山西省朔州市怀仁市怀仁一中2023-2024学年高一下学期3月第二次月考物理试题（含答案）

怀仁一中2023-2024学年高一下学期3月第二次月考
物理试题
(时间：75分钟 满分：100分)
一单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符含题目要求的。
1.以下关于圆周运动描述正确的是()
A.如图甲所示，手握绳子能使小球在该水平面内做匀速圆周运动
B.如图乙所示，小朋友在秋千的最低点时处于超重状态
C.如图丙所示，旋转拖把桶的脱水原理是水滴受到了离心力，从而沿半径方向甩出
D.如图丁所示，摩托车在水平赛道上匀速转弯时，为了安全经过弯道，人和摩托车整体会向弯道内侧倾斜，人和摩托车整体受到重力、支持力、摩擦力和向心力四个力作用
2.地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有
A.物体在赤道处受到的地球引力等于两极处，而重力小于两极处
B.赤道处的角速度比南纬30°的角速度大
C.地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大
D.地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力
3.足球比赛中，运动员踢出的足球划出一条完美弧线，轨迹如图所示。下列关于足球在飞行过程中的说法正确的是
A.在空中只受到重力的作用
B.合外力的方向与速度方向在一条直线上
C.合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
D.合外力的方向指向轨迹凹侧，速度方向沿轨迹切线方向
4.光滑的水平面上固定着一个螺旋形光滑水平轨道，俯视图如图所示。一小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，运动到螺旋形中央，下列关于该小球运动的说法正确的是
A.线速度增大，角速度不变 B.线速度不变，角速度减小
C.线速度减小，向心加速度增大 D.角速度增大，向心加速度增大
5.如图所示，河水流速以及渡船在静水中的速度大小均恒定，渡船从平直河岸边的A处开始渡河。当船头方向垂直河岸时，渡船到达正对岸岸边B处下游的C处，A，C连线与水流方向的夹角为60°。若要使渡船从A处开始渡河，能够沿直线到达B处，则船头方向与水流反方向的夹角θ的正切值应为
A. B. C. D.
6.“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，轨道半径为r，速度大小为v。已知月球半径为R，引力常量为G，忽略月球自转的影响。下列选项正确的是()
A.月球的平均密度为 B.月球的平均密度为
C.月球表面重力加速度为 D.月球表面重力加速度为
7.如图，两个小球A、B固定在长为2L的轻杆上，球A质量为2m，球B质量为m。两球绕杆的端点O在竖直面内做匀速圆周运动，B球在杆的中点，A球在杆的另一端，不计小球的大小，当小球A在最高点时，OB杆对球B的作用力恰好为零，重力加速度为g。当A球运动到最低点时，OOB段杆对B球的作用力大小为()
A.2.5mg B.3mg C.3.5mg D.6mg
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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。
8.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如l图所示。则卫星在各轨道上正常运行时，以下说法正确的是()
A.卫星在轨道3上的速度小于在轨道1上的速度
B.卫星在轨道3上经过Р点时的速度大于在轨道2上经过P点时的速度
C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度
D.卫星在轨道2上运动的周期大于在轨道3上运动的周期
9.如/图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一起，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动(无相对滑动)。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r甲：r乙=3：1.两圆盘和小物体m1、m2之间的动摩擦因数相同，m1距O点为2r，m2距O'点为r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时()
A.滑动前m1与m2线速度之比=2：3 B.滑动前m1与m2的向心加速度之比=1：3、
C.随转速慢慢增加，m1先开始滑动 D.随转速慢慢增加，m2先开始滑动
