牡丹江市第二高级中学2023-2024学年高一下学期4月月考
物理
考生注意
1.本试卷本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.考生作答时，请将答案答在答题卡上 。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对 应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效 , 在试题卷、草稿纸上作答无效。
第I卷（选择题 共46分）
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. 物体做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ）
A．物体所受合力为零 B．物体所受合力的大小不变，方向不断改变
C．物体的线速度不变 D．物体做匀变速曲线运动
2. 关于地球静止卫星（同步卫星的一种）的说法正确的是 ( )
A.地球静止卫星的角速度小于地球自转的角速度
B.不同国家的地球静止卫星高度可不同
C.我国发射的地球静止卫星可以定点在北京上空
D.地球静止卫星的绕行速度小于7.9 km/s
3. 科技馆的科普器材中常有如图所示的匀速率的传动装置：在大齿轮盘内嵌有三个等大的小齿轮。若齿轮的齿很小，大齿轮的半径（内径）是小齿轮半径的3倍，则当大齿轮顺时针匀速转动时，下列说法正确的是（ ）
A. 小齿轮和大齿轮转速相同
B. 大齿轮的角速度是小齿轮角速度的3倍
C. 小齿轮和大齿轮边缘上的点向心加速度之比3：1
D. 大齿轮边缘的点的线速度是小齿轮的3倍
4. 关于天体的运动，下列说法中正确的是 ( )
A. 由于地球比木星离太阳近，所以太阳对地球的引力一定比对木星的引力大
B. 行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点速度比远日点时速度大
C. 由F＝G可知，G＝，由此可见G与F和r2的乘积成正比，与M和m的乘积成反比
D. 地球绕太阳和月球绕地球运动的轨道半长轴的三次方与周期的平方的比值相同
5．如图所示，长1m的轻质细杆OA，一端固定一个质量为2kg的小球，另一端由电动机带动，使杆绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动。小球的速率为2m/s，g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．小球通过最高点时，对杆的压力大小是12N
B．小球通过最高点时，对杆的拉力大小是28N
C．小球通过最低点时，对杆的拉力大小是24N
D．小球通过最低点时，对杆的拉力大小是12N
6．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用
B．如图乙，“水流星”表演中，过最高点时水没有从杯中流出，水对杯底压力可以为零
C．如图丙，小球竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于
D．如图丁，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A比B的角速度大
7．2023年太阳风暴频发，进而引发地磁暴，对航空航天器的运行、通讯信息传输等产生了一系列不良影响。我国2022年发射的“夸父一号”卫星，肩负着探测太阳“一磁两爆（即太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射）”的任务，为了能完成使命，它的运行轨道设定在距地面高度约为h=720km的轨道。已知地球的半径为R，地球极地表面重力加速度为g0，则下列说法正确的是（ ）
A．“夸父一号”与地球同步卫星虽然运行高度不同，但运行周期相同
B．“夸父一号”所处位置的重力加速度大小为
C．太空中运行的航天器处于完全失重状态，所以“夸父一号”搭载的科学仪器不再受重力作用
D．“夸父一号”的运行周期为
8. 半径为R = 1m的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圆盘边缘上一点，在O点的正上方将一个可视为质点的小球以4m/s的速度水平抛出，半径OA方向恰好与该初速度的方向相同，如图所示。若小球与圆盘只碰一次，且落在A点，则圆盘转动的角速度大小可能是（ ）
A．8π rad/s B．12π rad/s
C．16π rad/s D．20π rad/s
9．如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ，A的质量为2m，B、C的质量均为m，A、B离轴的距离为R，C离轴的距离为2R，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则当圆台旋转时（设三物体都没有滑动）（ ）
A．C物体的向心加速度最大
B．B物体所受的静摩擦力最小
C．当圆台转速增加时，C比A先滑动
D．当圆台转速增加时，B比A先滑动
10．2021年5月15日，天问一号火星探测器成功着陆火星，7天后祝融号火星车驶上火星，开启了火星表面巡视探测之旅。我国火星探测任务实现了人类航天器首次在一次任务中完成火星环绕、着陆与巡视探测。已知火星质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，公转轨道半径约为地球公转轨道半径的，则（ ）
