山东省2024-2025学年高一下学期3月联考物理试卷（解析版）

这是一份山东省2024-2025学年高一下学期3月联考物理试卷（解析版），共21页。试卷主要包含了5s， 如图所示，一质量为2等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为90分钟，满分100分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 用国际单位制的基本单位表示万有引力常量的单位，下列符合要求的是（ ）
A. N·m/kg2B. m3.s2/kg
C. N·m2/kg2D. m3/（kg·s2）
【答案】D
【解析】国际单位制中质量m、距离r、力F的单位分别是：kg、m、N，根据牛顿的万有引力定律得到G的单位是N•m2/kg2，但N不是基本单位。
根据牛顿第二定律得则
1N＝1kg•m/s2
所以G单位还可以写成m3/（kg•s2），故D正确，ABC错误；
故选D。
2. 如图所示，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动，所处四个位置分别对应北半球的四个节气。根据开普勒行星运动定律可以判定，地球绕太阳公转速度最小的节气是（ ）

A. 春分B. 夏至C. 秋分D. 冬至
【答案】B
【解析】根据开普勒第二定律，相同时间内行星与太阳的连线扫过的面积相同，夏至时地球与太阳的连线最长，所以速度最小。
故选B。
3. 关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（ ）
A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B. 表达式，a代表行星与太阳之间的最远距离
C. 表达式，k与中心天体有关
D. 表达式，T代表行星运动的公转周期
【答案】B
【解析】A．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A正确，不符合题意；
B．在开普勒第三定律表达式中，a代表行星运行轨道的半长轴，故B错误，符合题意；
C．在开普勒第三定律表达式中，k与中心天体质量有关，故C正确，不符合题意；
D．在开普勒第三定律表达式中，T代表星球运行的公转周期，故D正确，不符合题意。
故选B。
4. 如图所示，带有一白点的灰色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿逆时针方向匀速转动，转速n＝20 r/s。在暗室中用每秒闪光18次的频闪光源照射圆盘，则观察到白点（ ）
A. 逆时针转动，周期为1sB. 逆时针转动，周期为0.5s
C. 顺时针转动，周期为1sD. 顺时针转动，周期为0.5s
【答案】B
【解析】由题意黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿逆时针方向旋转20圈，即频率为
在暗室中用每秒闪光18次的频闪光源照射圆盘，即
则
所以观察到白点逆时针旋转，则有
所以观察到白点每秒逆时针旋转2圈，即转动周期
故选B。
5. 关于向心加速度，下列说法中正确的是（ ）
A. 若物体做圆周运动的向心加速度大小和半径不变，则该物体的线速度大小不变
B. 物体做圆周运动的周期越长，向心加速度越大
C. 不同物体做圆周运动的向心力越大，向心加速度越大
D. 物体做圆周运动的线速度越大，向心加速度越大
【答案】A
【解析】A．若物体做圆周运动的向心加速度大小和半径不变，根据
可知该物体的线速度大小不变，故A正确；
B．根据
物体做圆周运动的周期越长，由于不清楚半径的变化，所以向心加速度不一定越大，故B错误；
C．根据
可知不同物体做圆周运动的向心力大，其向心加速度不一定大，还要看物体的质量关系，故C错误；
D．根据
可知物体做圆周运动的线速度大，向心加速度不一定越大，还要看物体做圆周运动的半径关系，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说法正确的是（ ）
A. 图甲中，汽车通过凹形桥的最低点的速度越大，汽车受到的支持力越小
B. 图乙中，小球做圆周运动的角速度越大，细绳拉力越大
C. 图丙中，“水流星”表演通过最高点时，水处于完全失重状态，不受重力
D. 图丁中，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，从而沿切线方向甩出
【答案】B
【解析】A．图甲中，汽车通过凹形桥的最低点，根据牛顿第二定律可得
可得
