广东省东莞市东华高级中学2022-2023学年高一下学期3月月考物理试题

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一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)。
1. 某校高一物理兴趣小组，进行了如图甲所示的无人机飞行表演活动。图乙为该无人机某次表演过程中在竖直方向运动的v-t图像。以向上为正方向，关于无人机的运动情况，下列说法正确的是( )
A. 无人机在1s末时和5s末时的加速度相同
B. 无人机在2s末至4s末匀减速下降
C. 无人机在第3s和第4s的加速度大小相等，方向相反
D. 无人机在第3s内处于超重状态
【答案】A
【解析】
【详解】A．0～2s内与4～6s内图像平行，斜率相同，则加速度相同，因此无人机在1s末时和5s末时的加速度相同，故A正确；
B．2s～3s内无人机速度为正值，向上运动，3s-4s内无人机速度为负值，向下运动，故B错误；
C．由图可知，第3s和第4s图像的斜率不变，故无人机在第3s和第4s的加速度大小相等，方向相同，故C错误；
D．v-t图像的斜率表示加速度，由图像得，第3s内图像的斜率为负，加速度方向向下，处于失重状态，故D错误。
故选A。
2. 如图所示，整个装置处于静止状态，球光滑，若用外力使保持竖直并且缓慢地向右移动，在落到地面以前发现始终保持静止，在此过程中下列说法正确的是( )
A. 对的弹力逐渐减小B. 地面对的摩擦力逐渐增大
C. 地面对的弹力变小D. 之间的弹力逐渐减小
【答案】B
【解析】
【详解】AD．对小圆柱体Q进行受力分析，受重力、P对Q的支持力F1和MN对Q的支持力F2，如图
根据共点力平衡条件
，
保持竖直并且缓慢地向右移动，角不断变大，则变大，变大。故AD错误；
BC．在Q落到地面以前， P始终保持静止，把P、Q看成整体受力分析，受重力、地面的支持力、地面的摩擦力和MN的支持力，如图
根据共点力平衡条件
，
由保持竖直并且缓慢地向右移动，角不断变大，则变大，则变大，不变，故B正确，C错误。
故选B。
3. 如图为小明玩蹦床的情景，其中A位置表示床面未受压力时的平衡位置，B位置是他从最高点直立下落的过程中将床面压到的最低位置。对于小明从最高点下落到最低点的过程，下列说法中正确的是( )
A. A位置下降到B位置的过程中，小明的速度先增大后减小
B. 床面在B位置时，小明所受合外力为零
C. 小明接触床面前处于失重状态，接触床面后处于超重状态
D. 从A位置下降到B位置的过程中，小明的加速度方向始终向下
【答案】A
【解析】
【详解】A．A位置是床面未受压力的平衡位置，B位置是床面最低位置，在该过程中，合力先向下后向上，小明的速度先加速后减速，到B位置时速度减为零，故A正确；
B．床面在B位置，是小明所受弹力最大的时候，此时弹力大于重力，小明所受合外力不为零，故B错误；
C．小明在接触床面前处于失重状态，接触床面后，其开始时弹力小于重力，仍然处于失重状态，后来弹力大于重力，出于超重状态。所以其接触床面后先处于失重状态后处于超重状态，故C错误；
D．由之前的分析可知，从接触床面开始先是弹力小于重力，此时合力向下，即加速度方向向下，之后是弹力大于重力，此时合力向上，即加速度向上。所以，从A位置下降到B位置的过程中，小明的加速度方向先向下后向上，故D错误。
故选A。
4. 我国“神舟十一号”飞船搭载了香港特区的中学生设计的“双摆实验”进入太空。受此启发，某同学也设计了一个类似的双摆实验在学校实验室进行研究，如下图所示，将质量和大小都不同的两个小铁球分别系在一轻绳的中间和下端，其中上面的小球较小较轻，而轻绳的上端栓接在竖杆顶部，竖杆固定在小车上。现在让小车带着两个小球一起向左加速运动，不计空气阻力，则下列四个图中所示的姿态正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】对两个小球整体分析，受到轻绳的拉力和重力，合力水平向左，如图所示
由牛顿第二定律可得
可得
对较重小球分析，受到轻绳的拉力和重力，合力水平向左，如图所示
由牛顿第二定律可得
可得
所以有
即两段轻绳与竖直方向的夹角相同。
故选A。
5. 如图所示，套在竖直细杆上的轻环A由跨过光滑轻质定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连，施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮的连线处于水平的N位置，已知AO与竖直杆成θ角，则下列说法不正确的是( )
