开滦第二中学2023-2024学年高一下学期4月月考
物理试卷
说明：
1、本试卷共4页。
2、本试卷共100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1、选择题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应的题目标号涂黑，答在试卷上无效。
2、非选择题答案填写在答题卡对应方框内。
一、单选题（1-7题，每题4分，共28分）
1. 一物块置于水平地面上，在10N的水平拉力的作用下向前移动了5m，撤去外力后又向前滑行了3m，在此过程中，拉力所做的功为（ ）
A. 20J B. 30J C. 50J D. 80J
【答案】C
【解析】
【详解】位移与拉力方向相同，故拉力对物块做的功
故C正确，ABD错误。
故选C。
2. 2021年3月，最新刑法修正案生效，“高空抛物”正式入刑。这是因为物体从高空坠落到地面，即使质量较小，也可能会造成危害。设一质量为的苹果从距离地面10m高处由静止下落，取重力加速度。落地时苹果的动能约为（ ）
A. 10J B. 20J C. 40J D. 80J
【答案】B
【解析】
【详解】苹果下落的过程中，空气阻力远小于重力，可忽略，则根据机械能守恒，落地时动能为
故选B。
3. 土星有一个显著的行星环系统，主要成分是冰的微粒和较少数的岩石块以及尘土。若环内有到土星表面距离分别为和的两块石块，围绕土星做匀速圆周运动的周期之比为，。则土星的半径约为（ ）
A. 40268km B. 54268km
C. 60268km D. 80268km
【答案】C
【解析】
【详解】设土星半径为R，对距离土星表面高度分别为和的两块石块，根据开普勒第三定律有
代入数据得
故选C。
4. 如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（ ）
A. b、c线速度大小相等，且小于第一宇宙速度
B. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
C. c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c
D. a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据
得
可知b、c的线速度大小相等，当卫星的轨道半径等于地球半径时，卫星的线速度等于第一宇宙速度，可知b、c的线速度小于第一宇宙速度，故A正确；
B．abc的向心力都是由万有引力提供的，根据
半径大的加速度一定小，的轨道半径相等，向心加速度大小相等，轨道半径越小，向心加速度越大，故B错误；
C．加速，万有引力不够提供向心力，做离心运动，离开原轨道，减速，万有引力大于所需向心力，卫星做近心运动，离开原轨道，所以不会与同轨道上的卫星相遇，故C错误；
D．卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，根据公式
则线速度增大，故D错误。
故选A。
5. 物理教师李老师星期天带儿子小伟到游乐场游玩，他们乘坐过山车经过半径为15m圆轨道的最低点时发现动力已关闭，此时速度显示屏上的数字为，当到达最高点时李老师体验到了完全失重的感觉，过程可简化如图所示。如果李老师质量为50kg，，那么李老师从最低点运动到最高点的过程中（ ）
A. 李老师的机械能守恒
B. 李老师在最低点时对座位的压力是
C. 李老师在最高点时，他的重力的功率是
D. 李老师机械能不守恒，他损失的机械能是
【答案】D
【解析】
【详解】B．设李老师在最低点时受到座位的支持力大小为FN，则由牛顿第二定律有
①
解得
②
根据牛顿第三定律可知此时李老师对座位的压力是3500N，故B错误；
C．李老师在最高点时速度方向与重力方向垂直，他的重力的功率是零，故C错误；
AD．设李老师在最高点的速度为v2，由题意可得
③
由①③式可得
所以李老师的机械能不守恒，他损失的机械能为
故A错误，D正确。
故选D。
6. 如图，质量为m的小球，从桌面上方高为的A点自由下落到地面上的B点，桌面高为，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 取A点重力势能为0，小球落地时动能为
B. 取A点重力势能为0，小球落地时动能为
C. 取桌面处重力势能为0，小球落地时动能为
D. 取地面处重力势能为0，小球落地时动能为
【答案】B
【解析】
【详解】无论取哪一个点为零势能点，小球下落过程中，根据动能定理可得小球落地时动能
故选B。
7. 如图所示，小明同学玩荡秋千，家长将小明拉到距最低点高度差1.0m的位置后静止释放。已知秋千的两根绳长均为5m，小明和秋千的总质量为20kg。当小明第一次荡到最低点时，速度大小为4m/s，重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是（ ）
A. 最低点位置每根绳子平均承受的拉力为132N
B. 最低点位置每根绳子平均承受的拉力为32N
C. 从释放至第一次荡到最低点的过程，重力做功为1000J
D. 从释放至第一次荡到最低点的过程，阻力做功为40J
【答案】A
【解析】
