河北省衡水市第十三中学2022-2023学年高一下学期3月检测物理试题（含解析）
文档属性
| 名称 | 河北省衡水市第十三中学2022-2023学年高一下学期3月检测物理试题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 807.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-23 14:21:03 | ||
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文档简介
衡水市第十三中学2022-2023学年高一下学期3月检测
物理
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号，考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第七章第2节。
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，只有一项是符合题目要求的。
1. 曲线运动的物体，在运动过程中一定发生变化的是
A. 速度大小 B. 速度方向 C. 加速度大小 D. 加速度方向
2. 已知某条河的河水流速处处相等，大小为，小船在静水中的速度大小恒为，要使小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，则船头指向与河岸的夹角为（ ）
A. B. C. D.
3. 做平抛运动的物体在连续相等的时间内（ ）
A. 位移的增量减小 B. 位移的增量增大 C. 速度的增量增大 D. 速度的增量相等
4. 关于万有引力定律的公式，下列说法正确的是（ ）
A. 公式中的G是一个常数
B. 万有引力定律是开普勒在总结前人研究成果的基础上发现的
C. 计算万有引力时可以将任何物体看成质点
D. 该公式仅适用于宇宙中的星体
5. 自行车传动结构的示意图如图所示，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮，脚踏板的角速度为，则自行车前进的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
6. 引力常量，虽然数值上看起来很小，但两物体间万有引力却可能很大，以月球和地球为例，月球的质量约为，地球的质量约，地月间的距离约为。已知拉断横截面积为的钢棒需要的力，则月地之间的万有引力约为该力的（ ）
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
7. 如图所示，两根细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点，让两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动。已知细线与竖直方向的夹角为，细线与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A. 细线和细线所受的拉力大小之比为
B. 小球1和2的角速度之比为
C. 小球1和2向心力大小之比为
D. 小球1和2的线速度大小之比为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，固定的水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为，初始时很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 当时，P、Q的速度大小之比是
B. 当向增大的过程中，Q的速度一直增大
C. 当向增大的过程中，P的速度一直增大
D. 当时，P的速度为零
9. 火星是离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星（距太阳最近的行星）的第二小的行星，古汉语中因为它荧荧如火，位置、亮度时常变动，让人无法捉摸而称之为荧惑。关于火星，下列说法正确的是（ ）
A. 火星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
B. 火星的近“日”点速度小于远“日”点的速度
C. 火星绕太阳运动的周期大于水星绕太阳运动的周期
D. 火星绕太阳运动的速度大于水星绕太阳运动的速度
10. 一长为的轻质木杆一端连着质量为的球，球绕杆的另一端O点在竖直面内做圆周运动，下列说法正确的是（取重力加速度大小）（ ）
A. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
B. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
C. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
D. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 在探究向心力大小表达式的实验中，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。
12. 月地检验是验证地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力的最初证据。月地检验可以这样思考，地球可以看成质量均匀、半径为R的均匀球体，质量为的物体静止在地面上时对地面的压力大小为F。
（1）地面上的重力加速度大小g可以表示为__________（用和F表示）
（2）若已知引力常量为G，地球质量为M，忽略地球的自转，则__________（用、F和R表示）。月球和地球之间的距离为r，月球绕地球的运动可以看成是匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期为T。
