2023-2024学年湖北省黄冈市黄梅县育才高级中学高一（下）月考物理试卷（2月）（含解析）

2023-2024学年湖北省黄冈市黄梅县育才高级中学高一（下）月考物理试卷（2月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于物体运动的说法正确的是( )
A. 匀速圆周运动可能是匀速运动 B. 匀速圆周运动一定是匀变速运动
C. 物体在变力作用下一定做曲线运动 D. 物体在恒力作用下可能做曲线运动
2.一个物体做匀速圆周运动，则( )
A. 物体的运动周期保持不变 B. 物体的线速度保持不变
C. 物体的向心加速度保持不变 D. 物体所受合力保持不变
3.旋转木马寄托着童年美好的回忆。一小孩坐在游乐场的旋转木马上，绕其中心轴在水平面内做匀速圆周运动，圆周的半径为。若木马在内刚好转了圈，则木马的线速度大小为( )
A. B. C. D.
4.汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力达到最大，当汽车速率增为原来的倍时，则汽车拐弯的半径必须( )
A. 减为原来的倍 B. 减为原来的倍 C. 增为原来的倍 D. 增为原来的倍
5.如图所示，用长为的细绳拴着质量为的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是( )
A. 小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力
B. 小球在最高点时绳子的拉力不可能为零
C. 若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为
D. 小球过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力
6.半径为的光滑半圆球固定在水平面上如图所示，顶部有一小物体，今给它一个水平初速度，则物体将( )
A. 沿球面下滑至点
B. 沿球面下滑至某一点，便离开球面做斜下抛运动
C. 沿半径大于的新圆弧轨道做圆周运动
D. 立即离开半圆球做平抛运动
7.如图为一种常见的皮带传动装置的示意图，皮带传动时无打滑现象。已知、、三点的半径，，，则、、三点( )
A. 线速度之比为 B. 角速度之比为
C. 向心加速度之比为 D. 转动周期之比为
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
8.如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。如果认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，那么( )
A. 在最高点时，水不会被甩出
B. 在最低点时，相比最高点时水更容易被甩出
C. 增大滚筒转动的周期，水更容易被甩出
D. 增大滚筒转动的转速，水更容易被甩出
9.下列对物理必修教材中出现的四幅图分析正确的是( )
A. 图甲：小球在水平面做匀速圆周运动时，向心力是细线拉力的水平分力
B. 图乙：物体随水平圆盘一起做匀速圆周运动时，受到重力、支持力和向心力三个力作用
C. 图丙：汽车过拱桥最高点时，处于失重状态，速度越大，对桥面的压力越大
D. 图丁：若轿车转弯时速度过大，可能因离心运动造成交通事故
10.如图所示，小球在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做圆周运动，则
( )
A. 小球通过最高点的最小速度为
B. 小球通过最高点的最小速度为零
C. 小球通过最高点时一定受到内管壁向上的支持力
D. 小球通过最高点时可能受到外管壁向下的压力
11.如图所示，一根细线下端拴一个金属小球，细线的上端固定在金属块上，放在带小孔小孔光滑的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动圆锥摆。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动图中位置，两次金属块都静止在桌面上的同一点，则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是( )
A. 小球运动的周期变大 B. 小球运动的角速度变小
C. 小球运动的线速度变大 D. 金属块受到桌面的摩擦力变大
三、实验题：本大题共1小题，共9分。
