安徽省定远县2022-2023学年下学期第二次月考（3月份）高一物理试题（含解析）

2022-2023学年下学期第二次月考（3月份）
高一物理试题
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共10小题，共30分）
1. 如图是码头的旋臂式起重机，当起重机旋臂水平向右保持静止时，吊着货物的天车沿旋臂向右匀速行驶，同时天车又使货物沿竖直方向先做匀加速运动，后做匀减速运动．该过程中货物的运动轨迹可能是下图中的( )
A. B. C. D.
2. 在年女排世界杯比赛中，中国女排最终连赢三局，比击败最后一个对手阿根廷女排，以十一连胜的不败战绩卫冕世界杯冠军，给祖国华诞献上冠军奖杯如图所示，在对阵美国队的比赛中，中国女排主攻手朱婷从号位发起进攻，扣球高度高达，她的一记重扣，为中国队获得了关键的一分；若朱婷水平击球，重力加速度，不计空气阻力，请你估算朱婷的击球速度可能为( )
A. B. C. D.
3. 在年世界田径锦标赛男子跳远决赛中，岁的中国选手王嘉男凭借最后一跳米的成绩逆风翻盘，夺得中国田径史上首枚世锦赛跳远金牌。这不仅是中国男子田赛项目的历史性突破，也是亚洲运动员第一次登上世锦赛跳远冠军的宝座。某同学在校运会上参加跳远比赛，他腾空过程中离地面的最大高度，成绩为，该同学落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为，将该同学视为质点，不计空气阻力，则有
A. B. C. D.
4. 如图所示，质量相同的钢球、分别固定在、盘的边缘，、两盘的半径之比为，、分别是与盘、盘同轴的轮，、轮半径之比为，、两轮在同一皮带带动下匀速转动下列说法正确的是( )
A. 钢球、角速度大小之比
B. 钢球、线速度大小之比
C. 钢球、加速度大小之比
D. 钢球、受到的向心力大小之比
5. 对于开普勒行星运动定律的理解，下列说法中正确的是( )
A. 开普勒三大定律仅适用于太阳系中行星的运动
B. 开普勒第二定律表明，行星离太阳越远，速度越大
C. 月亮绕地球运动的轨道是一个标准的圆，地球处在该圆的圆心上
D. 开普勒第三定律中，月亮绕地球运动的值与地球绕太阳运动的值不同
6. 北斗问天，国之夙愿．我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的倍．则该地球静止轨道卫星( )
A. 其发射速度一定大于
B. 在轨道上运动的线速度一定小于
C. 环绕地球运动的轨迹是椭圆
D. 它可以经过北京正上空，所以我国能利用它进行电视转播
7. 角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕轴转动时，元件发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知的质量为，弹簧的劲度系数为、自然长度为，电源的电动势为、内阻不计。滑动变阻器总长也为，电阻分布均匀，系统静止时在点，当系统以角速度转动时，则：( )
A. 电路中电流随角速度的增大而增大
B. 电路中电流随角速度的减小而减小，
C. 弹簧的伸长量为
D. 输出电压与的函数式为
8. 我国越野滑雪集训队为备战冬奥会，在河北承德雪上项目室内训练基地，利用工作起来似巨型“陀螺”的圆盘滑雪机模拟一些特定的训练环境和场景，其转速和倾角与水平面的最大夹角达根据需要可调。一运动员的某次训练过程简化为如下模型：圆盘滑雪机绕垂直于盘面的固定转轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴距离为处的运动员保持如图滑行姿势，可看成质点与圆盘始终保持相对静止，运动员质量为，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，盘面与水平面的夹角为，取，已知，。则下列说法正确的是( )
A. 运动员随圆盘做匀速圆周运动时，合力一定是恒力
B. 的最大值约为
C. 取不同数值时，运动员在最高点受到的摩擦力一定随的增大而增大
D. 运动员由最低点运动到最高点的过程中摩擦力对其所做的功约为
9. 人类探索宇宙的脚步从未停止，登上火星、探寻火星的奥秘是人类的梦想，中国计划于年登陆火星。地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比( )
行星 半径 质量 轨道半径
地球
火星
A. 火星的第一宇宙速度较大 B. 火星做圆周运动的加速度较大
C. 火星表面的重力加速度较小 D. 火星的公转周期较小
10. 地球表面的重力加速度为，地球半径为，引力常量为，忽略地球自转的影响，可估算地球的平均密度为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共5小题，共20分）
11. 月日，美国宣布首次发现了双中子星合并产生引力波的事件，引力波开启宇宙研究新时代。如图甲所示是一对相互环绕旋转的质量不等的双黑洞系统，其示意图如图乙所示，双黑洞、在相互之间的万有引力的作用下，绕其连线上的点做匀速圆周运动，若双黑洞的质量之比，则 ( )
A. 黑洞、做圆周运动的角速度之比为
B. 黑洞、做圆周运动的向心力大小之比为
C. 黑洞、做圆周运动的半径之比为
D. 黑洞、做圆周运动的线速度之比为
12. 如图所示，细绳一端系着质量为的物体在水平台面上，另一端通过光滑小孔吊着质量为的物体，的中点与圆孔的距离为，已知和水平面的最大静摩擦力为，现在相对平面静止一起绕中心轴线匀速转动，当角速度突然变为以下何值时，将向上移动( )
