山东省滕州市第一中学2023-2024学年高一下学期3月单元过关考试（月考）物理试卷（PDF版含答案）

2023-2024学年第二学期 3 月单元过关考试
高一物理
2024.03考试时间：90分钟
满分：100 分
一、单项选择题：共 8题，每题 3分，共 24分。
1．两个互相垂直的力F1和 F2作用在同一物体上，使物体运动。物体通过一段位移，力F1对物体做 8J，
力 F2对物体做功 6J，则力F1与 F2对物体做的总功为（ ）
A．14J B．2J C．10 J D．7J
A．8m / s B． 9m / s C．10m / s D．11m / s
2．在我国东北地区严寒的冬天，人们经常玩一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯开水沿弧线
均匀快速地泼向空中，图甲所示是某人玩“泼水成冰”游戏的瞬间，可抽象为如图乙所示的模型，泼水 4．如图所示，竖直杆 AB在 A、B两点通过光滑铰链连接两等长轻杆 AC和 BC，AC和 BC与竖直
过程中杯子的运动可看成匀速圆周运动，人的手臂伸直，在 0.5s 内带动杯子转动了 210°，人的臂长 方向的夹角均为θ，轻杆长均为 L，在 C处固定一质量为 m的小球，重力加速度为 g，在装置绕竖直
约为 0.6m，则泼水过程中（ ） 杆 AB转动的角速度ω从 0开始逐渐增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．当ω=0时，AC杆和 BC杆对球的作用力都表现为拉力
B．AC杆对球的作用力先增大后减小
C ω= gcos ．当 时，BC杆对球的作用力为 0
L
D．一定时间后，角速度ω足够大时，AC杆与 BC杆上的力的大小之差恒定
5．2023年 9月 21日，“天宫课堂”第四课正式开讲，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课，
17
若梦天实验舱绕地球的运动可视为匀速圆周运动，其轨道半径约为地球半径的 倍。已知地球半径
16
A．杯子沿顺时针方向运动
为 R，地球表面的重力加速度为 g，引力常量为 G，忽略地球自转的影响，则根据以上已知信息不可
B．P位置飞出的小水珠初速度沿 1方向
求得的物理量是（ ）
C 7 ．杯子运动的角速度大小为 rad/s
3 A．地球的密度 B．漂浮在实验舱中的宇航员所受地球的引力
D 7 ．杯子运动的线速度大小约为 m/s C．实验舱绕地球运动的线速度大小 D．实验舱绕地球运动的向心加速度大小
10
3．如图所示为高速入口或出口的 ETC车牌自动识别系统的直杆道闸，水平细直杆可绕转轴在竖直面 6．物理必修二的 P57页中介绍 ：亚当斯通过对行星“天王星”的长期观察发现，其实际运行的轨道与
内匀速转动。自动识别线ab到直杆正下方a b 的距离 L 22m，自动识别系统的反应时间为0.2s，直杆 圆轨道存在一些偏离，且每隔时间 t发生一次最大的偏离。亚当斯认为形成这种现象的原因可能是天
王星外侧还存在着一颗未知行星（后命名为海王星）对天王星的万有引力引起的。由于课本没有阐述
转动角速度 rad / s，要使汽车安全通过道闸，直杆必须转动到竖直位置，则汽车不停车匀速安全
4
其计算的原理，这极大的激发了 TZ一中学天文爱好社团同学的探索热情，通过集体研究，最终掌握
通过道闸的最大速度是（ ）
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了亚当斯当时的计算方法：设其（海王星）运动轨道与天王星在同一平面内，且与天王星的绕行方向
相同，天王星的运行轨道半径为 R，周期为 T，并认为上述最大偏离间隔时间 t就是两个行星相邻两
次相距最近的时间间隔，并利用此三个物理量推导出了海王星绕太阳运行的圆轨道半径，则下述是海
王星绕太阳运行的圆轨道半径表达式正确的是（ ）
A．细胞 a相对试管向外侧运动，细胞 b相对试管向内侧运动
A t T
2
tR B R C t
2 2
3 3 R D 3 t ． ． ． ．t t T t T
R
t T B．细胞 a的“模拟重力势能”变小，细胞 b的“模拟重力势能”变大
C．这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转动半径方向向外侧逐渐变大
D．这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转动半径方向各处大小相同