【详解】AB．当小明第一次荡到最低点时，细绳的拉力与重力的合力提供向心力，设每根绳子拉力为T，则
解得
故A正确，B错误；
CD．从释放至第一次荡到最低点的过程，由动能定理可得
可得重力做功
克服阻力做功
故CD错误。
故选A。
二、多选题（8-10题，每题6分，共18分，漏选给3分，多选或不选0分）
8. 如图，长为L的细绳一端系在天花板上的O点，另一端系一质量m的小球。将小球拉至细绳处于水平的位置由静止释放，在小球沿圆弧从A运动到B的过程中，不计阻力，则（ ）
A. 小球经过B点时，小球的动能为mgL
B. 小球经过B点时，绳子的拉力为2mg
C. 小球下摆过程中，重力对小球做功的平均功率为0
D. 小球下摆过程中，重力对小球做功的瞬时功率先增大后减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．从A到B的过程中，根据动能定理得
故A正确；
B．在B点，根据牛顿第二定律得
解得
故B错误；
C．小球下摆过程中，重力做的功
则重力平均功率
不为零，故C错误；
D．小球下摆过程中，开始时速度为零，则重力的瞬时功率为零；到达最低点时，速度与重力垂直，则重力的瞬时功率也为零，则重力的瞬时功率从0变化到0，应是先增大后减小，故D正确。
故选AD。
9. 把地球和火星均看作质量分布均匀的球体。已知地球质量约为火星质量的9倍，地球半径约为火星半径的2倍，由这些数据可知（ ）
A. 地球表面和火星表面重力加速度之比为
B. 地球表面和火星表面重力加速度之比为
C. 地球上和火星上的第一宇宙速度之比为
D. 地球上和火星上的第一宇宙速度之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．据万有引力等于重力，有
得
由题意，地球半径约为火星半径的2倍，地球质量约为火星质量的9倍，则地球表面和火星表面的重力加速度之比为，故A错误，B正确；
CD．根据万有引力等于向心力，有
得
则得地球和火星的第一宇宙速度之比为，故C正确，D错误。
故选BC。
10. 在倾角的足够长斜面底端，物块以某初速度滑上斜面，上滑过程的加速度大小为g（g为重力加速度，），则（ ）
A. 物块与斜面间动摩擦因数为0.25
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 物块回到斜面底端的动能是滑上斜面初动能的0.2倍
D. 物块回到斜面底端的动能是滑上斜面初动能的0.5倍
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．在上滑的过程中，根据牛顿第二定律可得
解得
故A错误，B正确；
CD．设初速度为，上滑通过的位移大小为
下滑的加速度为
下滑到底端的速度为
根据动能的表达式
可得物块回到斜面底端的动能是滑上斜面初动能
故C正确，D错误。
故选BC。
三、填空题（11题4分，12题4分，13题6分，共14分）
11. 如图，静止的物体沿1、2、3、不同的光滑轨道由同一位置滑到水平桌面上，重力做功分别为WG1、 WG2、 WG3，是比较其大小WG1____WG2____WG3；（填>，=，<）。由此可以推出重力做功的特点是：_________。
【答案】 ①. ②. ③. 重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关
【解析】
【详解】[1]设斜面的高度为，斜面的倾斜角度为，则斜面长为
则物体下滑到低端时重力做的功为
因为高度相同，所以
[2]
[3] 重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关
12. 质量为的钢球从空中做自由落体运动，2s内重力做功是__________，2s末重力做功的瞬时功率是__________。（）
【答案】 ①. 200 ②. 200
【解析】
【详解】[1]2s内钢球下降的距离
2s内重力做功
[2]2s末钢球的速度
2s末重力做功的瞬时功率
13. 如图1所示，巴铁（又称“陆地空客”）是一种能有效缓解城市拥堵的未来交通工具，某实验室为了研究其运行时的动力学特性，制造了一辆质量为200kg的模型车，该模型车在运行时所受阻力为车重的0.08倍，某次试验中该车在25s内运动的图像如图2所示，则模型巴铁前15s牵引力做功为__________J；10s末牵引力功率__________W。（）
【答案】 ①. 22400 ②. 1280
【解析】
【详解】[1]巴铁在运动过程中受到的摩擦力为
在前15s内运动的位移为
根据动能定理可知
解得
[2]10s末模型车做匀速直线运动，则
则故10s末牵引力功率为
四、计算题
14. 如图所示，光滑曲线轨道ABCD，其中BC段水平，一质量为的小球从轨道上距水平面BC高为的A点由静止释放，沿轨道滑至D点后飞出，最终落至水平轨道BC上的一点E，（）求：
（1）小球滑至C点时的速度；
（2）选择小球在水平面重力势能为零，求小球落至E点时的机械能。
【答案】（1）4m/s；（2）4J
【解析】
【详解】（1）从A到C的过程中，满足机械能守恒
解得
（2）整个过程中机械能守恒，因此
解得