可知汽车速度越大，汽车受到的支持力越大，故A错误；
B．图乙中，设细绳与竖直方向的夹角为，竖直方向根据受力平衡可得
根据牛顿第二定律可得
可得
，
可知小球做圆周运动的角速度越大，越小，细绳拉力越大，故B正确；
C．图丙中，“水流星”表演通过最高点时，水处于完全失重状态，仍受重力作用，故C错误；
D．图丁中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的实际力不足以提供所需的向心力，从而沿切线方向甩出，故D错误。
故选B。
7. 如图甲所示，轻杆的一端固定一小球（可视为质点），另一端套在光滑的水平轴O上，水平轴的正上方有一速度传感器（图中未画出），可以测量小球通过最高点时的速度大小v，水平轴O处有一力传感器（图中未画出），可以测量小球通过最高点时水平轴受到的杆的作用力F，若取竖直向下为F的正方向，在最低点时给小球不同的初速度，得到的（v为小球在最高点时的速度）图像如图乙所示，取重力加速度大小。下列说法正确的是（ ）
A. 小球的质量为10kg
B. 轻杆的长度为1.8m
C. 若小球通过最高点时的速度大小为，则轻杆对小球的作用力大小为6.4N
D. 若小球通过最高点时的速度大小为，则小球受到的合力为0
【答案】C
【解析】AB．设杆的长度为L，水平轴受到的杆的作用力F与杆对小球的作用力大小相等、方向相反，因此对小球受力分析有
整理可得
对比题图乙可得
，
故AB错误；
C．当时，解得
则杆对小球的作用力大小为6.4N，故C正确；
D．若小球通过最高点时的速度大小为，则小球受到的合力
故D错误。
故选C。
8. 如图甲所示，倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面上，细线一端与可看成质点的质量为m的小球相连，另一端穿入小孔O与力传感器（位于斜面体内部）连接，传感器可实时记录细线拉力大小及扫过的角度。初始时，细线水平，小球位于小孔O的右侧，现敲击小球，使小球获得一平行于斜面向上的初速度v0，此后传感器记录细线拉力T的大小随细线扫过角度α的变化图像如图乙所示，图中F0已知，小球到O点距离为l，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球位于初始位置时的加速度大小为
B. 小球通过最高点时速度大小为
C. 小球通过最高点时速度大小为
D. 小球通过最低点时速度大小为
【答案】C
【解析】A．位于初始位置时的向心加速度
沿斜面向下的加速度
根据平行四边形定则知，则小球位于初始位置时的加速度大于，故A错误；
B．由图乙可知，小球通过最高点时细线拉力最小，为零，则有
解得小球通过最高点时的速度
故B错误；
C．小球在初始位置时，有
则小球通过最高点时的速度，故C正确；
D．小球通过最低点时，细线的拉力最大，根据牛顿第二定律有
解得小球通过最低点速度
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是（ ）
A. 汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力
B. 汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.0×104 N
C. 汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑
D. 汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2
【答案】BD
【解析】A．汽车转弯时受到重力、弹力和摩擦力，A错误；
BC．汽车转弯时，根据向心力的公式
代入数据解得
汽车不会发生侧滑，B正确，C错误；
D．汽车转弯时，摩擦力为其圆周运动提供向心力，故其转弯的最大加速度
代入数据解得
D正确。
故选BD。
10. 如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R．下列说法正确的是（ ）
A. 地球对一颗卫星的引力大小为
B. 一颗卫星对地球的引力大小为
C. 两颗卫星之间引力大小为
D. 三颗卫星对地球引力的合力大小为
【答案】BC
【解析】AB．根据万有引力定律可知：地球对一个卫星的引力大小为
物体间的万有引力是相互作用力，所以一个卫星对地球的引力大小也为，选项A错误，B正确；
C．如图所示，两颗卫星之间的距离
所以两颗卫星之间的引力大小为
C选项正确；
D．三颗卫星处在圆轨道的内接正三角形顶角上，根据三力平衡知识可知，对地球引力的合力大小为零，D错误。
故选BC。
