安徽省宿州市2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题（解析版）

这是一份安徽省宿州市2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题（解析版），共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
（本试卷满分100分，考试时间75分钟）
一、单项选择题（共8题，每题4分，共32分，每题只有一个选项最符合题意）
1. 关于做曲线运动的物体，以下说法中正确的是（ ）
A. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B. 物体做曲线运动时，速度、加速度都一定在改变
C. 做匀速圆周运动的物体加速度一定变化
D. 做圆周运动的物体所受合力一定指向圆心
【答案】C
【解析】A．物体做曲线运动的条件是速度方向与合力方向不在同一条直线上，物体在恒力作用下可能做曲线运动，如平抛运动，故A错误；
B．物体做曲线运动时，速度一定改变，加速度不一定改变，如平抛运动，故B错误；
C．做匀速圆周运动的物体加速度始终指向圆心，故一定变化，故C正确；
D．做匀速圆周运动的物体所受合力一定指向圆心，而非匀速圆周运动的物体所受合力不指向圆心，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，长为的悬线固定在点，在点正下方处有一钉子，把悬线另一端的小球拉到跟悬点同一水平面上无初速度释放，小球到最低点悬线碰到钉子的瞬间，下列说法正确的是（ ）
A. 小球的线速度突然增大
B. 小球的角速度突然减小
C. 小球受到悬线的拉力突然减小
D. 小球的向心加速度突然增大
【答案】D
【解析】A．悬线与钉子碰撞前后瞬间，线拉力方向与小球的运动方向垂直，故小球的线速度不变，A错误；
B．当半径减小时，由知，线速度不变，可得角速度突然变大，B错误；
D．由知，线速度不变，半径突然变小，向心加速度突然增大，D正确；
C．在最低点，由牛顿第二定律
由于向心力变大可知，悬线的拉力突然变大，C错误。
故选D。
3. 有关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中汽车通过拱桥最高点时处于超重状态
B. 图乙中两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角不同，但圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同
C. 图丙中火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用
D. 图丁中同一小球在固定不动的光滑圆锥筒内不同位置做水平匀速圆周运动时角速度相同
【答案】B
【解析】A．汽车过拱桥时，在最高点其加速度向下，汽车处于失重状态，故A错误；
B．对小球进行受力分析，由牛顿第二定律有
解得
可见，只要圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同，故B正确；
C．火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用，故C错误；
D．对小球进行受力分析，设支持力与竖直方向夹角为θ，由牛顿第二定律有
可得
可见，h越大，则角速度越小，故D错误。
故选B。
4. 2019年央视春晚加入了非常多的科技元素，在舞台表演中还出现了无人机。现通过传感器将某台无人机上升向前追踪拍摄的飞行过程转化为竖直向上的速度及水平方向速度与飞行时间的关系图象如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 无人机在t1时刻处于失重状态
B. 无人机在0～t2这段时间内沿直线飞行
C. 无人机在t2时刻上升至最高点
D. 无人机在t2～t3时间内做匀变速运动
【答案】D
【解析】A．依据图象可知，无人机在t1时刻，在竖直方向上匀加速直线运动，而水平方向则是匀减速直线运动，无人机有竖直向上的加速度，处于超重状态，不是失重状态，故A错误；
B.由图象可知，无人机在0～t2这段时间，竖直方向向上匀加速直线运动，而水平方向匀减速直线运动，那么合加速度与合初速度不共线，所以无人机做曲线运动，即无人机沿曲线上升，故B错误；
C.无人机在竖直方向，先向上匀加速直线，后向上匀减速直线运动，因此在t2时刻没有上升至最高点，故C错误；
D.无人机在t2～t3时间内，水平方向做匀速直线运动，而竖直向上方向做匀减速直线运动，因此合运动做匀变速运动，故D正确。
故选D。
5. 2024年夏天，中国多地出现暴雨，导致洪涝灾害。在某次救援演习中，一冲锋舟匀速横渡一条两岸平直、水流速度不变的河流，当冲锋舟船头垂直河岸航行时，恰能到达正对岸下游处；若冲锋舟船头保持与河岸成角向上游航行时，则恰能到达正对岸，已知河水的流速大小为，下列说法正确的是（ ）
A. 冲锋舟在静水中的速度大小为
B. 冲锋舟在静水中的速度大小为
C. 河的宽度为
D. 河的宽度为
【答案】C
【解析】AB．冲锋舟恰能到达正对岸时，在静水中速度v静与水的流速v水的合速度垂直于河岸，则有v静cs30°=v水
解得冲锋舟在静水中的速度大小为v静＝
故AB错误；
CD．当冲锋舟船头垂直河岸航行时，恰能到达正对岸下游600m处，由于船在垂直河岸方向和沿河岸方向都是匀速运动，所以两个方向的位移之比等于两方向的速度之比，即
