河南郑州市第一〇一中学2025-2026学年高一下学期3月月考物理试卷

这是一份河南郑州市第一〇一中学2025-2026学年高一下学期3月月考物理试卷，共16页。
高一 3 月月考
物理
一、选择题（本题 10 小题，共 40 分。第 1-6 题只有一项符合题目要求，每小题
4 分；第 7-10 题有多项符合题目要求，全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，
有选错的得 0 分）
1．如图所示，风力发电机的叶片长度可达 60 米，叶片绕中心轴做匀速圆周运动时，下列说法正确的是( )
A ．叶尖的周期大于叶根处
B ．叶尖的线速度大小大于叶根处
C ．叶尖的角速度大小大于叶根处
D ．叶尖的向心加速度大小等于叶根处
2 ．滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。如图， 滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动。衣物经过洗衣机上a 、b 、c 、d 四个位置中，
脱水效果最好的位置应该是( )
A ． a B ． b C ． c D ． d
3．如图所示，小球 a、b 分别在细绳和轻质细杆作用下在竖直面内做圆周运动，两小球运动的半径均为 R，重力加速度为 g，下列说法正确的是( )
A ．小球 a 经过最高点时的速度可能小于 gR
B ．小球 b 经过最高点时的最小速度为 ·gR
C ．小球 a 经过最高点时，细绳对小球 a 可能没有力的作用
D ．小球 b 经过最高点时，细杆对小球 b 一定有支持力作用
4 ．如图所示，地球赤道上方有两颗卫星 A 、B，轨道半径分别为 r1 、r2 ，其中 r1 = nr2 （n > 1 ），若卫星 A 的周期为T1 ，则卫星 B 的周期为( )
A ． B ． C ． D ．
5 ．天舟九号货物飞船于 2025 年 7 月 15 日成功发射，保障了神舟二十号和二十一号乘组在轨期间的物资需求。天舟九号发射后， 火箭将其送入近地点约 200 公里、远地点约 300 公里的椭圆轨道。在天舟九号从近地点向远地点运动的过程中，关于地球对它的万有引力 F 及其运行速率 v，下列说法正确的是( )
A．F 逐渐增大，v 逐渐增大 B．F 逐渐减小，v 逐渐减小
C．F 逐渐减小，v 逐渐增大 D．F 逐渐增大，v 逐渐减小
6 ．如图所示，地球绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为r1 ，周期为 T。X 彗星绕太阳运动的轨道为椭圆，近日点 P 到太阳中心的距离为r1 ，远日点 Q 到太阳中心的距离为r2 。已知引力常量为 G，下列说法正确的是( )
4π2r3
A ．地球的质量为 1 GT2
B ．X 彗星的周期为T
C ．在近日点 P，地球的向心加速度小于 X 彗星的向心加速度
D ．在近日点 P，地球的线速度小于 X 彗星的线速度
7 ．下面四幅图用曲线运动知识描述正确的是( )
A ．图甲，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的 A 、B 位置先后分别做匀速圆周运动，则在
A 、B 两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
B ．图乙，火车轨道的外轨略高于内轨，火车拐弯时速度越小，对轨道磨损不一定越小
C ．图丙，该自行车在赛道上做匀速圆周运动，所受的合外力不变
D ．图丁，在一座凹形桥的最低点，同一辆车子速度越大，对桥面压力就越大
8．两个质量相同的小球 a、b 用长度不等的细线拴在天花板上同一点并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则关于 a 、b 两小球说法正确的是( )
A ．a 球角速度大于 b 球角速度 B ．a 球线速度大于 b 球线速度
C ．a 球向心力大于 b 球向心力 D ．a 球向心加速度小于 b 球向心加速度
9 ． 自古以来，天体运动一直吸引着人类孜孜不倦地探索。关于天体运动研究的内容及物理学史，以下描述正确的是( )
A ．根据万有引力定律表达式F = G ，当两物体距离趋近于 0 时，其引力无穷大
B ．开普勒利用第谷观测的行星运动数据，通过数学方法建立了开普勒三定律，被誉为“天空立法者”
C ．牛顿通过“月地检验”，发现了月球受到的引力与地面上的重力是不同性质的力
