江西省景德镇市乐平中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（含答案）

这是一份江西省景德镇市乐平中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题等内容，欢迎下载使用。
第I卷（选择题）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（每题4分，共28分）
1．如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线竖直，圆锥筒固定不动，两个质量相同的球甲、乙紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，半径R甲＞R乙，则（ ）
1题图2题图3题图
A．线速度B．对筒壁的弹力
C．加速度D．角速度
2．如图所示，长为L的细轻绳一端固定，另一端系一质量为m的小球．给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆．不计空气阻力，关于小球受力，下列说法中正确的是（ ）
A．小球只受重力和向心力作用 B．小球只受重力、绳的拉力和向心力作用
C．小球只受重力和绳的拉力作用 D．小球只受重力、绳的拉力和离心力作用
3．如图所示，一个质量为m的小球穿在半径为R的光滑圆环上，圆环绕竖直方向的轴以角速度匀速转动，球和圆心的连线与转轴的夹角为，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球受到重力、圆环的弹力和向心力三个力作用 B．小球的线速度大小为
C．圆环对球的弹力大于球的重力 D．小球做圆周运动的向心力大小为
4．如图所示，、为某小区门口自动升降杆上的两点，在杆的顶端，在杆的中点处．杆从水平位置匀速转至竖直位置的过程中，、两点（ ）
4题图5题图6题图
A．角速度大小之比 B．周期大小之比
C．向心加速度大小之比 D．线速度大小之比
5．如图所示，地球的两颗人造卫星甲、乙分别在圆轨道、椭圆轨道上运动，A、B分别是椭圆轨道的近地点、远地点，与地心的距离分别为r、3r，两轨道相切于A点，则甲、乙的周期之比为（ ）
A．1:2B．C．D．1:4
6．如图所示，细杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长0.5m，小球质量为3kg，现给小球一初速度使它做圆周运动，若小球通过轨道最低点a的速度为va＝4m/s，通过轨道最高点b的速度为vb＝2m/s，取g＝10m/s2，则小球通过最低点和最高点时对细杆作用力的情况是（ ）
A．在a处为拉力，方向竖直向下，大小为120N
B．在a处为压力，方向竖直向上，大小为120N
C．在b处为拉力，方向竖直向上，大小为6N
D．在b处为压力，方向竖直向下，大小为6N
7．关于匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A．做匀速圆周运动物体的加速度大小不改变
B．做匀速圆周运动物体的速度大小不断改变
C．做匀速圆周运动物体的角速度不断改变
D．物体只有在恒力作用下，才能做匀速圆周运动
二、多选题（每题6分，共18分）
8．如图所示，在光滑水平面上钉有两个钉子A和B，一根长细绳的一端系一个小球，另一端固定在钉子A上，开始时小球与钉子A、B均在一条直线上(图示位置)，且细绳的一大部分沿俯视顺时针方向缠绕在两钉子上，现使小球以初速度v0在水平面上沿俯视逆时针方向做匀速圆周运动，使两钉子之间缠绕的绳子逐渐释放，在绳子完全被释放后与释放前相比，下列说法正确的是( )
8题图9题图
A．小球的线速度变大 B．小球的角速度变小
C．小球的向心加速度不变 D．细绳对小球的拉力变小
9．如图甲所示，A、B两颗卫星在同一平面内围绕中心天体做匀速圆周运动，且绕行方向相同，t=0时刻A、B两颗卫星相距最近，图乙是两颗卫星的间距随时间t的变化图像。已知卫星A的周期，结合图像给出的信息可知（ ）
A．B卫星的周期 B．A卫星的轨道半径是B卫星轨道半径的
C．A卫星的向心加速度是B卫星的4倍
D．A、B两颗卫星的轨道半径在单位时间内扫过的面积之比为
10．一小球被细线拴着做匀速圆周运动，若其轨道半径为R，向心加速度为a，则下列说法正确的是（ ）
A．小球相对于圆心的位移不变B．小球的线速度大小为
C．小球在时间t内通过的路程为D．小球做圆周运动的周期为
三、实验题（11题8分，12题6分，共14分）
11．一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝，将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束．在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经过处理后画出相应图线．图（a）为该装置示意图，图（b）为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度．图中△t1=1.0×10-3s，△t2=0.8×10-3s，利用图b中的数据可以知道，圆盘转动的角速度 rad/s，激光器和传感器沿半径方向移动的速度大小是 m/s
12．在“探究向心力大小的表达式”实验中，所用向心力演示器如图（a）所示。图（b）是演示器部分原理示意图：皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.5倍，轮③的半径是轮①的2倍，轮④的半径是轮⑤的1.5倍，轮④的半径是轮⑥的2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。图（a）中的标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有：质量均为2m的球1和球2，质量为m的球3.
