设计了一个微观粒子与宏观传送带耦合的精密实验装置。该装置中，粒子与传送带间的相互作用力成为能量传递的关键机制。此时，研究员需判断以下关于摩擦力做功的论述中，哪一项正确揭示了其动力学本质（ ）。
A．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功
B．静摩擦力起着阻碍物体相对运动趋势的作用，一定不做功
C．静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功
D．系统内相互作用的两物体间一对摩擦力做功的总和等于零
2．刚刚发布的某品牌汽车Ultra版，凭借其超强的性能和合理的价格再次成为人们讨论的热点，中国汽车正在成为全世界的新焦点。某次此质量为 m 的车，在试验场行驶，启动阶段车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过一定时间，其速度由零增大到最大值vm。若所受阻力恒定，则下列甲、乙、丙、丁四个图像依次可以反映下列物理量随时间变化的关系，正确的是（ ）
A．加速度、牵引力、速度、功率B．速度、牵引力、加速度、功率
C．功率、加速度、牵引力、速度D．牵引力、加速度、速度、功率
3．中国航天科技集团在嫦娥七号月球着陆器测试中，模拟探测器在月面陨石坑边缘的自主避障机动。已知月面重力加速度为g，某型探测器质量为 m，其自适应导航算法在陨石坑倾角为θ的斜坡上方h=2m处以初速度v0水平弹出（等效为平抛运动）。工程团队需验证探测器轨迹优化方程，确保其飞跃陨石坑与斜坡保持最大安全距离。右图为多普勒雷达捕捉的探测器运动轨迹，在飞行器与斜坡达到最远距离时请分析以下的选项错误的是（ ）
A．重力做功
B．速度的变化
C．运动时间
D．重力的平均功率
4．武汉科技馆的互动展区内，设计了一个模拟竖直平面内匀速圆周运动的实验装置。如图所示，轻杆一端固定在垂直于纸面的水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球运动到最高点时，杆对球的作用力一定竖直向下
B．小球运动到左侧与圆心等高的A点时，杆对球的力沿杆向右
C．在最低点和最高点，杆对球的弹力之差一定为2mg
D．小球运动到最低点杆对球的作用力一定比运动到最高点时大
在《哪吒之魔童降世》电影中，哪吒将毽子由地面竖直向上踢出，上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离地高度h处，毽子的动能是势能的2倍，到达最高点后再下落至离地高度h处，毽子的势能是动能的2倍，则h等于（ ）
A．B．
C．D．
6．今年2月28日，中巴签署航天员合作协议，首位外籍航天员即将入驻中国空间站，标志着我国载人航天进入国际合作新阶段。质量为m的天宫空间站绕地球在椭圆轨道Ⅰ上运转，运转周期为T0，轨道Ⅰ上的近地点A到地球球心的距离为a，远地点C到地球球心的距离为b，BD为椭圆轨道的短轴，A、C两点的曲率半径均为ka(通过该点和曲线上紧邻该点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做该点的曲率圆，如图中的虚线圆，在A、C两点空间站的运动可近似看做半径均为ka，速度分别为A、C两点空间站瞬时速度的圆周运动)．若地球的质量为M，引力常量为G.则（ ）

A．天宫空间站在轨道Ⅰ上运行时的机械能等于在轨道Ⅱ上运行时的机械能
B．如果天宫空间站要从轨道Ⅱ返回到轨道Ⅰ，则在C位置时动力气源要向后喷气
C．天宫空间站从C→D→A的运动过程中，万有引力对其做的功为
D．天宫空间站从C→D→A的运动过程中，万有引力对其做的功为
7．叶紫同学在看了《哪吒之魔童闹海》电影后，自制风火轮上火焰球绕轮运动的模型玩具，半径为的光滑圆环固定在竖直平面内，AB、CD是圆环相互垂直的两条直径，C、D两点与圆心O等高。一质量为的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在P点，P点在圆心O的正下方 处。小球从最高点A由静止开始沿逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A．小球运动到B点时的速度大小为
B．弹簧长度等于R时，小球的机械能最大
C．小球运动到B点时重力的功率为
D．小球在A、B两点时对圆环的压力差为
8．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动；b是近地轨道地球卫星；c是地球的同步卫星；d是高空探测卫星。它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则（ ）
A．a的向心加速度等于重力加速度gB．b在相同时间内转过的弧长最长