A. 刚开始时B的速度大小为vcs θ
B. A匀速上升到N点之前过程中，重物B处于失重状态
C. 重物B下降过程，绳对B的拉力大于B的重力
D. A运动到位置N时，B的速度为0
【答案】B
【解析】
【详解】A．如图所示，以A为研究对象，对其进行速度分析可得
图中v为A的合速度，vb等于B的速度，由几何关系可得
vb=vcsθ
故A正确；
B．A匀速上升，θ增大，vb减小，B的加速度向上，B处于超重状态，故B错误；
C．重物B下降过程，B处于超重状态，绳对B的拉力大于B的重力，故C正确；
D．A运动到位置N时，θ=90°，B速度为vb=0，故D正确。
故选B。
6. 如图甲所示的“彩虹滑道”是一种较为受欢迎的新型娱乐项目，游客在滑道上某段的运动可简化如图乙所示. 游客(视为质点)以水平速度从A点滑出，然后落在倾角的斜面上的B点. 不计空气阻力，重力加速度g取，下列说法正确的是( )
A. 游客在空中运动的时间为0. 3s
B. A、B两点的水平距离为
C. 游客在B点的速度大小为
D. 游客从A运动到B过程中的速度偏转角为60°
【答案】C
【解析】
【详解】D．A到B过程中，位移偏转角为，由平抛运动推论得速度偏转角的正切值
游客从A运动到B过程中的速度偏转角小于60°。D错误；
AB．由平抛运动推论有
又
解得
A、B错误；
C．游客在B点的速度大小
解得
C正确。
故选C。
7. 如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端栓接重物，当车轮高速旋转时，重物由于离心运动拉伸弹簧后才使触点M、N接触，从而接通电路，LED灯就会发光。下列说法正确的是( )
A. 气嘴灯做圆周运动时，重物受到重力、弹力和向心力的作用
B. 气嘴灯运动至最低点时处于失重状态
C. 增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光
D. 匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光
【答案】C
【解析】
【详解】A．嘴灯做圆周运动时，重物受到重力、弹力的作用，合力提供向心力，故A错误；
B．气嘴灯运动至最低点时合力向上，加速度向上，处于超重状态，故B错误；
C．灯在最低点时
解得
因此增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光，选项C正确；
D．灯在最低点时
灯在最高点时
匀速行驶时，在最低点时弹簧对重物的弹力大于在最高点时对重物的弹力，因此匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时不一定能发光，选项D错误；
故选C。
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)。
8. 下列关于曲线运动的说法正确的是( )
A. 平抛运动是匀变速曲线运动
B. 做匀速圆周运动的物体所受合外力是保持不变的
C. 做圆周运动物体所受合外力不一定指向圆心
D. 物体只可能在变力的作用下做曲线运动，如匀速圆周运动
【答案】AC
【解析】
【详解】A．平抛运动的加速度为g，方向竖直向下，是匀变速曲线运动，故A正确；
B．做匀速圆周运动的物体所受合外力大小保持不变，方向指向圆心，时刻变化，故B错误；
C．做匀速圆周运动的物体所受合外力方向指向圆心，变速圆周运动的物体所受合外力不指向圆心，故C正确；
D．物体仅在重力的作用下做平抛运动，是曲线运动，故D错误。
故选AC。
9. 两根长度不同的细线下面分别悬挂两个完全相同的小球A、B，细线上端固定在同一点，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动。已知A球细线跟竖直方向的夹角为30°，B球细线跟竖直方向的夹角为45°，下列说法正确的是( )
A. 小球A和B的角速度大小之比为B. 小球A和B的线速度大小之比为
C. 小球A和B的向心力大小之比为D. 小球A和B所受细线拉力大小之比为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．受力分析得
又
得
故相同。又
A正确，B错误；
C．向心力为
故
故C正确；
D．拉力为
得
故D错误。
故选AC。