【考点定位】本题考查了万有引力定律、数学几何知识，主要考查学生运用数学知识解决物理问题的能力，难度中等．
11. 骑自行车是一种绿色环保的出行方式。如图所示是某款自行车传动结构的示意图，该自行车的大齿轮、小齿轮与后轮的半径之比为3:1:7，它们的边缘分别有A、B、C三个点，则下列说法正确的是
A. A、B两点的周期之比为1:3
B. A、C两点的角速度之比为3:7
C. B、C两点的线速度大小之比为1:7
D. A、C两点的向心加速度大小之比为1:7
【答案】C
【解析】A．由
可得
选项A错误；
B．由
可得
选项B错误；
C．由
得
选项C正确；
D．由
可得
选项D错误。
故选C。
12. 如图所示，一上表面距地面高为、半径为的水平圆盘上放置质量分别为、的A和B两个物体，用长为的轻绳连接，A物体在转轴位置上，B在圆盘边缘。当圆盘绕其竖直轴以角速度转动时，、两物体刚好相对圆盘静止。两物体均看做质点，两物体与圆盘之间的动摩擦因数均为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。某时刻轻绳突然断裂，下列说法正确的是（ ）
A. 轻绳断裂前，圆盘转动的角速度为
B. 轻绳断裂前，轻绳拉力的大小为
C. B物体落到水平地面的位置到竖直轴的距离为
D. B物体落地时的速度大小为
【答案】BC
【解析】AB．当圆盘绕其竖直轴以角速度转动时，由牛顿第二定律得
将，、、代入以上两式可得
轻绳拉力大小
故A错误，B正确；
C．轻绳突然断裂，B物体做平抛运动，有
所以B物体落到水平面的位置到竖直轴的距离为
故C正确；
D．B物体落地时的速度大小为
故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某学习小组利用如图所示的装置“探究向心力大小的表达式”实验，所用向心力演示器如图（a）所示，待选小球是质量均为2m的球1、球2和质量为m的球3，标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小。图（b）是演示器部分原理示意图，其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.6倍，轮③的半径是轮①的2倍，轮⑤的半径是轮④的0.8倍，轮⑥的半径是轮④的0.5倍；两转臂上黑白格的长度相等；A、B、C为三根固定在转臂上的挡板可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力。
（1）在探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的（ ）
A. 理想实验法B. 等效替代法C. 控制变量法D. 演绎法
（2）若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1:4，则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为____。
（3）若将球1、2分别放在挡板B、C位置，将皮带与轮①和轮④相连则是在研究向心力的大小F与（ ）的关系。
A. 转动半径rB. 质量mC. 角速度ωD. 线速度v
（4）若将球1、3分别放在挡板B、C位置，转动手柄时标尺1和标尺2示数的比值为1:4，则可判断与皮带连接的变速塔轮为（ ）
A. ①和④B. ②和⑤C. ③和⑥D. ③和④
【答案】（1）C （2）1：2 （3）A （4）C
【解析】
【小问1解析】
在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法，即研究向心力的大小F与质量m的关系时，需要保证角速度ω和半径r不变。
故选C。
【小问2解析】
若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1:4，即
则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为
【小问3解析】
若将球1、2分别放在挡板B、C位置，则两小球做圆周运动的半径不同；将皮带与轮①和轮④相连，两小球转动的角速度相等，则是在研究向心力的大小F与转动半径的关系。故A正确，BCD错误。
故选A。
【小问4解析】
若将球1、3分别放在挡板B、C位置，则球1、3的轨道半径之比为
转动手柄时标尺1和标尺2示数的比值为1:4，则球1、3所受向心力之比为
球1、3的质量之比为
由可知球1、3转动的角速度之比为
由皮带传动的变速塔轮的边缘的线速度大小相等，，所以球1、3所在变速塔轮的半径之比为