10.北斗导航系统第41颗卫星为地球静止轨道卫星，第49颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，它们的轨道半径约为4.2×107m，运行周期都等于地球的自转周期24h。倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。已知引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg。下列说法正确的是()
A.根据题目数据不可估算出地球的质量
B.静止轨道卫星不可能经过北京上空
C.倾斜地球同步轨道卫星一天2次经过赤道正上方同一位置
D.倾斜地球同步轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度
三、非选择题：共54分。
l1.(6分)如图所示，某同学想用此装置验证向心力表达式，把滑块套在水平杆上，细线一端系住滑块，另一端系在竖直杆上，细线上连有力传感器，滑块上接有速度传感器。实验时匀速转动横杆，同时读出力传感器示数F和速度传感器示数v，要验证向心力公式(用速度来表示)。本实验还需要测出的物理量有_______和__________；保持细线长度不变，改变转速测出多组F和v，如果要验证向心力的表达式中F与v的关系。还可以借助图像法来猜想表达式，如果纵坐标采用F，则横坐标应采用_______(选填“”“”或“”)。
12.(8分)在学抛运动一节内容后，某中学的一名同学想利用平抛运动来测量本地的重力加速度，实验装置如图甲所示。为确定平抛运动的轨迹，该同学利用手机连拍功能，根据拍摄的照片，在坐标纸上描出小球在不同时刻的位置，已知手机启动连拍功能时，每秒可以拍摄50张照片。
(1)关于此实验，下列说法正确的一项是__________。
A.应保证斜槽轨道末端水平
B.必须保证斜槽轨道光滑
C.实验前应测出小球的质量才能测出重力加速度
D.为减小实验误差，可以选用乒乓球进行实验
(2)该同学在完成某次实验后，根据照片顺序，每5张照片选取一张，然后将选出的照片中小球的位置描到同一张坐标纸中，如图乙为轨迹中截取出来的一部分，根据该图，可求出小球抛出时的水平初速度大小为_________m/s，过B点时竖直方向的速度大小为_________m/s(第二空保留2位小数)。
(3)可测得本地的重力加速度大小为___________m/s2。
13.(11分)如图所示装置可绕竖直轴OO'转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，当细线AB沿水平方向绷直时，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球的质量m=1kg，细线AC长L=1m。(重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6)
(1)若装置匀速转动时，细线AB刚好被拉直成水平状态，求此时的角速度；(结果可用根号表示)
(2)若装置匀速转动的角速度rad/s，求细线AB和AC上的张力大小FAB、FAC。
14.(13分)如图所示，由半圆形APB和直线形BC细圆管组成的轨道固定在水平桌面上(圆半径比细圆管内径大得多)，轨道内壁光滑。已知APB部分的半径R=0.8m，BC段长L=1.6m。弹射装置将一质量m=0.2kg的小球(可视为质点)以水平初速度从A点弹入轨道，小球从C点离开轨道水平抛出，落地点D离C点的水平距离为s=1.6m，桌子的高度h=0.8m，不计空气阻力，取g=10m/s2，=3.14。求：
(1)小球水平初速度的大小；
(2)小球在半圆形轨道内运动的角速度以及从A点运动到C点的时间t；
(3)小球在半圆形轨道内运动时细圆管对小球的作用力F的大小。
15.(16分)假如航天员乘坐宇宙飞船到达某行星，在该行星“北极”距地面h处由静止释放一个小球(引力视为恒力，阻力可忽略)，经过时间t落到地面。已知该行星半径为R，自转周期为T，引力常量为G，求：
(1)该行星的平均密度；
(2)该行星的第一宇宙速度v；
(3)如果该行星有一颗同步卫星，其距行星表面的高度H为多少。
怀仁一中2023-2024学年高一下学期3月第二次月考
物理答案
1.B 对小球受力分析，小球受竖直向下的重力和沿绳子方向的拉力，合力不可能沿水平方向，故手握绳子不可能使小球在该水平面内做匀速圆周运动，A错误；小朋友在秋千的最低点具有向上的加速度，处于超重状态，B正确；旋转拖把桶的脱水原理是水滴与拖把间的摩擦力不足以提供其做圆周运动的向心力，水滴做离心运动，沿切线方向甩出C错误；摩托车在水平赛道上匀速转弯时，为了安全经过弯道，人和摩托车整体会向弯道内侧倾斜，人和摩托车整体受到重力、支持力、摩擦力三个力作用，D错误。
2.A 由可知，若将地球看成球形，则物体在地球表面上任何位置受到的地球引力都相等。在两极处，向心力为零，万有引力等于重力，除两极外，此引力的两个分力一个是物体的重力，另一个是物体随地球自转所需的向心力，在赤道上，向心力最大，重力最小，A正确。地球各处的(除两极外)角速度均等于地球自转的角速度，B错误。地球上只有赤道上的物体向心加速度指向地心，其他位置的向心加速度均不指向地心，C错误。地面上物体随地球自转所需的向心力是由物体所受万有引力与地面支持力的合力提供的，D错误。