D．卡文迪许设计扭秤实验装置，借助实验放大法，比较准确地测出了引力常量，被称为“第一个称出地球质量的人”
10 ．我国“天问二号”小行星探测器计划于 2025 年 5 月发射，主要任务是对近地小行星
2016HO3 开展伴飞、探测并取样返回。假设“天问二号”小行星探测器降落在小行星表面进行探测时发现赤道处的重力加速度与北极处的重力加速度之比为8 : 9 。已知小行星北极处的
重力加速度为g ，自转周期为T ，引力常量G ，则下列说法正确的是( )
gT2
A ．探测器在小行星的赤道处与北极处的万有引力之比为8 : 9 B ．小行星的半径为 36π2
g3T4 27π
36π G GT
C ．小行星的质量为 4 D ．小行星的密度为 2
二、实验题（本题共 2 小题，共 14 分）
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 w 、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杆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大小。
（1）在研究向心力 F 的大小与质量 m、角速度 w 、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
。
1 1
A.T B.T2 C. D
T . T2
12．如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为 m 的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度， 使纸面贴近小球但不接触。
(1)若忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为 g，小球做匀速圆周运动所受向心力的来源是 （选填选项前的字母）。
A ．小球所受绳子拉力的水平分力
B ．小球所受的重力
C ．小球所受绳子拉力和重力的合力
(2)在某次实验中，小球沿半径为 r 的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动 n 圈的总时间 t ，则小球做此圆周运动的向心力大小 Fn ＝ 。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为 h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F＝ （两空都用题目已知量表示）。
(3)小球运动起来后撤掉平台，由于空气阻力的影响，小球做圆周运动的半径越来越小。若 小球在运动中每转动一周的过程中半径变化忽略不计，即每一周都可视为匀速圆周运动。随着细绳与竖直方向的夹角不断减小，小球做圆周运动的周期变 （选填“变大” 、“变小”、 “不变”）。
三、解答题（共 46 分）
13 ．有一辆质量为 1000 kg 的小汽车驶上圆弧半径为 40 m 的拱桥。取重力加速度 g=10m/s2，求：
(1)汽车到达桥顶时速度为 10 m/s，汽车对桥的压力是多大？
(2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？
14．如图所示，质量 m=1kg 的小球在长为 L=0.5m 的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力Tmax =42N，转轴离地高度 h=5.5m，不计阻力，g=10m/s2。
（1）小球经过最高点的速度v 是多少？
（2）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求细绳被拉断后小球运动的水平位移x 。
15．2021 年 2 月 10 日 19 时 52 分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为 T，轨道半径为 r。已知火星的半径为 R，引力常量为 G，不考虑火星的自转。求：
(1) “天问一号”环绕火星运动的线速度的大小 v；
(2)火星的质量 M；
(3)火星表面的重力加速度的大小g；
(4)火星上的第一宇宙速度是多少？
16 ．如图所示的水平圆盘上，沿直径方向放着用轻绳相连可视为质点的物体 A 和 B ，A 的质量为5m ，B 的质量为m 。已知两物体分居圆心 O 两侧，到圆心 O 的距离分别为