7．如图所示，质量分别为 4m和 m的物块 A和 B通过轻质细绳连接，细绳绕过轻质动滑轮，滑轮中
心通过细绳悬挂一质量为m的物块 C，开始时物块 A、B均静止，细绳刚好拉直。动滑轮在竖直向上 二、多项选择题：共 4题，每题 4分，共 16分。漏选得 2分，错选得 0分。
的拉力 F 6mg（ g为重力加速度）作用下由静止向上加速运动，经时间 2t，力 F做的功为（ ） 9．如图所示，轻绳绕过光滑定滑轮系着箱子，在轻绳的另一端 O施加适当的拉力 F，恰好使箱子在
水平地面上向右做匀速运动，则（ ）
A．O点速率变小
B．拉力 F逐渐减小
A．7.2mg2t2 B．6mg 2t2 C．4.8mg2t2 D．2.4mg2t2
C．箱子受到地面的支持力大小不变
D．拉力 F的功率一直减小
8．无偿献血、救死扶伤的崇高行为，是文明社会的标志之一。现代献血常采用机采成分血的方式， 10．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
就是指把健康人捐献的血液，通过血液分离机分离出其中某一种成分（如血小板、粒细胞或外周血干
细胞）储存起来，再将分离后的血液回输到捐献者体内。分离血液成分需要用到一种叫离心分离器的
装置，其工作原理的示意图如图所示，将血液装入离心分离器的封闭试管内，离心分离器转动时给血
液提供一种“模拟重力”的环境，“模拟重力”的方向沿试管远离转轴的方向，其大小与血液中细胞的质
量以及其到转轴距离成正比。血液在这个“模拟重力”环境中，也具有“模拟重力势能”。初始时试管静
止，血液内离转轴同样距离处有两种细胞 a、b，其密度分别为 a和 b，它们的大小与周围血浆密度 A．如图 a，汽车以恒定速率通过拱桥的最高点时处于失重状态0
B．如图 b，滑块随水平圈盘一起匀速转动，滑块相对圆盘有沿轨迹切线方向飞出的运动趋势
的关系为 a 0 b。对于试管由静止开始绕轴旋转并不断增大转速的过程中，下列说法中正确的是
C．如图 c，两个质量相同的小球在光滑而固定的圆锥筒内分别做匀速圆周运动，某时刻两球运动
（ ） 到 A、B位置，此时筒壁对小球的弹力大小和方向均相同
D．如图 d，若火车转弯速度超过规定速度时，车轮将对内轨产生向外的挤压
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11．风云三号系列气象卫星是我国第二代极地轨道气象卫星， 已经成功发射 4 颗卫星， 其轨道在 三、填空题：共 2题，共 18分。
地球上空550 1500 公里之间， 某极地卫星在距离地面h 600 公里高度的晨昏太阳同步轨道， 某 13．某实验小组通过如图所示的装置验证向心力的表达式。滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直杆做
时刻卫星刚好位于赤道正上方的 A点向北极运动。已知地球的半径为R 6400km， 地球同步卫星距离 匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力 F的大小。滑块上固定一遮光片，
地面的高度约为H 35600km， 已知 6 2.45， 则下列说法正确的是（ ） 宽度为 d，固定在铁架台上的光电门可测量遮光片通过光电门的时间，从而算出滑块的角速度ω。滑
块旋转半径为 R，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力 F和角速度ω的
数据。
A 7.9km / s （1）某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为
Δt，则角速度 ；
．该卫星的环绕地球运动的速度可能大于
1
B 2．该极地卫星的周期为 6h （2）以 F为纵坐标，以 t 2 为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线；图像的斜率为 k，则3
C．相同时间内，该卫星与地心连线扫过的面积等于同步卫星与地心连线扫过的面积
滑块的质量为 （用所测物理量符号表示）；
D．从卫星刚好经过 A点计时，一天超过 12次经过北极
（3）该小组验证（2）中的表达式时，经多次实验，分析检查，仪器正常，操作和读数均没有问题，
发现示数 F的测量值与其理论值相比偏小，主要原因是 。
12．如图所示，两个可视为质点的、相同的木块 A和 B放在转盘上，两者用长为 L的细绳连接，木