15. 如图是我国自主建设的北斗导航系统示意图。2019年9月23日5时10分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星，向实现全球组网又迈出了坚实的一步。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，如图所示，1为赤道；2为近地卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径可近似为地球半径R；3为赤道上空的地球静止同步卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径为r；4为轨道平面与赤道平面有一定夹角的倾斜地球同步轨道，在该轨道上卫星运行周期与地球自转周期相同。将各轨道看作圆形轨道。
（1）求静置于赤道上的物体与轨道3上的卫星的向心加速度大小之比；
（2）求轨道2上的卫星与轨道4上的卫星速度之比；
（3）请判断轨道2与轨道3上的卫星谁的向心加速度更大，并说明理由。
【答案】（1）；（2）；（3）轨道2上的向心加速度度更大，理由见解析
【解析】
【详解】（1）由
解得
（2）由万有引力公式
得
由于轨道3和轨道4上卫星运行周期相同，因而轨道半径相等则轨道2和轨道4的速度之比。
（3）根据
由于
则
16. 如图所示，有一个可视为质点的质量为kg的小物块，从光滑平台上的A点以m/s的初速度水平抛出，到达点时，恰好沿点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端点的质量为kg的长木板，已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，小物块与长木板间的动摩擦因数，木板下表面与水平地面之间的动摩擦因数为，圆弧轨道的半径为m，点和圆心的连线与竖直方向的夹角，不计空气阻力，g取10m/s2，求：
（1）求小物块到C点的动能。
（2）小物块滑到圆弧轨道末端点时的动能；
（3）要使小物块不滑出长木板，木板的长度至少多长？
【答案】（1）8J；（2）10J；（3）
【解析】
【详解】（1）由题意可知，小物块从A点到C点做平抛运动，到达C点时速度方向与水平方向的夹角为60°，则有小物块在C点时的速度大小为
小物块在C点的动能为
可得
（2）小物块从C点到D点运动中，由动能定理可得
代入数据解得
（3）小物块在长木板上受到的滑动摩擦力大小为
加速度大小为
长木板受地面的摩擦力为
长木板加速度大小为
小物块在长木板上做匀减速运动，长木板做匀加速运动，因此小物块与长木板达到共速时，小物块与长木板相对静止，设达到共速时所用时间为t，则有
解得
小物块的位移为
长木板的位移为
则有要使小物块不滑出长木板，长木板的长度至少为开滦第二中学2023-2024学年高一下学期4月月考
物理试卷
说明：
1、本试卷共4页。
2、本试卷共100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1、选择题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应的题目标号涂黑，答在试卷上无效。
2、非选择题答案填写在答题卡对应方框内。
一、单选题（1-7题，每题4分，共28分）
1. 一物块置于水平地面上，在10N的水平拉力的作用下向前移动了5m，撤去外力后又向前滑行了3m，在此过程中，拉力所做的功为（ ）
A. 20J B. 30J C. 50J D. 80J
2. 2021年3月，最新刑法修正案生效，“高空抛物”正式入刑。这是因为物体从高空坠落到地面，即使质量较小，也可能会造成危害。设一质量为的苹果从距离地面10m高处由静止下落，取重力加速度。落地时苹果的动能约为（ ）
A. 10J B. 20J C. 40J D. 80J
3. 土星有一个显著的行星环系统，主要成分是冰的微粒和较少数的岩石块以及尘土。若环内有到土星表面距离分别为和的两块石块，围绕土星做匀速圆周运动的周期之比为，。则土星的半径约为（ ）
A. 40268km B. 54268km
C. 60268km D. 80268km
4. 如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（ ）
A. b、c的线速度大小相等，且小于第一宇宙速度
B. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
C. c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c
D. a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将减小
5. 物理教师李老师星期天带儿子小伟到游乐场游玩，他们乘坐过山车经过半径为15m圆轨道最低点时发现动力已关闭，此时速度显示屏上的数字为，当到达最高点时李老师体验到了完全失重的感觉，过程可简化如图所示。如果李老师质量为50kg，，那么李老师从最低点运动到最高点的过程中（ ）
A. 李老师的机械能守恒
B. 李老师在最低点时对座位的压力是
C. 李老师在最高点时，他的重力的功率是
D. 李老师的机械能不守恒，他损失的机械能是
6. 如图，质量为m的小球，从桌面上方高为的A点自由下落到地面上的B点，桌面高为，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 取A点重力势能为0，小球落地时动能为
