河南省部分学校2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（含解析）

河南省部分学校2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第七章第2节。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．关于万有引力，下列说法正确的是
A．万有引力只存在于天体与天体之间
B．计算某物体在万有引力作用下的加速度时，牛顿第二定律不再适用
C．地球上的物体除受到地球对它们的万有引力外，还受到重力作用
D．两质点间的万有引力的方向沿着二者的连线
2．某次晨练中，小强沿圆形跑道匀速跑步半个小时。关于这段时间内小强的速度和加速度，下列说法正确的是
A．速度和加速度都不变 B．速度和加速度都改变
C．速度改变，加速度不变 D．速度不变，加速度改变
3．体育课上，小壮将铅球水平推出。不计空气阻力。对铅球被水平推出后在空中运动的过程，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小与速度大小随运动时间的变化关系图像中，正确的是
A. B. C. D.
4．郑州的王同学与上海的张同学正坐在家中通过网络交流学习心得。已知郑州和上海均在北半球，但上海更靠近赤道，则下列说法正确的是
A．两同学所受地球的万有引力均竖直向下
B．王同学随地球转动的周期比张同学随地球转动的周期小
C．王同学随地球转动的线速度比张同学随地球转动的线速度小
D．王同学随地球转动的向心加速度比张同学随地球转动的向心加速度大
5．关于万有引力公式，下列说法正确的是
A．甲物体对乙物体的万有引力与乙物体对甲物体的万有引力大小相等
B．对不同两物体间的万有引力的计算，公式中引力常量的值是不同的
C．由万有引力公式可知，当两物体紧挨在一起时，两物体间的万有引力无穷大
D．计算太阳与地球之间的万有引力时，万有引力公式中的指的是太阳的半径
6．某地突降暴雨，干部群众投入到抗洪抢险中。如图所示，一条救灾小船位于与安全区的最近距离为的点，从这里向下游处有一危险区，若水流速度为，为了使小船避开危险区沿直线到达对岸，则小船在静水中的速度大小至少为
A． B． C． D．
7．在中国传统文化中，圆是一个重要的符号，它代表着完整、和谐、团结和无限。有一种餐桌，其中间是一个可以匀速转动的、半径为的圆盘，如图所示，圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略，放置在圆盘边缘的餐具（视为质点）与圆盘间的动摩擦因数是其与餐桌间动摩擦因数的1.5倍。现缓慢增大圆盘的转速，直到餐具恰好能从圆盘边缘滑出并恰好滑到餐桌的边缘。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则餐桌的半径为
A． B． C． D．
8．下列说法正确的是
A．卡文迪什首先通过实验测出了引力常量 B．开普勒首先发现了万有引力定律
C．当地球离太阳较近的时候，地球绕太阳运行的速度较大
D．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的中心
9．某雨雪天气，一小汽车在限速的公路上与路旁障碍物相撞。处理事故的交警在泥地中发现一个小的金属物体，经比对，发现它是车顶上一个松脱的零件，事故发生时零件被水平抛出而陷在泥里。交警测得零件在事故发生时的原位置与陷落点的水平距离为，车顶距泥地的高度为。取重力加速度大小，不计空气阻力。下列说法正确的是
A．零件在空中运动的时间为 B．零件在空中运动的时间为
C．发生事故时，汽车超速行驶 D．发生事故时，汽车没有超速行驶
10．如图所示，圆锥中心轴线竖直，锥面光滑，母线与竖直方向的夹角为，两段长度分别为L、2L的轻质细线，上端固定在上的同一点，下端系有质量之比为1：2的小球A、B。若圆锥绕轴转动的角速度从零开始缓慢增大，重力加速度大小为，则下列说法正确的是
A．球比球先离开锥面 B．球比球先离开锥面
C．当时，OA线与的夹角比OB线与的夹角大
