开发区第三中学2022-2023学年高一下学期4月月考
物理试卷
注意事项：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共4页，总分100分。
一、单选题（本大题共8小题，共40.0分）
1. 在万有引力定律理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是( )
A. 开普勒在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律
B. 牛顿通过扭秤实验测出了万有引力常量的数值
C. 开普勒通过研究行星观测记录，得出在相等时间内，地球与太阳的连线和火星与太阳的连线扫过的面积相等的结论
D. 牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识
2. 关于对开普勒第三定律的理解，以下说法中正确的是( )
A. 表示行星运动的自转周期
B. 值只与中心天体有关，与行星无关
C. 该定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动
D. 若地球绕太阳运转的半长轴为，周期为，月球绕地球运转的半长轴为，周期为，则
3. 在图中，、为啮合传动的两齿轮，，则、两轮边缘上两点的 ( )
A. 角速度之比为 B. 向心加速度之比为
C. 周期之比为 D. 转速之比为
4. 质量为的物体做自由落体运动，经过落地．取关于重力做功、功率，下列说法正确的是( )
A. 下落过程中重力做功是 B. 下落过程中重力的平均功率是
C. 落地前的瞬间重力的瞬时功率是 D. 落地前的瞬间重力的瞬时功率是
5. 如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，小球通过最高点时的速率为，重力加速度为，则下列说法中正确的是( )
A. 若，则小球对管内壁有压力 B. 若，则小球对管内下壁有压力
C. 若，则小球对管内下壁有压力 D. 不论多大，小球对管内下壁都有压力
6. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是( )
A. 如图甲，汽车通过凹形桥的最低点处于失重状态
B. 如图乙，小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，小球的过最高点的速度至少等于
C. 如图丙，用相同材料做成的、两个物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做匀速圆周运动，，，转台转速缓慢加快时，物体最先开始滑动
D. 如图丁，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对外轮缘会有挤压作用
7. 航员在月球表面附近自高处以初速度水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为。已知月球半径为，万有引力常量为。则下列说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度 B. 月球的质量
C. 月球的第一宇宙速度 D. 月球的平均密度
8. 如图所示，质量的物体在斜向下的推力作用下，沿水平面以的速度匀速前进，已知与水平方向的夹角，重力加速度，则( )
A. 推力做的功为 B. 推力的功率为
C. 物体与水平面间的动摩擦因数为 D. 物体克服摩擦力做功为
二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）
9. 如图所示，质量相等的甲、乙两个小球，在光滑玻璃漏斗内壁做水平面内的匀速圆周运动，甲在乙的上方．则它们运动的( )
A. 向心力大小相等 B. 线速度 C. 角速度 D. 向心加速度
10. 如图所示，物体，的质量相等，与地面的动摩擦因数也相等，在大小相等的力和的作用下，在水平面上移动相等的距离，则( )
A. 、所做的功相等 B. 两物体受到的摩擦力做的功相等
C. 支持力对物体做的功相等 D. 合外力对物体做的功相等
11. 如图所示，是静止在赤道上的物体，、是同一平面内两颗人造卫星。为绕地球表面的近地卫星，是地球同步卫星。则以下判断正确的是( )
A. 卫星的速度大小大于地球的第一宇宙速度 B. ，的线速度大小关系为
C. 周期大小关系为 D. 若卫星要靠近所在轨道，需要先加速
三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
12. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．
本实验采用的科学方法是________．
A.控制变量法 累积法
C.微元法 放大法
图示情景正在探究的是________．
A.向心力的大小与半径的关系
B.向心力的大小与线速度大小的关系
C.向心力的大小与角速度的关系
D.向心力的大小与物体质量的关系
通过本实验可以得到的结论是________．
A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
四、计算题（本大题共3小题，共36.0分）
13. 质量的汽车以速率分别驶过一座半径的凸形和凹形形桥的中央，，求：
在凸形桥的中央，汽车对桥面的压力大小；
在凹形桥的中央，汽车对桥面的压力大小；
若汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零，此时汽车的速率是多少
14. 假如将来的某一天你成为了一名优秀的宇航员，并成功登上了月球．当你乘宇宙飞船绕月球表面附近做匀速圆周运动时，测得宇宙飞船绕月球的周期为；已知引力常量为，月球半径为，忽略月球的自转．根据以上信息，求：
月球的质量；
月球表面的重力加速度；
月球上的第一宇宙速度。
15. 如图所示，质量的滑雪运动员从高度的坡顶由静止下滑，斜坡的倾角，滑雪板与雪面之间的动摩擦因数，，，，装备质量不计，则运动员滑至坡底的过程中，
滑雪运动员所受的重力对他做了多少功？
各力对运动员做的总功是多少？
滑至底端时重力的瞬时功率是多少？开发区第三中学2022-2023学年高一下学期4月月考试卷
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8.
9. 10. 11.