12.如图所示是“用圆锥摆验证向心力的表达式”的实验，细线下悬挂了一个质量为的小钢球，细线上端固定在点。将画有几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使小钢球静止时细线张紧位于同心圆。用手带动小钢球，使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，随即手与球分离。当地的重力加速度为。
用秒表记录小钢球运动圈的时间，从而测出此时钢球做匀速圆周运动的周_________；再通过纸上的圆，测出小钢球做匀速圆周运动的半径，可算出小钢球做匀速圆周运动的向心加速度____________；小钢球做匀速圆周运动时所受的合力_________小钢球的直径与绳长相比可忽略。
四、计算题：本大题共4小题，共47分。
13.一圆柱形小物块放在水平转盘上，并随着转盘一起绕点匀速转动．通过频闪照相技术对其进行研究，从转盘的正上方拍照，得到的频闪照片如图所示，已知频闪仪的闪光频率为，转动半径为，该转盘转动的角速度和物块的向心加速度是多少？
14.雨天一同学站在学校篮球场上撑着一把雨伞，雨伞边缘可看作一个水平的圆，半径，高出地面。该同学让雨伞以角速度旋转时，雨点自雨伞边缘甩出落在地面上形成一个大圆周。雨点离开雨伞时速度可认为与雨伞边缘的速度相同，不计空气阻力，取，求：
雨点自边缘甩出后到达地面的时间；
落地雨点形成的大圆周的半径。
15.如图所示，一辆质量为的汽车静止在一座半径为的圆弧形拱桥顶部。取
此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大；
汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零。
如果汽车以的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大；
16.如图所示，半径的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于圆环的端点。一小球从点冲上竖直半圆环，沿轨道运动到点飞出，最后落在水平地面上的点图上未画，取。
能实现上述运动时，小球在点的最小速度是多少？
能实现上述运动时，、间的最小距离是多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
根据匀速圆周运动的特点可知其为变速运动；曲线运动的条件：速度方向和加速度方向不在同一直线上，与恒力变力无关。
本题主要考查了曲线运动产生的条件以及匀速圆周运动的特点，解题关键是掌握曲线运动的条件：速度方向和加速度方向不在同一直线上。
【解答】
A、匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻改变，是变速运动，故A错误；
B、匀速圆周运动的加速度大小不变，方向不断改变，是变加速运动，故B错误；
C、曲线运动的条件是合外力与速度不在一条直线上，与是否受变力无关，物体在变力作用下可能做直线运动，故C错误；
D、在恒力作用下物体可能做曲线运动，比如平抛运动，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了匀速圆周运动的规律；匀速圆周运动的线速度、向心力、向心加速度的大小不变，方向时刻改变。矢量的不变指矢量的大小和方向都不改变。
匀速圆周运动是指物体沿圆周运动，线速度大小不变的运动，动能是标量，线速度、向心加速度、合外力都是矢量，对于匀速圆周运动，它们矢量的大小不变，方向时刻改变。
【解答】
匀速圆周运动是指物体沿圆周运动，线速度大小保持不变的运动。
A.做匀速圆周运动的物体，角速度大小不变，运动一周所需的时间不变，周期保持不变，故A正确；
B.匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变，故B错误；
C.匀速圆周运动的向心加速度大小不变，方向时刻指向圆心，时刻在变化，故C错误；
D.匀速圆周运动的向心力由合外力提供，合外力大小不变方向时刻指向圆心不断变化，故D错误。
3.【答案】
【解析】线速度与转速关系
一分钟内刚好转了圈转速故
解得
所以，项、项和项错误，项正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】汽车在水平路面转弯时，地面的摩擦力提供向心力，由于摩擦力已经最大，所以向心力不可能再变大，根据匀速圆周运动向心力的公式
