2021-2022学年江苏省苏州高新区第一中学高一（下）3月月考物理试题含解析

苏州高新区第一中学

2021—2022学年第二学期3月月考试卷

高一年级物理

（时间：75分钟   满分100分）

注意事项：

考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求：

答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置。

第Ⅰ卷（选择题）

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分.每题只有一个选项最符合题意。

1. 下面的实例中，机械能守恒的是（　　）

A. 拉着物体沿光滑的斜面匀速上升

B. 跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降

C. 飞行的子弹击中放在光滑水平桌面上的木块

D. 小球自由下落，落在竖直弹簧上，将弹簧压缩后又被弹簧弹起来

【答案】D

【解析】

【详解】A．拉着物体沿光滑的斜面匀速上升，动能不变，而重力势能增大，所以机械能不守恒，A错误；

B．跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降，所以运动要受到阻力的作用，故人的机械能在减小，B错误；

C．飞行的子弹击中放在光滑水平桌面上木块的过程中，子弹受到木块的阻力的作用，所以子弹的机械能减小，C错误；

D．小球自由下落，落在竖直弹簧上，将弹簧压缩后又被弹簧弹起来，此过程中只有重力做功和弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，D正确。

故选D。

2. 如图所示，质量相等的两木块中间连有一竖直轻弹簧，木块A静止在弹簧上面，设弹簧的弹性势能为Ep1。现用力缓慢向上提A，直到B恰好离开地面；B刚要离开地面时，设弹簧的弹性势能为Ep2，则关于Ep1、Ep2的大小关系及弹性势能的变化ΔEp，下列说法中正确的是 （　　）

A. Ep1=Ep2 B. Ep1>Ep2 C. ΔEp>0 D. ΔEp<0

【答案】A

【解析】

【详解】对于确定的弹簧，其弹性势能的大小只与形变量有关。设开始时弹簧的形变量为x1，有

kx1=mg

设B刚要离开地面时弹簧的形变量为x2，有

kx2=mg

可知

x1=x2

所以

Ep1=Ep2

ΔEp=0

A正确，B、C、D错误。

故选A。

3. 太空被称为是21世纪技术革命的播篮，摆脱地球引力，在更“纯净”的环境中探求物质的本质，拨开大气层的遮盖，更直接地探索宇宙的奥秘，一直是科学家们梦寐以求的理想。我国最近发射的“神舟九号”飞船与“天空一号”的成功对接极大地鼓舞了我国科学家的信心。要实现如图所示的“神舟九号”飞船与“天空一号”完美对接，对接前飞船所处的轨道与飞船的运动状态应是（　　）

A. 从较低轨道上加速 B. 从较高轨道上加速

C. 从与“天空一号”同一高度的轨道上加速 D. 无论在什么轨道上，只要加速都行

【答案】A

【解析】

【详解】神舟九号在较低轨道加速后，线速度瞬时变大，需要的向心力增大，故做离心运动，轨道升高，可实现与天宫一号对接；若在较高轨道加速，则神舟九号做离心运动，升到更高的轨道上，不能对接；若是在同一轨道上加速，则神舟九号做离心运动，升到更高的轨道上，不能对接。

故选A。

4. 人造卫星绕地球沿椭圆轨道运动，卫星在近地点处的动能、势能和机械能与远地点处的动能、势能和机械能的关系是（　　）

A. >，>，E1>E B. Ek1>Ek2，Ep1<Ep2，E1=E2

C. Ek1<Ek2，Ep1>Ep2，E1=E2 D. 因卫星所受引力是变力，故无法比较

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】卫星在近地点和远地点之间运动时，仅受到引力作用，则机械能大小不变，由近地点到远地点，引力做负功，则动能减小，势能增大，综合可得

Ek1>Ek2，Ep1<Ep2，E1=E2

故选B

5. 1789年英国物理学家卡文迪许测出引力常量G，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人”。若已知引力常量为G，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，地球上一个昼夜的时间为（地球自转周期），一年的时间为（地球公转周期），地球中心到月球中心的距离为，地球中心到太阳中心的距离为。下列说法正确的是（　　）

