山西省太原市第五中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题（含答案）

太原市第五中学2023-2024学年高一下学期5月月考
物理
一、选择题（本大题共12个小题，其中1-8题只有一个选项符合题意、9-12有多个选项符合题意，每小题4分，共48分。选不全得2分，错选或不选得0分。）
1．开普勒有关行星的三个定律被称为“中世纪科学与近代科学的分水岭”。如图所示，下面说法正确的是（ ）
A．地球绕太阳运行过程中，速率不变
B．火星远离太阳的过程中，运行速率减小
C．在相等时间内，火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等
D．火星与地球绕太阳运行一周的时间相等
2．下列对万用引力定律的理解正确的是（ ）
A．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出引力常量的数值
B．由可知，当r趋于零时万有引力趋于无限大
C．“月-地检验”表明，地面物体所受地球的引力和月球所受地球的引力性质相同
D．太阳对行星的引力规律是由实验得出的
3．关于地球的三个宇宙速度，下列说法错误的是（ ）
A．第一宇宙速度大小为7.9km/s
B．如果在地面附近发射飞行器的速度为10km/s，它绕地球运行的轨迹是椭圆
C．第二宇宙速度为11.2km/s，是绕地飞行器最大的环绕速度
D．在地面附近发射的飞行器速度等于或大于16.7km/s时，飞行器就能逃出太阳系了
4．如图所示，A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的边缘上的三个点，到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起后轮，在转动踏板的过程中，A、B、C三点（ ）
A．角速度大小关系是
B．线速度大小关系是
C．转速之比是
D．加速度之比是
5．铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为R。火车以弯道的设计速度时行驶，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ）
A．弯道的设计速度为
B．火车实际速度小于设计速度时，轮缘挤压外轨
C．火车实际速度大于设计速度时，轮缘挤压内轨
D．火车以设计速度行驶时，铁轨对火车的作用力等于
6．图为平潭海峡公铁大桥的一段，若将桥的最高段视为半径为R的圆弧，重力加速度为g，一质量为m的汽车以速度v驶过桥顶时（ ）
A．汽车对桥的压力等于mg
B．汽车对桥的压力等于
C．汽车过桥最高点时处在超重状态
D．当时，向心力为零
7．如图是游客荡秋千时的照片。当该游客荡到最低点时，速度大小为10m/s，荡到最高点时，绳与竖直方向的夹角。已知游客的质量为，座椅质量5kg，秋千的两条绳平行，长均为10m。绳的质量忽略不计，不计空气阻力，重力加速度，，。下列说法正确的是（ ）
A．在最低点时，每条绳的平均承受的拉力为1400N
B．在最低点时，每条绳的平均承受的拉力为650N
C．在最高点时，每条绳的平均承受的拉力为210N
D．在最高点时，向心力为零，加速度为零
8．如图，三个小木块a、b、c（均可视为质点）放在水平圆盘上，a、b质量均为m，c质量为2m。a与转轴的距离为L，b、c与转轴的距离均为2L。木块a、b与圆盘的最大静摩擦力均为木块所受重力的k倍，木块c与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的2k倍重力加速度大小为g，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示转盘转动的角速度，下列说法正确的是（ ）
A．木块a、b和c同时相对圆盘发生滑动
B．木块c最先相对圆盘发生滑动
C．相对圆盘发生滑动的顺序依次是b、c、a
D．当时，三个木块与圆盘保持相对静止
9．如图所示，质量为m的小球用长为l且不可伸长的轻绳悬于B点，现使小球在水平面内做以O为圆心的匀速圆周运动，若小球稳定转动时绳子与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，则（ ）
A．小球的加速度保持不变
B．轻绳拉力大小为mg
C．小球做匀速圆周运动的角速度为
D．小球合力的大小为
10．2020年12月1日23时11分，“嫦娥五号”在月球正面的吕姆克山脉成功着陆。“嫦娥五号”通过反推发动机实现近乎垂直的软着陆方式，以减小月面的凹凸不平对它的影响。若月球半径为R，表面重力加速度为g，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥五号”通过反推发动机软着陆，此时它处于失重状态
B．根据题中条件不能求出月球的第一宇宙速度
C．月球的质量为
D．月球的密度为
11．2020年7月23日，我国在海南文昌航天发射中心，成功将我国首个深空探测器天问一号火星探测器送上太空。探测器接近火星后，探测器需经历如图所示的变轨过程，轨道I为圆轨道，已知引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A．探测器在轨道III上P点的速度大于在轨道II上P点的速度
