江西省余干县中2022-2023学年高一下学期4月考物理试卷（含解析）

余干县中2022-2023学年高一下学期4月考
物理试卷
时间：75分钟 满分：100分
一、单选题（每小题5分，共35分）
1．在下述问题中，能够把研究对象看做质点的是（　　）
A．研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作
B．乒乓球比赛时在发球人看来发球人员手中的乒乓球
C．将一枚硬币用力上抛，猜测它落地时正面朝上还是反面朝上
D．自行车比赛时选手获得自己的成绩时可把自行车
2．如图，A为太阳系中的天王星，它绕太阳O运行的轨道视为圆时，运动的轨道半径为R0，周期为T0的匀速圆周运动。天文学家长期观测发现，天王星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离，且每隔t0时间发生一次最大偏离，形成这种现象的原因可能是天王星外侧还存在着一颗未知的行星B，假设行星B与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同，它对天王星的万有引力引起天王星轨道的偏离，由此可推测未知行星的运动轨道半径是（ ）
B．
C． D．
3．春节期间人们都喜欢在阳台上挂一些灯笼来作为喜庆的象征。如图所示，是由六根等长的轻质细绳悬挂起五个质量相等的灯笼1、2、3、4、5，中间的两根
细绳BC和CD的夹角，下列选项中正确的是（）
A．MA的延长线能平分1灯与绳AB之间的夹角
B．AB的延长线不能平分2灯与绳BC之间的夹角
C．绳AB与绳BC的弹力大小之比为
D．绳MA与绳AB的弹力大小之比为 1 2 3 4 5
4．如图所示，质量都为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，运动距离为h时B与A恰好分离。已知重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　）
A．当A与B恰好分离时，B的加速度大于A的加速度
B．当A与B恰好分离时，B的加速度为g
C．弹簧的劲度系数为
D．在分离前A与B都做加速度增大的加速运动
5．两个完全相同的圆形铁丝框按图所示放置，当它们沿水平方向分别以速度v和2v向两边运动，M为二个线框的其中一个交点。当三角形O1O2M为等腰直角三角形时，则两线框的交点M的运动速度大小为（　　）
B．
C． D．
6．如图所示，在光滑水平面上静置着一个质量为，倾角为的斜面体C，质量均为的A、B两物体叠放在一起以一定的初速度先沿光滑的斜面向上滑。然后沿斜面向下滑，该过程中一直用水平力作用于斜面体上使斜面体静止不动。已知A、B间的动摩擦因数为，重力加速度为，则（）
A．水平力
B．A、B相对斜面上滑时A所受摩擦力对A做正功
C．A、B沿斜面下滑时，B物体对A做正功
D．欲使A、B速度减为零后能与斜面保持相对静止，作用力应突变为
7．如图所示，固定于竖直面内的粗糙斜杆长为1m，杆与水平方向的夹角为30°，质量为1 kg的小球套在杆上，小球与杆间的动摩擦因数为，小球在恒定拉力F作用下，沿杆由底端匀速运动到顶端．已知拉力F的方向与杆在同一竖直平面内，且与水平方向的夹角大于30°，重力加速度g=10 m/s2．则下列说法错误的是：（ ）
A．拉力F与杆之间的夹角为30°时，F的值最小
B．拉力F的最小值为5N
C．拉力F的大小可能为15 N
D．拉力F做功的最小值为5J
二、多选题（每小题6分，共18分，少选得3分，错选得0分）
8．如图所示， 在某行星表面上有一倾斜的匀质圆盘， 盘面与水平面的夹角为 ，盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，角速度为ω时，小物块刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)， 该星球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是( )
A．这个行星的质量
B．这个行星的第一宇宙速度
C．这个行星的同步卫星的周期是
D．行星表面的重力加速度为
9．水平地面上有一足够长且足够宽的固定斜面，倾角为37°，小明站在斜面底端向斜面上投掷可视作质点的小石块。若石块出手时的初速度方向与水平方向成45°，出手高度为站立点正上方1.8m，重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A．若石块的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直，石块在斜面上的 落点恰好与出手点等高， 则石块出手时的初速度为