A. B. C. D.
13. 如图所示为一半球形的坑，其中坑边缘两点、与圆心等高且在同一竖直面内。现甲、乙两位同学分别站在、两点，同时将两个小球以、的速度沿图示方向水平抛出，发现两球刚好落在坑中同一点，已知，忽略空气阻力。则下列说法正确的是( )
A. 两球拋出的速率之比为：
B. 若仅增大，则两球将在落入坑中之前相撞
C. 两球的初速度无论怎样变化，只要落在坑中的同一点，两球抛出的速率之和不变
D. 若仅从点水平抛出小球，改变小球抛出的速度，小球可能垂直坑壁落入坑中
14. 宇航员在地球表面以一定的初速度竖直上抛一小球，经过时间落回原处；若在某星球表面以相同的速度竖直上抛一小球，则需经时间落回原处．已知该星球半径与地球半径之比为，则( )
A. 该星球表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为
B. 该星球质量与地球质量之比为
C. 该星球密度与地球密度之比为
D. 该星球的“第一宇宙速度”与地球的第一宇宙速度之比为
15. 年月日，长征五号运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入预定轨道，月日，嫦娥五号进入环月轨道飞行，月日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤着陆地球。假设嫦娥五号环绕月球飞行时，在距月球表面高度为处，绕月球做匀速圆周运动不计周围其他天体的影响，测出飞行周期，已知万有引力常量和月球半径。则
A. 嫦娥五号绕月球飞行的线速度 B. 月球的质量为
C. 月球表面的重力加速度 D. 月球的第一宇宙速度
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共12分）
16. （6分） “探究平抛运动的特点”实验装置图如图所示，通过描点法画出平抛小球的运动轨迹．
在做“探究平抛运动的特点”实验时，除了木板、小球、斜槽、重垂线、铅笔、图钉、白纸、复写纸之外，下列实验器材中还需要的有______。填入正确选项前的字母
A. 刻度尺 B. 秒表 C. 天平
引起实验结果出现误差的原因可能是_________。
A. 实验中使用密度较小的小球
B. 斜槽不光滑，有摩擦
C. 小球自由滚下时起始位置不完全相同
D. 以斜槽末端紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点
实验中，某同学安装实验装置时斜槽末端的切线不水平，导致斜槽的末端斜向上与水平方向所成的夹角为。该同学在某次实验时，以小球离开斜槽时运动的起始点为坐标原点，建立平面直角坐标系，此时小球速度大小为。请根据平抛运动规律写出小球水平方向的位移与时间关系式____和竖直方向的位移与时间关系式_____。
17. （6分） 某物理小组的同学设计了一个粗制玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器圆弧部分的半径为。完成下列填空：
将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图所示，托盘秤的示数为
将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图所示，该示数为
将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为多次从同一位置释放小车，记录各次的值如下表所示：
序号
根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 小车通过最低点时的速度大小为 。重力加速度大小取，计算结果保留位有效数字
四、计算题（本大题共3小题，共38分）
18. （12分）如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘处放着一质量为的小铁球可看作质点，铁球与水平桌面间的动摩擦因数现用水平向右推力作用于铁球，作用一段时间后撤去。铁球继续运动，到达水平桌面边缘点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道的端沿切线进入圆弧轨道，碰撞过程速度不变，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点已知，、、、四点在同一竖直平面内，水平桌面离端的竖直高度，圆弧轨道半径，点为圆弧轨道的最低点，求：取，，
