山东省济宁市嘉祥县第一中学2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题

这是一份山东省济宁市嘉祥县第一中学2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题，共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．物体做圆周运动，以下说法中正确的是（ ）
A．匀速圆周运动的速度不变
B．物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
C．向心加速度的方向始终与线速度方向垂直
D．向心力一定是物体所受的合外力
2．新华社酒泉2022年11月30日电，神舟十五号航天员乘组于11月30日清晨入驻“天宫”空间站，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”，开启中国空间站长期有入驻留时代，空间站的运行轨道视为圆形轨道。下列说法正确的是（ ）
A．空间站的运行速度大于第一宇宙速度
B．航天员在空间站中处于完全失重状态，不受地球的引力作用
C．若已知空间站在轨运行周期、环绕速度及引力常量，则可估算出地球的质量
D．航天员出舱时，若与空间站连接的安全绳脱落，航天员将做离心运动飞离空间站
3．质量为的小球，用长为的细线悬挂在点，在点的正下方处有一光滑的钉子，把小球拉到与钉子等高的位置，细线被钉子挡住。如图让小球从静止释放，当小球第一次经过最低点时，细绳离开钉子前后，下列说法正确的是（ ）
A．小球做圆周运动的线速度之比为1∶2
B．小球所受合外力之比为2∶1
C．小球做圆周运动的角速度之比为1∶2
D．小球做圆周运动的向心加速度之比为1∶2
4．如图所示，质量为的物块，沿着半径为的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为．若物体与球壳之间的动摩擦因数为，则物体在最低点时，下列说法正确的是（ ）
A．受到的向心力为B．受到的摩擦力为
C．受到的合力方向斜向右上方D．受到的摩擦力为
5．一轻杆一端固定质量为的小球，以另一端为圆心，使小球在竖直面内做半径为的圆周运动，如图所示，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．小球过最高点的最小速度是
B．小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零
C．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大
D．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小
6．地球的两颗卫星绕地球在同一平面内做匀速圆周运动，环绕方向如图所示。已知卫星一运行的周期为，地球的半径为，卫星一和卫星二到地球中心的距离分别为，引力常量为，下列说法正确的是（ ）
A．卫星二的线速度大于卫星一线速度
B．卫星二的向心加速度大于卫星一的向心加速度
C．卫星二围绕地球做圆周运动的周期
D．地球的质量
7．如图，为三颗位于地球赤道上空的卫星，为赤道上的某一物体，处于地面附近的轨道上正常运动，是地球同步卫星，是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（ ）
A．线速度关系B．c在4个小时内转过的圆心角是
C．的向心加速度等于重力加速度D．周期关系
8．两根长度不同的轻质细线下端分别悬挂两个质量相等的小球，细线上端固定在同一点，若两个小球绕共同的竖直轴在同一水平面内做同向的匀速圆周运动，球的轨道半径是的一半，不计空气阻力。则AB两个摆球在运动过程中（ ）
A．球的线速度大小之比为1∶1
B．两球的角速度大小之比为1∶2
C．球的向心力大小之比为1∶2
D．两球的加速度大小之比为2∶1
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．关于万有引力公式的理解，以下说法中正确的是（ ）
A．任意两物体间的引力均可以用公式计算
B．两个质点质量不变，距离变为原来的2倍，则它们之间的万有引力将变为原来的
C．卡文迪什首先用试验测定了引力常量G的数值
D．“月-地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律
10．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于点，轨道2、3相切于点，如图所示。则卫星在各轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A．卫星两次变轨过程中均需要点火减速
B．卫星在轨道1上经过点时的加速度等于它在轨道2上经过点时的加速度
C．卫星在轨道2上经过点时的速率大于在轨道3上运动的速率
D．卫星在轨道2上运动的周期大于在轨道3上运动的周期
11．在宇宙空间，存在两颗或多颗质量差别不大的星体，它们离其他星体很远，在彼此间的万有引力作用下绕彼此连线上的一点稳定转动，组成双星或多星系统。如图所示，某双星系统两星球A、B质量分别为，运行半径分别为，且，球心连线长度为，运动周期为，引力常量为，则（ ）
A．两星球的质量之比为B．两星球的质量之比为
C．可以计算出两星球总质量为D．的线速度大于的线速度
12．如图所示：一轴竖直的锥形漏斗，内壁光滑，内壁上有两个质量不相同的小球A、B各自在不同的水平面内做匀速圆周运动，已知，则下列关系正确的有（ ）
A．线速度B．角速度
C．向心加速度D．小球对漏斗的压力
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）向心力演示器可以探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度、轨道半径之间的关系，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杜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比值。
