河北省秦皇岛市青龙满族自治县实验中学2022-2023学年高一下学期3月月考物理试题（含解析）

青龙满族自治县实验中学2022-2023学年高一下学期3月月考
物 理 试 题
分值：100分 考试时间：75分钟
一、选择题（本大题共10小题，共48分。其中1-7题只有一个选项符合题意，每小题4分，8-10题有多个选项符合题意，全选对的给6分，选对选不全给3分，有错选的不给分。）
1．关于物体的运动，下列说法正确的是（　　）
A．物体做曲线运动时它所受到的合力一定不为零
B．做曲线运动的物体有可能处于平衡状态
C．做曲线运动的物体速度方向有可能不变
D．做曲线运动的物体，受到的合外力的方向有可能与速度方向在一条直线上
2．某人划船渡河，当划行速度和水流速度一定，且划行速度大于水流速度时，最短过河时间为，若以最小位移过河，需时间，则船速与水流速度之比为（　　）
A． B．
C． D．
3．在不计空气阻力作用的条件下，下列说法中正确的是（　　）
A．自由下落的小球，其所受合外力的方向与其速度方向相同
B．做平抛运动的小球，其所受合外力的方向不断改变
C．做圆周运动的小球，其所受合外力的方向一定指向圆心
D．地球上所有相对地表面静止的物体的向心加速度方向都指向地球中心
4．将一小球以初速度v=3m/s水平抛出，经0.4s落地，g取10m/s2，则小球在这段时间内的水平位移为（ ）
A．大于3m B．1.2m C．2.4m D．1.8m
5．小华利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，从摆球离开左侧最高点A时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从A位置由静止运动到右侧最高点B的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点C时，摆线在点被一钉子挡住。对照片进行分析可知（　　）
A．摆球经过C点前后瞬间角速度大小不变
B．摆球经过C点前后瞬间绳中拉力大小不变
C．摆球在C点附近相邻位置的间隔大，说明在C点附近相邻位置间的运动时间长
D．若已知左侧摆长OA的长度，则可以求出右侧摆长的长度
6．一个人水平抛出一小球，球离手时的初速度为v0，落地时的速度是vt，空气阻力忽略不计，下列哪个图像正确表示了速度矢量变化的过程 （　 　）
A． B．
C． D．
7．在一个内壁光滑的圆锥桶内，两个质量相等的小球A、B紧贴着桶的内壁分别在不同高度的水平面内做匀速圆周运动，如图所示。则（　　）
①两球对桶壁的压力相等
②A球的线速度一定大于B球的线速度
③A球的角速度一定大于B球的角速度
④两球的周期相等
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
8．如图所示，从同一条竖直线上两个不同点分别向右同时平抛两个小球P、Q，平抛的初速度分别为v1、v2，结果它们都能落到地面上M点处。下列说法中正确的是（　　）
A．一定是P先落地的，并且v1=v2
B．一定是Q先落地的，并且v1C．调节初速度大小，可以使两个小球同时落地
D．调节初速度大小，可以使两球在空中相遇
9．如图所示，物体A和B的质量均为m，且分别用轻绳连接跨过定滑轮（不计绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦）。当用水平变力F拉物体B沿水平方向向右做匀速直线运动的过程中（　　）
A．物体A也做匀速直线运动
B．绳子的拉力始终大于物体A所受的重力
C．物体A的速率小于物体B的速率
D．地面对物体B的支持力逐渐增大
10．如图所示，可视为质点的，质量为m的小球，在半径为R的竖直放置的光滑圆形管内做圆周运动，下列有关说法中正确的是（　　）
A．小球能通过最高点的最小速度为
B．若在最高点管道对小球施加弹力大小为mg，则这个力的方向可能向下，也可能向上
C．如果小球在最高点时的速度大小为2，则此时小球对管道有向上的作用力
D．如果小球在最低点时的速度大小为，则小球通过最低点时与管道间有相互作用力
第II卷（非选择题，共54分）
三、实验题（2个小题，11题每小题8分12题10分，共18分）
11．如图甲，在农田旁离地一定高度架有一水管，管口水平，小明根据学到的平抛运动知识，只用一把卷尺，测量出水口单位时间内流出的最大水量（假设水从出水口沿水平方向均匀流出，已知重力加速度为g）。步骤如下：
（1）如图乙，关闭水阀，用卷尺测量出水龙头的内直径D=___________cm；
（2）测量水管上沿离地高度H，打开水阀门且将其调到出水量最大，记下喷出水最远的落地位置，关上阀门，测量出最远位置到出水口的水平距离L，则水流速度v=___________（用题中物理量的字母表示）；
（3）请推导单位时间出水量表达式Q=___________（用题中物理量的字母表示）。