10. 如图甲所示，一长为R的轻绳，一端系在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动，小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系图像如图乙所示，图线与纵轴的交点坐标为a，下列判断正确的是( )
A. 利用该装置可以得出重力加速度，且
B. 绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线斜率更大
C. 绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大
D. 绳长不变，用质量较小的球做实验，图线与纵轴的交点坐标不变
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由图乙知当时，，则有
解得
故A错误；
BC．在最高点，根据牛顿第二定律得
整理得
图线的斜率为
可知绳长不变，小球的质量越小，斜率越大，故B错误，C正确；
D．由表达式
可知，当时，有
可知图线与纵轴的交点坐标与小球质量无关，故D正确。
故选CD。
11. 如图所示，水平轻弹簧两端拴接两个质量均为m的小球a和b，拴接小球的细线P、Q固定在天花板上，两球静止，两细线与水平方向的夹角均为。现剪断细线P。弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，取。下列说法正确的是( )
A. 剪断细线P前，弹簧形变量为
B. 剪断细线P的瞬间，小球b的加速度大小为
C. 剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，细线P的拉力变小
D. 剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，小球a的加速度大小为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．剪短细线P前，对小球a进行受力分析，小球a受竖直向下的重力，水平向右的弹簧弹力以及沿绳子向上的细绳的拉力。根据共点力平衡有
解得
故A正确；
B．剪断细线P的瞬间，弹簧的弹力不变，所以小球b处于静止状态，合力为零，加速度为0，故B错误；
CD．剪断细线P前，细线P的拉力为
剪断与a球连接处弹簧的瞬间，弹簧的弹力为零，小球a即将做摆动，但摆动的速度为零，则径向合力为零，切向合力提供切向加速度，有
解得
，
即剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，细线P的拉力变小，小球a的加速度大小为，故CD正确；
故选ACD。
三、实验题(本题共2小题，共14分)。
12. 某同学利用如图所示的实验装置测定重力加速度的大小，具体的操作和相应的数据记录如下：
A．接通电磁铁的电源(图中未画出)，让小铁球吸在开始端
B．测出小铁球的直径为
C．用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为
D．电磁铁断电后，小铁球自由下落，计时装置记下小铁球经过光电门所用的时间为
(1)由此可得小铁球经过光电门的速度公式为_________(用题目中给的物理量的字母表示)，速度大小为________。
(2)通过计算得到的重力加速度的大小为________。
【答案】 ①. ②. 4 ③. 9.82
【解析】
【详解】(1)[1]小铁球经过光电门的时间很短，可以用平均速度代替瞬时速度，则速度公式为
[2] 小铁球经过光电门的速度大小为
(2)[3]根据位移速度公式
解得重力加速度的大小为
13. 采用如下图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。

(1)实验时不需要的器材有___________。(填器材前的字母)
A.弹簧测力计 B.重垂线 C.刻度尺 D.坐标纸
(2)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有___________。
A.要求斜槽轨道保持水平且光滑
B.装置中的木板必须处于竖直面内
C.每次小球应从同一高度由静止释放
D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
(3)如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为1.25cm，g取，则：