（3）则月球的向心加速度大小可表示为__________（用r和T表示）。
（4）月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对其吸引力提供，据此可以得到__________（用r和T表示）。
13. 一塔形建筑的截面示意图如图所示，ABC为等边三角形，边长，要使从塔顶C水平抛出的小球恰能击中B。不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求小球的初速度大小和小球落到B点时的速度方向与水平方向的夹角的正切值。
14. 如图甲所示，水平转盘上放有质量为m的物块（可视为质点），物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度大小为g。
（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求的值；
（2）如图乙所示，将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小；
（3）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小。
15. 如图所示，一同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，轻绳的另一端系有质量为m的小球（视为质点），使小球绕O点在竖直平面内做圆周运动。当小球某次运动到最低点时，轻绳恰好断掉，小球飞离后在水平地面上的落点到最低点的水平距离为2d。已知O点到水平地面的高度为d，O点与小球之间的轻绳长为d，重力加速度大小为g。忽略空气阻力。
（1）求小球从轻绳断至落地的时间t；
（2）求轻绳能承受的最大拉力；
（3）轻绳能承受的最大拉力和O点到水平地面的高度都不变，改变绳长，使小球重复上述运动，轻绳仍在小球运动到最低点时断掉，求抛出的小球位移最大时的绳长L。
衡水市第十三中学2022-2023学年高一下学期3月检测
物理 答案解析
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号，考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第七章第2节。
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，只有一项是符合题目要求的。
1. 曲线运动的物体，在运动过程中一定发生变化的是
A. 速度大小 B. 速度方向 C. 加速度大小 D. 加速度方向
【答案】B
【解析】
【详解】AB．曲线运动过程中速度的方向时刻变化着，但速度的大小不一定变化，如匀速圆周运动，A错误B正确；
CD．平抛运动是曲线运动，但是运动过程中加速度恒定，大小和方向都不变，CD错误
2. 已知某条河的河水流速处处相等，大小为，小船在静水中的速度大小恒为，要使小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，则船头指向与河岸的夹角为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，船速等于水速，如图
由几何关系可得船头指向与河岸的夹角为60°。
故选C。
3. 做平抛运动的物体在连续相等的时间内（ ）
A. 位移的增量减小 B. 位移的增量增大 C. 速度的增量增大 D. 速度的增量相等
【答案】D
【解析】
【详解】因为平抛运动水平方向匀速运动，竖直方向匀变速运动，且匀变速运动在连续相等时间内的位移之差是个定值，所以平抛运动在连续相等时间内的位移的增量是相等的；速度增量
是相等的，故D正确ABC错误。
故选D。
4. 关于万有引力定律的公式，下列说法正确的是（ ）
A. 公式中的G是一个常数
B. 万有引力定律是开普勒在总结前人研究成果的基础上发现的
C. 计算万有引力时可以将任何物体看成质点
D. 该公式仅适用于宇宙中星体
【答案】A
【解析】
【详解】A．公式中的G是引力常量，可以通过实验测得，故A正确；
B．万有引力定律是牛顿发现的，故B错误；
C．计算万有引力时，物体的大小和形状与其他物体的距离相比可以忽略不计时或物体是质量分布均匀的球体时，物体可看成质点，故C错误；
D．万有引力定律公式适用于质点间的相互作用，不仅适用于宇宙中的星体，故D错误。
故选A。
5. 自行车传动结构的示意图如图所示，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮，脚踏板的角速度为，则自行车前进的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】大齿轮边缘的线速度为
小齿轮的角速度为
自行车前进的速度为后轮边缘的线速度
故选C。
6. 引力常量，虽然数值上看起来很小，但两物体间的万有引力却可能很大，以月球和地球为例，月球的质量约为，地球的质量约，地月间的距离约为。已知拉断横截面积为的钢棒需要的力，则月地之间的万有引力约为该力的（ ）
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
【答案】A
【解析】
【详解】月地之间的万有引力
已知拉断横截面积为的钢棒需要的力，则则月地之间的万有引力约为该力的
故选A。
7. 如图所示，两根细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点，让两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动。已知细线与竖直方向的夹角为，细线与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A. 细线和细线所受的拉力大小之比为
B. 小球1和2的角速度之比为
C. 小球1和2的向心力大小之比为