12．在探究向心力大小的表达式的实验中，匀速摇动手柄，可以使塔轮匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动，探究小球所需的向心力大小与角速度的关系时：
（1）下列实验用到的物理方法与本实验相同的是____________。
A．验证力的平行四边形定则 B．验证牛顿第二定律 C．伽利略对自由落体的研究
（2）在研究圆周运动所需的向心力大小与角速度关系时，下列说法正确的是__________。
A．在小球运动半径不相等的情况下，用质量不同的钢球做实验
B．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验
C．在小球运动半径不相等的情况下，用质量相同的钢球做实验
D．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验
（3）在如图所示的装置中，钢球1与钢球2的质量相等，塔轮1的角速度小于塔轮2的角速度，转动手柄，钢球1的向心力____________（填“大于”、“等于”或“小于”）钢球2的向心力。
三、计算题（3个题，共36分）
13．（10分）如图所示，在倾角为的斜坡上，从A点水平抛出一个物体，物体落在斜坡的点，测得两点间的距离是，取。求：
（）物体被抛出时速度的大小；
（）物体落到点时速度的大小；
（）从A点抛出到点过程中物体离斜面的最远距离。
14．（12分）如图所示，一水平轻杆一端固定在竖直细杆上的O点，一轻质弹性绳下端固定在竖直杆底端A点，另一端穿过一固定在竖直杆B点的光滑小环与穿在水平杆上的小球连接，间距离为l。弹性绳满足胡克定律，原长等于间距离，劲度系数为，且始终不超过弹性限度。小球质量为m，与水平杆间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。P为水平杆上的一点，间距离为l。已知弹性绳的弹性势能表达式为，其中x为弹性绳的形变量。不计其它阻力，重力加速度为g。
（1）若小球静止在P点，求小球受到的摩擦力的大小；
（2）若整个装置以竖直杆为轴匀速转动，小球始终位于P点，求转动角速度允许的最大值；
（3）小球开始静止在P点，给其一水平向左的初速度，若小球刚好能到达O点，求的大小。
15．如图所示，“高台跳水投球”项目：选手从跳水板的末端由静止下落，下落过程中抛出球，球直接落入筐即可得分。该选手在跳板上双手举球，球到水面高度，筐距离水面高度，球距筐水平距离，重力加速度。（下落过程中人和球视为质点，不计空气阻力，人的质量远大于球的质量）
（1）选手离开跳板时将球水平抛出并得分，求抛球速度；
（2）选手落至球筐等高处时抛球，人落水时球刚好进筐，求抛出时球相对水面的速度大小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】A．既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，则物体受到合外力一定不为零，A正确；
B．曲线运动的速度方向是切线方向，时刻改变，一定是变速运动，一定具有加速度，合力一定不为零，不能处于平衡状态，B错误；
C．既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，C错误；
D．曲线运动的条件是合力与速度不共线，受到的合外力方向有可能与速度的方向不在一条直线上，D错误。
故选A。
2．A
【详解】设河宽为h，最短时间过河
得
如图所示
最小位移过河时
则
得
所以
故选A.。
3．A
【详解】A．自由下落的小球，其所受合外力就是重力，方向竖直向下，与其速度方向相同，A正确；
B．做平抛运动的小球，其所受合外力为重力，方向始终不变，B错误；
C．做匀速圆周运动的小球，其所受合外力的方向一定指向圆心，若不是匀速圆周运动，其所受合外力的方向不一定指向圆心，C错误；
D．地球上所有相对地表面静止的物体都绕地轴旋转，因此向心加速度方向都指向地轴，D错误。
故选A。
4．B
【详解】根据平抛运动在水平方向做匀速直线运动，运用运动学公式得小球在这段时间内的水平位移为
故ACD错误，B正确。
故选B。
5．D
【详解】A．摆球经过C点前后线速度不变，但半径发生了变化，根据
可知角速度发生了变化，故A错误；
B．根据
可得绳上拉力
摆球经过C点前后运动半径改变，则绳中拉力改变，故B错误；
C．频闪照相时，摆球在C点附近相邻位置的间隔大可说明C点附近的线速度大，在相邻两个位置间运动的时间是相同的，故C错误；
D．由题图可计算摆球在不同摆长状态下对应的周期，根据，若已知左侧摆长，则可计算右侧摆长，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】小球水平抛出后，只受到重力作用.所以水平方向上速度不变，将保持匀速直线运动；竖直方向上在重力作用下速度逐渐增大，做匀加速直线运动。所以任意两个时刻的速度之差：水平分速度之差为零，竖直分速度之差为