RA = r, RB = 3r ，AB 与圆盘间的动摩擦因数均为μ , 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两物体随圆盘一起绕中轴线做匀速圆周运动且始终相对圆盘静止，重力加速度为g 。求：
(1)当 时，绳的拉力T1 ；
(2)当物体 B 受到的摩擦力为 0 时，绳的拉力T2 ；
(3)圆盘做匀速转动的最大角速度大小wm 。
1 ．B
A ．同轴转动，由T ，可知叶尖与叶根周期相同，故 A 错误；
B ．同轴转动，由v = wr ，得叶尖的线速度大小大于叶根处，故 B 正确；
C ．同轴转动，各点角速度相同，故 C 错误；
D ．同理，由an = w2r ，得叶尖的向心加速度大于叶根处，故 D 错误。
故选 B。
2 ．D
设衣服对水滴的附着力为 F ，在b 、c 点有Fb = Fc = mw2r
在最高点a 有Fa + mg = mw2r所以 Fa = mw2r - mg
在最低点d 有 Fd - mg = mw2r所以 Fd = mw2r + mg
所以Fa < Fd ，即在最低点 d 需要的附着力最大，所以湿衣服上的水在最低点需要的附着力更容易超过最大附着力，更容易被甩出。
故选 D。
3 ．C
AC ．小球 a 经过最高点时，当绳子拉力刚好为 0 时，速度最小，此时重力提供向心力，则有mg = m
解得vamin
可知小球 a 经过最高点时的速度不可能小于 gR ，故 A 错误，C 正确；
B ．小球 b 经过最高点时，当杆的支持力与重力平衡时，速度最小，为 0，则小球 b 经过最高点时的速度可能小于 gR ，故 B 错误；
D ．小球 b 经过最高点时，当重力刚好提供向心力时，有mg = m 解得v
可知此时细杆对小球 b 的支持力为 0，故 D 错误。
故选 C。
4 ．B
根据开普勒第三定律 得到T
故选 B。
5 ．B
从近地点到远地点，飞船到地心的距离 r 增大，根据万有引力定律F
可知万有引力 F 逐渐减小。从近地点向远地点运动时，根据开普勒第二定律可知运行速率 v逐渐减小。
故选 B。
6 ．D
A ．设太阳的质量为 M，地球的质量为 m，万有引力提供向心力，有
可得太阳的质量M ，根据提供的信息无法求出地球的质量，故 A 错误；
B ．根据开普勒第三定律可得 可得彗星的周期Tx T ，故 B 错误；
C ．在近日点 P，物体受引力的方向与速度方向垂直，根据牛顿第二定律可得
可得在近日点 P，地球的向心加速度等于 X 彗星的向心加速度，故 C 错误；
D ．在近日点 P ，X 彗星做离心运动，地球的线速度小于 X 彗星的线速度，故 D 正确。故选 D。
7 ．BD
A ．小球在两位置做匀速圆周运动，两球受力情况一致如图所示
由其合力提供向心力，受筒壁的支持力为N，(θ 为锥体顶角的一半），故支持力大小相等，合力大小相等，由F合 =mrw2 知，r 不同，角速度w 不同，故 A 错误；
B ．图乙，火车轨道的外轨略高于内轨，火车拐弯时速度较小时，会内轨挤压内侧轮缘，火车速度越小，内轨和内侧轮缘之间的挤压力越大，故火车轮与轨道磨损不一定越小，故 B正确；
C ．图丙，该自行车在赛道上做匀速圆周运动，所受的合外力提供向心力，方向改变，故 C错误；
D ．在一座凹形桥的最低点，由N - mg = m
可知，同一辆车子速度越大，桥面对车子的支持力越大，即车对桥面的压力越大，故 D 正确。
故选 BD。
8 ．BC
A ．如图所示，对其中一个小球受力分析，重力和细线的拉力的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力。设细线与竖直方向夹角为θ ,受力分析，如图所示
则有
F = mgtanθ = mrw2
设小球与悬挂点的高度差为 h，则有
r = htanθ
联立可得
由此可知两球的角速度相等，即 wa = wb ，故 A 错误；
B ．由图可知ra > rb ，根据
v = rw
可得va > vb ，故 B 正确；
C ．两球质量相等且ra > rb ，根据
F = mrw2
可得Fa > Fb ，故 C 正确；
D ．根据
2
an = rw
可知ana > anb ，故 D 错误。
故选 BC。
9 ．BD
A ．当两物体距离趋近于 0 时，万有引力公式不再适用，其引力不是无穷大，故 A错误；
B ．开普勒通过对第谷的天文观测数据的分析，通过数学方法建立了开普勒三定律，被誉为“天空立法者”，故 B 正确；
C ．牛顿通过“月地检验” ，发现了月球受到的引力与地面上的重力是相同性质的力，故 C 错误；
