河南省郑州市中牟县第二高级中学2022-2023学年高一下学期6月第三次月考物理试题（含解析）

中牟县第二高级中学2022-2023学年高一下学期6月第三次月考
物理试题
一、单选题（每题4分，共32分）
1．下列有关功和功率的说法，正确的是（　　）
A．做功越多，功率越大 B．功是标量，做功-50J比-20J多
C．摩擦力总是与相对运动或相对运动趋势方向相反，因此摩擦力只能做负功
D．作用力和反作用力总是等大反向，因此一对作用力和反作用力做功时总是一正一负
2．如图所示，质量为m的木块放在倾角为α的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动，木块(　 )
A．对斜面的压力不做功 B．所受的支持力对木块不做功
C．所受的摩擦力对木块做负功 D．所受的摩擦力方向可能沿斜面向下
3．承德的转盘滑雪机为我国自主原创、世界首例的专利产品。一名运动员的某次训练过程中，转盘滑雪机绕垂直于盘面的固定转轴以角速度顺时针匀速转动，质量为的运动员在盘面上离转轴半径上滑行，滑行方向与转盘转动方向相反，在最低点的速度大小为，滑行半周到最高点的速度大小为，该过程中，运动员所做的功为，已知盘面与水平面夹角为，g取，，，则该过程中运动员克服阻力做的功为（　　）
A． B． C． D．
4．2022年1月28日，国务院新闻办公室发布我国第五部航天白皮书《2021中国的航天》，白皮书中提到将继续实施月球探测工程，发射“嫦娥六号”探测器、完成月球极区采样返回。若将地球和月球看做一个双星系统，二者间距离为L，它们绕着二者连线上的某点做匀速圆周运动，运行周期为T；从漫长的宇宙演化来看，两者质量都不断减小，将导致月地间距离变大。若引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）
当前月球和地球的动能相等 B．当前该双星系统的总质量为
C．在将来的演化过程中，该双星系统运转的周期将逐渐减小
D．在将来的演化过程中，该双星系统的总动能将逐渐增大
5．2021年2月10日19时52分，“天问一号”探测器实施近火捕获，顺利进入近火点高度约400千米，周期约10个地球日，倾角约10°的大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、落、巡”目标的第一步，环绕火星成功，图乙为“天问一号”探测器经过多次变轨后登陆火星前的部分轨迹图，轨道I、轨道Ⅱ、轨道Ⅲ相切于P点，轨道Ⅲ为环绕火星的圆形轨道，P、S两点分别是椭圆轨道的近火星点和远火星点，P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，下列说法正确的是（　　）
A．探测器在P点由轨道I进入轨道Ⅱ需要点火加速
B．探测器在轨道Ⅲ上Q点的加速度小于在轨道Ⅱ上S点的加速度
C．探测器在轨道II上由P点运动到S点的时间小于探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间
D．探测器经过S点的动能小于经过Q点的动能，经过S点的机械能大于经过Q点的机械能
6．一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图（a）示，曲线上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径ρ叫做A点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v0抛出，如图（b）示，则在其轨迹最高点P处的曲率半径是（　　）
B．
C． D．
7．质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度沿水平方向射中木块并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。当子弹进入木块的深度为s时相对木块静止，这时木块前进的距离为L，若木块对子弹的阻力大小f视为恒定，下列关系正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图甲所示，一质量为1kg的滑块（视为质点）以某一初速度冲上足够长的固定斜面，以斜面底端为位移的起点，滑块在斜面上运动的动能随位移x变化的关系如图乙所示。取重力加速度大小。下列说法正确的是（　　）