A. 地球的质量 B. 太阳的质量

C. 月球的质量 D. 由题中数据可求月球的密度

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．根据万有引力等于重力，有

则

故A错误；

B．根据万有引力提供向心力有

解得

故B正确；

C．根据题中的物理量，无法求出月球的质量．故C错误；

D．月球的质量无法求出，则无法求出月球的密度．故D错误。

故选B

6. 地球上，在赤道上的一物体A和在台州的一物体B随地球自转而做匀速圆周运动，如图，它们的线速度分别为、，角速度分别为、，重力加速度分别为、则（　　）

A. ，，

B. ，，

C. ，，

D. ，，

【答案】D

【解析】

【详解】地球上的点除两极外，相同时间内绕各自圆心转过角度相同，所以角速度相同

根据

可知，角速度相同时，做圆周运动的半径越大，线速度越大，则

地球上随纬度增加，重力加速度增大，赤道重力加速度最小，两极重力加速度最大，则

故ABC错误，D正确。

故选D。

7. 如图所示为运动员参加撑杆跳高比赛的示意图，对运动员在撑杆跳高过程中的能量变化描述正确的是（　　）

A. 加速助跑过程中，运动员的机械能不断增大

B. 运动员越过横杆正上方时，动能为零

C. 起跳上升过程中，运动员的机械能守恒

D. 起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增大

【答案】A

【解析】

【详解】A．加速助跑过程中运动员动能不断增大，势能不变，故运动员的机械能不断增大，A正确；

B．若运动员越过横杆正上方时动能为零，则下一时刻运动员将做自由落体运动，无法过杆，B错误；

C．起跳上升过程中，杆的弹力对运动员做功，运动员的机械能不守恒，C错误；

D．起跳上升过程中，杆先弯曲后伸直，杆的弹性势能先增大后减小，D错误。

故选A。

8. “歼-20”是中国自主研制的双发重型隐形战斗机，该机将担负中国未来对空、对海的主权维护任务。在某次起飞中，质量为m的“歼-20”以恒定的功率P起动，其起飞过程的速度随时间变化图像如图所示，经时间t0飞机的速度达到最大值为vm时，刚好起飞。关于起飞过程，下列说法正确的是（  ）

A. 飞机所受合力不变，速度增加越来越慢

B. 飞机所受合力增大，速度增加越来越快

C. 发动机的牵引力做功为

D. 飞机克服阻力所做的功为

【答案】D

【解析】

【详解】AB．根据图像可知，图像的斜率表示加速度，斜率越来越小，表示加速度越来越小，速度增加越来越慢，根据牛顿第二定律

加速度减小，合外力减小，故AB错误；

CD．设起飞过程飞机克服阻力做功为，根据动能定理

牵引力做功

故C错误，D正确。

故选D。

9. 如图所示，、B两质点以相同的水平速度抛出，在竖直平面内运动落地点为；B在光滑的斜面上运动，落地点为，、处于同一水平面上，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（    ）

A. 、B同时落地

B. 落地的速度与B落地时的速度相同

C. 从抛出到落地，沿轴方向的位移小于B沿轴方向的位移

D. 、B落地时的动能相同

【答案】C

【解析】

【详解】A．对于A质点做平抛运动，运动的时间为

对于B质点做类平抛运动，沿斜面向下方向做匀加速运动，加速度为

根据

解得

可知

A错误；

B．A质点落地速度与B质点落地的速度方向不相同，B错误；

C．沿x轴方向上位移为

可得

可知

C正确；

D．两质点的质量关系不确定，不能比较动能的大小关系，D错误。

故选C。

10. 量子卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知（　　）

A. 同步卫星与量子卫星的运行周期之比为

B. 同步卫星与P点的速度之比为

C. 量子卫星与同步卫星的速度之比为

D. 量子卫星与P点的速度之比为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由开普勒第三定律得

又由题意知

,

所以

故A错误；

B．P为地球赤道上一点，P点角速度等于同步卫星的角速度，根据

所以有

故B错误；

C．根据

得

所以

故C错误；

D．综合B、C，有

可得

得

故D正确。

故选D。

第Ⅱ卷（非选择题）

二、非选择题：共5题，共60分.其中第11题～第15题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。

11. 利用图实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。

（1）实验操作步骤如下，请将步骤B补充完整：

A．按实验要求安装好实验装置；

B．使重物靠近打点计时器，接着先_______，后_______，打点计时器在纸带上打下一系列的点；

C．图为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一个点。分别测出若干连续点A、B、与O点之间的距离、、

（2）取打下O点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能和重力势能，建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示和，根据数据在图3中已绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ已求得图线Ⅰ斜率的绝对值，请计算图线Ⅱ的斜率k2=______J/m（保留三位有效数字）。重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为___________ （用和表示）。

【答案】    ①. 接通电源    ②. 释放纸带    ③. 2.85~2.90范围内即可    ④.