可计算得 ，也就是说半径要增为原来倍。
故选D。
5.【答案】
【解析】解：、小球在最高点时，若速度比较大，由牛顿第二定律有，向心力可以由重力和细线拉力的合力提供．故A错误．
B、当小球在最高点速度，此时绳子拉力，仅由重力提供向心力．故B错误．
C、若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点时绳子拉力，由此分析知 故C错误．
D、在最低点有：，得，则绳子的拉力一定大于小球的重力．故D正确．
故选：
细线拉着小球在竖直平面内做圆周运动，在最高点和最低点，沿半径方向上的合力提供向心力，在最高点速度不为，取决于在最高点的速度．
解决本题的关键知道竖直平面内圆周运动最高点和最低点的向心力来源：沿半径方向上的合力．以及绳子拉着小球在竖直平面内运动，在最高点的临界情况是拉力为时，由重力提供向心力，临界速度为．
6.【答案】
【解析】【分析】
物块在半圆球的最高点，沿半径方向的合力提供向心力，求出支持力的大小为零，得出物体做平抛运动。
本题考查向心力的应用，解决本题的关键是知道圆周运动径向的合力提供向心力，以及知道仅受重力，有水平初速度将做平抛运动。
【解答】
在最高点，根据牛顿第二定律得：，解得，知物体在最高点，仅受重力，有水平初速度，将做平抛运动，故D正确，ABC错误。
故选D。
7.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了圆周运动；知道“在皮带传动装置中，皮带不打滑，轮边缘的线速度大小相等，同一轮上各点的角速度相等，”是正确解题的前提与关键，由线速度、角速度、周期间的关系式及向心加速度公式即可正确解题。
在皮带传动装置中，皮带不打滑，轮边缘的线速度大小相等，同一轮上各点的角速度相等，由线速度、角速度、周期间的关系式及向心加速度公式分析答题。
【解答】
根据题意得、两点线速度相等，、两点角速度相等，
根据， ，，，
所以、两点转动周期之比：：，
根据，所以：：，
故线速度之比为，角速度之比为，转动周期之比为，故ABD错误；
C.根据向心加速度， ，， 所以向心加速度之比为，故C正确。
8.【答案】
【解析】【分析】
湿衣服随脱水筒一起做匀速圆周运动，故所需的向心力相同，根据受力分析结合牛顿第二定律分析即可判断。
本题以滚筒洗衣机脱水为情景载体考查了匀速圆周运动问题，解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解。
【解答】
A.滚筒高速转动时，在最高点时，水所受重力不足以提供向心力，所以水也会被甩出，故A错误；
B.用和分别表示在最高点和最低点水与衣物之间的附着力，假设水若要随衣物一起做匀速圆周运动时所需的向心力为。在最高点时，根据牛顿第二定律有
在最低点时，同理有
所以
则在最低点时，相比最高点时水更容易被甩出，故B正确；
C.增大滚筒转动的周期，根据可知水所需向心力减小，水更不容易被甩出，故C错误；
D.增大滚筒转动的转速，根据可知水所需向心力增大，水更容易被甩出，故D正确。
故选BD。
9.【答案】
【解析】【分析】
小球做匀速圆周运动，靠重力和拉力的合力提供向心力。
汽车过凸形桥最高点时，速度越大，对桥面的压力越小。
汽车在水平路面转弯时，受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用。
本题考查了生活中的圆周运动知识，了解向心力是效果力，匀速圆周运动中由合外力提供，是合力，与分力是等效替代关系，不能重复受力。
【解答】
A、小球受重力和细线的拉力作用，细线拉力的水平分力提供向心力，故A正确。
B、向心力是效果力，匀速圆周运动中向心力由合外力提供，物体受到重力、支持力和摩擦力三个力作用，故B错误。
C、汽车过凸形桥最高点时，加速度向下，处于失重状态，速度越大，所需要的向心力越大，对桥面的压力越小，故C错误。
D、轿车转弯时速度过大，所需向心力增大，当摩擦力不足以提供轿车做圆周运动的向心力时，轿车会发生离心运动，故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】【分析】
小球在圆管中运动类型与轻杆模型相似，属于有支撑物的类型，小球到达最高点临界速度为零。
球在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做圆周运动，小球通过最高点的最小速度为零；根据小球到达最高时的速度，由牛顿第二定律分析小球通过最高点时受到的作用力方向。