式中s指沿河岸方向的位移，为600m，d指河宽，可解得
故C正确，D错误；
故选C。
6. 如图所示，一半径为R的圆筒可绕其轴心在水平面内匀速转动。一质量为m可视为质点的物块紧贴在圆筒的内壁随圆筒一起转动而不滑下，物块与圆筒内壁之间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 小球受重力、弹力、摩擦力和向心力
B. 由重力、弹力和摩擦力的合力提供物块运动的向心力
C. 圆筒转动的角速度越大时，物块所受的摩擦力越大
D. 圆筒转动的周期不能低于
【答案】B
【解析】A．B．物块受力分析如下图所示
物块受重力、弹力和静摩擦力三个力作用，并由这三个力的合力提供其做圆周运动的向心力，故A错误，B正确；
C．物块与圆筒一起转动，竖直方向始终静止，向上的静摩擦力始终等于向下的重力，大小不变，故C错误；
D．要使物块随圆筒一起转动而不下滑，则有
且，解得
即周期不能高于此值，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，某同学将篮球从点以速度斜向上抛出，篮球恰好垂直击中篮板上点。若该同学后撤到与等高的点投篮，还要求垂直击中篮板上的点，不计空气阻力，下列做法可行的是（ ）

A. 增大抛出速度，同时增大抛射角
B. 减小抛出速度，同时增大抛射角
C. 增大抛出速度，同时减小抛射角
D. 减小抛出速度，同时减小抛射角
【答案】C
【解析】篮球垂直击中篮板上A点，其逆过程就是平抛运动，高度不变，落地时的竖直速度不变，当水平方向位移越大时，水平速度越大，抛出后落地速度越大，与水平面的夹角则越小。若该运动员后撤到点投篮，还要求垂直击中篮板上点，只有增大抛射速度，同时减小抛射角，才能垂直打到篮板上A点。
故选C。
8. 如图所示，两小球P、Q从同一高度分别以和的初速度水平抛出，都落在了倾角的斜面上的A点，其中小球P垂直打到斜面上；P、Q两个小球打到斜面上时的速度大小分别为和。则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】AB．两球抛出后在竖直方向都做自由落体运动，在竖直方向的位移相等，运动时间均为
球P垂直打斜面上，结合速度偏角公式可得
球Q落在斜面上，据位移偏角公式可得
解得
则
A错误，B正确；
CD．球P落到斜面时满足
球Q落到斜面时满足
故
CD错误。
故选B。
二、多项选择题（共2题，每题6分，共12分，每题有不少于一个选项符合题意，选择正确但不完全得3分，选择有错误不得分）
9. 一小球以的速度水平抛出，在落地之前经过空中两点。在点小球速度方向与水平方向的夹角为，在点小球速度方向与水平方向的夹角为，（空气阻力忽略不计，取10）。下列说法正确的是（ ）
A. 两点间的高度差
B. 两点间的高度差
C. 小球经过两点间的时间
D. 小球经过两点间的时间
【答案】AD
【解析】AB．题意易得小球经过M、N两点时竖直方向速度大小分别为
则两点间的高度差
故A正确，B错误；
CD．小球经过两点间的时间
故C错误，D正确。
故选AD
10. 如图所示，质量为的小球置于方形的光滑盒子中，盒子的边长略大于小球的直径。某同学拿着该盒子在竖直平面内以点为圆心做半径为的匀速圆周运动已知重力加速度为，空气阻力不计。下列说法正确的是（ ）
A. 若要使盒子运动到最高点时与小球之间恰好无作用力，则盒子运动的周期为
B. 若要使盒子运动到最高点时与小球之间恰好无作用力，则盒子运动的周期为
C. 若盒子运动的周期为，当盒子运动到与点位于同一水平面上时，小球受盒子右侧面的作用力为
D. 若盒子运动的周期为，当盒子运动到与点位于同一水平面上时，小球受盒子的作用力为4mg
【答案】AC
【解析】AB．若要使盒子运动到最高点时与小球之间恰好无作用力，即在最高点
解得
则盒子运动的周期为
故A正确，B错误；
CD．若盒子运动的周期为，当盒子运动到与点位于同一水平面上时，小球受盒子右侧面的作用力为
而小盒子还需要给小球一个竖直向上的支持力，大小为
故小球受到小盒子的作用力为
故C正确，D错误；
故选AC。
三、实验题（共6空，共18分，填空题后有单位的答题卡上无需再写单位，选填请按照选项填写）
11. 向心力演示器可以探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω、轨道半径r之间的关系，装置如图1所示，两个变速塔轮通过皮带连接。实验时，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随相应的变速塔轮匀速转动，槽糟内的金属小球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杄作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个金属球所受向心力的比值。
（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω、半径r之间的关系时，我们主要用到的物理方法是________。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想实验法
（2）为了探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是________。
A．应使用两个质量不等的小球
B．应使两小球离转轴的距离相同
C．应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上