A．斜面倾角的正弦值为0.5 B．滑块上滑过程克服摩擦力做的功为20J
C．滑块与斜面间的动摩擦因数为0.25
D．滑块返回斜面底端时，滑块所受重力的功率为12W
二、多选题（每题4分，共16分）
9．力F对物体所做的功可由公式求得。但用这个公式求功是有条件的，即力F必须是恒力。而实际问题中，有很多情况是变力在对物体做功。那么，用这个公式不能直接求变力的功，我们就需要通过其他的一些方法来求解力F所做的功。如图，对于甲、乙、丙、丁四种情况下求解某个力所做的功，下列说法正确的是（　　）
A.甲图中若F大小不变，物块从A到C过程中力F做的为 B．乙图中，全过程中F做的总功为
C．丙图中，绳长为R，若空气阻力f大小不变，小球从A运动到B过程中空气阻力做的功
D．图丁中，F始终保持水平，无论是F缓慢将小球从P拉到Q，还是F为恒力将小球从P拉到Q，F做的功都是
10．2022年11月30日5时42分，载有3名航天员的神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口，对接过程历时约6.5小时。如图所示为神舟十五号与核心舱对接过程简化示意图，已知核心舱的运行轨道2距地面高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。神舟十五号对接前在轨道1上运动，在P点变轨到转移轨道，然后在Q点对接，对接后，核心舱的运动轨道不变，忽略地球自转的影响，下列说法正确的是（　　）
A．神舟十五号需要在轨道1上的P点加速实现与天和核心舱对接
B．地球的平均密度可表示为 C．核心舱轨道处的重力加速度大小为
D．神舟十五号在转移轨道上P点的速度大于对接后神舟十五号的速度
11．某同学将一根橡胶棒用毛皮摩擦后，先后进行了如下操作：①将橡胶棒靠近（不接触）验电器的金属球（如图1）；②保持橡胶棒的位置不动，用手接触验电器的金属球（如图2）；③接着先把手移开，再把橡胶棒移开（如图3）。关于验电器的金属箔张开的情况及分析，以下正确的是（　　）
A．操作①中，验电器金属箔不张开，因为棒与金属球没有接触
B．操作①中，随着棒靠近验电器金属球的过程，金属箔张开的角度越来越大，因为产生的感应电荷越来越多，金属箔上聚集的负电荷也多
C．操作②中，手接触验电器，金属箔闭合，金属球上的电荷通过手导入到大地中
D．操作③中，金属箔从闭合到又张开一定的角度，因为金属球上的电荷重新分布
12．如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角为，此时绳绷直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，角速度为ω，加速度为g，则（　　）
A．当时，细线中张力为零 B．当时，物块与转台间的摩擦力为零
C．当时，细线的张力为 D．当时，细绳的拉力大小为
三、实验题
13．如图甲所示，某同学为了比较不同物体与转盘间动摩擦因数的大小设计了该装置。已知固定于转轴上的角速度传感器和力传感器与电脑连接，可直接测出角速度和绳的拉力，通过一不可伸长的细绳连接物块，细绳刚好拉直，测得物块以不同的角速度随圆盘做匀速圆周运动时拉力与角速度的大小。在电脑上绘出图乙所示图像。换用形状和大小相同但材料不同的物块重复实验，得到物块、、分别对应的三条直线，发现与的纵截距相同，与的横截距相同，且符合一定的数量关系。回答下列问题：（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（1）物块没有看作质点对实验是否有影响？________（选填“是”或“否”）。（2）物块、、的质量之比为________。
（3）物块、、与转盘之间的动摩擦因数之比为________。
14．利用如图所示的装置可“验证机械能守恒定律”。
（1）已准备的器材有：打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材是_________。