B．若石块的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直，石块在斜面上的落点恰好与出手点等高，则石 块出手时的初速度为
C．若石块的初速度大小一定，当石块的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直时，石块飞行时间最 短
D．若投出石块的最大初速度为8m/s，则石块在斜面上与出手点等高的所有落点所组成的线段 长度不会超过12m
10．如图所示，能绕O点转动的水平圆盘上，放置两个可视为质点且质量均为m的物块A、B，它们与圆盘间动摩擦因数均为，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。两物块用一长度为L的轻绳连接，且A、B和O点恰好构成一边长为L的正三角形。现使两个物块随圆盘一起以不同的角速度做匀速圆周运动（重力加速度为g），则（　　）
A．当圆盘的角速度为时，轻绳上开始出现拉力
B．若两物体始终与圆盘保持相对静止，圆盘角速度不能超过
C．在两物体即将与圆盘发生相对滑动的瞬间，轻绳上的拉力大小为
D．在两物体即将与圆盘发生相对滑动的瞬间，烧断轻绳，两物体将做离心运动
三、实验题（每空2分，共14分）
11．在做“研究平抛运动”的实验中，为了测量小球平抛运动的初速度，实验用如图所示的装置．实验操作的主要步骤如下：
(ⅰ)在一块平木板上钉上复写纸和白纸，将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段初始距离d，并保持板面与轨道末端的水平段垂直．
(ⅱ)使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A
(ⅲ) 将木板沿水平方向向右平移一段动距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹B
(ⅳ)将木板再水平向右平移相同距离x，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹C
(ⅴ)测得A、B、C三点距地面的高度为y1、y2、y3，已知当地的重力加速度为g．
请回答下列问题
(1)关于该实验，下列说法中正确的是_______
A．斜槽轨道必须尽可能光滑 B．每次小球均须由静止释放
C．每次释放小球的位置可以不同 D．步骤(ⅰ) 初始距离d必须与步骤(ⅲ)中距离x相等
(2)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式为
v0＝________．(用题中所给字母表示)
(3)某同学做进一步的研究，改变小球释放的初始位置的高度h，每改变一次高度，重复上述步骤(ⅰ)-(ⅴ)(其它条件不变)，并记录每次的h、y1、y2、y3．在同一坐标系中画出、、图象．根据你的分析，下列哪个图最接近该同学的实验结果______（图中直线a表示图象，直线b表示图象，直线c表示图象）．
A． B． C． D．
12．为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ，某小组使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离．位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t变化的规律，如图乙所示。
（1）0.4s时木块的速度v＝______m/s，木块的加速度a＝______m/s2。
（2）为了测定动摩擦因数μ，还需要测量的量是______。（已知当地的重力加速度g）
（3）为了提高木块与木板间动摩擦因数μ的测量精度，下列措施可行的是______。
A．A点与传感器距离适当大些
B．木板的倾角越大越好
C．选择体积较大的空心木块
D．传感器开始计时的时刻必须是木块从A点释放的时刻
四、解答题
13．（9分）在某矿场，地上的工作人员利用三脚架向井底的工作人员运送物资，三脚架简化如图所示。为尽快将物资送达工人处，物资先匀加速直线运动一段时间达到最大速度10m/s后，接着匀速运动相等时间后，最后以等大的加速度匀减速直线运动，恰好到达距三脚架深200m的工人处时的速度为零。已知绳索及所挂载物资总质量为900Kg，支架质量不计，每根支架与竖直方向均成30°角，（g=10N/kg)求：
（1）匀加速阶段的加速度大小；
（2）整个物资下落过程的平均速度大小；
（3）在匀减速下降阶段，每根支架的弹力大小。