12. ；；。
13. 解：对于凸形桥有：
解得：
根据牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力为 ；
对于凹形桥有：
解得：
根据牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力为；
当汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零时，由解得：。
14. 解：设月球质量为，宇宙飞船做圆周运动，由万有引力提供向心力，
有：
解得：
设月球表面重力加速度为，根据月球表面物体重力等于万有引力可得：
解得：月球表面重力加速度
；
宇宙飞船绕月球表面附近做匀速圆周运动时的速度为月球上的第一宇宙速度，则有：
解得月球上的第一宇宙速度为：
。
答：月球的质量为；
月球表面的重力加速度为；
月球上的第一宇宙速度为。
15. 解：
设重力对其做为，据题意有
滑下过程中，运动员受三个力：重力、支持力和摩擦力，设支持力和摩擦力做功分别为和，据题意有
则各力对运动员做的总功为
设滑至斜面底端时的速度为，根据动能定理有
则滑至斜面底端时重力的瞬时功率为
【解析】
1. 【分析】
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
此题是对物理学史的考查；对课本上涉及到的物理学家的名字及伟大贡献必须要理解掌握，同时学习物理学家献身科学的伟大精神；对物理学史的考查历来都是考试的热点问题，平时要多积累、多学习。
【解答】
牛顿在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律，故A错误；
B.卡文迪许成功地测出了万有引力常量，故B错误；
C.相同时间内，不同行星与太阳连线扫过的面积不等，故C错误；
D.在发现万有引力定律的过程中，牛顿应用了牛顿第三定律的规律，故D正确。
故选D。
2. 解：、表示行星的公转周期，不是自转周期，故A错误；
B、是一个与行星无关的量，与中心星体的质量有关，故B正确；
C、开普勒运动定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故C错误；
D、地球绕太阳转动，而月球绕地球转动，二者不是同一中心天体，故对应的不同，因此，故D错误；
故选：．
开普勒运动定律不仅适用于椭圆运动，也适用于圆周运动，不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动．式中的是与中心星体的质量有关的．不同的中心天体，值是不同的．
考查了对开普勒第三定律的理解，开普勒运动定律不仅适用于椭圆运动，也适用于圆周运动，不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动．式中的是与中心星体的质量有关的．
3. 【分析】
啮合后的两齿轮有两轮边缘上线速度大小相等，根据线速度大小相等和各物理量的关系求解即可。
抓住齿轮啮合传动时，两轮边缘上线速度大小相等展开讨论，熟练掌握描述圆周运动的各物理量之间的关系是解决本题的关键。
【解答】
解：根据题意有两轮边缘上的线速度大小相等，即有，
A.根据角速度和线速度的关系得角速度与半径成反比：即，故A错误；
B.根据向心加速度与线速度的关系得，因为，所以：，故B正确；
C.根据周期和线速度的关系得，因为，所以：，故C错误；
D.根据转速和线速度的关系得：因为，所以：，故D错误．
故选B。
4. 解：根据，
重力做功为
则重力做功的平均功率故AB错误．
落地时物体的速度，则重力做功的瞬时功率故C错误，D正确．
故选D。
根据位移时间公式求出物体的下落的高度，从而求出重力做功的大小，根据平均功率公式求出重力的平均速度功率．
结合速度时间公式求出下落的速度，根据瞬时功率公式求出重力的瞬时功率．
解决本题的关键掌握平均功率和瞬时功率的求出，知道平均功率和瞬时功率的区别．
5. 【分析】
由题意可知在最高点，由小球的重力与管壁的弹力的合力提供小球的向心力，小球对管壁有无弹力要分析比较小球的重力与小球在最高点所要提供的向心力大小关系，结合牛顿第二定律与向心力公式分析即可正确解答。
本题的关键是要比较在最高点小球的重力与小球所要提供的向心力大小关系。
【解答】
当小球在最高点时，重力恰能提供所要的向心力时，此时小球对上、下壁均无压力，有，
得，
则当时，所要提供的向心力大于小球的重力，则小球对上壁有压力；
当时，所要提供的向心力小于小球的重力，则小球对下壁有压力；
故ABD错误，C正确。
6. 【分析】
此题考查圆周运动常见的模型，每一种模型都要注意受力分析找到向心力，结合牛顿第二定律分析判断，难度不大。
分析每种模型中物体的受力情况，根据合力提供向心力求出相关的物理量，进行分析即可。
【解答】
A.汽车过凹桥最低点时，加速度的方向向上，处于超重状态，故A错误；
B.小球在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，杆不仅提供拉力也可以提供支持力，所以小球的过最高点的速度只要大于零即可，故B错误；
C.物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动，摩擦力充当向心力，最大角速度对应最大静摩擦力：，即：，所以最先开始滑动，故C正确；
