山东省潍坊高密市第三高级中学2022-2023学年高一下学期4月月考物理试题（含解析）

高密市第三高级中学2022-2023学年高一下学期4月月考
物理试题
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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．如图所示为汽车在水平地面转弯的示意图。关于转弯时汽车速度及汽车所受到合外力F的方向，下列图示可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．喷药无人机为农田喷洒农药的情景如图所示。已知无人机在无风时相对地面水平飞行的速度为5m/s，若当日有速度为3m/s的持续东风，则无人机从南向正北方向沿直线水平飞行完成药液喷洒时，其相对地面的速度大小为（ ）
A．3m/s B．4m/s C．5m/s D．6m/s
3．重庆巴南区的一段“波浪形”公路如图甲所示，公路的坡底与坡顶间有一定高度差，若该公路可看作由半径相同的凹凸路面彼此连接而成，如图乙所示。如甲图所示重力为G的货车平行于中心标线行驶，先后经过了某段凸形路面的最高点M和凹形路面的最低点N时，对面地的压力大小分别为、。则下列判断正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，网球运动员利用竖直训练墙进行训练时，将网球分别自同一高度上的a，b两点斜向上击出后，网球恰能垂直墙壁击中墙上的同一点，不计空气阻力，则关于网球从被击出到击中墙壁的运动过程，下列说法正确的是（ ）
A．自a点被击出后在空中运动的时间长
B．自b点被击出后在空中运动的时间长
C．自a点被击出时的初速度大
D．自b点被击出时的初速度大
5．如图所示，水平转盘上有一质量为m的小物块随转盘做匀速圆周运动且刚好不发生相对滑动，小物块离转轴中心的距离为r，与转盘间的动摩擦因数为。已知最大静摩擦力等于清动摩擦力，重力加速度为g，小滑块此时的线速度大小为（ ）
A． B． C． D．
6．北斗问天，国之夙愿，我国北斗导航定位系统的卫星轨道示意图如图所示。北斗系统55颗，卫星运行的轨道高度普遍高于我国GPS导航系统卫星的高度，其中5颗地球静止同步轨道卫星属于高轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。下列关于地球静止同步轨道卫星的说法正确的是（ ）
A．线速度比地球的第一宇宙速度小
B．周期比地球的自转周期短
C．角速度比GPS系统的卫星大
D．向心加速度比赤道上随地球自转的物体小
7．在中国空间站“天和”核心舱圆满完成两次“中国空间站太空授课”的“神舟十三号”飞行乘组航天员，已于4月16日采用“快速返回”技术安全返回。已知空间站离地面的高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．在空间站内可以利用天平称量出“冰墩墩”的质量
B．空间站轨道处的重力加速度大小为
C．地球的平均密度为
D．空间站的线速度大小为
8．如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M，长杆的一端放在地上通过铰链连接形成转轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处，在杆的中点C处拴一细绳，绕过两个滑轮后挂上重物M，C点与O点距离为L，现在杆的另一端用力，使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度缓缓转至水平位置（转过了90°角），此过程中下述说法中正确的是（ ）
A．重物M做匀速直线运动
B．重物M先超重后失重
C．重物M的最大速度是，此时杆水平
D．重物M的速度一直变大
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．生活中的很多现象往往都可从物理的角度进行解释，甲图展示的是正在脱水的衣物，乙图展示的是火车正在水平面内转弯，丙图展示的是儿童正在荡秋千，丁图展示的是摩托车骑手正在球形铁笼竖直平面内沿内壁进行“飞车走壁”表演。下列对四幅图中有关现象的说法正确的是（ ）
A．甲图衣物中的水分因受到离心力的作用而被甩出
B．乙图中只要外轨高于内轨，火车的轮缘就不会对外轨产生侧向挤压
C．丙图中秋千从高处摆至最低点时，儿童一定处于超重状态
D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的速度一定不为零
