江西省宜春市宜丰县宜丰中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（含解析）

2023-2024（下）江西省宜丰中学高一3月月考物理试卷
一、单选题（每一小题4分，共28分）
1．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上
B．英国物理学家牛顿利用“扭秤实验”首先较准确的测定了万有引力常量
C．伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性
D．德国天文学家开普勒对伽利略观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律
2．关于物体运动的说法正确的是（　　）
A．匀速圆周运动是匀变速运动 B．曲线运动的速度一定发生变化
C．物体在变力作用下不可能做直线运动 D．物体在恒力作用下一定做直线运动
3．如图，半径之比的大小两轮通过皮带传动匀速转动，且皮带与轮边缘之间不发生相对滑动。大轮上一点到轴心的距离为为小轮边缘上的点。、两点的（　　）
A．周期之比 B．线速度之比
C．角速度之比 D．向心加速度之比
4．汽车以相同的速率分别通过半径相同的圆弧形凸桥和凹桥，汽车通过凸桥顶点时对桥面的压力为零；则通过凹桥最低点时，对桥面的压力是车重的（　　）
A．0.5倍 B．1倍 C．1.5倍 D．2倍
5．2022年11月9日发生了天王星冲日现象，即天王星和太阳正好分处在地球的两侧，三者几乎成一条直线，此时是观察天王星的最佳时间，已知此时地球到天王星和太阳的距离分别为，，地球的公转周期为T，则天王星相邻两次冲日的时间间隔为（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示，地球可看作质量分布均匀、半径为R的球体，地球内部的a点距地心的距离为r，地球外部的b点距地心的距离为3r，。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，忽略地球的自转，则a、b两点的重力加速度大小之比为（　　）
A． B． C． D．
7．我国对火星的首次探测任务将于2020年正式开始实施，要实现对火星的形貌、土壤、环境、大气等的探测，研究火星上的水冰分布、物理场和内部结构等。现假想为研究火星上有关重力的实验，在火星的表面附近做一个上抛实验，将一个小球以某一初速度竖直向上抛出，测得小球相邻两次经过抛出点上方h处的时间间隔为t，作出图像如图所示，已知火星的半径为R，引力常量为G，则火星的质量为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题（每小题6分，共18分）
8．火车转弯时，铁轨的外轨比内轨高，这样做的好处是，火车转弯时如果以规定的速率行驶，刚好可以依靠轨道对火车的支持力和火车的重力的合力提供火车转弯做匀速圆周运动所需要的向心力，从而避免火车车轮与铁轨之间出现侧向挤压，下列相关说法中正确的是（　　）
A．当火车以速率行驶时，火车的重力与轨道支持力是一对平衡力
B．当火车的速率时，火车对外轨有向外侧的压力
C．当火车的速率时，火车对内轨有向内侧的压力
D．当火车的速率时，火车对内轨有向内侧的压力
9．如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间夹角为，一条长度为l的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，细线拉力F随变化关系如图2所示。重力加速度g取，由图2可知（　　）
A．小球的角速度为时，小球刚离开锥面
B．母线与轴线之间夹角
C．小球质量为
D．绳长为
10．如图所示为波轮式洗衣机的工作原理示意图，当甩衣桶在电机的带动下高速旋转时，衣服紧贴在甩衣桶器壁上，从而迅速将水甩出。衣服（带水，可视为质点）质量为m，衣服和器壁的动摩擦因数约为，甩衣桶的半径为r，洗衣机的外桶的半径为R，当角速度达到时，衣服上的水恰好被甩出，假设滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．衣服（带水）做匀变速曲线运动
B．电动机的角速度至少为时，衣服才掉不下来
C．当时，水滴下落高度打到外筒上
D．当时，水滴下落高度打到外筒上
三、实验题（每空2分，共16分）