①图中A点___________平抛的起点(选填“是”或“不是”)；
②小球运动的初速度___________m/s；
③小球过B点的竖直方向速度___________m/s。
【答案】 ①. A ②. BC##CB ③. 不是 ④. 0.75 ⑤. 1.0##1
【解析】
【详解】(1)[1] A．该实验不需要测量小球的重力，所以不需要弹簧测力计，故A正确；
B．实验时需要用重垂线确定平抛运动的竖直方向，即y轴，故B错误；
C．该实验需要用刻度尺来测量位移，故C错误；
D．坐标纸用来记录小球轨迹和数据分析，故D错误。
故选A。
(2)[2] A．该实验需要斜槽轨道有一定的倾斜角度，末端要水平，以确保小球初速度水平，不要求轨道光滑，故A错误；
B．装置中的木板必须处于竖直面内，减小误差，故B正确；
C．由于要多次描点画同一运动轨迹，必须每次在相同位置静止释放小球，以保证相同的初速度，故C正确；
D．描点法描绘运动轨迹时，应将各点连成平滑的曲线，不能连成折线或者直线，故D错误。
故选BC。
(3)①[3] 因AB与BC竖直位移之比为3：5，不是从开始连续奇数比1：3：5...，可知A点不是平抛的起点位置。
②[4]在竖直方向上小球做自由落体运动，根据
，
解得
在水平方向上小球做匀速直线运动，初速度
③[5]通过B点的竖直速度
四、计算题(本题共3小题，共计38分。解答时应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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)。
14. 如图，质量为m的小球通过水平轻绳AO、竖直轻绳BO和轻弹簧CO相连接，处于平衡状态。已知弹簧劲度系数为k，CO与竖直方向夹角为60°，重力加速度为g，求：
(1)水平轻绳AO的拉力T多大；
(2)轻弹簧的伸长量x。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)对结点O分析可知，水平轻绳AO的拉力
(2)弹簧的拉力
解得
15. 如图所示，水平放置的圆盘上，在其边缘点固定一个小桶，桶的高度不计，圆盘半径为，在圆盘直径的正上方，与平行放置一条水平滑道，滑道右端与圆盘圆心在同一竖直线上，且点距离圆盘圆心的竖直高度，在滑道某处静止放置质量为的物块(可视为质点)，物块与滑道的动摩擦因数为，现用力的水平作用力拉动物块，同时圆盘从图示位置，以角速度，绕通过圆心的竖直轴匀速转动，拉力作用在物块一段时间后撤掉，最终物块由点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内，重力加速度取。
(1)若拉力作用时间为，求所需滑道的长度；
(2)求拉力作用的最短时间。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)物块由B点抛出后做平抛运动，在竖直方向有
物块离开滑到的速度
拉动物块时的加速度，由牛顿第二定律
得
时物块加速获得速度
滑块撤去F滑行时间为
则板长为
(2)圆盘转过一周时落入，拉力作用时间最短；盘转过一圈的时间
物块在滑道先加速后减速
物块滑行时间、抛出在空中时间与圆盘周期关系
由此两式联立得
16. 如图所示，半径为R半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合，转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与之间的夹角为。已知重力加速度大小为g，小物块与陶罐之间的最大静摩擦力大小为。
(1)若小物块受到的摩擦力恰好为零，求此时的角速度；
(2)若小物块一直相对陶罐静止，求陶罐旋转的角速度ω的取值范围。
【答案】(1) ；(2)
【解析】
【详解】(1)当小物块受到的摩擦力为零时，支持力和重力的合力提供向心力，受力分析如图1所示。
图1
根据牛顿第二定律有
①
解得
②
(2)当陶罐旋转的角速度ω达到最大值时，摩擦力沿罐壁切线向下达到最大值，如图2所示。
图2
在竖直方向上根据平衡条件有
③
在水平方向上根据牛顿第二定律有
④
联立③④并代入数据解得
⑤
当陶罐旋转的角速度ω达到最小值时，摩擦力沿罐壁切线向上达到最大值，如图3所示。
图3
在竖直方向上根据平衡条件有
⑥
在水平方向上根据牛顿第二定律有
⑦
联立⑥⑦并代入数据解得
⑧
综上所述，陶罐旋转的角速度ω的取值范围是
⑨