2021-2022学年湖北省襄阳市南漳县第一中学高一（下）3月月考物理试题含解析

南漳一中高一年级下学期三月月考

物理试题

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。）

1. 关于重力势能的下列说法中正确的是（　　）

A. 重力势能是物体和地球所共有的

B. 重力势能减小到零就没有势能了

C. 在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零

D. 重力势能的大小只由重物本身决定，与零势能参考面选取无关

【答案】A

【解析】

【详解】A． 根据重力势能的定义可以知道，重力势能是地球和物体共同具有的，故A正确；

B．重力势能是相对值，不是绝对值，选与物体不在同一平面为参考平面，则重力势能不为零，故B错误；

C．选择不同的零势面，物体具有的重力势能不同，故地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零，故C错误；

D． 重力势能的大小与零势能参考面选取有关，故D错误。

故选A。

2. 汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小为，并保持此功率继续在平直公路上行驶．设汽车行驶时所受的阻力恒定，则能正确反映从减小油门开始汽车的速度随时间变化的图象是(　　)

A.

B.

C.

D.

【答案】B

【解析】

【详解】试题分析：开始时汽车以速度v0匀速运动，牵引力F=f；当汽车的功率减小一半并保持该功率继续行驶时，根据，则开始的牵引力减为原来的一半，根据，汽车做减速运动，随着速度的减小，牵引力逐渐变大，加速度逐渐减小，最后当牵引力再次等于阻力时，汽车将以v0/2做匀速运动.选项B正确．

考点：此题考查的是功率的概念、在不同功率下的变速运动及运动图像．

3. 某物理兴趣小组的同学在研究运动的合成和分解时，驾驶一艘快艇进行了实地演练．如图所示，在宽度一定的河中的O点固定一目标靶，经测量该目标靶距离两岸的最近距离分别为MO＝15 m、NO＝12 m，水流的速度平行河岸向右，且速度大小为v1＝8 m/s，快艇在静水中的速度大小为v2＝10 m/s．现要求快艇从图示中的下方河岸出发完成以下两个过程：第一个过程以最短的时间运动到目标靶；第二个过程由目标靶以最小的位移运动到图示中的上方河岸，则下列说法正确的是(　　)

A. 快艇的出发点位于M点左侧8 m处

B. 第一个过程所用的时间约为1.17 s

C. 第二个过程快艇的船头方向应垂直河岸

D. 第二个过程所用的时间为2 s

【答案】D

【解析】

【详解】AB．第一个过程以最短的时间运动到目标靶，当船头的方向始终与河岸垂直时，船到达O点的时间最短，最短时间为

该过程中，船随水流向下游方向的位移

可知船开始时要位于M左侧12m处，故AB均错误；

CD．第二个过程由目标靶以最小的位移运动到图示中的上方河岸，则船头的方向要向河的上游有一定的角度θ，此时

得

第二个过程所用的时间为

故C错误，D正确．

故选D。

点睛：运动的独立性原理又称运动的叠加性原理，是指一个物体同时参与几种运动，各分运动都可看成独立进行的，互不影响，物体的合运动则视为几个相互独立分运动叠加的结果．理解过河问题中最小位移、最短时间对应的物理模型．

4. 如图所示，A、B、C三个小球分别从斜面的顶端以不同的速度水平抛出，其中A、B落到斜面上，C落到水平面上，A、B落到斜面上时速度方向与水平方向的夹角分别为、，C落到水平面上时速度方向与水平方向的夹角为，则（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】据题意，三个小球均做平抛运动，设斜面倾角为，由于A、B两球落到斜面上，据平抛运动中速度偏向角与位移偏向角的关系

即有；如果延长斜面，小球C也会落到斜面上，那时球C与水平方向的夹角大于C与水平方向的夹角，而，所以。

故选B。

5. 在光滑平面中，有一转动轴垂直于此平面，交点O的上方h处固定一细绳的一端，绳的另一端固定一质量为m的小球B，绳长，小球可随转动轴转动并在光滑水平面上做匀速圆周运动，如图所示，要使球不离开水平面，转动轴的转速的最大值是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】如图所示

以小球为研究对象，小球受三个力的作用，重力mg、水平面支持力、绳子拉力F。在竖直方向合力为零，在水平方向所需向心力为，而

得

当球即将离开水平面时

转速n有最大值，即

解得

故A正确，BCD错误。

故选A。

【归纳总结】1.分析圆周运动的思路，即动力学思路，关键是受力分析，明确F向来源，应用F向= 等公式求解。

2.分析临界问题一般是令某量达到极值，寻找临界条件，以临界条件作为突破口。

6. 火星成为我国深空探测的第二颗星球，假设火星探测器在着陆前，绕火星表面匀速飞行（不计周围其他天体的影响），宇航员测出飞行N圈用时t，已知地球质量为M，地球半径为R，火星半径为r，地球表面重力加速度为g．则（　　）