11．一同学设计了一个有关圆周运动的实验，如图所示，质量为的小滑块的中心固定一个遮光片，遮光片宽度为，滑块套在水平杆上，滑块用细线与力传感器相连，杆和滑块在外力驱动下一起绕竖直轴做匀速圆周运动，滑块每经过光电门一次，通过光电门和力传感器就同时获得一组挡光时间和拉力F的数据。
（1）若滑块（质量分布均匀）中心到转轴的距离为，光电门测得挡光时间为，则滑块转动的角速度是 ，向心力是 N。
（2）按上述实验测得拉力F和计算得到的向心力不相等的原因可能是 。
（3）本实验若不用光电门，可用秒表测得滑块转n圈所用的时间t，则角速度为 。
12．小明在实验室探究物体加速度与所受合外力的关系，实验装置如图甲所示，主要实验步骤如下：
（1）调整长木板倾角进行阻力补偿，使小车恰好沿长木板向下做匀速运动。
（2）保持长木板的倾角不变，绳子下端只挂一个钩码，将小车移近打点计时器，接通电源然后释放小车，小车沿长木板向下做匀加速直线运动，得到一条纸带如图所示，为计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，打点计时器的频率为。利用刻度尺测量得到。通过纸带求得小车在点的速度大小为 ；通过纸带求得小车加速度大小为 。（均保留2位有效数字）
（3）保持绳子下端悬挂的钩码不变，在小车上放置不同数量的相同钩码，小车上钩码的个数记为，重复实验操作（2），求出小车对应的加速度，得到加速度的倒数和钩码个数的图像如图所示，已知一个钩码的质量为，图像中直线斜率为，纵轴截距为，利用题中信息可得出重力加速度 ，小车的质量 。（用表示）。
四、解答题（38分）
13．（12分）如图所示，用细线将一小球悬于密闭的柜式货车天花板上的O点。货车向前做匀加速直线运动，小球与货车保持相对静止，悬线与竖直方向的夹角为，已知小球的质量为，重力加速度的大小为，，。求：
（1）悬线对小球的弹力大小；
（2）小球的加速度大小；
（3）若货车的初速度，则内货车的位移大小。
14．（12分）如图甲所示，轻杆一端固定一小球（视为质点），另一端套在光滑水平轴O上，O轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小v；O轴处有力传感器（传感器均未在图中画出），可以测量小球通过最高点时O轴受到杆的作用力F，若以竖直向下为力的正方向，得到图像如图乙所示。g取，求：
（1）小球恰好通过最高点时的速度大小；
（2）小球的质量及做圆周运动的半径；
（3）小球在最高点的速度大小为5m/s时，杆受到球的作用力。
15．（14分）在本月我校举行了高一年级篮球比赛，决赛的过程令人印象深刻，两队在比赛最后一点时间比分打平，在关键时刻白队33号球员投出了超远三分，为比赛胜利奠定基础。已知该球员投球点距离三分线1.05m，球在空中飞行轨迹的最高点Q距地面4.85m，球落入篮筐中心O点时速度与水平方向呈45°角，据国际篮联标准，篮筐高度为3.05m，三分线距O点的水平距离为6.75m，该同学自身投篮高度2.2m，不计空气阻力，g取。求：
（1）篮球在飞行过程中到达最高点Q时的速度的大小；
（2）该球员在点P投出的速度的大小；
（3）该球员投球出手时跳了多高。
2023-2024（下）江西省宜丰中学高一3月月考物理参考答案
1．A【详解】A．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上，故A正确；B．英国物理学家卡文迪什利用“卡文迪什扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量，故B错误；C．牛顿用“月—地检验“证实了万有引力定律的正确性，故C错误；D．德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，故D错误。故选A。
2．B【详解】A．匀速圆周运动加速度方向时刻变化，不是匀变速运动，故A错误；B．曲线运动的加速度不为零，故曲线运动的速度一定发生变化，故B正确；C．当变力的方向与速度在同一直线上，物体做直线运动，故C错误；D．当恒力的方向与速度不在同一直线上，物体做曲线运动，例如平抛运动，故D错误。故选B。
3．A【详解】AC．大小两轮通过皮带传动，边缘线速度大小相等，设边缘线速度大小为，轮子的角速度大小两轮的角速度之比为 、两点的角速度之比根据可知，周期之比故A正确，C错误；B．、两点圆周运动半径相等，根据可知，线速度之比 故B错误；D．根据可知，向心加速度之比 故D错误。故选A。
4．D【详解】根据题意，当汽车通过凸桥顶点时，有当汽车通过凹桥最低点时，有所以根据牛顿第三定律可得，汽车对桥面的压力大小为2mg。故选D。