铁球运动到圆弧轨道最高点点时的速度大小；
若铁球以的速度经过圆弧轨道最低点，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小；计算结果保留两位有效数字
铁球运动到点时的速度大小；
水平推力作用的时间。
19. （12分）利用万有引力定律可以测量天体的质量。
测地球的质量
已知地球表面重力加速度为，地球半径为，引力常量为。若忽略地球自转的影响，求地球的质量。
测“双星系统”的总质量
所谓“双星系统”，是指在相互间引力的作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动的两个星球和，如图所示。已知、间距离为，、绕点运动的周期均为，引力常量为，求、的总质量。
测月球的质量
若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成“双星系统”。已知月球的公转周期为，月球、地球球心间的距离为。你还可以利用、中提供的信息，求月球的质量。
20. （14分） 如图所示，水平桌面上放一个截面为等腰直角三角形的光滑斜面，现从斜面的点沿方向以一定的速度抛出一球，小球刚好沿斜面滚到点；再从斜面的点沿一定的水平方向速度抛出一小球，小球刚好平抛运动落到点，已知，当地重力加速度为，不计空气阻力，小球均可以视为质点，质量均为。求：
两小球的运动时间和；
两小球的初速度和；
小球运动多长时间后离斜面距离最远？
答案和解析
1.【答案】
【解析】货物在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上先做匀加速直线运动，加速度方向向上，因为合加速度的方向竖直向上，与合速度不在同一条直线上，合运动的轨迹为曲线。因为加速度的方向即合力的方向大致指向轨迹凹的一向，即先向上弯曲；然后货物在竖直方向做减速运动，同上分析可知，在后一段弯曲的方向向下，故ABD错误，故C正确。
故选C。
2.【答案】
【解析】解：根据得下落得时间为：，
从号位击球，当球恰好沿对角线落在界内时，速度最大，此时水平方向的位移为：
则击球的最大初速度为：。
所以：故A正确，BCD错误
故选：。
3.【答案】
【解析】运动员从最高点到落地的过程做平抛运动，根据平抛运动的推论，速度的反向延长线过
水平位移的中点，则有：，故ABC错误；D正确。
故选D。

4.【答案】
【解析】皮带传动时，、两轮边缘上的各点线速度大小相等，所以，轮、轮半径之比为：，
由得轮、轮角速度之比为：：：，
共轴转动的各点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则钢球、角速度之比为：：：，
又因为两钢球、分别放在，盘的边缘，，两盘的半径之比为，由得钢球、的线速度之比为：：：：，
根据可知，钢球、加速度大小之比，
根据可知，钢球、受到的向心力大小之比，
故C正确，ABD错误。
5.【答案】
【解析】A.开普勒三大定律不仅仅适用于太阳系中行星的运动，也适合于宇宙中其他天体的运动， A错误；
B.开普勒第二定律表明，行星绕太阳运动时，行星离太阳越远，速度越小，B错误；
C.月亮绕地球运动的轨道是一个椭圆，地球处在椭圆的其中一个焦点上，C错误；
D.值与中心天体的质量有关，月亮绕地球运动的 值与地球绕太阳运动的 值不相同，D正确。

6.【答案】
【解析】A.第二宇宙速度是卫星脱离地球吸引的最小发射速度，故北斗卫星发射速度小于，故A错误；
B.第一宇宙速度是卫星的最大运行速度，故北斗卫星运行速度一定小于，故 B正确；
北斗卫星运行轨道在赤道轨道内，绕地球做匀速圆周运动，故CD错误；
故选B。
7.【答案】
8.【答案】
【解析】A.运动员随圆盘做匀速圆周运动合力的大小不变，但是合力的方向时刻改变，故合力不是恒力，故A错误；
B.在圆盘最低点有：，当达到最大值时，有最大值，计算可得，故B正确；
C.对运动员，在最高点有：，故当取不同数值时，运动员在最高点受到的摩擦力随的增大先减小，后反向增大，C错误；
D.运动员由最低点运动到最高点的过程中摩擦力对其所做的功等于物体重力势能的增加量，即，故D错误。
9.【答案】
【解析】根据得，第一宇宙速度，火星质量和半径的比值较小，则火星的第一宇宙速度较小，故A错误．火星和地球均绕太阳做圆周运动，根据
得：，，火星的轨道半径较大，则加速度较小，周期较大，故DB错误．根据得：，由于火星质量和半径的二次方比值较大，则火星表面的重力加速度较大，故C正确．故选C．