10．从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。“天问一号”探测器携带“祝融”号火星车被火星捕获后，环绕火星先由椭圆轨道Ⅲ变到椭圆轨道Ⅱ，再变到圆轨道Ⅰ过程的示意图如图所示，其中P、Q两点分别为轨道Ⅱ上的近火点和远火点，三条轨道均在P点相切，且在各轨道上均可视为无动力运行。忽略大气阻力和其它天体对“天问一号”运动的影响，下列关于“天问一号”探测器的说法正确的是（ ）
A．在轨道Ⅱ上经过Q点时的线速度小于经过P点时的线速度
B．在轨道Ⅱ上经过Q点时的线速度等于经过P点时的线速度
C．在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度小于经过P点时的加速度
D．在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度等于经过P点时的加速度
11．如图，某同学在A点把一篮球以初速度斜向上抛出，与水平面成60°，曲线ACB为篮球在空中的部分轨迹，C为轨迹最高点，篮球进入球框B点时速度方向与水平面成45°，忽略篮球受到的空气阻力，射高为h，从A点到C点的时间为，C点到B点的时间为，重力加速度为g，则（ ）
A． B． C． D．
12．A，B两个小球分别用长为10L，5L的细绳悬挂在同一竖直线的两点，现使两球在水平面内做圆周运动，且角速度均缓慢增大，当两球刚好运动到相同高度时，A，B两球运动半径分别为6L，4L，两球离地高度为12L，则下列说法正确的是（ ）
A．在角速度缓慢增大的过程中两绳的拉力均增大
B．此时两球的周期比为A
C．此时A球的速度为
D．两根绳都剪断，两球不可能落在水平地面上同一点
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．在“探究平抛运动的特点”的实验中：
（1）如采用甲图所示的装置完成实验，在实验前应（ ）
A．将斜槽的末端切线调成水平
B．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
C．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点
D．测出平抛小球的质量
（2）图乙为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果g取，那么：
①照相机的闪光频率是________Hz；
②小球运动中水平分速度的大小是________m/s；
③小球经过B点时的速度大小是________m/s。
14．某同学为探究做圆周运动物体“向心加速度的大小与角速度、半径的关系”，设计实验如图甲所示。调速电机可带动圆形转桌绕圆心O水平转动，固定在支架上的手机竖直放置，到圆心O的距离可以调节，手机随转桌一起转动时，两者始终无相对滑动。某次实验中先将手机固定在桌面上的M点，调节转桌的转速，利用手机软件测得手机绕O点转动时的多组向心加速度和相应角速度的大小并记录数据。以手机的向心加速度大小a为纵轴，以转桌的角速度大小为横轴建立平面直角坐标系，利用获得的数据在坐标系中描出的点如图乙所示。
（1）由图乙可知，当转桌转动的角速度大小为12rad/s时，手机绕O点转动的线速度大小为________m/s（结果保留3位有效数字）；
（2）利用图乙中描出的点，在图乙中画出关系图像________；
（3）为直观得出向心加速度a与角速度的关系，利用原数据作出的图像如图丙所示。由图丙可知，本次实验中手机离圆心O的距离为________m（结果保留3位有效数字）；
（4）要验证“手机随转桌转动时的向心加速度大小与手机离圆心O的距离成正比”，需保持手机随转桌转动时手机的________不变。
15．已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转，万有引力常量为G。求；
（1）地球的质量；
（2）地球卫星的最小发射速度；
（3）若地球某卫星离地面的高度为h，则其运行周期多大。
16．某质点在Oxy平面上运动，时，质点位于y轴上，它在x方向运动的速度时间图像如图甲所示，在y方向运动的位移时间图像如图乙所示。求：
（1）时质点速度的大小和方向；
（2）时质点的位置坐标。
17．“抛石机”是古代战争中常用的一种设备，其装置简化原理如图所示。“抛石机”长臂的长度，短臂的长度。在某次攻城战中，敌人城墙高度，士兵们为了能将石块投入敌人城中，在城外堆出了高的小土丘，在小土丘上使用“抛石机”对敌人进行攻击。士兵将质量的石块装在长臂末端的弹框中，开始时长臂处于静止状态，其与水平底面夹角。现对短臂施力，当长臂转到竖直位置时立即停止转动，石块被水平抛出且恰好击中城墙正面与小土丘等高的P点，P点与抛出位置间的水平距离。不计空气阻力，重力加速度。
（1）求石块刚被抛出时短臂末端的速度大小v。
（2）求石块转到最高点时对弹框竖直方向作用力的大小。
（3）若城墙上端的水平宽度，则石块抛出时速度多大才可以击中敌人城墙顶部？
