2022-2023 学年度高铁中学第三次月考试卷 B． h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
C． h 越高，摩托车做圆周运动的周期将越小
物理
D． h 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
第 I卷（选择题）
一、单选题（本大题共 7 小题，每小题 4 分，共 28.0 分） 6．2020 年 11 月 24 日我国发射的“嫦娥五号”卫星进入环月轨道，若卫星绕月做匀速圆周运动
1．以下运动不属于机械运动的是（ ） 的轨道半径为 r，周期为 T。已知月球的半径为 R，引力常量为 G，则（ ）
2 3
A．洋务运动 B．马路上行驶的汽车 C．晨跑的同学 D．水中游动的鱼 4 R 3 A．月球的质量为 2 B．月球的平均密度为GT GT 2
2．关于曲线运动，下列说法正确的是（ ） 4 2r3 2 r
C．月球表面的重力加速度为 2 2 D．月球的第一宇宙速度为
A．两个直线运动的合运动一定是直线运动 R T T
7．如图所示，竖直面内的圆形管道半径 R远大于横截面的半径，有一小球的直径比管横截面直
B．曲线运动一定是变速运动
径略小，在管道内做圆周运动．小球过最高点时，小球对管壁的弹力大小用 F表示、速度大小
C．物体在恒力作用下的运动一定是直线运动
用 v表示，当小球以不同速度经过管道最高点时，其 F v2图象如图所示．则（ ）
D．做曲线运动的物体的加速度一定变化
3．某卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径是 r，速度大小为 v，其绕行周期为（ ）
r r 2 rA． 2 B． C． 2 D．2
r
v v v v
4．有一质量为 M、半径为 R、密度均匀的球体，在距离球心 O为 2R 的地方有一质量为 m的质点。
1
现将 M中挖去半径为 2 R 的球体，如图所示，则剩余部分对 m2的万有引力 F为多少（ ）
aR R
A．小球的质量为 B．当地的重力加速度大小为
c a
C． v2 b时，小球对管壁的弹力方向竖直向下 D． v2 2b时，小球受到的弹力大小是重力大小
的三倍
二、多选题（本大题共 3 小题，每小题 6 分，共 18.0 分，在每小题给出的四个选项中，有
两个或两个以上的选项符合题目要求，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，错选或漏
G 23Mm G 25MmA． B． 选的不得分）
100R2 100R2
27Mm 29Mm 8．如图是某行星绕太阳运行的椭圆轨道示意图，下列说法正确的是（ ）
C．G D．G
100R2 100R2
5．有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台侧壁高速行驶，做
匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为 h，下列说法
中正确的是（ ）
A．太阳处在椭圆轨道的一个焦点上
B．图中行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
C．对于任意一个行星，在近日点的速率小于在远日点的速率
D．距离太阳越远的行星运行周期越长
A． h越高，摩托车对侧壁的压力将越大
第 1页 共 6页 ◎ 第 2页 共 6页
9．如图所示，圆弧半径为 R、内径很小的光滑半圆管竖直放置在水平地面上，两个质量均为 m 释放，是为了每次平抛______；
的小球 A、B以不同的速度进入管内（小球直径略小于半圆管横截面直径），A通过最高点 C时， （2）图乙是正确实验取得的数据，其中 O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______m/s；
对管壁上部压力为 3mg，B 通过最高点 C时，对管壁上下部均无压力，则关于小球 A通过最高点 （ g 9.8m / s2，结果保留两位有效数字）
C时的速度 vA及 A、B两球落地点间的距离 x，下列选项中正确的是（重力加速度大小为 g）（ ）
（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长 L 5cm，通过实验，记录了小球在运动
途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s；B 点的竖直分速度
为______m/s。（ g 10m / s 2，结果保留两位有效数字）
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。
A．x＝R B．x＝2R C．vA 2 gR D． vB gR
10．如图所示，两相同木块 A和 B放在水平转盘上，二者用长为3L的不可伸长的细绳连接，A
到转盘中心的距离为 L，两木块与转盘的最大静摩擦力等于各自重力的 k倍，重力加速度为 g。
整个装置能绕通过转盘中心的竖直转轴O1O2转动，开始时绳刚好伸直，现使装置的角速度 由零
开始缓慢增大，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
（1）本实验采用的科学方法是___________。
A．控制变量法 B．累积法
C．微元法 D．放大法
（2）图示中若用皮带连接的两个塔轮半径相等，保证两球线速度相同，两球是体积相同的铅球
kg
A．当 时，绳上开始产生张力 和钢球，则正在探究的是_________。
L
kg A．向心力的大小与半径的关系
B．当0 时，A所受的摩擦力为零
L B．向心力的大小与线速度大小的关系
2kgC．当 时，A、B相对转盘开始滑动
L C．向心力的大小与角速度的关系
D．从转盘开始转动到 A、B相对转盘开始滑动，A的摩擦力先增大后减小，再增大 D．向心力的大小与物体质量的关系