A. 火星探测器在轨道上匀速飞行的速度约为

B. 火星探测器在轨道上匀速飞行的向心加速度约为

C. 火星探测器的质量为

D. 火星的平均密度为

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A．火星探测器飞行N圈用时t，故速度

A错误；

B．火星探测器匀速飞行的向心加速度约为

B正确；

C．探测器受到的万有引力提供向心力，有

等式两边探测器的质量m约去了，无法求解，C错误；

D．探测器受到的万有引力提供向心力，有

又

地球表面物体的重力等于万有引力，有

得

联立可得火星的平均密度

D正确。

故选BD。

7. 如图甲所示，轻绳一端固定在O点，另一端固定一小球(可看成质点)，让小球在竖直平面内做圆周运动．改变小球通过最高点时的速度大小v，测得相应的轻绳弹力大小F，得到F-v2图象如图乙所示，已知图线的延长线与纵轴交点坐标为(0，－b)，斜率为k．不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是

A. 该小球的质量为bg

B. 小球运动的轨道半径为

C. 图线与横轴的交点表示小球所受的合外力为零

D. 当v2=a时，小球的向心加速度为g

【答案】B

【解析】

【分析】利用受力，列牛顿第二定律公式，然后结合图像中的斜率和截距求解即可．

【详解】AB、小球在最高点时受到拉力为F，根据牛顿第二定律可知：

解得：

结合图像可知：  ，即 ，斜率   解得：  故A错；B对；

C、 图线与横轴的交点表示小球所受的拉力为零，即合外力等于重力时的情况，故C错；

D、根据向心加速度公式可知 ，故D错；

故选B

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。）

8. 下列说法正确的是(　　)

A. 物体在恒力作用下能做曲线运动也能做直线运动

B. 物体在变力作用下一定是做曲线运动

C. 物体做曲线运动，沿垂直速度方向的合力一定不为零

D. 两个直线运动的合运动一定是直线运动

【答案】AC

【解析】

【详解】物体是否做曲线运动，取决于物体所受合外力方向与物体运动方向是否共线，只要两者不共线，无论物体所受合外力是恒力还是变力，物体都做曲线运动，若两者共线，则物体做直线运动，选项A正确，B错误；由垂直速度方向的力改变速度的方向，沿速度方向的力改变速度的大小可知，C正确；两个直线运动的合运动可能是直线运动，也可能是曲线运动，选项D错误．

9. 如图所示是某卫星绕地飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是2轨道的近地点，B点是2轨道的远地点，卫星在轨道1的运行速率为7.7 km/s，则下列说法中正确的是（　　）

A. 卫星在2轨道经过A点时的速率一定大于7.7 km/s

B. 卫星在2轨道经过B点时的速率可能大于7.7 km/s

C. 卫星分别在1、2轨道经过A点时的加速度相同

D. 卫星在3轨道经过A点的时速度小于在2轨道经过A点时的速度

【答案】AC

【解析】

【详解】A．卫星在经过A点时，要做离心运动才能沿2轨道运动，卫星在1轨道上的速度为7.7 km/s，故在2轨道上经过A点的速度一定大于7.7  km/s。故A正确；

B．假设有一圆轨道经过B点，根据

v＝

可知此轨道上的速度小于7.7 km/s，卫星在B点速度减小，才会做近心运动进入2轨道运动。故卫星在2轨道经过B点时的速率一定小于7.7  km/s，故B错误；

C．卫星在A点时，距离地球的距离相同，万有引力相同，根据牛顿第二定律，加速度相同。故C正确。

D．因为卫星在轨道2经过A点要加速做离心运动才能进入轨道3，故卫星在3轨道经过A点的时速度大于在2轨道经过A点时的速度，故D错误。

故选AC。

10. 在倾角为30°的斜面上，某人用平行于斜面的力把原来静止于斜面上的质量为2 kg的物体沿斜面向下推了2 m的距离，并使物体获得1 m/s的速度，已知物体与斜面间的动摩擦因数为，g取10 m/s2，如图所示，则在这个过程中(　　)

A. 人对物体做功21 J

B. 合外力对物体做功1 J

C. 物体克服摩擦力做功21 J

D. 物体重力势能减小20 J

【答案】BD

【解析】

【详解】A、根据动能定理可知 

解得: ，故A错；

B、根据动能定理可知合外力做的功就等于动能的增加量，所以合外力做功等于 ，故B对；

C、物体克服摩擦力做的功为 ，故C错；

D、物体重力势能的减少量为 ,故D对；

故选BD

【点睛】根据动能定理求解人对物体所做的功及合外力所做的功,根据恒力做功公式求解物体克服摩擦力做功.