10.【答案】
【解析】解：地球表面的物体受到的万有引力等于物体的重力，有：，得地球质量为：
地球的体积：
故地球的密度：，故A正确，BCD错误。
故选A．
11.【答案】
【解析】由于二者绕连线上同一点做匀速圆周运动，二者角速度相等，又由彼此间的万有引力提供向心力，故有：，解得二者半径与质量成反比，故有：，故AC正确；
B.由于二者由万有引力提供向心力，故二者圆周运动的向心力之比为：：，故B错误；
D.由线速度与角速度的关系可知，当角速度相同时，二者做圆周运动的线速度与半径成正比，故二者线速度之比为：，故D错误。故选AC。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查离心运动，解决问题的关键是明确物体发生离心运动的条件：合外力不足以提供向心力，结合受力分析，列式即可求解。
【解答】
向上运动，则发生离心运动，故此时，解得：，故BCD正确，A错误。
故选：。
13.【答案】
【解析】解：、根据几何关系知，到点的水平方向的距离等于，
所以甲球的水平位移，
乙的水平位移，
则甲、乙两球落在点的水平位移之比为：，运动时间相等，
由知初速度之比为：；，故A正确；
B、两球在竖直方向都做自由落体运动，若只增大，而不变，则甲球运动轨迹将向右偏移一些，两球仍可在空中相遇，将在落入坑中之前相撞，故B正确；
C、要两小球落在弧面上的同一点，则水平位移之和为，则，落点不同，竖直方向位移就不同，也不同，所以不是一个定值，故C错误；
D、根据平抛运动速度的反向延长线交水平位移的中点，知小球甲的速度方向不会沿半径方向，也就不可能垂直坑壁落入坑中，故D错误。
14.【答案】
【解析】A.设地球表面重力加速度为，设该星球表面附近的重力加速度为，根据竖直上抛回到原处，知以相同初速度竖直上抛，重力加速度之比等于它们所需时间之反比，
星球上的时间与地球上的时间比：，则星球表面重力加速度和地球表面的重力加速度之比：：故A错误，
B.根据万有引力等于重力，得星球和地球表面的重力加速度之比为：，半径比为：，所以星球和地球的质量比：：故B正确，
C.根据密度的定义，所以，故C正确，
D.第一宇宙速度，所以，故D错误．
故选BC。
15.【答案】
【解析】A.根据线速度与周期的关系可得嫦娥五号的线速度为，故A错误；
B.嫦娥五号绕月球运行时，万有引力提供向心力，则有，可得月球的质量为，故B正确；
C.不考虑月球自转时，在月球表面上的物体所受万有引力与重力相等，则有，可得月球表面的重力加速度为，故C正确；
D.第一宇宙速度是最大的运行速度，则有，可得月球的第一宇宙速度为，故D错误。故选BC。
16.【答案】【小题】
【小题】
【小题】 ；
17.【答案】 ； 。
【解析】解：根据最小分度为，注意估读到最小分度的下一位，为；
根据表格知最低点小车和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为：
解得：
根据牛顿运动定律知：，
代入数据解得：
18.【答案】小球恰好通过点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得：
可得：；
小球在点受到的支持力与重力的合力提供向心力，则：
代入数据可得：；
由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力大小：
小球从点到点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有：
得：
小球沿切线进入圆弧轨道，则：；
小球从点到点的过程中做平抛运动，水平方向的分速度不变，可得：
小球在水平面上做加速运动时：
可得：
小球做减速运动时：
可得：
由运动学的公式可知最大速度：；
又：
联立可得：。
19.【答案】解：设地球的质量为，地球表面某物体质量为，忽略地球自转的影响，则有
解得：。
设的质量为，到的距离为，设的质量为，到的距离为，
根据万有引力提供向心力公式得：
，
，
又因为
解得：。
设月球的质量为，由可知，
由可知，
解得：。
20.解：根据题意可知，斜面倾角为，对小球体进行受力分析，可知其做类平抛运动，加速度为，
小球在沿斜面方向做匀加速运动，解得，
对小球，竖直方向有，解得；
小球在水平做匀速直线运动，
小球在水平做匀速直线运动，
解得，；
设，则，，
将小球的初速度沿与垂直于分解，则垂直于方向上先做匀减速直线运动，后反向做匀加速直线运动，加速度，
当垂直于方向上速度减为时，小球距离斜面最远，根据逆向思维有，
解得。