18．如图所示，AB为竖直光滑圆弧的直径，其半径，A端沿水平方向。水平轨道BC与半径的光滑圆弧轨道CDE相接于C，D为圆轨道的最低点，圆弧轨道CD，DE对应的圆心角。圆弧和倾斜传送带EF相切于E点，EF的长度为。一质量为的物块（视为质点）从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道，并从A点飞出，经过C点恰好沿切线进入圆弧轨道，再经过E点，随后物块滑上传送带EF。已知物块经过E点时速度大小与经过C点时速度大小相等，物块与传送带EF间的动摩擦因数，取，，。求：
（1）物块从A点飞出的速度大小和在A点受到的支持力大小（结果保留两位有效数字）；
（2）物块到达C点时的速度大小及对C点的压力大小；
（3）若物块能被送到F端，则物体从E端到F端所用时间的范围。（该问结果可保留根式）
高密市第三高级中学2022-2023学年高一下学期4月月考
物理试题参考答案
1．【答案】D【详解】汽车转弯时做曲线运动，则速度方向沿轨迹的切线方向，所受的合外力指向轨迹的凹向，则正确的图可能为D。故选D。
2．【答案】B【详解】由图可知无人机的合运动方向由南向北，则由速度合成可知无人机相对地面的速度为，故选B。
3．【答案】C【详解】A．在凸形路面的最高点M，由牛顿第二定律有，由牛顿第三定律可得，则可知，故A错误；BCD．在凹形路面的最低点N，由牛顿第二定律有，由牛顿第三定律可得，则可得，，故BD错误，C正确；故选C。
4．【答案】C【详解】AB．因网球恰能垂直墙壁击中墙上的同一点，则可将网球的运动看成反向的平抛运动，网球在竖直方向上运动的高度相同，根据，可知二者在空中运动的时间相同，AB错误；CD．将网球的运动看成反向的平抛运动，根据图像可知，a点与墙之间的水平距离更大，根据，可知网球自a点被击出时的初速度大，C正确，D错误。故选C。
5．【答案】B【详解】对小滑块由牛顿第二定律可知，解得，故选B。
6．【答案】A【详解】A．由，得，因其轨道半径大于地球半径，所以地球静止同步轨道卫星的线速度比地球的第一宇宙速度小，故A正确；B．地球静止同步轨道卫星的周期等于地球的自转周期，故B错误；C．同步卫星运行的轨道高度高于我国GPS导航系统卫星的高度，则由，得，可知同步卫星的角速度比GPS系统的卫星小，故C错误；D．由，因其轨道半径大于地球半径，所以同步卫星的向心加速度比赤道上随地球自转的物体大，故D错误。故选A。
7．【答案】D【详解】A．在空间站内不可以利用天平称量出“冰墩墩”的质量，因为严格来讲，天平测的是物体对天平的压力，再转化为质量，在空间站中失重，所以不能测质量，A错误；设空间站轨道处的重力加速度大小为，则有，对地球表面上的物体，有，联立可得，B错误；C．根据，可得，则地球的平均密度为，C错误；D．根据万有引力提供向心力，有，可得，根据对C选项的分析可得，则，D正确。故选D。
8．【答案】B【详解】ACD．设C点线速度方向与绳子沿线的夹角为（锐角），由题知C点的线速度为，该线速度在绳子方向上的分速度为，则有，的变化规律是从开始最大（90°）然后逐渐变小，所以逐渐变大，直至绳子和杆垂直，变为零度，绳子的速度变为最大，为；然后，又逐渐增大，逐渐变小，绳子的速度变慢；所以重物M的速度先增大后减小，且最大速度为，此时杆是与绳垂直，而不是水平的，故ACD错误；B．根据以上分析可知，重物的速度先增大后减小，所以重物M先向上加速后向上减速，加速度方向先向上后向下，重物M先超重后失重，故B正确。
9．【答案】CD【详解】A．甲图脱水桶的脱水原理是：当水滴的附着力小于需要的向心力时，水滴做离心运动，从而沿切线方向甩出，水滴并非受到离心力的作用，选项A错误；B．乙图中只要火车的速度满足规定的速度时，火车的轮缘对内轨和外轨均无侧向作用力，当火车的速度超过规定的速度时，火车有做离心运动的趋势，此时火车的轮缘就会对外轨产生侧向挤压，选项B错误；C．丙图中秋千从高处摆至最低点时，加速度向上，则儿童一定处于超重状态，选项C正确；D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的最小速度满足，即，即速度一定不为零，选项D正确。故选CD。
10．【答案】AC【详解】AB．在轨道Ⅱ上，Q点离火星最远，P点离火星最近，根据开普勒第二定律可知飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过Q点时的线速度小于经过P点时的线速度，故A正确，B错误；CD．由解得，在轨道Ⅱ上，Q点离火星最远，P点离火星最近，所以在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度小于经过P点时的加速度，故C
正确，D错误。故选AC。
11．【答案】BC【详解】AB．篮球从A到C的斜上抛运动由逆向思维可看成由C到A的平抛运动，水平方向的匀速直线运动，有，竖直方向为匀加速直线运动，有，解得，故A错误，B正确；CD．C到A的平抛，时间为，C点到B点的时间为，有，可得，则，故C正确，D错误；故选BC。