（3）某同学用传感器测出小球做圆周运动向心力F的大小和对应的周期T，获得多组数据，画出了如图2所示的图像，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是________。
【答案】（1） A （2） C （3）
【解析】（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度、半径r之间的关系时，我们主要用到的物理方法是控制变量法。
故选A。
（2）由公式
可知探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，应使用两个相等质量的小球，将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上使角速度相等，应使两小球离转轴的距离不相同，观察向心力F的大小与轨道半径r之间的关系。
故选C
（3）由公式
结合图像是一条过原点的直线，所以F与成正比，所以图像横坐标x代表的是。
12. 某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个小方格的边长为。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。完成下列填空：（结果均保留2位有效数字）
（1）小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小为___________m/s。
（2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为___________。
（3）关于“研究物体平抛运动”实验，下列说法正确的是___________。
A. 安装斜槽时其末端切线应水平
B. 小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差
C. 建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点
【答案】（1）1.0 （2）9.7 （3）A
【解析】
【小问1解析】
在水平方向，小球做匀速直线运动，水平速度大小为
【小问2解析】
由可知，当地的重力加速度大小为
【小问3解析】
A．安装斜槽时其末端切线必须水平，这样小球到达斜槽末端时小球速度才水平，故A正确；
B．小球与斜槽之间是有摩擦力，但小球每次从相同的位置滚下，摩擦力每次都是相同的，不影响实验过程，故B错误；
C．建立坐标系时，应以斜槽末端端口小球球心的位置为坐标原点，故C错误；
故选A。
四、计算题（三题共38分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为，长为的倾斜光滑轨道，通过微小圆弧与光滑水平轨道相连，然后在处平滑连接一个半径的竖直圆轨道，如图所示。现将一个质量小球从距A点高为的水平台面上以一定的初速度水平弹出，到A点时速度方向恰沿方向，并沿倾斜轨道滑下。取，求：
（1）小球初速度的大小；
（2）小球滑到点时的速度的大小；
（3）小球刚进入圆轨道时，对点的压力大小。
【答案】（1）3m/s （2）9m/s （3）182N
【解析】
【小问1解析】
小球做平抛运动到达A点，由平抛运动规律知竖直方向有
即
因为在A点的速度恰好沿AB方向，所以小球初速度
【小问2解析】
小球在光滑轨道AB上运动时，由牛顿第二定律
由运动学公式
其中
联立解得小球滑到点时的速度的大小
【小问3解析】
小球在BC段做匀速直线运动，则
在C点由牛顿第二定律
由牛顿第三定律，小球刚进入圆轨道时，对点的压力大小为
14. 如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为和，筒内壁A点的高度为筒高的一半，内壁上能静止放置着一个质量为的小物块，，求：
（1）当物块在A点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度；
（2）若圆锥筒以第（1）问求得的角速度的两倍做匀速圆周运动，且物块在A点与圆锥筒仍相对静止，此时物块所受的摩擦力。
【答案】（1） （2）36N，方向沿内壁向下
【解析】
【小问1解析】
当物块在A点匀速转动，由几何关系可知，转动半径为，其所受的摩擦力为零时，设筒转动的角速度为，由牛顿第二定律可得
其中
代入数据可解得
【小问2解析】
当圆锥筒以（1）求得的角速度两倍做匀速圆周运动，则有
此时物块受到的摩擦力沿内壁向下，受力分析如图所示
竖直方向满足
水平方向满足
联立解得
方向沿内壁向下。
15. 某个质量为的小球从空中A点以速度竖直向上抛出，运动过程中除重力外还受到大小方向都不变的水平风力作用，经过一段时间后小球到达点速度变成水平，速度大小仍是（重力加速度取），求：
（1）小球从A点运动到点的时间；
（2）水平风力大小；
（3）小球从A点到点运动的过程中最小速度。
【答案】（1） （2）mg （3）
【解析】
【小问1解析】
竖直方向，小球做竖直上抛运动，有
可得小球从A点运动到点的时间为
【小问2解析】
水平方向由运动学公式
水平方向由牛顿第二定律
联立可得水平风力大小为
【小问3解析】
当重力与水平风力的合力与小球速度方向垂直时，小球的速度最小，设合力与重力方向夹角为，小球从A点运动到速度最小处所用时间为，由几何关系可知
由运动学公式，水平方向有
竖直方向有
则小球从A点到点运动的过程中最小速度
联立可得