14．（12分）宇宙空间有两颗相距较远、中心距离为的星球A和星球B。在星球A上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，如图（a）所示，P由静止向下运动，其加速度与弹簧的压缩量间的关系如图（b）中实线所示。在星球B上用完全相同的弹簧和物体P完成同样的过程，其关系如图（b）中虚线所示（图中未知）。已知两星球密度相等。星球A的质量为，引力常量为G。假设两星球均为质量均匀分布的球体。
（1）求星球A和星球B的表面重力加速度的比值；
（2）求星球B的质量M；
（3）若将星球A和星球B看成是远离其他星球的双星模型，
求两星球做匀速圆周运动的周期T。
15．（12分）如图所示，餐桌中心是一个可以匀速转动、半径R为1米的圆盘。圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计。放置在圆盘边缘的质量为m的物体与圆盘之间的动摩擦因数为1=0.5，与餐桌之间的动摩擦因数为2=0.25，餐桌高也为R即1米。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。（g取10m/s2）
（1）为使物体不滑到餐桌上，求圆盘的角速度ω的最大值为多少？
（2）缓慢增大圆盘的角速度，物体从圆盘上甩出，为使物体不滑落到地面，求餐桌半径R1的最小值为多大？
（3）若餐桌半径，则在圆盘角速度缓慢增大时，求物体从圆盘上被甩出到落到地面上的时间？
试卷第1页，共3页
余干县中2022-2023学年高一下学期4月考
物理试卷
参考答案：
1．D
2．D
【详解】A、B行星发生最大偏离时，两行星在同一直线上且位于太阳的同一侧，则有
解得未知行星的运行周期
由开普勒第三定律有
解得
故D正确。
3．D
【详解】BC．对灯笼3受力分析可知
解得
设AB绳与竖直方向成夹角为，对灯笼2受力分析可知
解得
由数学知识可知AB的延长线能平分2灯与绳BC之间的夹角，且有
故BC错误；
AD．设MA绳与竖直方向成夹角为，对灯笼1受力分析可知
解得
由数学知识可知MA的延长线不能平分1灯与绳AB之间的夹角，且有
故A错误，D正确。故选D。
4．C
【详解】A．当A与B恰好分离时，两物体之间弹力恰好为0，速度相等，加速度也相等，A错误；
B．根据上述有
解得a=0
B错误；
C．没有施加拉力时有
恰好分离时，根据上述可知，物体A的加速度为0，则有
根据题意有
解得
C正确；
D．分离前，弹簧压缩量减小，弹簧向上的弹力减小，可知AB整体所受外力的合力减小，则在分离前A与B都做加速度减小的加速运动，D错误。
故选C。
5．B
【详解】若右框不动，左框以速度v向左运动，则交点M沿框边滑行的速度为
若左框不动，右框以速度2v向右运动，则交点M沿框边滑行的速度为
当左右两框同时运动时，相当于交点同时参加上述两种运动，如图所示
因此其速度为
故选B。
6．D
【详解】A．无论A、B沿斜面上滑或者下滑，A、B对C都只有垂直斜面方向的压力，对C而言，水平方向上满足
解得
故A错误；
B．A、B相对斜面上滑时，为减速下滑，因此A所受摩擦力一定水平向左，而A速度方向沿斜面向上，位移方向沿斜面向上，摩擦力和位移之间夹角大于90°，根据
可知夹角大于90°时，做功为负值，也即A、B相对斜面上滑时A所受摩擦力对A做负功，故B；
C．A、B沿斜面下滑时，为加速下滑，假设下滑时，高度从h1变为h2，速度从v1变为v2，在此过程中，A的加速度大小和A、B整体的加速度大小一样，为
则A所受的摩擦力和支持力的合力一定与斜面垂直，则该合力对物体A不做功，即除重力外的其他力做功为零，则A的机械能不变，故C错误；
D．A、B速度减为零后能与斜面保持相对静止，只有A、B、C一起向左做匀加速直线运动，对A、B而言
对A、B、C整体而言
解得
故D正确。
故选AD。
7．c
【详解】AB．小球匀速运动，根据平衡条件，在沿杆方向上有 Fcosα=mgsin30°+μ（mgcos30°-Fsinα）
整理得Fcosα+μFsinα=10
即
由数学知识知当cosα+μsinα最大值为 ；此时arctan=60°
则α=90°-60°=30°
选项AB正确；
C．当F=15N时，设力F与杆之间的夹角为θ，小球匀速运动，根据平衡条件，在沿杆方向上有：
Fcosθ=mgsin30°+μ（mgcos30°﹣Fsinθ）
整理得Fcosθ+μFsinθ=mg
由此得到
由于0＜θ＜60°，故无解，可知F=15N是不可能的，故C错误；
D．当拉力F做功的最小时，摩擦力为零，即mgcos30°-Fsinα=0
Fcosα=mgsin30°
解得F=mg
α=60°
拉力的最小功为W=Flsin30°=5J
选项D正确；
故选ABD。.