D．当时，OB线与的夹角比OA线与的夹角大
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）某同学用如图所示的装置探究钢球做圆周运动所需向心力的大小与质量、转动半径和角速度之间的关系。
（1）本实验使用的实验方法是______（填“控制变量法”或“等效替代法”）。
（2）将两个质量不同的小球分别放在长槽和短槽上，调整塔轮上的皮带和小球位置，使两球的转动半径和角速度都相同。转动手柄，可探究______。
A．向心力的大小与质量的关系
B．向心力的大小与转动半径的关系
C．向心力的大小与角速度的关系
（3）某次实验中，两质量相同的小球放置的位置如图所示（转动半径相同），已知用皮带连接的塔轮的半径之比为3：1，则左边塔轮与右边塔轮的角速度大小之比为______，标尺上露出的红白相间的等分格数之比为______。
12．（8分）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图，实验前，应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平。已知当地的重力加速度大小，计算结果均保留三位有效数字。
（1）实验过程中，每次让小球从同一位置由静止释放，其目的是______。
（2）图乙是根据实验数据所得的平抛运动的曲线，其中为抛出点，则小球做平抛运动的初速度大小______。
（3）在另一次实验中，将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示。可知该小球做平抛运动的初速度大小______，该小球通过点时在竖直方向的分速度大小______。
13．（10分）已知地球的质量，太阳的质量，将地球绕太阳的运动视为匀速圆周运动，地球绕太阳公转的轨道半径。引力常量。
（1）求太阳对地球的引力大小（采用科学计数法，结果保留两位有效数字）；
（2）已知火星绕太阳公转的轨道半径为地球绕太阳公转的轨道半径的倍，将火星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，求火星与地球绕太阳公转的周期之比。
14．（13分）铁路弯道处内外轨高度差的设计与弯道半径、火车在弯道上的行驶速率均有关。下表是铁路设计人员技术手册中弯道半径及与之对应的内外轨高度差。
弯道半径 660 330 220 165 132 110
内外轨高度差 50 100 150 200 250 300
（1）根据表中数据，试导出和关系的表达式，并求出当时，的设计值；
（2）如图所示，为保证安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力。若铁路内外轨的间距设计值，结合表中数据，算出火车的转弯速率。（取；由于路轨倾角很小，可取）
15．（17分）某闯关节目中某个环节的示意图如图所示，参与游戏的选手会遇到一个人造山谷（图中为一斜面），点左侧是一段水平跑道，长为的轻绳一端悬挂在点，另一端在点，斜面的底边和高均为。某质量为的选手（视为质点）助跑后在点抓住轻绳末端跳出，到达最低点（最低点在斜面底端的正上方且与斜面顶端在同一水平线上）时松手并水平飞出，一段时间后落在斜面的中点。重力加速度大小为，不计空气阻力。
（1）求该选手松手时的速度大小；
（2）求该选手松手前瞬间对轻绳的拉力大小；
（3）若选手可以调整松手时的速度大小，该选手想使自己落在斜面上时的速度最小，求此种情况下该选手从松手至落在斜面上的过程中下落的高度及其落在斜面上时的最小速度。
物理参考答案
1．D【解析】自然界任何两个物体之间都存在万有引力，选项A错误；计算某物体在万有引力作用下的加速度时，牛顿第二定律仍然适用，选项B错误；地球上的物体所受的重力是万有引力的一个分力，选项C错误；两质点间的万有引力的方向沿着二者的连线，选项D正确。
2．B【解析】这段时间内，小强的速度方向与加速度方向均在改变，选项B正确。