B. 取A点重力势能为0，小球落地时动能为
C. 取桌面处重力势能为0，小球落地时动能为
D. 取地面处重力势能为0，小球落地时动能为
7. 如图所示，小明同学玩荡秋千，家长将小明拉到距最低点高度差1.0m的位置后静止释放。已知秋千的两根绳长均为5m，小明和秋千的总质量为20kg。当小明第一次荡到最低点时，速度大小为4m/s，重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是（ ）
A. 最低点位置每根绳子平均承受的拉力为132N
B. 最低点位置每根绳子平均承受拉力为32N
C. 从释放至第一次荡到最低点过程，重力做功为1000J
D. 从释放至第一次荡到最低点的过程，阻力做功为40J
二、多选题（8-10题，每题6分，共18分，漏选给3分，多选或不选0分）
8. 如图，长为L的细绳一端系在天花板上的O点，另一端系一质量m的小球。将小球拉至细绳处于水平的位置由静止释放，在小球沿圆弧从A运动到B的过程中，不计阻力，则（ ）
A. 小球经过B点时，小球的动能为mgL
B. 小球经过B点时，绳子的拉力为2mg
C. 小球下摆过程中，重力对小球做功的平均功率为0
D. 小球下摆过程中，重力对小球做功的瞬时功率先增大后减小
9. 把地球和火星均看作质量分布均匀的球体。已知地球质量约为火星质量的9倍，地球半径约为火星半径的2倍，由这些数据可知（ ）
A. 地球表面和火星表面重力加速度之比为
B. 地球表面和火星表面重力加速度之比为
C. 地球上和火星上的第一宇宙速度之比为
D. 地球上和火星上的第一宇宙速度之比为
10. 在倾角的足够长斜面底端，物块以某初速度滑上斜面，上滑过程的加速度大小为g（g为重力加速度，），则（ ）
A. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.25
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 物块回到斜面底端动能是滑上斜面初动能的0.2倍
D. 物块回到斜面底端的动能是滑上斜面初动能的0.5倍
三、填空题（11题4分，12题4分，13题6分，共14分）
11. 如图，静止的物体沿1、2、3、不同的光滑轨道由同一位置滑到水平桌面上，重力做功分别为WG1、 WG2、 WG3，是比较其大小WG1____WG2____WG3；（填>，=，<）。由此可以推出重力做功的特点是：_________。
12. 质量为的钢球从空中做自由落体运动，2s内重力做功是__________，2s末重力做功的瞬时功率是__________。（）
13. 如图1所示，巴铁（又称“陆地空客”）是一种能有效缓解城市拥堵的未来交通工具，某实验室为了研究其运行时的动力学特性，制造了一辆质量为200kg的模型车，该模型车在运行时所受阻力为车重的0.08倍，某次试验中该车在25s内运动的图像如图2所示，则模型巴铁前15s牵引力做功为__________J；10s末牵引力功率__________W。（）
四、计算题
14. 如图所示，光滑曲线轨道ABCD，其中BC段水平，一质量为小球从轨道上距水平面BC高为的A点由静止释放，沿轨道滑至D点后飞出，最终落至水平轨道BC上的一点E，（）求：
（1）小球滑至C点时的速度；
（2）选择小球在水平面重力势能为零，求小球落至E点时的机械能。
15. 如图是我国自主建设的北斗导航系统示意图。2019年9月23日5时10分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星，向实现全球组网又迈出了坚实的一步。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，如图所示，1为赤道；2为近地卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径可近似为地球半径R；3为赤道上空的地球静止同步卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径为r；4为轨道平面与赤道平面有一定夹角的倾斜地球同步轨道，在该轨道上卫星运行周期与地球自转周期相同。将各轨道看作圆形轨道。
（1）求静置于赤道上的物体与轨道3上的卫星的向心加速度大小之比；
（2）求轨道2上的卫星与轨道4上的卫星速度之比；
（3）请判断轨道2与轨道3上的卫星谁的向心加速度更大，并说明理由。
16. 如图所示，有一个可视为质点的质量为kg的小物块，从光滑平台上的A点以m/s的初速度水平抛出，到达点时，恰好沿点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端点的质量为kg的长木板，已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，小物块与长木板间的动摩擦因数，木板下表面与水平地面之间的动摩擦因数为，圆弧轨道的半径为m，点和圆心的连线与竖直方向的夹角，不计空气阻力，g取10m/s2，求：
（1）求小物块到C点的动能。
（2）小物块滑到圆弧轨道末端点时的动能；
（3）要使小物块不滑出长木板，木板的长度至少多长？
