四川省成都市树德光华校区2022-2023学年高一下学期4月月考物理试题（含答案）

树德光华校区2022-2023学年高一下学期4月月考物理试题
一、单选题（每题只有一个正确选项，每题3分）
1．下列说法正确的是（ ）
A．两个直线运动的合运动一定是直线运动
B．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量G时，应用了微元法
C．物体在恒定合外力作用下不可能做匀速圆周运动
D．牛顿进行了“月地检验”，他比较的是月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度
2．利用双线可以稳固小球在竖直平面内做圆周运动而不易偏离竖直面，如一根长为2L细线系一质量为m小球，两线上端系于水平横杆上，A、B两点相距也为L，若小球恰能在竖直面内做完整的圆周运动，则小球运动到最低点时，每根线承受的张力为（ ）
A． B． C． D．
3．地质勘探发现某地区表面的重力加速度发生了较大的变化，怀疑地下有空腔区域．进一步探测发现在地面P点的正下方有一球形空腔区域储藏有天然气，如图所示．假设该地区岩石均匀分布且密度为，天然气的密度远小于，可忽略不计．如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为g；由于空腔的存在，现测得P点处的重力加速度大小为．已知引力常量为G，球形空腔的球心深度为d，则此球形空腔的体积是
（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，为竖直平面内的半圆环的水平直径，c为环上最低点，环半径为R，将一个小球从a点以初速度沿方向抛出，设重力加速度为g，不计空气阻力，则以下说法不正确的是（ ）
A．当小球的初速度时，碰到圆环时的竖直分速度最大
B．当取值不同时，小球落在圆环上的竖直位移可能相同
C．无论取何值，小球都不可能垂直撞击圆环
D．当取值不同时，小球落在圆环上的速度方向和水平方向之间的夹角可以相同
5．2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为。已知火星半径约为，火星表面处自由落体的加速度大小约为，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为 （ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，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细线一端连接Q，另一端悬挂一物块P．设细线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，在物块P下落过程中，下列说法正确的有（ ）
A．当时，P、Q的速度之比是1：2
B．当时，Q的速度最大
C．物块P一直处于失重状态
D．绳对Q的拉力始终大于P的重力
7．2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航
天发射场，应用长征五号运载火箭送入地火转移轨道。火星距离地球最远时有4亿
公里，最近时大约0.55亿公里。由于距离遥远，地球与火星之间的信号传输会有
长时间的时延。当火星离我们最远时，从地球发出一个指令，约22分钟才能到达
火星。为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器。
受天体运行规律的影响，这样的发射机会很少。为简化计算，已知火星的公转周期
约是地球公转周期的1.9倍，认为地球和火星在同一平面上、沿同一方向绕太阳
做匀速圆周运动，如图所示。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的
是（ ）
A．当探测器加速后刚离开A处的加速度与速度均比火星在轨时的要大
B．当火星离地球最近时，地球上发出的指令需要约10分钟到达火星
C．如果火星运动到B点，地球恰好在A点时发射探测器，那么探测器将沿轨迹运动到C点时，恰好与火星相遇
D．下一个发射时机需要再等约 2.7年
二、多选题（每题有多个正确选项，全不选对得4分，漏选得2分，有错选得0分）
8．质量为的物体，放在动摩擦因数为的水平面上，在水平拉力F的作用下由静止开始运动，拉力做的功W和物体发生的位移s之间的关系如图所示，重力加速度，在物体位移的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．物体先做匀加速运动，然后做匀减速运动
B．拉力F的平均功率为6.75W
C．摩擦力做功为
D．拉力F的最大瞬时功率为12W
9．如图所示，小船从A码头出发，船头始终正对河岸渡河，若小河宽度为d，小船在静水中的速度恒定，河水中各点水流速度大小与该点到较近河岸边的距离成正比，即，x是各点到近岸的距离（，k为常量），要使小船能够到达距A正对岸为s的B码头．则下列说法中正确的是（ ）
A．小船渡河的速度 B．小船渡河的速度