D. 小球1和2的线速度大小之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A．设细线与竖直方向夹角为，竖直方向
联立解得
则细线和细线所受的拉力大小之比为，故A错误；
C．竖直方向
根据几何关系可知圆周运动半径为，细线拉力的水平分力提供向心力，则
即
则小球1和2的向心力大小之比为，故C错误；
B．竖直方向
水平方向，根据牛顿第二定律
联立解得
两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动，则高度相同，故小球1和2的角速度之比为，故B正确；
D．小球1和2的角速度之比为，根据
知
则小球1和2的线速度大小之比为，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，固定的水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为，初始时很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 当时，P、Q的速度大小之比是
B. 当向增大的过程中，Q的速度一直增大
C. 当向增大的过程中，P的速度一直增大
D. 当时，P的速度为零
【答案】BD
【解析】
【详解】A．Q沿绳方向的分速度与P的速度大小相等，当时，则有
解得
故A错误；
B．当向增大的过程中，细绳水平分力向右，使Q的速度一直增大，故B正确；
CD．刚释放时，P的速度为0，当时，Q的速度水平向右，沿绳方向的速度分量为零，所以此时P的速度也为零，可知当向增大的过程中，P的速度先增大后减小，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 火星是离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星（距太阳最近的行星）的第二小的行星，古汉语中因为它荧荧如火，位置、亮度时常变动，让人无法捉摸而称之为荧惑。关于火星，下列说法正确的是（ ）
A. 火星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
B. 火星的近“日”点速度小于远“日”点的速度
C. 火星绕太阳运动的周期大于水星绕太阳运动的周期
D. 火星绕太阳运动的速度大于水星绕太阳运动的速度
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据开普勒第二定律可知行星和太阳的连线在相同时间内扫过相同的面积，故A正确；
B．行星在近日点的速度大于远日点时速度，因为从远日点运动到近日点引力做正功，势能转化为动能，故火星的近“日”点速度大于远“日”点的速度，故B错误；
C．行星绕太阳运动由万有引力提供向心力，则有
可得
由于火星运行轨道半径大于水星，所以火星绕太阳运动的周期大于水星绕太阳运动的周期，故C正确；
D．行星绕太阳运动由万有引力提供向心力，则有
可得
由于火星运行轨道半径大于水星，所以火星绕太阳运动的速度小于水星绕太阳运动的速度，故D错误。
故选AC。
10. 一长为的轻质木杆一端连着质量为的球，球绕杆的另一端O点在竖直面内做圆周运动，下列说法正确的是（取重力加速度大小）（ ）
A. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
B. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
C. 杆做匀速圆周运动转速为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
D. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最高点时对杆的作用力大小为，故A正确；
B．杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最低点时对杆的作用力大小为，故B错误；
C．杆做匀速圆周运动的转速为时，角速度为
球在最高点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最高点时对杆的作用力大小为，故C正确；
D．杆做匀速圆周运动的转速为时，角速度为
球在最低点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最低点时对杆的作用力大小为，故D错误；
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 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。
【答案】 ①. B ②. B ③. 小于
【解析】
【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。
12. 月地检验是验证地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力的最初证据。月地检验可以这样思考，地球可以看成质量均匀、半径为R的均匀球体，质量为的物体静止在地面上时对地面的压力大小为F。
（1）地面上的重力加速度大小g可以表示为__________（用和F表示）
（2）若已知引力常量为G，地球的质量为M，忽略地球的自转，则__________（用、F和R表示）。月球和地球之间的距离为r，月球绕地球的运动可以看成是匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期为T。
（3）则月球的向心加速度大小可表示为__________（用r和T表示）。
（4）月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对其吸引力提供，据此可以得到__________（用r和T表示）。