D．卡文迪许设计扭秤实验装置，借助实验放大法，比较准确地测出了引力常量，被称为“第一个称出地球质量的人”，故 D 正确。
故选 BD。
10 ．BD
A ．探测器在小行星的赤道处与北极处的万有引力相等，选项 A 错误；
B ．在赤道处Gmg' = m R在两极时G mg
其中g' : g = 8 : 9
gT2
可得小行星的半径为R =
36π2选项 B 正确；
C ．小行星的质量为M 选项 C 错误；
D ．小行星的密度为 p 选项 D 正确。
故选 BD。
11 ． A C D
（1）[ \l "bkmark1" 1]在研究向心力 F 的大小与质量 m、角速度 w 、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）[ \l "bkmark2" 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，应该保持质量 m 和角速度 ω 相同，则应使用两个质量相等的小球，应使两小球离转轴的距离不相同，将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上。
故选 C。
（3）[ \l "bkmark3" 3]根据
1
T
若图像是一条过原点的直线，则图像横坐标 x 代表的是 2 。
故选 D。
12 ．(1)AC
4π2n2 r
(2) m t2 r mg h
(3)变大
（1）小球在运动过程中受到重力和绳子的拉力，重力和绳子拉力的合力提供小球做
圆周运动的向心力，或者是绳子拉力的水平分量提供向心力。
故选 AC。
（2）[ \l "bkmark4" 1]小球做圆周运动的周期为T
根据向心力公式可知 r = m r
[ \l "bkmark5" 2]令绳子和竖直方向的夹角为 θ,根据三角形定则可知，小球的合力大小为F = mg tanθ其中tan
解得F = mg
（3）根据合外力等于向心力有 F = mg r可得T
因半径变小，绳长不变，h 变大，故小球周期变大。
13 ．(1)7500N
(2)20m/s
（1）根据牛顿第二定律可知 mg - FN = m 解得FN = 7500N
根据牛顿第三定律可知汽车对桥的压力FN' = FN = 7500N
（2）恰好腾空时，车对桥面的压力恰为零，则对车 mg = m 解得v' = 20m/s
14 ．（1）v = 5m/s；（2）x= 4m
（1）依题意，小球恰能在竖直平面内做圆周运动，在最高点根据牛顿第二定律有
代入数据可得小球经过最高点的速度大小为
（2）小球运动到最低点时细绳恰好被拉断，则绳的拉力大小恰好为Tmax ，设此时小球的速度大小为 v1。小球在最低点时由牛顿第二定律有
解得
v1=4m/s
此后小球做平抛运动，设运动时间为 t，则对小球在竖直方向上
代入数据求得
t=1s
在水平方向上水平位移为
x= 4m
15 ．
（1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v
（2）设火星质量为M ，“天问一号”质量为m ，“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，火星对“天问一号” 的万有引力提供了“天问一号”做圆周运动的向心力，则
解得火星的质量M
（3）设火星表面有一个质量为m9 的物体，不考虑火星的自转，其重力等于万有引力，则
又M 解得g
（4）设质量为 m0 的物体贴近火星表面飞行，设火星上的第一宇宙速度大小为v1 ，则
又M
解得v
16 ．(1)0
（1）当绳中恰出现张力时，物体 B 摩擦力提供向心力且达到最大值，即
μmg = m × 3rwEQ \* jc3 \* hps12 \\al(\s\up 4(2),0)
解得 w
因为 w0 ，所以T1 = 0
（2）当物体 B 受到的摩擦力为 0 时,对 B 有T2 = mwEQ \* jc3 \* hps12 \\al(\s\up 5(2),2)´ 3r对 A 有T2 + μ´ 5mg = 5mwEQ \* jc3 \* hps12 \\al(\s\up 4(2),2)r
解得Tmg
（3）当 A 、B 与圆盘一起绕中轴线匀速转动达到最大角速度wm 时，对 B 有
T - μmg = mwEQ \* jc3 \* hps12 \\al(\s\up 4(2),m) ´ 3r
对 A 有T + μ´ 5mg = 5mwEQ \* jc3 \* hps12 \\al(\s\up 4(2),m)r
解得 wm