3.D 足球若在空中只受到重力的作用，则其应该做抛体运动，不会划出一条弧线绕过人墙，故A错误；足球做曲线运动，则合外力的方向与速度方向不在一条直线上，故B错误；做曲线运动的物体，合外力的方向指向轨迹凹侧，速度方向沿轨迹切线方向，故C错误，D正确。
4.D 水平轨道光滑，所以小球的线速度大小不变，但是转动半径变小，根据可知角速度增大，根据可知向心加速度变大，故D正确，A、B、C错误。
5.A 设船在静水中的速度为，水速为，则tan60°=，当船垂直渡河时，得tanθ=，故选A。
6.D 万有引力提供向心力，则有，得，又，根据密度公式可得，故A、B项错误；，且，则，故D项正确，C项错误。
7.D 设B的速度为v，则A的速度为2v，A在最高点时根据牛顿第二定律得，，A在最低点时根据牛顿第二定律得，，解得，故选D。
8.ABC 根据，可得，可知卫星在轨道3上的运行速度小于在轨道1上的运行速度，故A正确；卫星从轨道2上的P点进入轨道3需要加速，故卫星在轨道3上经过P点时的速度大于在轨道2上经过P点时的速度，故B正确；卫星在轨道1上经过Q点时所受的万有引力等于它在轨道2上经过Q点时所受的万有引力，所以卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度，故C正确；根据开普勒第三定律有，由于，所以卫星在轨道2上运动的周期小于在轨道3上运动的周期，故D错误。
9.AD 甲、乙两轮子边缘上的各点线速度大小相等，有，则有ω1∶ω2=1∶3，所以物块相对圆盘开始滑动前，m1与m2的线速度之比为，故A正确；物块相对圆盘开始滑动前，根据得，m1与m2的向心加速度之比为，故B错误；静摩擦力提供向心力，当小物块开始发生相对滑动时，对m1有，可得此时角速度，此时m2的角速度，此时m2的向心力，已经大于最大静摩擦力，即m2早于m1开始发生相对滑动，故C错误，D正确。
10.BC 根据可得，则根据题目数据可估算出地球的质量，A错误；静止轨道卫星一定在地球赤道平面上，不可能经过北京上空，B正确；倾斜地球同步轨道卫星若某时刻经过赤道正上方某位置，经过半个周期，恰好地球也转了半个周期，因此又会经过赤道上方的同一位置，即其一天2次经过赤道正上方同一位置，C正确；地球的第一宇宙速度是近地卫星围绕地球运行的最大速度，则倾斜地球同步轨道卫星的运行速度小于第一宇宙速度，D错误。
11.滑块质量 运动半径 (每空2分)
解析：向心力公式为，所以还需要测出滑块质量m和运动半径r。借助图像法来猜想表达式应作出的图像为图像。
12.(1)A(2分) (2)2.5(2分) 1.17(2分) (3)9.79(2分)
解析：(1)为使小球做平抛运动，应保证斜槽轨道末端水平，故A正确；只需保证小球从斜槽同一位置释放，即可保证小球在斜槽轨道末端速度相等，斜槽轨道不必光滑，故B错误；实验前不需要测出小球的质量，故C错误；若选乒乓球，受阻力影响太大，故D错误。
(2)A、B照片间的时间间隔T=5×s=0.1s
小球抛出时的水平初速度大小为m/s=2.5m/s
过B点时竖直方向的速度大小为m/s≈1.17m/s
(3)根据
本地的重力加速度大小为=9.79m/s2。
13.(1)rad/s (2)2.5N 12.5N
解析(1)当细线AB刚好被拉直时，细线AB的拉力为零，
细线AC的拉力和重力的合力提供向心力，
则有，(2分)
LAB=Lsinθ，(2分)
代入数据解得rad/s=rad/s。(1分)
(2)若装置匀速转动的角速度rad/s>，
则两根细线均有张力，竖直方向上有，(2分)
水平方向上有，(2分)
代入数据解得FAB=2.5N，FAC=12.5N。(2分)
14.(1)4m/s (2)5rad/s 1.028s (3)25N
解析(1)小球离开轨道后做平抛运动，
则竖直方向有，水平方向有，(2分)
解得m/s=4m/s。(1分)
(2)小球在半圆形轨道内运动时的角速度为rad/s=5rad/s；(2分)
小球从A到B的时间为×0.8s=0.628s，(2分)
从B到C做匀速直线运动，时间为s=0.4s，(1分)
因此从A点运动到C点的时间为=1.028s。(1分)
(3)根据牛顿第二定律得，半圆形细圆管对小球的水平作用力大小为
N=4N，(2分)
竖直作用力大小为=2N，(1分)
故小球在圆形轨道内运动时细圆管对小球的作用力为N。(1分)
15.(1) (2) (3)
解析：(1)设该行星表面的重力加速度为g，
对小球，有：，(2分)
解得：，(1分)
对行星表面质量为m的物体，有：，(2分)
故行星质量：(1分)
故行星的密度：。(2分)
(2)设处于行星表面附近做匀速圆周运动的卫星质量为m'，
由牛顿第二定律有：，(2分)
故第一宇宙速度为：。(2分)
(3)同步卫星的周期与该行星自转周期相同，均为T，设同步卫星的质量为m″，
由牛顿第二定律有：，2分)
联立解得同步卫星距行星表面的高度：。(2分)