【解答】
由于细管内能支撑小球，所以小球通过最高点的最小速度为零，不是，故A错误，B正确；
若小球通过最高点时速度，小球的向心力小于重力，受到内管壁向上的支持力；若，不受圆管的作用力；当，小球的向心力大于重力，受到外管壁向下的压力，故C错误，D正确。
故选BD。
11.【答案】
【解析】【分析】
小球受重力和拉力两个力作用，靠两个力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得出向心力大小，由向心力计算公式得到周期、角速度、线速度的变化。对于，由平衡条件分析摩擦力的变化。
本题中一个物体静止，一个物体做匀速圆周运动，分别根据平衡条件和牛顿第二定律研究，分析受力情况是关键。
【解答】
设细线与竖直方向的夹角为，细线的拉力大小为，细线的长度为，球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，则有：，解得周期，角速度，线速度，
使小球改到一个更高一些的水平面上作匀速圆周运动时，增大，减小，和增大，则得到周期减小，角速度增大，线速度增大，故AB错误，C正确；
D.对球，绳子拉力，增大，则减小，绳子拉力变大，对球，由平衡条件得知，拉力变大，则受到桌面的静摩擦力变大，故D正确。
故选CD。
12.【答案】 ； ； 。
【解析】【分析】
该题主要考查“用圆锥摆验证向心力公式”的实验相关知识，熟知实验原理、实验操作方法和步骤、实验注意事项是解决本题的关键。本题通过实验数据来粗略验证向心力表示式，培养学生善于分析问题与解决问题的能力，同时运用力的合成寻找向心力的来源。
周期等于做圆周运动一圈的时间，结合转过的圈数和时间求出周期；
根据周期，结合向心加速度公式求出向心加速度大小；小钢球做匀速圆周运动时所受的合力提供了向心力，计算出向心力即得合力。
【解答】
钢球做匀速圆周运动的周期；
根据向心加速度公式得，
小钢球做匀速圆周运动时所受的合力提供了向心力，即．
13.【答案】已知频闪仪的闪光频率为，由题意可知，转动周期
周期
解得
向心加速度为：
【点睛】描述圆周运动的概念比较多，要熟练掌握各个概念的物理意义，以及各物理量之间的关系．

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】根据得，雨点自边缘甩出后到达地面的时间
雨点离开伞边缘的线速度为
平抛水平位移为
由此可得大圆周半径为


【解析】根据高度求出平抛运动的时间．
根据转动的半径和角速度求出雨点离开伞边缘的线速度，结合线速度和时间求出平抛运动的水平位移，根据几何关系求出落地雨点形成大圆周的半径．
本题考查了平抛运动和圆周运动的综合运用，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，注意平抛运动的水平位移不是大圆周的半径．
15.【答案】解：由二力平衡，；
根据牛顿第三定律，汽车对拱桥的压力为。
当汽车以速度经过最高点时压力恰好为零，则汽车只受重力，根据牛顿第二定律有：；
解得。
当汽车以的速度经过拱桥的顶部，受重力和拱桥的支持力，根据牛顿第二定律有；
解得；
根据牛顿第三定律，汽车对拱桥的压力为。

【解析】本题考查了圆周运动的应用实例；本题关键对物体进行运动情况分析和受力情况分析，然后根据牛顿第二定律列式求解，
小车静止，重力和支持力二力平衡，支持力和压力相等；
小车对桥无压力，只受重力，重力恰好提供向心力；
小车做圆周运动，在最高点重力和支持力的合力提供向心力。
16.【答案】解：小球恰好到达点时速度最小，由重力提供向心力，设小球在点的最小速度是，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
设、间的最小距离是，小球离开点后做平抛运动，则有：
竖直方向有：
水平方向有：
联立解得：
答：能实现上述运动时，小球在点的最小速度是。
能实现上述运动时，、间的最小距离是。
【解析】小球恰好到达点时速度最小，此时由重力提供向心力，由牛顿第二定律求小球在点的最小速度。
当小球在点的速度最小时平抛运动的水平距离最小，即、间的距离最小，根据运动学公式求解。
解决本题的关键要明确竖直平面内圆周运动最高点的临界条件：重力等于向心力，根据牛顿第二定律求出小球在点的最小速度。
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