5．C【详解】根据开普勒第三定律可得则天王星公转周期约为天王星相邻两次冲日的时间间隔为t，则解得故选C。
6．B【详解】设地球密度为，根据题意可知点距地心距离为，且小于，则只有半径为的球体对其产生万有引力，则有，解得点距地心的距离为，则有，解得解得故选B。
7．D【详解】小球以某一初速度竖直向上抛出，测得小球相邻两次经过抛出点上方h处的时间间隔为t，由运动学规律可得解得结合题图可知解得由知选项D正确，ABC错误。故选D。
8．BD【详解】A.火车转弯时，铁轨的外轨比内轨高，轨道对火车的支持力方向不是竖直向上，故火车的重力与轨道支持力不是一对平衡力，选项A错误；BC.火车的速率为时，火车的支持力和火车的重力的合力刚好提供所需要的向心力，故当火车的速率时，火车的支持力和火车的重力提供的向心力小于所需要的向心力，火车会向外挤压外轨，对外轨有向外侧的压力，选项B正确，C错误；D. 当火车的速率时，火车的支持力和火车的重力提供的向心力大于所需要的向心力，则火车会向内挤压内轨，对内轨有向内侧的压力，选D正确。故选BD。
9．AD【详解】A．根据图乙可知，当小球的角速度满足小球恰好要离开锥面，此时角速度为可知小球的角速度为时，小球刚离开锥面，故A正确；BCD．当小球将要离开锥面时，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有即
当小球离开锥面后，设绳子与竖直方向的夹角为，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有即则根据图乙，结合所得绳子拉力与的函数关系可知，当小球离开锥面后当小球未离开锥面时，分析小球受力情况，水平方向，根据牛顿第二定律有竖直方向根据平衡条件有联立可得根据图乙，结合所得函数关系可得，联立解得，，故D正确，BC错误。故选AD。
10．BD【详解】A．衣服（带水）做变速曲线运动，因为其向心加速度也是变化的，A错误；B．竖直方向，根据平衡条件有由于弹力提供向心力，由牛顿第二定律有联立解得B正确；CD．当时，水滴打到外筒上，则水滴下落高度为h，根据平抛运动规律有，，，联立解得C错误，D正确。故选BD。
11． 1 滑块与杆之间存在摩擦力
【详解】（1）[1]滑块通过光电门时的线速度大小为
故滑块转动的角速度为
[2]向心力为
（2）[3]按上述实验测得拉力F和计算得到的向心力不相等的原因可能是滑块与杆之间存在摩擦力。
（3）[4]滑块转n圈所用的时间t，可得滑块做圆周运动的周期为
故角速度为
12． 0.31 0.60
【详解】
（2）[1]相邻计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则小车在点的速度大小为
[2]根据逐差法可得，小车加速度大小为
（3）[3][4]由牛顿第二定律可知
可得
由图可知
解得
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）对小球受力分析，竖直方向由平衡条件
解得，悬线对小球的弹力大小为
（2）对小球受力分析，水平方向由牛顿第二定律
解得，小球的加速度大小为
（3）因为货车和小球加速度相同，所以内货车的位移大小为
14．（1）零；（2）2kg，1m；（3）30N，方向竖直向上
【详解】（1）小球在竖直平面内做圆周运动，是轻杆模型，因此小球恰好通过最高点时的速度大小是零。
（2）由图乙可知，当小球通过最高点速度是零时，杆上的作用力为20N，可知小球的质量为2kg。
小球通过最高点速度不是零时，若只有小球重力提供向心力，可知O轴受到杆的作用力是零，即杆对小球上的作用力是零，此时速度的平方为，设轻杆的长度为L，则有
解得
即小球做圆周运动的半径为1m。
（3）小球在最高点的速度大小为5m/s时，由牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律可知，杆受到球的作用力大小为30N，方向竖直向上。
15．（1）6m/s；（2）；（3）0.2m
【详解】（1）从Q点运动到篮筐，篮球做平抛运动，由平抛运动规律得
解得
下落到O点竖直方向的速度为
球落入篮筐中心O点时速度与水平方向呈45°角，故水平方向的速度为
平抛运动水平方向做匀速直线运动，故篮球在飞行过程中到达最高点Q时的速度为6m/s;
（2）篮球从点P运动到篮筐中心O运动的时间为
故从从点P运动到最高点所有的时间为
该球员在点P投出的速度的竖直方向上的速度大小为
在球员在点P投出的速度为
解得
（3）该球员投球出手位置离最高点的高度差为
该球员投球出手时跳的高度为