A．低压直流电源 B．低压交流电源 C．天平及砝码 D．刻度尺
（2）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点。其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为T = 0.02s。由此可计算出物体下落到E点时的瞬时速度v = _________m/s（结果保留三位有效数字）。
（3）若已知当地重力加速度为g，代入图中所测的数据进行计算，并将与________进行比较（用题中所给字母表示），即可在误差范围内验证，从O点到E点的过程中机械能是否守恒。
四、解答题
15（8分）为纪念“光纤之父”、诺贝尔物理学奖获得者高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”．已知“高锟星”半径为R，万有引力常量为G，若在该星球表面以初速度v0竖直上抛一物体，则该物体上升的最大高度为H．在不考虑自转的情况，假设“高锟星”为一均匀球体，求：
其表面的重力加速度为g
“高锟星”的平均密度；（球体积）
(3)卫星环绕“高锟星”运行的第一宇宙速度；
(4)假设某卫星绕“高锟星”做匀速圆周运动且运行周期为T，求该卫星距地面的高度．
16．（10分）已知某半径与地球相等的星球的第一宇宙速度是地球的倍．地球表面的重力加速度为．在这个星球上用细线把小球悬挂在墙壁上的钉子上，小球绕悬点在竖直平面内做圆周运动．小球质量为，绳长为，悬点距地面高度为．小球运动至最低点时，绳恰被拉断，小球着地时水平位移为求：
(1)星球表面的重力加速度？
(2)细线刚被拉断时，小球抛出的速度多大？
(3)细线所能承受的最大拉力？
17．（10分）今年，我校高一年级举行了托乒乓球跑步接力比赛，假设赛道为水平直道，比赛距离为s，比赛时，某同学将球置于球拍中心，以大小为a的加速度从静止开始做匀加速运动，当速度达到时，再以做匀速直线运动，最后又以大小为a的加速度减速到零时恰好到达终点，完成接力。整个过程中可认为球始终在同一水平面上运动，球一直保持在球拍中心不动。比赛中，该同学在匀速直线运动阶级保持球拍的倾角为，如题图所示。设球在运动过程中受到的空气阻力大小恒定，方向与运动方向相反，不计球与球拍之间的摩擦，球的质量为m，重力加速度为g。
（1）求空气阻力f大小；
（2）求在加速跑阶段球拍倾角θ的正切值；
（3）求整个过程中球拍的支持力对乒乓球所做的功的平均功率。
18．（12分）如图所示，一个固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧，轨道半径，下端恰好与光滑水平面平滑连接，质量为的铁球（可视为质点）由圆弧轨道顶端无初速度释放，后从点冲上倾角为的光滑斜面且无机械能损失，铁球在斜面上运动后在B点冲出斜面。（，，重力加速度取）求：
（1）铁球运动到圆弧轨道底端时对圆弧轨道的压力大小；
（2）斜面的长度；
（3）在点左侧处放置一足够高的竖直挡板，铁球与挡板碰撞时的速度大小。
参考答案
1．B
【详解】A．功率表示做功快慢，做功越快，功率越大，故A错误；
B．功是标量，正功表示动量力做功，负功表示阻力做功，所以做功-50J比-20J多，故B正确；
C．摩擦力总是与相对运动或相对运动趋势方向相反，但可能与物体运动方向相同，即摩擦力可能做正功，可能做负功，也可能不做功，故C错误；
D．作用力和反作用力总是等大反向，但一对作用力和反作用力可能都做正功，都做负功，也可能一正一负，也可能作用力做功而反作用力不做功，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】A．木块对斜面的压力垂直于斜面向右下方，斜面向左运动，则木块对斜面的压力做负功．故A项错误．
B．木块所受的支持力垂直于斜面向左上方，木块向左运动，则木块所受的支持力对木块做正功．故B项错误．
CD．木块向左匀速运动，木块处于平衡状态，木块所受摩擦力的方向沿斜面向上；木块向左运动，则木块所受的摩擦力对木块做负功．故C项正确，D项错误．
3．C
【详解】运动员在最低点的对地速度为，在最高点的对地速度为，根据动能定理可得
又
解得
故选C。