【答案】 ①. ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]根据牛顿第三定律可知地面对物体的支持力大小为F，根据平衡条件可知物体的重力大小为，则地面上的重力加速度大小g可以表示为
（2）[2]根据
结合
可得
（3）[3]根据向心加速度与周期的关系可得月球的向心加速度大小表示为
（4）[4]根据
可得
13. 一塔形建筑的截面示意图如图所示，ABC为等边三角形，边长，要使从塔顶C水平抛出的小球恰能击中B。不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求小球的初速度大小和小球落到B点时的速度方向与水平方向的夹角的正切值。
【答案】，
【解析】
【详解】设小球的初速度大小为v0，落地时小球的速度方向与水平方向的夹角为α，小球在空中下落的高度为
竖直方向有
水平方向有
解得
解得
14. 如图甲所示，水平转盘上放有质量为m的物块（可视为质点），物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度大小为g。
（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求的值；
（2）如图乙所示，将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小；
（3）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
详解】（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，则此时物块所需向心力恰好完全由最大静摩擦力提供，则
解得
（2）由于
物块受到的最大静摩擦力大于所需向心力，此时绳对物块没有拉力，故
（3）由于
物块受到的最大静摩擦力不足以提供所需的向心力，此时绳对物块有拉力，则
可得此时绳对物块的拉力大小
15. 如图所示，一同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，轻绳的另一端系有质量为m的小球（视为质点），使小球绕O点在竖直平面内做圆周运动。当小球某次运动到最低点时，轻绳恰好断掉，小球飞离后在水平地面上的落点到最低点的水平距离为2d。已知O点到水平地面的高度为d，O点与小球之间的轻绳长为d，重力加速度大小为g。忽略空气阻力。
（1）求小球从轻绳断至落地的时间t；
（2）求轻绳能承受的最大拉力；
（3）轻绳能承受的最大拉力和O点到水平地面的高度都不变，改变绳长，使小球重复上述运动，轻绳仍在小球运动到最低点时断掉，求抛出的小球位移最大时的绳长L。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】解：（1）小球从轻绳断后做平抛运动，设下落的高度为h，由几何关系有
由平抛运动规律有
解得
（2）设轻绳断时小球的速度大小为v，由平抛运动规律有
t
由圆周运动向心力公式，有
其中，解得
（3）设轻绳断时小球的速度大小为，轻绳承受的最大拉力不变，有
轻绳断后小球做平抛运动，设小球的位移大小为x，在空中运动的时间为
则小球的水平位移大小
小球的竖直位移大小
小球的合位移大小
解得
则x有最大值时
物理
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号，考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第七章第2节。
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，只有一项是符合题目要求的。
1. 曲线运动的物体，在运动过程中一定发生变化的是
A. 速度大小 B. 速度方向 C. 加速度大小 D. 加速度方向
2. 已知某条河的河水流速处处相等，大小为，小船在静水中的速度大小恒为，要使小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，则船头指向与河岸的夹角为（ ）
A. B. C. D.
3. 做平抛运动的物体在连续相等的时间内（ ）
A. 位移的增量减小 B. 位移的增量增大 C. 速度的增量增大 D. 速度的增量相等
4. 关于万有引力定律的公式，下列说法正确的是（ ）
A. 公式中的G是一个常数
B. 万有引力定律是开普勒在总结前人研究成果的基础上发现的
C. 计算万有引力时可以将任何物体看成质点
D. 该公式仅适用于宇宙中的星体
5. 自行车传动结构的示意图如图所示，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮，脚踏板的角速度为，则自行车前进的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
6. 引力常量，虽然数值上看起来很小，但两物体间万有引力却可能很大，以月球和地球为例，月球的质量约为，地球的质量约，地月间的距离约为。已知拉断横截面积为的钢棒需要的力，则月地之间的万有引力约为该力的（ ）
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
7. 如图所示，两根细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点，让两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动。已知细线与竖直方向的夹角为，细线与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A. 细线和细线所受的拉力大小之比为
B. 小球1和2的角速度之比为
C. 小球1和2向心力大小之比为