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1][2] 如果先释放纸带后接通电源，有可能会出现小车已经拖动纸带运动一段距离，电源才被接通，那么纸带上只有很小的一段能打上点，大部分纸带没有打上点，纸带的利用率太低；所以应当先接通电源，后释放纸带。

（2）[3] 由图示图像可知，图线Ⅱ的斜率

 [4] 对图线Ⅰ

即

对图线Ⅱ

即

则重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为

三、解答题

12. 如图所示，是地球的一颗同步卫星，为地球中心，地球半径为，地球自转周期为。另一卫星的圆形轨道也位于赤道平面内，且距地面的高度，地球表面的重力加速度大小为，求：

（1）卫星距地面的高度；

（2）卫星的运行周期。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）由万有引力定律和向心力公式得

又在地球表面有

解得

（2）根据

解得

13. 双星系统由两颗距离较近的恒星组成，两颗恒星绕连线上一点转动。如图所示，双星系统中a、b绕连线上一点O做圆周运动。已知两星中心距离为L，b星质量为m，a星运行线速度大小为，引力常量为G。

（1）求a星的质量；

（2）a星受到b星的引力可等效为位于O点处质量为M的“中心天体C”（视为质点），c对a的万有引力提供其做圆周运动的向心力，试求M。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）对a星而言，b星的万有引力提供向心力，有

解得

a星和b星受到的万有引力提供向心力，有

即

又

解得

（2）对a星：中心天体的万有引力提供向心力，有

结合

可得

14. 如图所示，质量都是m的物体A和B，通过轻绳跨过轻质定滑轮相连，斜面光滑，倾角为θ，不计绳子和滑轮之间的摩擦及空气阻力．开始时A物体离地的高度为h，B物体位于斜面的底端且与B相连的绳与斜面平行，用手托住A物体，A、B两物体均静止，重力加速度为g，撤去手后，求：

（1）A物体将要落地时的速度多大？

（2）A物体落地后，B物体由于惯性将继续沿斜面上升，则B物体在斜面上的最远点离地的高度多大？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）两物体组成的系统只有重力做功，故系统的机械能守恒，得

解得

（2）当A物体落地后，B物体由于惯性将继续上升，此时绳子松弛，对B物体而言，只有重力做功，故B物体的机械能守恒，设其上升的最远点离地的高度为H，根据机械能守恒定律得

解得

15. 如图所示，水平地面与一半径为L的竖直光滑圆弧轨道相接于B点，轨道上的C点位置处于圆心O的正下方．距离地面高度也为L的水平平台边缘上的A点，质量为m的小球以v0＝的初速度水平抛出，小球在空中运动至B点时，恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道。小球运动过程中空气阻力不计，重力加速度为g，求：

（1）B点与抛出点A正下方的水平距离x；

（2）圆弧BC段所对的圆心角θ；

（3）小球滑到C点时，对圆轨道的压力。

【答案】（1）2L；（2）45°；（3）（7－）mg，方向竖直向下

【解析】

【详解】（1）设小球做平抛运动到达B点的时间为t，由平抛运动规律

L＝gt2，x＝v0t

联立解得

x＝2L

（2）小球到达B点时竖直分速度

vy2＝2gL

设α为速度方向与水平方向的夹角，则

tan α＝

解得

α＝45°

故

θ＝45°

（3）设小球到达C点时速度大小为vC，根据动能定理，小球从A运动到C点的过程中有

mgL（1＋1－cos θ）＝mvC2－mv02

设轨道对小球的支持力大小为F，根据牛顿第二定律有

F－mg＝m

解得

由牛顿第三定律可知，小球滑到C点时对圆轨道压力大小为

方向竖直向下。