3．A【解析】铅球做平抛运动，在空中运动的加速度为重力加速度，大小不变，图像为平行于轴的直线，选项正确、错误；铅球在竖直方向做自由落体运动，竖直分速度大小，在水平方向做匀速直线运动，水平分速度大小，可得铅球的速度大小，显然速度大小随时间变化的关系不是线性关系，选项C、D均错误。
4．C【解析】两同学所受地球的万有引力均指向地心，选项A错误；两同学随地球转动的周期均等于地球自转的周期，选项错误；根据可知，王同学随地球转动的线速度比张同学随地球转动的线速度小，选项正确；根据可知，王同学随地球转动的向心加速度比张同学随地球转动的向心加速度小，选项D错误。
5．A【解析】甲物体对乙物体的万有引力与乙物体对甲物体的万有引力是一对作用力与反作用力，它们的大小相等，选项A正确；对不同两物体间的万有引力的计算，公式中引力常量的值是相同的，选项错误；当两物体紧挨在一起时，两物体间的万有引力并非无穷大，选项错误；计算太阳与地球之间的万有引力时，万有引力公式中的指的是太阳与地球球心间的距离，选项D错误。
6．B【解析】若小船刚好避开危险区，则小船沿AB方向行驶，因此小船在静水中的速度大小至少为，选项B正确。
7．A【解析】设餐具的质量为，餐具与圆盘间的动摩擦因数为，餐具恰好从圆盘边缘滑出时的线速度大小为，有，设餐具与餐桌间的动摩擦因数为，可得餐具在餐桌上滑动时的加速度大小，设圆盘边缘到餐桌边缘的距离为，有，根据题意有，餐桌的半径，解得，选项正确。
8．AC【解析】卡文迪什首先通过实验测出了引力常量，选项A正确；牛顿首先发现了万有引力定律，选项错误；根据开普勒第二定律可知，当地球离太阳较近的时候，地球绕太阳运行的速度较大，选项C正确；所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，选项D错误。
9．BC【解析】零件在空中运动的时间，选项错误、正确；发生事故时，汽车行驶的速度大小，可知汽车超速行驶，选项C正确、D错误。
10．BD【解析】设A球的质量为m，A、B两球恰好离开锥面时的角速度分别为，有，解得，因为，所以球先离开锥面，选项错误、正确；当时，因为，所以两球均已离开锥面，设此时OA线、OB线与的夹角分别为，有，解得，故，选项C错误、D正确。
11．（1）控制变量法（1分） （2）A（1分） （3）1：3（2分） 1：9（2分）
【解析】（1）本实验使用的实验方法是控制变量法。
（2）此种情况下，实验探究的是向心力的大小F与质量的关系。
（3）此时，左边塔轮与右边塔轮边缘的线速度大小相同，根据可知，左边塔轮与右边塔轮的角速度大小之比；此时，两小球的质量与转动半径均相同，根据可知，两小球的向心力大小之比，即标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：9。
12．（1）使小球做平抛运动的初速度相同（2分） （2）1.60（2分）
（3）1.47（2分） 1.96（2分）
【解析】（1）每次让小球从同一位置由静止释放，其目的是保证小球离开斜槽末端后做平抛运动的初速度相同。
（2）根据可得，因此小球做平抛运动的初速度大小。
（3）在竖直方向上，根据，可得，因此该小球做平抛运动的初速度大小；小球通过点时在竖直方向上的速度大小。
13．解：（1）由万有引力定律有（3分）
解得。（2分）
（2）根据开普勒第三定律有
，其中（3分）
解得。（2分）
14．解：（1）分析表中数据可得，每组的与的乘积均等于常量，常量的值为（2分）
和关系的表达式为（2分）
当时，的设计值为。（2分）
（2）转弯时，若内外轨对车轮没有侧向压力，此时火车的受力如图所示
由牛顿第二定律有（3分）
由于很小，故（2分）
代入数据解得。（2分）
15．解：（1）设该选手松手后在空中运动的时间为，有
（1分）
（1分）
解得。（1分）
（2）设该选手松手时所受轻绳的拉力大小为，有
（2分）
根据牛顿第三定律有（1分）
解得。（1分）
（3）设该选手松手时的速度大小为，松手后在空中运动的时间为，有
（1分）
（1分）
可得（1分）
设该选手落在斜面上时的竖直分速度大小为，有
设该选手落在斜面上时的速度大小为，有
（1分）
可得（1分）
根据数学知识可知，当且仅当时，最小（2分）
解得（1分）
将代入，可得。（1分）