火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值为
B．火星的公转周期小于地球的公转周期
C．同一物体在火星表面受到的引力大于在地球表面受到的引力
D．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
二、非选择题（本大题包含5小题，共54分。）
11. （6分）如图所示，是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：
（1）现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是__________。
A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
C．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
D．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
（2）在该实验中应用了_________（选填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法”）来探究向心力大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系；
（3）当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为_______。
12．（9分）某同学欲探究圆锥摆的相关规律，他找来一根不可伸长的细线并测出其长度L，把细线一端固定于O点，在O点处连一拉力传感器（图中未画出），拉力传感器可以感应细线上的拉力，传感器与计算机连接，在计算机上显示出细线的拉力F，线的另一端连有一质量为m的小球（可看做质点），让小球在水平面内做匀速圆周运动．
（1）该同学探究发现图中细线与竖直方向夹角θ和细线拉力F的关系是：
细线拉力随θ角增大而_______ （填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）该同学用细线拉力F、线长L和小球质量m得出了小球运动的角速
度ω=________
（3）该同学想进一步探究θ与小球角速度ω的关系，他以ω2为纵轴,以为横轴，建立直角坐标系，描点作图得到一条直线，设直线的斜率为k，则当地重力加速度的表达式为g=________ （用题中已知量表示）．
13．（11分）如图所示，质量m=1kg的小球在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力=42N，转轴离地高度h=5.5m，不计阻力，g=10m/s2。
（1）小球经过最高点的速度是多少？
（2）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，
求细绳被拉断后小球运动的水平位移。
（13分）我国自行研制的“天问一号”火星探测器于2021年5月19日成功着陆火星。设着陆前探测器对火星完成了“绕、着、巡”三项目标考查。如图所示，探测器经过一系列的制动减速进入火星近地圆轨道绕火星做匀速圆周运动，之后再经过制动在火星表面着陆。着陆后，探测器上的科研装置，将一个小球
从离地面h的高度由静止释放，做自由落体运动，
测得小球经过时间t落地。已知引力常量为G，火
星的半径为R，求：
（1）火星表面的重力加速度；
（2）火星的质量及平均密度；
（3）探测器在火星近地圆轨道运行时的速度。
15．（15分）如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO'转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R=40cm 和H=30cm，筒内壁A点的高度为筒高的一半，内壁上能静止放置着一个质量为m=2kg的小物块，g=10m/s2，求：
（1）当物块在A点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，求筒转动的角速度；
（2）若圆锥筒以第（1）问求得的角速度的两倍做匀速圆周运动，且物块在A点与圆锥筒仍相对静止，求此时物块所受的摩擦力的大小和方向。物理答案
选择题
B 2.D 3.C 4.B 5.A 6. B 7.D 8. AC 9. ABC 10.AD
11. (1)A (2)控制变量法 (3)1：2
12. (1)竖直
(2)
(3)
13.（1）；（2）x= 4m
（1）小球恰能在竖直平面内做圆周运动，在最高点根据牛顿第二定律有
小球运动到最低点时细绳恰好被拉断，则绳的拉力大小恰好为，设此时小球的速度大小为v1。
小球在最低点时由牛顿第二定律有 v1=4m/s
此后小球做平抛运动，设运动时间为t，则对小球在竖直方向上
t=1s
x=vt= 4m
14.（1）；（2），；（3）
（1）由自由落体运动得 解得
（2）设火星表面有一质量为m的物体，则 解得
密度为 解得
（3）探测器在近地圆轨道做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律
解得
15．（1）；（2），方向沿内壁向下
（1）当物块在A点匀速转动，由几何关系可知，转动半径为，其所受的摩擦力为零时，设筒转动的角速度为，由牛顿第二定律可得
其中
代入数据可解得
（2）当圆锥以（1）求得的角速度两倍做匀速圆周运动，则有
此时物块受到的摩擦力向下，受力分析如图所示
竖直方向满足
水平方向满足
联立解得
方向沿内壁向下。