C．小船渡河的时间为 D．小船渡河的时间为
10．如图甲所示（俯视图），两个水平放置的齿轮紧紧咬合在一起（靠齿轮传动），其中O、分别为两轮盘的转轴，大齿轮与小齿轮的齿数比为2：1，大、小两齿轮的上表面水平，分别放有质量相同的小滑块A、B，两滑块与所在齿轮转轴的距离均为r。现将两滑块通过一轻细线经转轴及上方两定滑轮连接，如图乙所示（侧视图）。已知两滑块与齿轮间的动摩擦因数为、最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略其他摩擦，重力加速度为g。齿轮静止时细线恰好拉直且无张力，若大齿轮由静止开始缓慢增大转动的角速度，则（ ）
A．当大齿轮的角速度为时，细线上有拉力
B．当大齿轮的角速度为时，滑块B所受摩擦力为0
C．当小齿轮的角速度为时，两滑块恰好未相对齿轮滑动
D．当两滑块开始相对齿轮滑动时，滑块B会做离心运动
11．天花板下悬挂的轻质光滑小圆环P可绕过悬挂点的竖直轴无摩擦地旋转。一根轻绳穿过P，两端分别连接质量为和的小球A、B（）。设两球同时做如图所示的圆锥摆运动，且在任意时刻两球均在同一水平面内，则（ ）
A．两球运动的周期相等
B．两球的向心加速度大小相等
C．球A、B到P的距离之比等于
D．球A、B到P的距离之比等于
12．如图所示，半径分别为R和2R的甲、乙两薄圆盘固定在同一转轴上，距地面的高度分别为2h和h，两物块a、b分别置于圆盘边缘，a、b与圆盘间的动摩擦因数μ相等，转轴从静止开始缓慢加速转动，观察发现，a离开圆盘甲后，未与圆盘乙发生碰撞，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ）
A．动摩擦因数μ一定大于
B．离开圆盘前，a所受的摩擦力方向一定与速度方向相同
C．离开圆盘后，a运动的水平位移大小等于b运动的水平位移大小
D．若，落地后a、b到转轴的距离之比为
13．汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度v与牵引力F大小倒数的图像，表示最大速度。已知汽车在水平路面上由静止启动，平行于v轴，反向延长过原点O。已知阻力恒定，汽车质量为，下列说法正确的是（ ）
A．汽车从a到b持续的时间为12.5s
B．汽车由b到c过程做匀加速直线运动
C．汽车额定功率为
D．汽车能够获得的最大速度为
三、实验题（14题4分，15题8分）
14．（4分）用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系：
（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是__________。
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右露出的刻度，此时可研究向心力的大小与________的关系。
A．质量m B．角速度ω C．半径r
（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为_________。
15．（8分）（1）关于“研究物体平抛运动”的实验，下列说法正确的是_________。
A．小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差
B．安装斜槽时其末端切线应水平
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放
D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些
E．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
（2）“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。小球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。
①在此实验中，检查斜槽末端是否水平的方法是______________________________。
②如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点O水平抛出的，经测量A点的坐标为（，），g取，则小球平抛的初速度_______，若B点的横坐标为，则B点的纵坐标为_______m。
③一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为O点。用一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前的处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至处，再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B。O、间的距离为，O、间的距离为，A、B间的高度差为y。则小球抛出时的初速度为_______。