D.火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，外轨对外轮缘会有向内侧的挤压作用，故D错误。
故选C。
7. 【分析】
宇航员抛出的小球做平抛运动，根据水平射程和初速度求出运动的时间，根据求出月球表面的重力加速度大小；
在月球表面物体所受重力等于万有引力，列式求解月球的质量和密度；根据重力提供向心力求出卫星的第一宇宙速度。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上和竖直方向上的运动规律，以及掌握万有引力提供向心力以及万有引力等于重力这两个理论的运用。
【解答】
A、根据平抛运动规律，，，联立解得，故A错误；
B、由，解得，故B错误；
C、由，解得，故C错误；
D、月球的平均密度，故D正确。
故选D。
8. 【分析】
本题考查功和功率的计算以及力的平衡条件的应用，掌握相关公式是解题的关键。
由功的定义得到推力所做的功；由得到推力的功率；根据力的平衡条件得到物体与水平面间的动摩擦因数；由动能定理得到物体克服摩擦力所做的功。
【解答】
A.推力，故A错误；
B.推力的功率为，故B错误；
C.根据力的平衡条件，有：，代入数据解得：，故C正确；
D.根据动能定理，，物体克服摩擦力做功为，故D错误。
故选C。
9. 【分析】
小球受重力和支持力，靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律得出线速度、角速度和向心力的表达式，从而分析判断。
【解答】
A.对球受力分析，受重力和支持力，合力提供向心力，如图所示，故向心力，故两个球的向心力大小相等，故A正确；
B.根据，由于，故，故B正确；
C.有，由于，故，故C错误；
D.根据，有：，故向心加速度，故D错误。
故选AB。
10. 【分析】
根据受力分析比较各个力的大小，再通过，比较做功的大小，注意支持力不做功，结合合力做功的含义结合前面的分析即可判断。
本题考查恒力做功及合力做功的计算，要注意正确进行受力分析，根据功的公式分析力做功情况即可。
【解答】
A、由题意可知，两个力的大小相等，且与位移间的夹角相等，故两力做功一定相等，故A正确；
B、由于对物体有向下压的效果，而是向上提的效果，，可见地面对的支持力大于地面对的支持力，由于的摩擦因数相同，可知物体受到的摩擦力要大于受到的摩擦力；则克服摩擦力做功要多，故B错误；
C、支持力的方向与位移方向垂直，都不做功，所以支持力做功相等，故C正确；
D、由于重力与位移方向垂直，则重力对两个物体都不做功，可见合外力做功等于外力做功与摩擦力做功的代数和，由分析知，合外力对做功较少，故D错误。
11. 【分析】
本题抓住同步卫星为参考量，同步卫星与地球自转同步，可以比较的参量关系，再根据万有引力提供圆周运动向心力比较、参量关系，掌握相关规律是解决问题的关键。
地球的第一宇宙速度是近表面卫星运行速度．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度和周期，根据，比较线速度的大小和周期的大小，根据万有引力提供向心力比较、的线速度、周期。
【解答】
A.为绕地球表面的近地卫星，地球的第一宇宙速度是近表面卫星运行速度．
根据万有引力等于向心力，，所以卫星的速度小于地球的第一宇宙速度，故A错误；
B.，为绕地球表面的近地卫星；是地球同步卫星所以，对于放在赤道上的物体和同步卫星有相同的周期和角速度，根据，所以所以，故B错误；
C.对于放在赤道上的物体和同步卫星有相同的周期和角速度，所以，根据万有引力等于向心力得：，为绕地球表面的近地卫星；是地球同步卫星所以，所以周期大小关系为，故C正确；
D.若卫星要靠近所在轨道，需要先加速，做离心运动，故D正确。
故选CD．
12. 【分析】
本题考查探究圆周运动的规律实验，需要学生根据相关实验原理回答问题，难度不大。
【解答】
本装置的原理是使物体质量、半径、角速度等多个物理量中的一个变化，控制其他物理量不变，以研究向心力与各物理量之间的关系，故采用的是控制变量法，故选：；
图示情景中对比铅球和钢球的运动情况，两物体的质量不同，线速度、角速度和半径相同，所以研究的是向心力与质量之间的关系，故选：；
由向心加速度的公式，可知选项正确，ABD错误，故选C。
13. 本题主要考查了牛顿第二定律的直接应用，知道在凹形桥和凸形桥中央靠竖直方向上的合力提供向心力，难度不大，属于基础题。
、在凸形桥和凹形桥中央靠竖直方向上的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出支持力的大小，根据牛顿第三定律求出汽车对桥面的压力；
当汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零时，根据重力提供向心力求出汽车的速率。
14. 本题主要考查天体质量的计算、卫星的运行规律、第一宇宙速度的推导。
宇宙飞船做圆周运动，由万有引力提供向心力即可得出月球的质量；
根据月球表面物体重力等于万有引力可得月球表面的重力加速度；
宇宙飞船绕月球表面附近做匀速圆周运动时的速度为月球上的第一宇宙速度，由万有引力提供向心力即可得出月球上的第一宇宙速度。
15. 解决本题时要知道重力做功与初末位置有关，与路径无关。也可以根据各力做功的代数和来求总功。
根据来求重力对他做的功；
运动员下滑的过程中，只有重力和摩擦力对他做功，求出各力做的功，即可求得总功；
应用动能定理得到末速度，根据瞬时功率公式计算瞬时功率。