8．AB
【详解】A．物体在圆盘上受到重力、圆盘的支持力和摩擦力，合力提供向心加速度；可知当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得
所以
绕该行星表面做匀速圆周运动的物体受到的万有引力提供向心力，则
所以
A正确；
B．根据
这个行星的第一宇宙速度
B正确；
C．不知道同步卫星的高度，所以不能求出同步卫星的周期，C错误；
D．离行星表面距离为R的地方的万有引力
即重力加速度为，D错误。故选AB。
9．ACD
【详解】AB．石块出手时的初速度方向与水平方向成45°，则
可得
石块落在1.8m高的斜面上，则
则石块的水平位移
由石块斜向上运动时，
又
解得
所以石块出手时的初速度为
故A正确，B错误；
C．若石块的初速度大小一定，当石块的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直时，石块在斜面上的落点最高，石块下落时间最短，石块飞行时间最短，故C正确；
D．若投出石块的初速度为8m/s，则
石块在斜面上的落点恰好与出手点等高处，最大运动时间
最大水平位移为
石块在斜面上与出手点等高处与出手点最近点距离x=2.4m，则石块在斜面上与出手点等高的最远点与最近点的距离
则石块在斜面上与出手点等高的所有落点所组成的线段长度不会超过
故D正确。故选ACD。
10．ABD
【详解】A．当轻绳上恰好开始出现拉力时，两物块恰好由最大静摩擦力提供向心力，则有
解得
A正确；
B．当物块恰好发生相对滑动时，摩擦力达到最大静摩擦力，令轻绳拉力为T，摩擦力与过物块的半径方向之间的夹角为，则有，
解得
令
对该函数求导
令该导数等于0时，解得
则解得角速度的最大值
即若两物体始终与圆盘保持相对静止，圆盘角速度不能超过，B正确；
C．根据上述，解得若两物体始终与圆盘保持相对静止，轻绳拉力最大值为
C错误；
D．根据上述可知，当圆盘以最大角速度，物块与圆盘恰好保持相对静止时的向心力为
可知，此时若烧断轻绳，静摩擦力已经不能再提供向心力，则两物体将做离心运动，D正确。
故选ABD。
11． B C
【详解】（1）为了保证小球的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不需要光滑，故A错误，C错误，B正确，步骤(ⅰ) 初始距离d必须与步骤(ⅲ)中距离x无关，只要保证，连续水平移动的位移x相等即可，故D错误．
（2）在竖直方向上， ；水平方向上 ，可得小球平抛的初速度．
（3）设小球离地高度为，小球平抛运动阶段水平位移为 ，距离地面高度为，小球从斜槽的由h处静止释放，忽略摩擦力的影响，，由以上分析可得，当由木板水平向右平移时，对逐渐变大，图象斜率变小，故C正确．
12． 0.4 1 倾斜木板与水平面的夹角（或者A点到位移传感器的高度） A
【详解】(1)[1]由于木块做匀加速运动，0.4s时刻的速度等于0.2s~0.6s这段时间的平均速度
[2]在0.2s~0.4s和0.4s~0.6s这两段时间内，根据
可得
(2)[3]根据牛顿第二定律
两边消去质量m，因此需要测量倾斜木板与水平面的夹角θ
(3)[4] A．A点与传感器距离适当大些，可以测量出更多地点，从而提高加速度准确程度，A正确；
B．木板的倾角过大，使得摩擦力太小，加速度太大，加速度稍有误差，就会使动摩擦因数误差增大，B错误；
C．选择体积较大的空心木块，使空气阻力增大，造成测量动摩擦因数不准确，C错误；
D．测量加速度大小时，与初速度大小无关，因此有、无初速度与测量木板间动摩擦因数的精确的无关，D错误。
故选A。
13．（1）1m/s2；（2）20/3；（3）
【详解】（1）根据题目描述，该过程的vt图像如图所示，设匀加速直线运动时间为t，匀加速和匀减速加速度等大，所以加速和减速阶段时间均为t，图中所围成的图形面积代表位移，即(t+3t)v=H
解得t=
根据a=
可知a=
（2）整个下落过程的平均速度==
（3）设匀减速下降时，绳子的拉力为FT，根据牛顿第二定律FT-mg=ma
代入上面所求加速度，则FT=mg+m
设每根支架的弹力大小为F，三根支架在竖直方向的合力等于绳子向下拉支架的作用力，即3Fcos 30°=FT
所以F=(mg+m）
14．(1)；(2)；(3)
【详解】(1)对物体P受力分析，根据牛顿第二定律
可得
结合a x图像可知，纵截距表示星球表面重力加速度，则有
(2)设星球B的质量为M，根据黄金替换公式
根据质量与体积关系式
联立得
由于星球A和星球B密度相等，可见
可得
则星球B与星球A的质量比为
联系以上各式可得
(3)将星球A和星球B看成双星模型时，它们在彼此的万有引力作用下做匀速圆周运动，周期相同。研究星球A，有
研究星球B，有
又
联立可得
15．1．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）为使物体不从圆盘上滑出，则μ1mg≥mω2R
解得ω≤==
（2）设物体恰好从圆盘上甩出时的速度为，由（1）可知物体恰好从圆盘上甩出时圆盘的角速度为，则
物体恰好不滑落到地面，滑到边缘速度减为0，有
滑过的位移
餐桌最小半径R1==R=
（3）若餐桌半径
物体在餐桌上滑行的距离
根据匀变速直线运动规律可得
解得，物体离开桌边的水平速度
物体在餐桌上运动时间
设物体离开桌面平抛运动的时间t2，则
解得
总时间为答案第1页，共2页