D. 小球1和2的线速度大小之比为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，固定的水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为，初始时很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 当时，P、Q的速度大小之比是
B. 当向增大的过程中，Q的速度一直增大
C. 当向增大的过程中，P的速度一直增大
D. 当时，P的速度为零
9. 火星是离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星（距太阳最近的行星）的第二小的行星，古汉语中因为它荧荧如火，位置、亮度时常变动，让人无法捉摸而称之为荧惑。关于火星，下列说法正确的是（ ）
A. 火星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
B. 火星的近“日”点速度小于远“日”点的速度
C. 火星绕太阳运动的周期大于水星绕太阳运动的周期
D. 火星绕太阳运动的速度大于水星绕太阳运动的速度
10. 一长为的轻质木杆一端连着质量为的球，球绕杆的另一端O点在竖直面内做圆周运动，下列说法正确的是（取重力加速度大小）（ ）
A. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
B. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
C. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
D. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 在探究向心力大小表达式的实验中，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。
12. 月地检验是验证地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力的最初证据。月地检验可以这样思考，地球可以看成质量均匀、半径为R的均匀球体，质量为的物体静止在地面上时对地面的压力大小为F。
（1）地面上的重力加速度大小g可以表示为__________（用和F表示）
（2）若已知引力常量为G，地球质量为M，忽略地球的自转，则__________（用、F和R表示）。月球和地球之间的距离为r，月球绕地球的运动可以看成是匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期为T。
（3）则月球的向心加速度大小可表示为__________（用r和T表示）。
（4）月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对其吸引力提供，据此可以得到__________（用r和T表示）。
13. 一塔形建筑的截面示意图如图所示，ABC为等边三角形，边长，要使从塔顶C水平抛出的小球恰能击中B。不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求小球的初速度大小和小球落到B点时的速度方向与水平方向的夹角的正切值。
14. 如图甲所示，水平转盘上放有质量为m的物块（可视为质点），物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度大小为g。
（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求的值；
（2）如图乙所示，将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小；
（3）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小。
15. 如图所示，一同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，轻绳的另一端系有质量为m的小球（视为质点），使小球绕O点在竖直平面内做圆周运动。当小球某次运动到最低点时，轻绳恰好断掉，小球飞离后在水平地面上的落点到最低点的水平距离为2d。已知O点到水平地面的高度为d，O点与小球之间的轻绳长为d，重力加速度大小为g。忽略空气阻力。
（1）求小球从轻绳断至落地的时间t；
（2）求轻绳能承受的最大拉力；
（3）轻绳能承受的最大拉力和O点到水平地面的高度都不变，改变绳长，使小球重复上述运动，轻绳仍在小球运动到最低点时断掉，求抛出的小球位移最大时的绳长L。
衡水市第十三中学2022-2023学年高一下学期3月检测
物理 答案解析
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号，考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第七章第2节。
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，只有一项是符合题目要求的。
1. 曲线运动的物体，在运动过程中一定发生变化的是
A. 速度大小 B. 速度方向 C. 加速度大小 D. 加速度方向
【答案】B
【解析】
【详解】AB．曲线运动过程中速度的方向时刻变化着，但速度的大小不一定变化，如匀速圆周运动，A错误B正确；
CD．平抛运动是曲线运动，但是运动过程中加速度恒定，大小和方向都不变，CD错误
2. 已知某条河的河水流速处处相等，大小为，小船在静水中的速度大小恒为，要使小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，则船头指向与河岸的夹角为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，船速等于水速，如图
由几何关系可得船头指向与河岸的夹角为60°。
故选C。
3. 做平抛运动的物体在连续相等的时间内（ ）