C．c在4h内转过的圆心角是D．d的运动周期可能是20h
9．旅居加拿大十六岁学生温家辉，在美国太空总署主办的太空移民设计赛中夺冠．温家辉的获奖设计是一个高1.6 km的圆筒形建筑，命名为Asten，该方案也在电影《星际穿越》中应用。如题图所示，内部直径为500m，圆筒由一个个可以住人的环形物堆叠而成，并在电力的驱动下绕着中心轴以一定的角速度转动，从而产生 “模拟重力”，使居民能在“重力”环境下生活．垂直中心轴的截面图如题所示，圆筒的内壁正好是城市的地面，因此，生活在这座太空城市的人，站在“地面上”，跟站在地球地面上的感觉没有区别．以下说法正确的有（ ）
A．太空城内的居民不能运用天平准确测出质量
B．不考虑其他天体对太空城内物体的万有引力，太空城内的“模拟重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心
C．人随太空城转动，人向中心轴“上抛”一棒球，棒球一定落回人手中。
D．为了达到与地球表面几乎相同的“模拟重力”，太空城自转的角速度约为0.2rad/s
10．在深空探测器的惯性调控实验室中，科学家正在测试一种基于旋转动力学的自稳定系统原型机。该装置由高精度磁悬浮圆盘构成，表面镶嵌着两个由超导合金铸造的测试模块P和Q，通过轻弹簧连接。当圆盘以量子陀螺仪级别的角分辨率逐级加速时，研究员需通过摩擦动力学模型，判断系统达到临界失稳状态前的核心特征。如图所示（俯视图），轻质弹簧自然长度为L0劲度系数为k，模块P、Q质量均为m，磁悬浮水平圆盘能绕O点转动，P、Q和O点恰好组成一个边长为2L0的正三角形。已知模块P、Q和圆盘间的最大静摩擦力均为，现使圆盘带动两个模块以不同的角速度做匀速圆周运动，则（ ）
A．当圆盘的角速度为时，圆盘对Q的摩擦力的大小等于弹簧弹力的大小
B．当圆盘的角速度为时，圆盘对Q的摩擦力的大小等于弹簧弹力的大小
C．当物块P、Q刚要滑动时，圆盘的角速度
D．当圆盘的角速度为时，圆盘对P的摩擦力最小
二、非选择题
11．如图甲所示是叶紫同学设计的验证向心力大小表达式的实验装置。在O处固定一力传感器，其下方用细线悬挂一重力为的小球，在小球静止的最低点A处固定一光电门。（含有数据采集器及配套设施的光电门和力传感器均未画出）实验时，首先用刻度尺测出小球静止时悬点O到球心的距离L，然后将小球从最低点A处拉升到一定高度后（保持细线绷紧）由静止释放，释放后。小球做（部分）圆周运动，当小球运动到A处时采集一组数据：力传感器的示数F和小球通过光电门的遮光时间。之后每隔采集一组F、的数据，共采集6~10组。改变小球做圆周运动的半径L，重复上述步骤。根据采集的数据，作出的图像如图乙所示。
（1）图乙是以 为纵坐标作出的（用已知量和测量量的字母表示）。
（2）根据图乙中的任意一条图线均可得到：做圆周运动的物体，当质量和 一定时，向心力的大小与线速度或角速度的平方成正比。
（3）若在图乙中横坐标上取某一值，图乙中的每一条图线对应的纵坐标的值与相应的半径的 （选填“乘积”或“比值”）相等，则可得：做圆周运动的物体，当质量和线速度的大小一定时，向心力的大小与半径成反比。
（4）实验中，每次改变小球做圆周运动的半径L后，小球由静止释放的位置距最低点的高度 。
A．必须相同 B．必须不同 C．可以相同，也可以不同
12．叶紫同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质量均为m＝100g。钢柱K下端与质量为M＝200g的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直（重力加速度g取9.8m/s2）。
（1）开启电动机，待电动机以角速度ω＝20πrad/s匀速转动后，将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光在细钢柱K上留下感光痕迹，取下K，测出感光痕迹间的距离如图（b）所示:hA＝38.40cm，hB＝60.00cm，hC＝86.40cm。感光痕迹间的时间间隔T＝ s，激光束照射到B点时，细钢柱速度大小为vB＝ m/s。经判断系统由静止释放时激光笔光束恰好经过O点，在OB段，系统动能的增加量Ek＝ J，重力势能的减少量Ep＝ J，比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（该小问除第一空外，其余计算结果均保留3位有效数字）
（2）选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度按如图（c）所示的规律变化，图像斜率为k，记录下如图（d）所示的感光痕迹，其中两相邻感光痕迹间距均为d。当满足 即可证明系统在运动过程中机械能守恒（用含字母d、k、g、π的表达式表示）。