11. 三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图所示．已知地球自转周期为T1，B的周期为T2，则下列说法正确的是（  ）

A. A加速可追上同一轨道上的C

B. 经过时间 ，A、B相距最远

C. A、C向心加速度大小相等，且大于B的向心加速度

D. A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积不等

【答案】BD

【解析】

【详解】（1）卫星A加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星C，故A错误；

（2）AB卫星由相距最近至相距最远时，圆周运动转过的角度差为π，所以可得：

其中：，，则经历的时间，故B正确；

（3）根据万有引力提供向心加速度，得．由该式可知，卫星A、卫星C向心加速度大小相等，且小于卫星B的向心加速度．故C错误；

（4）绕地球运动的卫星与地心连线在相同时间t内扫过的面积：，其中：

则：，可知A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积不等．故D错误；故本题选B．

三、实验题（本题共2小题，共16分。）

12. 在“探究平抛运动规律”的实验中：

（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹。下列对实验过程的描述哪些是正确的（         ）

A．通过调节使斜槽的末端保持水平

B．每次静止释放小球的位置必须相同

C．小球平抛运动时应与木板上的白纸相接触

D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，将所有的点连接成一条折线

（2）某同学实验时得到了如图所示物体的运动轨迹。O、B、C三点的位置在运动轨迹上已标出，O______（填“是”或“不是”）抛出点。

（3）则小球平抛的初速度______。（结果保留两位有效数字）

（4）小球运动到B点的速度vB=______m/s。（结果保留两位有效数字）

【答案】    ①. AB#BA    ②. 不是    ③. 2.0    ④. 2.5

【解析】

【详解】（1）[1] A．为了保证小球的初速度水平，需调节斜槽的末端保持水平，A正确；

B．为了保证小球每次做平抛运动初速度相等，小球每次必须从同一位置由静止释放，B正确；

C．小球做平抛运动时，不应与纸接触，避免摩擦改变运动轨迹，带来误差，C错误；

D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑曲线，并建立坐标，以便分析研究平抛运动，D错误。

故选AB。

（2）[2] O到B、B到C过程，水平分位移相等，即时间间隔相等，若O点是抛出点，两段竖直分位移之比应为1：3，而题中竖直分位移之比为1：2，故竖直方向有初速度，O不是抛出点

（3）[3] 竖直方向上，根据

其中T为O到B、B到C过程的时间间隔，可得

水平方向上

（4）[4] 在竖直方向上有

那么小球运动到B点的速度

13. 某同学用图(a)所示实验装置测定重力加速度，其中打点计时器的电源为交流电源，频率为50 Hz.打出纸带的一部分如图(b)所示，相邻计数点之间的时间间隔都为t.

(1)本实验除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是____________．(填器材前面的代号)

A．交流电源

B．刻度尺

C．天平(含砝码)

(2)若使用x1和x3两组数据来计算重力加速度，则表达式为g＝________.

(3)已测得x1＝6.60 cm，x2＝8.15 cm，x3＝9.72 cm，已知当地的重力加速度大小约为9.8 m/s2，由此可推算出所选纸带相邻计数点之间的时间间隔t＝________ s，实验测得的重力加速度为________ m/s2.

【答案】    ①. (1)AB    ②. (2)    ③. (3)0.04    ④. 9.75

【解析】

【详解】(1)测定重力加速度，不需要测量物体的质量，则不需要天平；因为需要打点计时器，则需要交流电源，需要刻度尺测量点迹间的距离，故选AB.

(2)根据x3－x1＝2gt2，得重力加速度g＝.

(3)根据x3－x1＝2gt2得：

由(2)知，

四、计算题（本题共3小题，共40分。）

14. 天宫二号在距地面h高度处绕地球做匀速圆周运动。2016年10月19日，神舟十一号飞船发射成功，与天宫二号空间站圆满完成自动交会对接。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。

（1）求天宫二号在轨运行线速度v的大小；

（2）求天宫二号轨运行周期T。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设天宫二号质量m，轨道半径为

根据万有引力定律和牛顿第二定律，万有引力提供向心力

解得

（2）根据周期公式

解得

15. 如图所示，内壁光滑的弯曲钢管固定在天花板上，一根结实的细绳穿过钢管，两端分别拴着一个小球A和B。小球A和B的质量之比，当小球A中水平面内做匀速圆周运动时，小球A到管口的绳长为l，此时小球B恰好处于平衡状态。管子的内径粗细不计，重力加速度为g。试求：

(1)拴着小球A的细绳与竖直方向的夹角θ；

(2)小球A转动的周期。

【答案】(1)θ=60°；(2)

【解析】

【详解】(1)对于小球B绳子的拉力

T=mBg

对A球分析，在竖直方向上的合力为零，则

Tcosθ=mAg

则：

cosθ=，即θ=60°

(2)根据牛顿第二定律得

，

解得

16. 如图所示，传送带A、B之间的距离为L=3.2m，与水平面间夹角θ=，传送带沿顺时针方向转动，速度恒为v=2m/s，在上端A点无初速放置一个质量为m=1kg、大小可视为质点的金属块，它与传送带的动摩擦因数为μ=0.5，金属块滑离传送带后，经过弯道，沿半径R=0.4m的光滑圆轨道做圆周运动，刚好能通过最高点E，已知B、D两点的竖直高度差为h=0.5m（g取10m/s2）。

(1)金属块经过D点时的速度；

(2)金属块在BCD弯道上克服摩擦力做功。

【答案】(1)；(2)3J

【解析】

【详解】(1)对金属块在E点，有

代入数据解得

在从D到E过程中，由动能定理得

代入数据得

(2)金属块刚刚放上时，有

代入数据得

设经位移s1达到共同速度，有

代入数据解得

继续加速过程中，有

代入数据解得

则

由公式得

在从B到D过程中，由动能定理可知

解得