由于轮①、④的半径相同，轮③的半径是轮①的2倍，轮⑥的半径是轮④的0.5倍，可知轮③的半径是轮⑥的4倍，则可判断与皮带连接的变速塔轮为③和⑥。
故选C。
14. 某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块与竖直转轴间的距离可调。
（1）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则电动机的角速度为_______。
（2）若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间。画出图像，如图b所示。实验中，测得图线的斜率为，则滑块的质量为_______。
（3）若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以_______(填“r”“”或“”)为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为，则图线的斜率应为_______。
【答案】（1） （2） （3）r
【解析】（1）由
可得
（2）由题意可得
故
因此滑块的质量
（3）由
可知，当m、一定时，，所以以r为横轴；
画图象，则图线的斜率为
15. 如图所示，半径的圆盘绕圆心O匀速水平转动，从O点正上方距O点的高度处水平抛出一个小球（视为质点），此时圆盘半径OA（A点在圆盘边缘）恰好与小球被抛出时的初速度方向相同。取重力加速度大小，不计空气阻力。若小球只与圆盘碰撞一次，且落点为A点关于O点对称的B点，求：
（1）小球被抛出时的初速度大小；
（2）圆盘转动的角速度大小。
【答案】（1）5m/s；（2）
【解析】（1）设小球在空中运动的时间为，根据平抛运动的研究方法，竖直方向有
水平方向有
联立解得
（2）在时间内，圆盘可能转过了0.5周、1.5周、2.5周、…经分析可知
由（1）可得
解得
16. 如图所示，可视为质点、质量均为m = 0.6 kg的小球A、B用轻绳2连接在一起，小球A通过轻绳1系在竖直转轴上。当两球随转轴以相同角速度一起匀速转动时，轻绳1、2与竖直方向的夹角分别为θ = 37°、α = 53°，小球B到竖直转轴的距离。取重力加速度大小g = 10 m/s2，sin37° = 0.6，sin53° = 0.8。求：
（1）小球B的角速度大小ω；
（2）轻绳1上的拉力大小F1；
（3）小球A做圆周运动的半径r1。（计算结果可保留分数）
【答案】（1）2 rad/s （2）15 N （3）
【解析】
【小问1解析】
对小球B，根据牛顿第二定律有
解得
【小问2解析】
对小球B，在竖直方向有
对小球A，在竖直方向有
解得
【小问3解析】
对小球A，根据牛顿第二定律有
解得
17. 有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，已知球体的体积，引力常量为G。
（1）求m对M的万有引力大小；
（2）现从M中挖去半径为的球体（两球心和质点在同一直线上，且两球表面相切），如图所示，求：
①剩余部分的质量；
②剩余部分对m的万有引力大小。
【答案】（1） （2）①；②
【解析】
【小问1解析】
由万有引力定律可知球体与质点之间的万有引力
解得
【小问2解析】
①完整球体的质量
挖去的小球质量
故剩余部分的质量
②被挖掉的小球与质点之间的万有引力
由题意可知
解得
故剩余部分对质点的万有引力
解得
18. 如图所示，有一个可视为质点的质量为的小物块，从光滑平台上的点以的初速度水平飞出，到达点时，恰好沿点的切线方向进入固定在地面上的竖直圆弧轨道，圆弧轨道的半径为，点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角，不计空气阻力，取重力加速度。（，）。求：
（1）、两点的高度差；
（2）若小物块恰好能经过圆弧轨道最高点，求小物块经过点时的速度大小。
（3）若小物块经过圆弧轨道最低点时速度为，求小物块经过点时对轨道的压力。
【答案】（1） （2） （3）100N，方向竖直向下
【解析】
【小问1解析】
由题意可知，小物块在B点的速度为
小物块在B点竖直方向的分速度为
根据平抛运动在竖直方向为自由落体可知
【小问2解析】
小物块恰好能经过圆弧轨道最高点D，此时重力恰好提供向心力
解得
【小问3解析】
小物块运动到C点时，设轨道对小物块的支持力为N，根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律，小物块对轨道的压力等于轨道对小物块的支持力，为100N，方向竖直向下。