4．B
【详解】A．设地球的质量为M，地球的轨道半径为，月球的质量为m，轨道半径为，故有
由于
联立得
故地球的动能为
月球的动能为
由于地球与月球的质量不同，故两者动能不同，A项错误；
B．双星系统中，两天体之间的万有引力提供向心力，有
将轨道半径代入后整理得
将代入整理得
B项正确；
C．由
两天体质量减小，距离增大，故周期增大，C项错误；
D．由于两天体距离增大，万有引力做负功，系统总动能减小，D项错误；
故选B。
5．D
【详解】A．探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ做的是近心运动，需要点火减速，使万有引力大于所需的向心力，A错误；
B．探测器在轨道Ⅲ上Q点和轨道Ⅱ上S点均由万有引力提供加速度，可得
可知探测器在轨道Ⅲ上Q点的加速度等于在轨道Ⅱ上S点的加速度，B错误；
C．由题图可知，轨道Ⅱ的半长轴大于轨道Ⅲ的半径，由开普勒第三定律可知，探测器在轨道Ⅱ的周期大于在轨道Ⅲ的周期，探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间和探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间分别是各自周期的一半，因此探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间大于探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间，C错误；
D．假设存在一通过S点，以PS为直径的圆形轨道Ⅳ，则探测从轨道Ⅲ的S点需要加速才能进入轨道Ⅳ，则有
对于以地球为圆心做圆周运动的卫星，有
由上式可知，探测器在轨道Ⅳ的速度小于在轨道Ⅲ上Q点的速度，即
所以有
则探测器经过S点的动能小于经过Q点的动能；
探测器在轨道Ⅱ上由S到P过程机械能守恒，从轨道Ⅱ上P点进入轨道Ⅲ需要点火减速，机械能减小，则经过S点的机械能大于经过Q点的机械能，D正确。
故选D。
6．B
【详解】物体在其轨迹最高点P处只有水平速度，其水平速度大小为
在最高点，把物体的运动看成圆周运动的一部分，物体的重力作为向心力，由向心力的公式得
所以在其轨迹最高点P处的曲率半径是
故B正确。
故选B。
7．A
【详解】A．研究木块，根据动能定理有
故A正确；
BC．研究子弹和木块组成的系统，根据能量守恒有
故BC错误；
D．研究子弹，根据动能定理有
故D错误；
故选A。
8．C
【详解】AB．由乙图可知滑块上滑的最大位移为5m，从斜面底端上滑至回到斜面底端过程中客服阻力做功为20J，所以上滑和下滑过程客服阻力做功都为。则上滑过程中有
，
解得
故AB错误；
C．上滑过程中阻力做功
，
解得
故C正确；
D．滑块返回斜面底端时，滑块的动能为
解得
滑块所受重力的功率为
故D错误。
故选C。
9．AB
【详解】A．因沿着同一根绳做功的功率相等，则力对绳做的功等于绳对物体做的功，则物块从A到C过程中力F做的为
故A正确；
B．乙图的面积代表功，则全过程中F做的总功为
故B正确；
C．丙图中，绳长为R，若空气阻力f大小不变，可用微元法得小球从A运动到B过程中空气阻力做的功为
故C错误；
D．图丁中，F始终保持水平，当F为恒力时将小球从P拉到Q，F做的功是
而F缓慢将小球从P拉到Q，F为水平方向的变力，F做的功不能用力乘以位移计算，故D错误。
故选AB。
10．AD
【详解】A．神舟十五号需要在轨道1上的P点加速，使得神舟十五号做离心运动，与天和核心舱对接，A正确；
B．在地球表面，根据万有引力等于重力有
可得
则地球的平均密度可表示为
B错误；
C．在地球表面，根据万有引力等于重力有
核心舱轨道处的重力加速度等于其向心加速度，则有
联立解得
C错误；
D．神舟十五号在转移轨道上P点的速度大于神舟十五号在1轨道上的速度，根据
可得神舟十五号在1轨道上的速度大于在2轨道上的速度，则神舟十五号在转移轨道上P点的速度大于对接后神舟十五号的速度，D正确。
故选AD。
11．BD