第 II 卷（非选择题） （3）通过本实验可以得到的结论是___________。
三、实验题（本大题共 2 小题，每空 2 分，共 16.0 分） 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
11．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。 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、解答题
13．如图所示，“好奇号”火星探测器于 2012 年成功登陆火星表面。在登陆火星前，“好奇号”
在距火星表面高度为 h 的轨道上绕火星做匀速圆周运动，周期为 T。已知火星的半径为 R，引
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______。每次让小球从同一位置由静止 力常量为 G，忽略其他天体对探测器的引力作用，求：
第 3页 共 6页 ◎ 第 4页 共 6页
（1）探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小；（4分） （4分）
（2）火星的质量。（6分） （2）物块到达 C点时的速度大小 vC及对 C点的压力大小FNC；（6分）
（3）试通过计算判定物块能否被送到 F端。（6分）
14．自动计数的智能呼啦圈深受健身爱好者的喜爱。智能呼啦圈腰带外侧带有轨道，将带有滑
轮的短杆（长度可忽略不计）穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳，可简化为如
图所示的模型。水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重（视为质点）在水平面内做匀速
圆周运动，细绳与竖直方向的夹角始终为37 ，计数器显示1min内呼啦圈转过的圈数为 30。配重
运动过程中腰带可看作不动，已知配重的质量m 0.4kg，绳长 L 0.5m，取重力加速度大小
g 10m / s2，sin37 0.6，cos37 0.8， 2 10，求：
（1）该装置匀速转动的角速度大小 ；（3分）
（2）细绳对配重的拉力大小 T；（3分）
（3）细绳悬挂点b到腰带中心 a的距离 s。（6分）
15．如图所示，AB 为竖直光滑圆弧的直径，其半径R 0.9m，A端沿水平方向。水平轨道 BC 与
半径 r 0.5m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 37 。圆弧和倾斜传送带 EF 相切于 E点，EF 的长度为 l 24m。一质量为m 1kg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，已知传送带以 v=12m/s 的速度向上转动，且物块与传送带 EF 间的动摩擦因
数 0.5 g 2， 取 10m/s ， sin37 0.6， cos37 0.8。求：
（1）物块从 A点飞出的速度大小 v0和在 A点受到的支持力大小FNA（结果保留两位有效数字）；
第 5页 共 6页 ◎ 第 6页 共 6页参考答案：
1．A
2．B
【详解】A．两个直线运动的合运动不一定是直线运动，比如平抛运动，水平方向是匀速直
线运动，竖直方向是自由落体运动，合运动为匀变速曲线运动，故 A错误；
B．曲线运动的速度方向时刻发生变化，则曲线运动一定是变速运动，故 B正确；
C．物体在恒力作用下，如果恒力方向与速度方向不在同一直线上，物体做曲线运动，故 C
错误；
D．做曲线运动的物体的加速度不一定变化，比如平抛运动的加速度为重力加速度，加速度
恒定不变，故 D错误。
故选 B。
3．D
【详解】根据周期与线速度的关系有
T 2 r
v
故选 D。
4．A
【详解】挖去小球前球与质点的万有引力
F G Mm GMm1 2 (2R) 4R2
挖去的球体的质量
4 (R )3
M M 3 24 M R3 8
3
被挖部分对质点的引力为
1Mm
F2 G 8
GMm
(5R
)2 50R
2
2
则剩余部分对质点 m的万有引力
F F F 23GMm 1 2 100R2
故选 A。
5．B
答案第 1页，共 9页
【详解】A．摩托车做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，所以小球在竖直方向上受力
平衡
N cos mg
可知侧壁对摩托车的支持力与高度 h无关，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，
故 A错误；
B．根据牛顿第二定律可知
2
mg tan v m
r
解得
v gr tan
高度 h越大， r越大，摩托车运动的线速度越大，故 B正确；
C．根据牛顿第二定律可知
2
mg tan m 4
T 2
r
解得
T r 2
g tan
高度 h越大， r越大，摩托车运动的周期越大，故 C错误；
D．摩托车的向心力大小为mg tan ，大小不变，故 D错误。
故选 B。
6．C
【详解】A．根据万有引力提供向心力，则有
GMm 2
2 m
2
r
r
T
解得
2 3
M 4 r
GT 2
故 A错误；
B．根据
M
V
答案第 2页，共 9页
V 4 R3
3
解得
3
3 r
GT 2R3
故 B错误；
C．在月球表面，有
mg GMm
R2
解得
g 4
2r3
R2T 2
故 C正确；
D．根据公式
GMm v 2
2 mR R
解得第一宇宙速度
GM G 4 2 3v · r 2 r r
R R GT2 T R
故 D错误。
故选 C。
7．D
【详解】AB. 在最高点，若 v 0，则
F mg c
若 F=0，则 v2=a
mg m a
R
解得小球的质量
m cR
a
当地的重力加速度大小
g a
R
故 AB错误；