A. 位移的增量减小 B. 位移的增量增大 C. 速度的增量增大 D. 速度的增量相等
【答案】D
【解析】
【详解】因为平抛运动水平方向匀速运动，竖直方向匀变速运动，且匀变速运动在连续相等时间内的位移之差是个定值，所以平抛运动在连续相等时间内的位移的增量是相等的；速度增量
是相等的，故D正确ABC错误。
故选D。
4. 关于万有引力定律的公式，下列说法正确的是（ ）
A. 公式中的G是一个常数
B. 万有引力定律是开普勒在总结前人研究成果的基础上发现的
C. 计算万有引力时可以将任何物体看成质点
D. 该公式仅适用于宇宙中星体
【答案】A
【解析】
【详解】A．公式中的G是引力常量，可以通过实验测得，故A正确；
B．万有引力定律是牛顿发现的，故B错误；
C．计算万有引力时，物体的大小和形状与其他物体的距离相比可以忽略不计时或物体是质量分布均匀的球体时，物体可看成质点，故C错误；
D．万有引力定律公式适用于质点间的相互作用，不仅适用于宇宙中的星体，故D错误。
故选A。
5. 自行车传动结构的示意图如图所示，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮，脚踏板的角速度为，则自行车前进的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】大齿轮边缘的线速度为
小齿轮的角速度为
自行车前进的速度为后轮边缘的线速度
故选C。
6. 引力常量，虽然数值上看起来很小，但两物体间的万有引力却可能很大，以月球和地球为例，月球的质量约为，地球的质量约，地月间的距离约为。已知拉断横截面积为的钢棒需要的力，则月地之间的万有引力约为该力的（ ）
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
【答案】A
【解析】
【详解】月地之间的万有引力
已知拉断横截面积为的钢棒需要的力，则则月地之间的万有引力约为该力的
故选A。
7. 如图所示，两根细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点，让两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动。已知细线与竖直方向的夹角为，细线与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A. 细线和细线所受的拉力大小之比为
B. 小球1和2的角速度之比为
C. 小球1和2的向心力大小之比为
D. 小球1和2的线速度大小之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A．设细线与竖直方向夹角为，竖直方向
联立解得
则细线和细线所受的拉力大小之比为，故A错误；
C．竖直方向
根据几何关系可知圆周运动半径为，细线拉力的水平分力提供向心力，则
即
则小球1和2的向心力大小之比为，故C错误；
B．竖直方向
水平方向，根据牛顿第二定律
联立解得
两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动，则高度相同，故小球1和2的角速度之比为，故B正确；
D．小球1和2的角速度之比为，根据
知
则小球1和2的线速度大小之比为，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，固定的水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为，初始时很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 当时，P、Q的速度大小之比是
B. 当向增大的过程中，Q的速度一直增大
C. 当向增大的过程中，P的速度一直增大
D. 当时，P的速度为零
【答案】BD
【解析】
【详解】A．Q沿绳方向的分速度与P的速度大小相等，当时，则有
解得
故A错误；
B．当向增大的过程中，细绳水平分力向右，使Q的速度一直增大，故B正确；
CD．刚释放时，P的速度为0，当时，Q的速度水平向右，沿绳方向的速度分量为零，所以此时P的速度也为零，可知当向增大的过程中，P的速度先增大后减小，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 火星是离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星（距太阳最近的行星）的第二小的行星，古汉语中因为它荧荧如火，位置、亮度时常变动，让人无法捉摸而称之为荧惑。关于火星，下列说法正确的是（ ）
A. 火星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
B. 火星的近“日”点速度小于远“日”点的速度
C. 火星绕太阳运动的周期大于水星绕太阳运动的周期
D. 火星绕太阳运动的速度大于水星绕太阳运动的速度
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据开普勒第二定律可知行星和太阳的连线在相同时间内扫过相同的面积，故A正确；
B．行星在近日点的速度大于远日点时速度，因为从远日点运动到近日点引力做正功，势能转化为动能，故火星的近“日”点速度大于远“日”点的速度，故B错误；
C．行星绕太阳运动由万有引力提供向心力，则有
可得
由于火星运行轨道半径大于水星，所以火星绕太阳运动的周期大于水星绕太阳运动的周期，故C正确；
D．行星绕太阳运动由万有引力提供向心力，则有
可得
由于火星运行轨道半径大于水星，所以火星绕太阳运动的速度小于水星绕太阳运动的速度，故D错误。
故选AC。
10. 一长为的轻质木杆一端连着质量为的球，球绕杆的另一端O点在竖直面内做圆周运动，下列说法正确的是（取重力加速度大小）（ ）
A. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
B. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
C. 杆做匀速圆周运动转速为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
D. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最高点时对杆的作用力大小为，故A正确；
B．杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最低点时对杆的作用力大小为，故B错误；
C．杆做匀速圆周运动的转速为时，角速度为
球在最高点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最高点时对杆的作用力大小为，故C正确；
D．杆做匀速圆周运动的转速为时，角速度为
球在最低点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最低点时对杆的作用力大小为，故D错误；
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 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。
【答案】 ①. B ②. B ③. 小于
【解析】
【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。
12. 月地检验是验证地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力的最初证据。月地检验可以这样思考，地球可以看成质量均匀、半径为R的均匀球体，质量为的物体静止在地面上时对地面的压力大小为F。
（1）地面上的重力加速度大小g可以表示为__________（用和F表示）
（2）若已知引力常量为G，地球的质量为M，忽略地球的自转，则__________（用、F和R表示）。月球和地球之间的距离为r，月球绕地球的运动可以看成是匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期为T。
（3）则月球的向心加速度大小可表示为__________（用r和T表示）。
（4）月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对其吸引力提供，据此可以得到__________（用r和T表示）。
【答案】 ①. ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]根据牛顿第三定律可知地面对物体的支持力大小为F，根据平衡条件可知物体的重力大小为，则地面上的重力加速度大小g可以表示为
（2）[2]根据
结合
可得
（3）[3]根据向心加速度与周期的关系可得月球的向心加速度大小表示为
（4）[4]根据
可得
13. 一塔形建筑的截面示意图如图所示，ABC为等边三角形，边长，要使从塔顶C水平抛出的小球恰能击中B。不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求小球的初速度大小和小球落到B点时的速度方向与水平方向的夹角的正切值。
【答案】，
【解析】
【详解】设小球的初速度大小为v0，落地时小球的速度方向与水平方向的夹角为α，小球在空中下落的高度为
竖直方向有
水平方向有
解得
解得
14. 如图甲所示，水平转盘上放有质量为m的物块（可视为质点），物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度大小为g。
（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求的值；
（2）如图乙所示，将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小；
（3）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
详解】（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，则此时物块所需向心力恰好完全由最大静摩擦力提供，则
解得
（2）由于
物块受到的最大静摩擦力大于所需向心力，此时绳对物块没有拉力，故
（3）由于
物块受到的最大静摩擦力不足以提供所需的向心力，此时绳对物块有拉力，则
可得此时绳对物块的拉力大小
15. 如图所示，一同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，轻绳的另一端系有质量为m的小球（视为质点），使小球绕O点在竖直平面内做圆周运动。当小球某次运动到最低点时，轻绳恰好断掉，小球飞离后在水平地面上的落点到最低点的水平距离为2d。已知O点到水平地面的高度为d，O点与小球之间的轻绳长为d，重力加速度大小为g。忽略空气阻力。
（1）求小球从轻绳断至落地的时间t；
（2）求轻绳能承受的最大拉力；
（3）轻绳能承受的最大拉力和O点到水平地面的高度都不变，改变绳长，使小球重复上述运动，轻绳仍在小球运动到最低点时断掉，求抛出的小球位移最大时的绳长L。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】解：（1）小球从轻绳断后做平抛运动，设下落的高度为h，由几何关系有
由平抛运动规律有
解得
（2）设轻绳断时小球的速度大小为v，由平抛运动规律有
t
由圆周运动向心力公式，有
其中，解得
（3）设轻绳断时小球的速度大小为，轻绳承受的最大拉力不变，有
轻绳断后小球做平抛运动，设小球的位移大小为x，在空中运动的时间为
则小球的水平位移大小
小球的竖直位移大小
小球的合位移大小
解得
则x有最大值时
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