块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的 K倍，A放在距离转轴 L处，整个装置能绕通过转盘中心 14．（1）—部机器由电动机带动，机器上的皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的 3倍，皮带与两轮之
的转轴 O1O2转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，
间不发生滑动。已知机器皮带轮上 A点到转轴的距离为轮半径的一半。则 A点的向心加速度大小 aA
以下说法正确的是
与电动机皮带轮边缘上点的向心加速度大小 a之比为 。
（2） “伽利略”木星探测器历经 6年到达木星，此后在 t内绕木星运行 N圈。设这 N圈都是绕木星在
同一个圆周上运行，其运行速率为 v，探测器上的照相机拍摄整个木星时的视角为θ，如图所示，则
木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径 r= ，木星的第一宇宙速度 v1 。
A 2Kg．当 时，A、B相对于转盘会滑动
3L
B Kg．当 时，绳子一定有弹力
2L
C ω Kg 2Kg． 在 范围内增大时，B所受摩擦力变大
2L 3L
D ω Kg 2Kg． 在 范围内增大时，A所受摩擦力变大
2L 3L
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四、解答题：共 4题，共 42分。请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能 （1）若陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度为 gR，求此时轨道对陀螺的弹力大小；
得分。
（2）要使陀螺在轨道外侧运动到最低点时不脱离轨道，求陀螺通过最低点时的最大速度；
15．（6分）一个质量 m=150kg的雪橇，受到与水平方向成θ =37°角斜向左上方 600N的拉力 F作用，
（3）若陀螺在轨道外侧运动到与轨道圆心等高处时速度为 2gR，求固定支架对轨道的作用力大小。
在水平地面上由静止开始移动了 5m的距离（如图所示）。物体与地面间的滑动摩擦力 F 阻=100N，（已
知 sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）此过程力 F对物体所做的功以及摩擦力对物体所做的功；
（2）合力对物体所做的功；
18．（14分）某电动机工作时输出功率 P与拉动物体的速度 v之间的关系如图（a）所示．现用该电
动机在水平地面内拉动一物体 (可视为质点 )，运动过程中轻绳始终处在拉直状态，且不可伸长，如
图（b）所示．已知物体质量m 1kg，与地面的动摩擦因数 1 0.35，离出发点左侧 s距离处另有一段
16．（10分）如图所示是发射地球同步卫星的简化轨道示意图，先将卫星发射轨道半径为 r的近地圆
动摩擦因数为 2、长为 d的粗糙材料铺设的地面． (g取10m / s2 )
轨道Ⅰ上，在卫星过 A点时点火实施变轨，进入远地点为 B的椭圆轨道Ⅱ上，过 B点时再次点火，
将卫星送入地球同步圆轨道Ⅲ。已知地球表面的重力加速度为 g，地球自转周期为 T，地球半径为 R。
求：
（1）卫星在近地圆轨道Ⅰ上运行的线速度 v1大小；
（2）同步圆轨道Ⅲ距地面的高度 h。
1 若 s足够长，电动机功率为 2W时，物体在地面能达到的最大速度是多少？
2 若 s足够长，当物体速度为0.1m / s时，加速度为多少？
3 若 s 0.16m，物体与粗糙材料之间动摩擦因数 2 0.45.启动电动机后，分析物体在达到粗糙材料之
前的运动情况．若最终能滑过粗糙材料，则 d应满足什么条件？
17．（12分）如图甲所示为一种叫“魔力陀螺”的玩具，其结构可简化为图乙所示。陀螺的质量为m，
铁质圆轨道的质量为3m、半径为 R，用支架将圆轨道固定在竖直平面内，陀螺在轨道内、外两侧均
可以旋转，其余部分质量不计。陀螺磁芯对轨道的吸引力始终沿轨道的半径方向，大小恒为5mg。不
计摩擦和空气阻力，重力加速度为 g。
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高一物理参考答案：
1．A 2．C 3．C 4．D 5．B 6．D 7．A 8．C 9．AD 10．AC
11．BD 12．ABD
d kR