A． B． C． D．
四、解答题
16．（8分）某卫星A在赤道平面内绕地球做圆周运动，运行方向与地球自转方向相同，赤道上有一卫星测控站B，已知卫星距地面的高度为R，地球的半径为R，自转周期为，地球表面的重力加速度为g。求：
（1）卫星A做圆周运动的周期T；
（2）卫星A和测控站B能连续直接通讯的最长时间t。（卫星信号传输时间可忽略）
17．（10分）小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，绳子能承受最大拉力为110N，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动·当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行一段水平距离后落地，如图所示·已知握绳的手离地面高度为4m，手与球之间的绳长为3m，重力加速度，忽略手的运动半径和空气阻力．
（1）求绳断时球的速度大小；
（2）求球落地时的速度大小；
（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使
球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？
18．（12分）一竖直平面内的轨道由粗糙斜面、光滑圆弧轨道、粗糙水平直道组成（如图a所示：其中与相切于B点，C为圆轨道的最低点，且为圆弧与相切点）。将小球置于轨道上离地面高为H处由静止下滑，用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力N，改变H的大小，可测出相应N的大小，N随H的变化关系如图b折线所示（与两直线相连接于F点），E点坐标是
，F点坐标是，反向延长交纵轴于一点的坐标是，，求：
（1）小球的质量m；
（2）圆弧轨道的半径及轨道所对圆心角（可用角度的三角函数值表示）；
（3）小球与斜面间的动摩擦因数。
19．（13分）如图所示为安装在水平地面上的某游戏装置结构示意图，其左边部分是一个高度和水平位置均可以调节的平台，在平台上面放置一个弹射装置；游戏装置的右边部分由竖直固定的光滑圆弧轨道、粗糙水平直线轨道与竖直固定的光滑圆轨道组成（底端连接处D与略错开）。已知圆弧轨道的圆心为、半径，其C端与水平面相切，与的夹角；水平直线轨道长度，动摩擦因数；圆轨道的半径。将质量的滑块Q置于C点，再将质量同为的小球P经弹射装置从平台A点水平弹出，通过改变高度差h、水平距离和小球P在A点的初速度大小，总能让小球沿B点的切线方向进入圆弧轨道，然后与滑块Q发生弹性碰撞，已知P和Q碰撞后会交换速度。空气阻力不计，小球和滑块均可视为质点，重力加速度g取， 求：
（1）若，求小球P从A点弹出时的初速度大小；
（2）若，求小球P到达C点与Q碰撞前瞬间对圆弧轨道的压力；
（3）要使P与Q仅碰撞1次，且滑块运动过程中不脱离轨道，求h需要满足的条件。
树德光华校区2022-2023学年高一下学期4月月考物理试题参考答案
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C B D D C B A BC AC AD AC ACD AC
14．D B 2：1
15．BCE 小球放在斜槽末端任意位置总能水平 2 0.45 B
16．（1）；（2）
【详解】（1）设地球质量为，卫星的质量为，根据万有引力提供向心力，有
解得
（2）如图所示，卫星的通讯信号视为沿直线传播，由于地球遮挡，使卫星和地面测控站不能一直保持直接通讯．设无遮挡时间为，则它们转过的角度之差最多为时就不能通讯．
解得
17．（1） （2） （3）
【详解】（1）设绳能承受的最大拉力大小为，设手离地面高度为，绳长为，对小球在最低点列牛顿第二定律方程，有：，得；
（2）设绳子断后球的飞行时间为，由平抛运动规律，有竖直方向：，绳断后竖直方向球做自由落体运动，落地时竖直分速度：，所以
（3）设绳子长为，绳子断时球的速度为，，得，绳子断后球做平抛运动，时间为，有，，得，当时有极大值：．
18．（1）；（2）；（3）0.3
【详解】（1）由图b知，当时，有
（2）如果物块只在圆轨道上运动，则由动能定理得
由向心力公式，经过点时有。联立两式可得
由图乙知，可得。
显然当时，对应图中的点，所以有，求得
（3）物块从点运动到点运用动能定理，得
物块在点有，联立可得
结合曲线知
19．（1）；（2），方向竖直向下；（3）或者
【详解】（1）从到，做平抛运动，则竖直方向上有，解得。
（2）从抛出到，根据动能定理，解得。
在点，根据牛顿第二定律，解得。
由牛顿第三定律得，压力，方向竖直向下
（3）球与弹性碰撞后，速度交换，球静止，球弹出，若球碰撞后没滑上圆轨道或滑上圆轨道位置处不超过圆心等高点，且返回时停在轨道上，则仅碰撞1次，刚好到圆心等高处时，根据动能定理有，解得。
返回时刚好到点，满足，解得。
综上解得。
要过点，需满足和，
解得。
过点则仅碰撞1次，满足。综上所述：或者
从到，要满足的关系，要满足的条件是：或者。