（1）在研究向心力的大小与质量、角速度、半径之间的关系时，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的大小与轨道半径之间的关系，下列说法正确的是________。
A．应使用两个质量不等的小球B．应使用两个质量相等的小球
C．应使两小球离转轴的距离相同D．应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上
（3）若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比________
A．1∶9B．3∶1C．1∶3D．1∶1
14．（8分）如图所示为“探究小球做匀速圆周运动时的向心加速度与转速、半径的关系”的实验装置．有机玻璃支架上固定一直流电动机，电动机转轴上固定一半径为的塑料圆盘，圆盘中心正下方用细线连接一重锤，盘边缘连接一轻质细绳，绳长，细绳另一端连接一个小球．实验操作如下：
①按如图所示组装好实验器材；
②闭合电源开关，让小球做如图所示的匀速圆周运动，若不计一切阻力，当小球运动稳定时，调节水平激光笔2的高度和竖直激光笔1的位置，让激光恰好照射到小球的球心（如图中点所示），用刻度尺测量小球做匀速圆周运动的半径和球心到塑料圆盘的竖直高度；
③当小球某时刻经过图中点时开始计时，并记录为第1次，当小球第次经过点时，所经历的时间为；
④切断电源，整理器材。
请回答下列问题：
（1）小球做匀速圆周运动的向心力由________提供；
A．重力B．绳的拉力
C．绳的拉力的水平分力D．重力与绳的拉力的合力
（2）若电动机的转速增大，激光笔1应________（选填“左移”或“右移”）；激光笔2应________（选填“上移”或“下移”）
（3）小球做匀速圆周运动的向心加速度大小为________（用和表示）。
15．（8分）如图甲所示，一辆轿车正在水平路面上转弯，已知圆弧形弯道半径，汽车与路面间的动摩擦因数、设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取．
（1）为确保弯道行车安全，汽车进入弯道前必须减速，要确保汽车进入弯道后不侧滑，求汽车在弯道上行驶的最大速度；
（2）为了进一步增加安全性，通常将弯道路面设计成外高内低，如图乙所示，若路面倾角为，，弯道半径仍为，要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应为多大？
16．（9分）假如你将来成为一名宇航员，你驾驶一艘宇宙飞船飞临一未知星球，你发现当你关闭动力装置后，你的飞船贴着星球表面飞行一周用时为秒，而飞船仪表盘上显示你的飞行速度大小为，已知引力常量为．求该星球的：
（1）半径
（2）质量
（3）表面重力加速度
17．（13分）某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，用动手腕，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。已知握绳的手离地面高度为，手与球之间绳长为，绳能承受的最大拉力为，重力加速度。忽略手的运动半径和空气阻力。
（1）要使球能在竖直平面内完成整个圆周运动，它在最高点的速度至少多大？
（2）当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，求绳断时球的速度大小？
（3）保持手的高度不变，改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时达到最大拉力被拉断，要使球的落地点距握绳的手的水平距离最大，绳长应是多少？最大水平距离多大？
18．（16分）如图，水平圆形转盘可绕竖直轴转动，圆盘上放有可视为质点的小物体，质量分别为，物体叠放在上，到圆盘中心的距离分别为。间用一轻质细线相连，圆盘静止时，细线刚好伸直无拉力。已知与圆盘间的动摩擦因数均为间动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。现让圆盘从静止开始缓慢加速。求：
（1）若无绳，求恰好不发生相对滑动的角速度；
（2）当时，细线的张力大小；
（3）当时，受到圆盘的摩擦力大小；
（4）当时，剪断细线，将怎样运动。
物理答案
13．（1）A （2）BD （3）B
14．（1）CD （2）左移，上移 （3）
15．【详解】（1）汽车进入弯道后静摩擦力充当向心力，当摩擦力达到最大静摩擦力时，行驶速度最大
，
（2）要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则重力与支持力的合力提供向心力
，
16．（1）因做匀速圆周运动周期为，
则，
（2）由万有引力提供向心力：
得
（3）重力提供向心力，即重力加速度等于向心加速度，即有
得
17．（1）要使球恰好能在竖直平面内完成整个圆周运动，它在最高点只有重力提供向心力，由
，得
（2）由，得
（3）由，得
由，得
由，得
当时
18．解析（1）由于与圆盘间的动摩擦因数小于间的动摩擦因数，故不会发生相对滑动，可看成整体。整体与具有相同的角速度，半径之比为，根据可知圆盘由静止开始缓慢加速，整体所受静摩擦力先达到最大，根据牛顿第二定律有解得
（2）细线上有张力。设细线的张力大小为，，对整体，根据牛顿第二定律，有代入数据可得
（3）设此时受到圆盘的摩擦力大小为，方向指向点，对，根据牛顿第二定律，有解得
（4）对，剪断细线，则水平方向只受摩擦力作用；若恰好不与圆盘发生相对滑动，设此时其角速度为，由牛顿第二定律可得解得
故继续在原来轨道上做匀速圆周运动。1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
C
C
B
D
B
D
D
C
BD
BC
BC
ACD