13． R t d 2 滑块与水平杆之间存在静摩擦力
v
vt
14． 1:6 2 N sin
2
15．（1）2400J，-500J；（2）1900J
【详解】（1）由功的定义式可得力 F做的功为 WF=2400J
摩擦力对物体做功为 WF 阻= - 500J
（2）合外力做的总功等于各个力做功的代数和，所以总功为
W 总=1900J
16．
g gR2T 2
（1）R ；（2） 3 2 Rr 4
【详解】（1）设地球的质量为 M，卫星的质量为 m，则在近地圆轨道Ⅰ上有
GMm mv2
2
1
r r
设地球表面某一物体的质量为 m′，忽略地球自转的影响，则有
GMm
2 m gR
联立解得
v R g1 r
（2）在同步圆轨道Ⅲ上有
GMm m 4
2
2 2 (R h)(R h) T
解得
gR2 2h T 3 2 R4
答案第 1页，共 4页
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17．（1）5mg；（2）2 gR；（3） 13mg
【详解】（1）当陀螺在轨道内侧最高点时，设轨道对陀螺的吸引力为F1，轨道对
陀螺的弹力为F mgN1，陀螺所受的重力为 ，最高点的速度为 v1，如图所示
v2
由牛顿第二定律有 mg F 1N1 F1 m R
解得 FN1 5mg
（2）设陀螺在轨道外侧运动到最低点时，轨道对陀螺的吸引力为 F2，轨道对陀
螺的弹力为F mgN2，陀螺所受的重力为 ，最低点的速度为 v2，如图所示
v2
由牛顿第二定律有 F2 F 2N2 mg m R
由题意可知，当 FN2 0时，陀螺通过最低点时的速度为最大值，解得 v2 2 gR
（3）设陀螺在轨道外侧运动到与轨道圆心等高处时，轨道对陀螺的吸引力为 F3，
轨道对陀螺的支持力为FN3，陀螺所受的重力为mg。如图所示
v2
由牛顿第二定律有 F 33 FN3 m R
答案第 2页，共 4页
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解得 FN3 3mg
由牛顿第三定律可知 FN3 FN3， F3 F3
F F ' 2F ' 3mg 2固定支架对轨道的作用力为 ＝ 3 N3
解得 F 13mg
18 4．（1） m / s （2）0.5m / s2 （3）d不超过 0.16m
7
【分析】 1 电动机拉动物体后，当拉力与摩擦力大小相等时速度，结合P Fv求
最大速度．
2 当v 0.1m / s时，由图象及P Fv求出拉力，再由牛顿第二定律求加速度．
3 由 2 知，物体在速度达到0.5m / s前，拉力 F恒定，物体做初速为零的匀加速
直线运动．也可采用假设法研究．
【详解】 1 电动机拉动物体后，水平方向受拉力 F和摩擦力 f1，则有：
f1 1N
N mg
得： f1 3.5N
物体速度最大时，加速度为零，有： F1 f1
P P
根据P Fv，得最大速度为： vm F1 f1
4
解得： vm m / s7
2 P 0.4当v 0.1m / s时，由图象及P Fv可知，拉力为： F2 4Nv 0.1
由牛顿第二定律F ma得：
F2 f1 ma1
解得： a1 0.5m / s
2
3 由 2 知，物体在速度达到0.5m / s前，拉力 F恒定，物体做初速为零的匀加速
直线运动．
答案第 3页，共 4页
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a1 0.5m / s
2
v2 2
速度达到 v1 0.5m / s时，应经过的位移为： s '
0．5
1 m 0.25m 0.16m
2a1 2 0.5
所以小物体一直做匀加速运动到达粗糙材料，到达粗糙材料时速度为：
v1 2a1s 2 0.5 0.16 0.4m / s
(或假设物体做匀加速直线运动到达粗糙材料，则速度 v1 2a1s 0.4m / s ，不超过
0.5m / s，假设成立． )
在粗糙材料上运动时， f2 2N， N mg， f2 4.5N
由牛顿第二定律得：F2 f2 ma2
可得： a2 0.5m / s
2
小物体停止前最多滑行的距离为：d = -
解得 d=0.16m
则 d不超过0.16m
【点睛】本题与汽车的起动类似，关键要正确分析物体的受力情况，来判断其运
动情况．分段运用牛顿第二定律及运动学公式研究．
答案第 4页，共 4页
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