（1）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，我们主要用到了物理学中的 。
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想实验法 D．转化法
（2）实验时将球1、球2分别放在挡板B、C位置，将皮带与轮①和轮④连接，转动手柄观察左右两个标尺，此过程是验证向心力的大小与 的关系。
（3）实验时将皮带与轮②和轮⑤相连，将球1、3分别放在挡板B、C位置，转动手柄，则标尺1和标尺2显示的向心力之比为 。
解答题
13．（10分）摩擦力使汽车能在水平圆形赛道上行驶，若赛道的半径为，动摩擦因数为0.40，则汽车能安全行驶的最大速度为多大？
14．（12分）如图，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥顶角2θ。当圆锥和球一起以角速度匀速转动时，球恰好对锥面无压力，此时绳的拉力是多少？角速度为多大？

15．（18分）如图，水平桌面中心O处有一个小孔，用细绳穿过光滑小孔，绳两端各系质量M=0.6kg的物体A和m=0.3kg的物体B，A的中心与圆孔的距离为0.2m。（g取）
（1）如果水平桌面光滑且固定，求A物体做匀速圆周运动的角速度应是多大？
（2）如果水平桌面粗糙，且与A之间的最大摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴线水平转动，角速度在什么范围内，A可与平面处于相对静止状态？
参考答案：
1．B
【详解】AB．两球所受的重力大小相等，支持力方向相同，合力的方向都沿水平方向。根据力的合成，知两球所受的支持力大小、合力大小均相等。根据得
合力、质量相等，r越大线速度大，所以球甲的线速度大于球乙的线速度。故A错误，B正确。
C．根据F=ma可知，由于合力相同，故向心加速度相同，故C错误；
D．根据F合=mrω2，得
r大则角速度小。所以球甲的角速度小于球乙的角速度。故D错误。
故选B。
2．C
【详解】小球只受重力和绳的拉力作用，二者合力提供向心力。
故选C。
3．C
【详解】A．向心力为效果力，小球只受重力和圆环的弹力，A错误；
B．小球的线速度大小为
C．重力和弹力的合力沿水平方向，则
圆环对球的弹力大于球的重力，C正确；
D．根据
向心力为
D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．因为A、B两点是同轴转动，所以A、B两点的角速度相同，选项A错误；
B．A、B两点的角速度相同，根据可得A、B两点的周期相同，选项B错误；
C．A、B两点的角速度相同，由可知加速度之比等于半径之比，故A、B两点向心加速度大小之比2：1，选项C错误；
D．A、B两点的角速度相同，由可知其线速度之比等于半径之比，故A、B两点线速度大小之比为2：1，选项D正确。
故选D。
5．C
【详解】由题图可得甲的圆轨道半径为
乙的椭圆轨道的半长轴为
由开普勒第三定律可得
综合可得
故选C。
6．D
【详解】AB．在最低点，杆子一定表现为拉力，有
则
故AB错误；
CD．在最高点，有
则
所以杆子表现为支持力，方向向上，大小为6N，故球对杆的作用力为压力，大小为6N，方向竖直向下，故C错误，D正确。
故选D。
7．A
【详解】A． ，做匀速圆周运动物体的加速度大小不改变，故A正确；
B．做匀速圆周运动物体的速度大小不改变，故B错误；
C． ，做匀速圆周运动物体的角速度不改变，故C错误；
D．做匀速圆周运动需要向心力，向心力方向时刻改变，故不可能是恒力，故D错误；
故选A。
8．BD
【详解】在绳子完全被释放后与释放前相比，小球所受的拉力与速度垂直，不改变速度大小，故A错误．由v=ωr，v不变，r变大，则角速度ω变小，故B正确．小球的加速度a=，r变大，向心加速度变小，故C错误．细绳对小球的拉力F=ma=m，r变大，细绳对小球的拉力变小，故D正确．故选BD．
9．AB
【详解】A．，A、B卫星转过的角度关系为
又
解得
故A正确；
B．根据开普勒第三定律有
可得
故B正确；
C．根据向心加速度
可得
故C错误；
D．根据
可得
根据扇形面积公式
A、B两颗卫星的轨道半径在单位时间内扫过的面积之比为
故D错误。
故选AB。
10．BCD
【详解】A.小球做匀速圆周运动，各时刻相对圆心的位移大小不变，但方向时刻在变．故A错误；
B.由a＝得
所以
v＝
故B正确；
C.在时间t内通过的路程
故C正确；
D.做圆周运动的周期
T＝＝＝＝2π
故D正确。
故选BCD。
11．
【详解】由图像可知圆盘的转动周期为0.8s，则角速度；由于电脉冲的信号宽度在变窄，说明通过狭缝的时间在减少，即圆盘对应的探测器的位置的线速度在增加，可知探测器向圆盘的边缘运动，因此0.2s的速度，1s时的速度，则激光器的径向速度，联立解得速度为
12． B 半径/r 64：81
【详解】解：（1）[1] 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，因涉及的变量较多，所以要先保持其中的两个物理量不变，探究向心力的大小F与第三个变量的关系，用的是控制变量法，ACD错误，B正确。
故选B。
（2）[2] 实验时将球1、球2分别放在挡板B、C位置，说明球1、球2的转动半径不同，球1、球2质量相等，即控制质量m不变；将皮带与轮①和轮④连接，因轮①和轮④的半径相同，即控制角速度ω不变，此过程是验证向心力的大小与半径r之间的关系。
（3）[3] 实验时将皮带与轮②和轮⑤相连，因是皮带传动，则有两轮边缘的线速度v大小相等，设轮1的半径为R，则轮2的半径为1.5R，轮5的半径为R，则有球1的角速度
球3的角速度为
设每个黑白格的长度为l，由牛顿第二定律可知，球1的向心力为
球3的向心力为
则标尺1和标尺2显示的向心力之比为
13．（1）；（2）
【详解】（1）对物体B
对物体A
代入数据可得
（2）角速度最小时，A所受摩擦力背离圆心，则
解得
角速度最大时，A所受摩擦力指向圆心，则
解得
因此，角速度的取值范围为
A可与平面处于相对静止状态
14．
【详解】最大静摩擦力提供向心力
解得最大速度
15．，
【详解】设绳对球的拉力为F，小球做圆周运动的半径为R，由几何关系
拉力F和小球重力G提供小球做圆周运动的向心力，则有
由以上式子解得