C．若 F=0，则 v2=a，则 v2 b时，小球所受的弹力方向向下，所以小球对管壁的弹力方向
答案第 3页，共 9页
竖直向上，故 C错误；
D．当 v2=b时，根据
mg F m b
R
F c mg
解得
b 2gR
当 v2=2b时，根据
2
mg F v m
R
解得
F 3mg
故 D正确。
故选 D。
8．ABD
【详解】A．根据开普勒第一定律，所有行星绕太阳运动的轨道均为椭圆，太阳处在椭圆轨
道的一个焦点上，故 A正确；
B．根据开普勒第二定律，某一行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故 B正
确；
C．对于任意一个行星，在近日点的速率大于在远日点的速率，故 C错误；
D．根据开普勒第三定律，距离太阳越远的行星，轨道的半长轴越大，所以运行周期越长，
故 D正确。
故选 ABD。
9．BCD
【详解】CD．在最高点，对 A球有
2
3mg mg v m A
R
解得
vA 2 gR
对 B球有
mg v
2
m B
R
答案第 4页，共 9页
解得
vB gR
故 C D正确；
AB．离开圆管后两球均做平抛运动，由平抛运动规律可得落地时 A、B的水平分位移分别
为
x v t v 2 2RA A A 4Rg
x 2 2RB vBt vB 2Rg
则
x xA xB 2R
故 A错误，B正确。
故选 BCD。
10．CD
【详解】A．由题 A到转盘中心的距离为 L，B到转盘中心的距离为 2L。当 B达到最大静
摩擦力时，绳上开始出现张力，此时对 B有
kmg m 2L 21
解得
kg1 2L
故 A错误；
BD．由 A kg知，当 时两木块相对转盘静止，由各自静摩擦力提供向心力，且静摩擦
2L
kg
力随着角速度的增大而增大；当 后，绳上开始出现张力且在增大，A的向心力由绳
2L
张力和静摩擦力提供，因而静摩擦力开始减小，直到减小为 0。此时
kmg T1 m 2L
2
2
T1 mL
2
2
可得
答案第 5页，共 9页
kg2 L
kg kg
可知当 < < 时 A的摩擦力随角速度的增大而减小。
2L L
kg当 后 A的摩擦力开始反向增大，达到最大静摩擦力后 A、B相对转盘开始滑动，故
L
B错误，D正确；
C．当 A达到最大静摩擦力时，A、B相对转盘开始滑动；此时对 A有
T2 kmg mL
2
3
对 B有
kmg T m 2L 22 3
解得
2kg3 L
故 C正确。
故选 CD。
11． 水平 初速度相同 1.6 1.5 2.0
【详解】（1）[1][2]实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平，每次让小球从
同一位置由静止释放，是为了每次平抛得到相同的初速度（或初速度相同）。
（2）由于 O为抛出点，所以根据平抛运动规律有
x=v0t
y= 12 gt
2
将 x=32cm，y=19.6cm，代入解得
v0=1.6m/s
（3）由图可知，物体由 A→B和由 B→C所用的时间相等，且有
Δy=gT2
由图可知
Δy=2L=10cm
解得
T=0.1s
由
答案第 6页，共 9页
x v0 T
x=3L=15cm
解得
v0 1.5m/s
竖直方向自由落体运动，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速
度有
h 8 5 10 2v ACBy m/s=2.0m/s2T 2 0.1
12． A D C
【详解】（1）[1]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 A。
（2）[2]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 D。
（3）[3]由向心力的公式
2
F mr 2 mv
r
可知通过本实验可以得到的结论是：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。
故选 C。
2 (R h) 2 3
13 4 (R h)．（1） v ；（2）M
T GT 2
【详解】（1）由线速度和周期公式得
v 2 (R h)
T
（2）由万有引力定律提供向心力有
Mm 4 2G 2 m 2 (R h)(R h) T
解得
M 4
2 (R h)3
GT 2
14．（1）3.14rad/s；（2）5N；（3）0.45m
答案第 7页，共 9页
【详解】（1）计数器显示1min内呼啦圈转过的圈数为 30，则周期T 2s，则角速度
2 3.14rad/s
T
（2）对配重，根据受力分析可知
T mg 5N
cos37
（3）根据牛顿第二定律有
2
mg tan 37 m(s Lsin 37 )4
T 2
解得
s 0.45m
15．（1）8m/s；61N；（2）10m/s；208N；（3）见解析
【详解】（1）小球从 A点到 C点做平抛运动，竖直方向有
2gh v2y
可得
vy 2gh 2g 2R 2 gR 2 10 0.9m/s 6m/s
在 C点，有
v
tan 37 y
v0
解得
v0 8m/s
在 A点，对物块根据牛顿第二定律得
2
mg v F 0NA m R
解得
FNA 61N
（2）物块到达 C点时速度大小
v
v y 6C m/s 10m/ssin 37 0.6
在 C点对物块，根据牛顿第二定律可得
2
FN mg cos37 m
v
C
r
答案第 8页，共 9页
代入数据解得
FN 208N
由牛顿第三定律知，物块对 C点的压力大小 FNC FN 208N；
（3）因物块的速度小于传送带速度，故物块受沿传送带向上的摩擦力，又
mgsin37 6N Ff 4N
所以物块匀减速运动
a mg sin37 F f 2m/s2
m
当速度减为 0时，由
2ax 0 v 2C
可得发生的位移为
x 25m
大于传送带的长度 24m，故能到达 F端。
答案第 9页，共 9页