沿着竖直方向向下。
故选B。
7．A
【分析】对小球受力分析，受重力和支持力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可。
【详解】对小球受力分析，小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力，则有
解得
由于A球的转动半径较大，所以A的线速度较大，故②正确。由第一式可解得
可知，A球的转动半径较大，则A的角速度较小，故③错误。根据周期
可知，A的角速度较小，则周期较大，故④错误。由上述分析可知，筒对小球的支持力为
与轨道半径无关，则由牛顿第三定律可知，小球对筒的压力也与半径无关，即球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力，故①正确。
故选A。
8．B
【详解】AB．根据
可知P运动时间较长，则一定是Q先落地的，根据
可知
v1选项A错误，B正确；
CD．因P点的位置较高，则落地时间较大，无论如何调节初速度大小，都不可能使两个小球同时落地，只调节初速度大小，也不可以使两球在空中相遇，选项CD错误；
故选B。
9．BCD
【详解】ABC．绳子与物体B相连的绳端参与了两种运动：沿绳子向右下方的分运动v1和垂直于绳向上摆动的分运动v2，物体B的运动速度v为合运动速度，如图甲所示，可知
v1＝vcos θ
由于v不变，在物体B向右运动时θ角减小，cos θ变大，即v1变大，所以物体A的上升速率
vA＝v1＝vcos θ也随之变大，物体A加速上升，有向上的加速度，由牛顿第二定律可知
T－mAg＝mAa>0
所以
T>mAg
故A错误，BC正确；
D．再取物体B为研究对象，如图乙所示，由平衡条件可知
N＝mBg- T′sin θ
当物体B向右运动时，T′sin θ逐渐减小，所以N逐渐增大，故D正确。
故选BCD。
10．CD
【详解】A．小球在圆管的最高点，受到管子的作用力可以向上，可以向下，最高点的最小速度为零，故A错误；
B．若在最高点管道对小球施加弹力大小为mg，因为合力的方向向下，可知管道对小球的弹力方向向下，不可能向上，故B错误；
C．如果小球在最高点时的速度大小为2，根据牛顿第二定律得
解得
F=mg
管道对小球的作用力方向向下，则小球对管道有向上的作用力，故C正确；
D．如果小球在最低点时的速度大小为，根据牛顿第二定律得
解得
F=2mg
故D正确。
故选CD。
【名师点睛】本题中圆管模型与轻杆模型相似，抓住两个临界条件：一是小球恰好到达最高点时，速度为零；二是小球经过最高点与管道恰好无作用力时速度为。
11． 4.50
【详解】（1）[1]刻度尺读数要估读到分度尺的下一位，所以D=4.50cm；
（2）[2]由平抛运动的公式
联立可解出
（3）[3]排水量Q等于流速乘以管的横截面积公式如下
联立可解出
12． B B 小于
【详解】（1）[1]在探究小球所需的向心力大小与角速度的关系时，就要保证小球的质量、圆周运动的半径不变，研究方法为控制变量法，因此与验证牛顿第二定律的方法相同，故选B。
（2）[2]在探究小球所需的向心力大小与角速度的关系，要保证小球的质量、圆周运动的半径不变，观察所需向心力随着角速度的变化情况，故选B。
（3）[3]在如图所示的装置中，钢球1与钢球2的质量相等，半径相同，由于塔轮1的角速度小于塔轮2的角速度，根据向心力公式
可以推知，钢球1所需向心力小于钢球2所需向心力。
13．（）；（）；（）
【详解】（）由题意可得
代入数据解得
（）物体落到点的竖直分速度为
根据平行四边形定则知
（）当垂直于斜面方向的速度为零时，物体离斜面的距离最远，则有
解得
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设BP与水平方向夹角为θ，小球在P点所受弹性绳弹力为
弹力的水平分量
由平衡条件知
。
（2）设BP与水平方向夹角为θ，当小球刚要相对向外滑动时，其所受最大静摩擦力
由平衡条件得
分析可知，当弹力的水平分力与小球所受摩擦同向，即都水平向左时，装置的转速最快。根据牛顿第二定律可得
解得
（3）设在OP段任意一点为，与水平方向夹角为θ，则小球受到弹性绳弹力沿竖直方向的分力为
故小球对水平杆的压力为
小球在OP段受到杆的摩擦力为
故杆对小球的摩擦力为恒力。由题意可知小球到达O点时速度为0，在OP段由能量守恒定律可得
解得
15．（1）；（2）
【详解】（1）选手离开跳板时将球水平抛出并得分，则由平抛运动规律
，
解得
（2）选手落至球筐等高处时抛球，人落水时球刚好进筐，则球抛出到进框运动的时间等于人从球框等高处运动到水面所用时间，为
球抛出相对水面的水平方向速度为v1x，有
球抛出相对水面的水平方向速度为v1y，有
抛出时球相对水面的速度大小为
解得