【详解】AB．操作①中，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，靠近验电器的金属球时，由于静电感应，验电器的金属小球带正电，则指针带负电，从而张开；随着棒靠近验电器金属球的过程，金属箔张开的角度越来越大，因为产生的感应电荷越来越多，金属箔上聚集的负电荷也多，选项A错误，B正确；
C．操作②中，手接触验电器，大地中的正电荷流入验电器，使得金属箔闭合，选项C错误；
D．操作③中，若先把手移开，再把玻璃棒移开，指针与金属球因带多余正电荷，导致指针又张开，选项D正确。
故选BD。
12．AD
【详解】A．当转台的角速度比较小时，物块只受重力、支持力和摩擦力，当细绳恰好要产生拉力时
解得
由于，所以当 时，细线中张力为零，A正确；
B．随角速度的增大，细绳上的拉力增大，当物块恰好要离开转台时，物块受到重力和细绳的拉力的作用，则
解得
由于，所以当时，物块与转台间的摩擦力不为零，B错误；
C．由于，由牛顿第二定律
因为压力小于mg，所以，解得，C错误；
D．当时，小球已经离开转台，细绳的拉力与重力的合力提供向心力，则
解得
故
D正确。
故选AD。
13． 否
【详解】（1）[1]该题研究的是向心力和角速度的关系，物体的形状对研究的问题无影响，所以物体没有看作质点对实验是没有影响；
（2）[2]当物块随盘缓慢加速过程中，物体的向心力先由静摩擦力提供，当达到最大静摩擦力后则由绳子的拉力和最大静摩擦力提供，即
所以有
图象的斜率为mr，与纵轴的截距为，根据图象知a的斜率
b的斜率
c的斜率
所以a、b、c的质量之比为2：2：1；
（3）[3]由图象知a的纵截距
b的纵截距
c的纵截距
结合质量之比得到物块a、b、c与转盘之间的摩擦因数之比为1：2：2；
14． BD/DB 3.04 gh2 a 10.0 4l(h－l)
【详解】（1）[1]打点计时器需要交流电源，测量纸带还需要刻度尺，由于该实验是验证机械能守恒定律，质量可以约掉，故不需要测量其质量的大小。
故选BD。
（2）[2]根据匀变速直线运动的规律解得打E点时重物的瞬时速度为
vE = = 3.04m/s
③[3]根据机械能守恒，则
mgh2 =
故只需要验证与gh2的关系即可；
15．（1） （2） （3） (4)
【详解】（1）由
mgH=mv02
解得
（2）根据
解得
（3）卫星环绕“高锟星”运行的第一宇宙速度
（4）根据
解得
点睛：解决天体问题的两个主要入手点：一是星球表面重力与万有引力相等，二是万有引力提供环绕天体的向心力．
16．(1) (2) (3)
【详解】（1）由万有引力等于向心力可知
可得
则
（2）由平抛运动的规律：
解得
（3）由牛顿定律，在最低点时：
解得：
【点睛】本题考查了万有引力定律、圆周运动和平抛运动的综合，联系三个问题的物理量是重力加速度g0；知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键．
17．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）在匀速运动阶段，对乒乓球受力分析如图：
由平衡条件得
解得
（2）加速阶段，设球拍对乒乓球的支持力为，水平方向由牛顿第二定律有
竖直方向有
联立解得
（3）由动能定理可知，整个过程中球拍的支持力对乒乓球所做的功等于阻力对乒乓球所做的功，则有
由题知加速阶段与减速阶段所用的时间和通过的位移相等，分别为
，
匀速阶段所用时间为
整个过程中球拍的支持力对乒乓球所做的功的平均功率
18．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，设铁球运动到圆弧轨道底端时速度的大小为，铁球从圆弧轨道顶端滑到轨道底端，根据机械能守恒定律得
解得
小球在最低点由牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知，铁球运动到圆弧轨道底端对圆弧轨道的压力大小为。
（2）设铁球在斜面上的加速度大小为，由牛顿第二定律得
解得
铁球在斜面上运动时间
由运动学规律得铁球运动到点的速度
斜面的长度
（3）将铁球在点的速度沿着水平和竖直方向分解有
上升时间
这段时间内，铁球在水平方向的位移
则铁球与挡板碰撞时恰好运动到最高点，竖直方向的速度为零，则铁球与挡板碰撞时的速度大小