12．【答案】ABC【详解】A．设绳子与竖直方向的夹角为，则绳子的竖直分力始终与重力平衡，在角速度缓慢增大的过程中，逐渐变大，则两绳的拉力均逐渐增大，A正确；B．由题意可知，，则，，联立可得，B正确；C．此时对于A球，解得，C正确；D．由，B球做圆周运动的速度为，两根绳都剪断，两球做平抛运动，由平抛运动规律可知，，，如图，当，两球会落到同一点，D错误。故选ABC。
13．（8分）【答案】①．AB ②．10 ③．1.5 ④．2.5
【详解】（1）[1]A．实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度则应将斜槽的末端切线调成水平用，故A正确；B．根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此在实验前，应使用重锤线调整面板在竖直平面内，即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行，故B正确；C．应以小球平抛的初始位置即球心为坐标系的原点，建立坐标系。故C错误；D．小球的轨迹与其质量无关，所以不必测量小球的质量，故D错误。故选AB；
（2）在竖直方向上有，其中，代入求得，则频率。
（3）水平方向匀速运动，有，其中，代入解得。
[4]根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度，在B点有，所以B点速度为。
14．（8分）【答案】①．2.67 ②．见题解 ③．0.222~0.240 ④．角速度（周期、频率、转速）
【详解】（1）[1]由乙图可知，当转桌转动的角速度大小为12rad/s时，向心加速度大小为，根据，可得
（2）[2]用平滑的曲线把点连接起来，如图所示
（3）[3]根据，可知图像的斜率等于手机离圆心O的距离
（4）加速度与半径和角速度都有关系，要验证手机随转桌转动时的向心加速度大小与手机离圆心O的距离成正比，则采用控制变量法的实验方法，应该保持角速度不变，改变半径。因为角速度，故也可保持周期或频率或转速不变。
15．（6分）【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）在地球表面，有，则地球的质量为
（2）由得地球卫星的最小发射度为
（3）由得
16．（10分）【答案】（1）；沿x轴正方向偏向y轴负方向45°；（2）位置为（5m，5m）
【详解】（1）由图像可知，质点在x方向上做匀加速直线运动，时质点在x方向的分速度大小
质点在y方向上沿y轴负方向做匀速直线运动，由图像可得y方向的分速度大小
故时质点的速度大小
设此时的速度方向与x轴正方向的夹角为，由几何关系可知
解得，故此时的速度沿x轴正方向偏向y轴负方向45°；
（2）由图像可知，时质点的位置为（0，10m），在1s的时间内，质点沿y轴方向运动的分位移
故时，质点的y轴坐标为
内，沿x轴方向运动的分位移
故时，质点的x轴坐标为，即时质点的位置坐标为（5m，5m）。
17．（12分）【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）石块抛出后做平抛运动，有
则石块抛出时的速度
长臂和短臂的角速度相同，有
代入数据解得
（2）石块转到最高点时，弹框对石块竖直方向的作用力和石块的重力的合力提供石块做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律知，石块转到最高点时对弹框竖直方向作用力的大小为177N。
（3）石块击中城墙顶部时，根据公式，有
代入数据解得
石块击中城墙顶部的水平位移
抛出时初速度
代入数据解得
18、（16分）【答案】（1）8m/s，61N；（2）10m/s，208N；（3）
【详解】（1）小球从A点到C点做平抛运动，竖直方向有
在C点，有
解得
在A点，对物块根据牛顿第二定律得
解得
（2）物块到达C点时速度大小
在C点对物块，根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
由牛顿第三定律知，物块对C点的压力大小
（3）因为，设传送带的速度为v，物块刚滑上传送带时，若物块的速度大于传送带的速度，物块的加速度大小为，根据牛顿第二定律可知
解得
物块速度减至传送带速度所需时间为
通过的位移为
达到相同速度后，由于，故物体继续向上做减速运动，根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小
当到达F点时，速度恰好为零，则，
，
代入数据解得，，
上滑所需要的最大时间
若传送带的速度始终大于等于物块向上滑动的速度，则物块在传送带上一直以加速度向上做减速运动，则
代入数据解得
物块从E端到F端所用时间的范围为