13．某星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为2R的球体内，球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M，可认为均匀分布。如图1所示，以星系中心为坐标原点O，沿某一半径方向为x轴正方向，在x = R处有一质量为m的探测器，向着星系边缘运动。已知万有引力常量为G。
（1）已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零，推导探测器在星系内受到的引力大小F随x变化的规律。
（2）求探测器从x = R处沿x轴运动到球体边缘的过程中引力做的功W。
14．图甲为航天器上旋转节速器的结构示意图，长方形框架固定在竖直转轴上，质量为m的重物A套在转轴上，两个完全相同的小环B、C与轻弹簧两端连接并套在框架上，A、B及A、C之间通过铰链与长为L的两根轻杆相连接，A可以在竖直轴上滑动。当装置静止时，轻杆与竖直方向的夹角为。现将装置倒置，当装置再次静止时，轻杆与竖直方向的夹角为，如题2图所示，此时缓慢加速转动装置，直到轻杆与竖直方向的夹角再次为时装置保持匀速转动。已知装置倒置前、后弹簧的弹性势能减少量为，重力加速度为g，不计一切摩擦，取，。求：
（1）装置正置时弹簧弹力的大小；
（2）装置匀速转动时小环B所需的向心力；
（3）从倒置静止状态到匀速转动的过程中装置对A、B、C及弹簧的系统所做的总功。
15．如图为某商家为吸引顾客设计的趣味游戏。4块相同木板a、b、c、d紧挨放在水平地面上。某顾客使小滑块以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b、c、d上，则分别获得四、三、二、一等奖，若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为L、质量为m，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为2m，滑块与木板a、b、c、d上表面间的动摩擦因数均为、、、，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。
（1）若顾客获四等奖，求滑块初速度的最大值；
（2）若滑块初速度为，请通过计算说明顾客获几等奖；
（3）若顾客获得一等奖，求因摩擦产生的总热量Q的取值范围。
高一年级三月月考物理参考答案
选择题
二、非选题
11．（8分） 半径 乘积 C
12．（10分）(1) 0.1 2.40 1.15 1.18 (2)
13．（10分）
（1）星系内以x为半径的球体质量
2分
质量为m的探测器在x处受到万有引力的大小
2分
解得
2分
（2）由上问可知F ∝ x，则探测器运动至球体边缘的过程中平均力
2分
解得万有引力做功
2分
14．（14分）
（1）对A受力分析，由平衡条件知
1分
B、C受力具有对称性，只需对B受力分析，由平衡条件知
1分
联立方程得
1分
（2）倒置且匀速转动时，物体A依然受力平衡，则
1分
对B受力分析，由匀速圆周运动得
1分
其中
1分
联立可得
1分
（3）设B、C质量为M，由（2）知
1分
其中，由几何关系知
1分
即B、C整体的动能为
1分
A的重力势能增量为
1分
其中，由几何关系知
1分
则装置对系统做的总功为
QUOTE mgL 2分
15．（18分）
（1）若顾客获四等奖，刚好到a木板右侧时，滑块初速度最大为，滑块与木板之间的摩擦力为
1分
地面对abcd木板的摩擦力
1分
由于则木板静止不动，对滑块
1分
解得
1分
（2）由可知滑块可以滑上b木板，当滑块到b木板上时，地面对bcd木板的最大静摩擦力
滑块与木板之间的摩擦力为
由于则木板静止不动。 2分
当滑块滑到b木板的右侧时，设速度为，对滑块
1分
1分
可知滑块会滑上c木板，地面对cd木板的摩擦力
可知cd木板恰好不动，根据运动学公式
1分
解得
1分
可知滑块停止在c木块上，顾客获二等奖；
（3）若滑块恰好到d木块时，因摩擦产生的总热量最少
2分
当滑块到d木板上时，木板d受到地面的摩擦力
滑块与木板之间的摩擦力为
由于，则木板d会发生滑动，木板的加速度为 1分

滑块在木板上的加速度
1分
当木块刚好到d木板右侧时滑块、木板共速，摩擦力产生的热量最多，设这种情况下，滑块滑上d木板时的速度为，根据速度关系
可得
1分
根据位移关系可得
解得
1分
滑块和木板到达共同速度后，一起做匀减速运动，直至静止，根据能量守恒定律可得产生的热量
1分
所以顾客获得一等奖，求因摩擦产生的总热量Q的取值范围
1分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
A
C
D
D
D
B
BC
BD
BD