B．探测器在轨道上运动时，运行的周期
C．探测器若从轨道II变轨到轨道I，需要在P点朝速度反向喷气
D．探测器在轨道I、II、III上P点的加速度相等
12．如图所示，一长为3L的轻杆绕O点在竖直平面内转动，光滑水平转轴穿过杆上的O点。已知杆两端固定有质量分别为2m、m的球A和球B，OA距离为L。球A运动到最低点时，杆对球A的拉力大小为8mg。忽略空气阻力，重力加速度为g，则当球A运动到最低点时（ ）
A．球A的速度大小为
B．球B的速度大小为
C．轻杆对B的作用力大小为5mg，方向竖直向下
D．轻杆对B的作用力大小为2mg，方向竖直向上
二．实验题（本大题共2个小题，共14分）
13．（8分）图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放Q小球，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。（两球在空中运动过程中不会相碰）
（1）为了观察到上述实验现象，下列实验条件正确的有________（多选）
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末段N端必须水平
C．P小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
D．P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
（2）该实验结果可表明________
A．P小球竖直方向的分运动与Q小球的运动相同，水平方向的分运动是匀速直线运动
B．P小球水平方向的分运动是匀速直线运动
C．P小球竖直方向的分运动与Q小球的运动相同
（3）又通过图乙实验装置，在竖直面板上记录了小球抛物线轨迹的一部分，如图丙所示。x轴沿水平方向，y轴是竖直方向，g取，由图中所给的数据可求出：小球从A到B、B到C速率改变量________（选填“相同”或“不同”）小球抛出点的坐标为（___cm，___cm）。（计算结果保留三位有效数字）
14．（6分）用图甲所示装置探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之转动，塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比由上至下分别是、和（如图乙所示）。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，C、A到左右塔轮中心的距离相等，B到右塔轮中心的距离是A到右塔轮中心的距离的2倍，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力的大小之比可由两塔轮中心标尺露出的等分格数计算出。
（1）该实验利用________探究向心力与质量、角速度和半径之间的关系。
A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．微元法
（2）若要探究向心力与半径的关系，应将传动皮带调至________（选填“第一层”“第二层”或“第三层”）塔轮，然后将质量相等的两小球分别放置挡板________（选填“A”或“B”）和挡板C处。
（3）若质量相等的两小球分别放在挡板C和挡板B处，传动皮带位于第二层，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格数之比为________。
三．计算题（本大题共4个小题，共38分。要求有必要的文字说明和重要的方程，只有结果不给分。）
15．（8分）如图所示，半径的半圆轨道与水平面相切于A点，质量为的小物体（可视为质点）在水平拉力F的作用下，从C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后作平抛运动，正好落在C点，已知，g取，试求：
（1）物体在B点时的速度大小；
（2）物体在B点时半圆轨道对物体的压力大小。
16．（8分）某汽车厂利用下列方式来测量干燥情况下汽车轮胎和地面间的动摩擦因数。如图所示，在一辆车内顶部用细线悬挂一个小球P，使该车在水平路面上沿半径的圆弧弯道转弯。某次转弯测试时，测试车辆在弯道上做匀速圆周运动，从车正后面看，车内小球位置如图所示，此时细线与竖直方向夹角为，转弯过程中，小球和车辆保持相对静止，测试车辆刚好不发生侧滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，。求：
（1）车辆轮胎和地面之间的动摩擦因数；
（2）如果圆弧弯道半径增大为，要使车辆不发生侧滑，车辆转弯时的最大速度。
17．（10分）双星是两颗相距较近的天体，在相互间的万有引力作用下，绕双星连线上某点做匀速圆周运动。对于两颗质量不等的天体构成的双星系统。如图甲所示，A、B两星相距为L，其中A星的半径为R；绕O点做匀速圆周运动的角速度为，假设我国的宇航员登上了A星，并在A星表面竖直向上以大小为的速度抛出一小球，如图乙所示，小球上升的最大高度为h。不计A星的自转和A星表面的空气阻力，引力常量为G，求：
（1）A星表面的重力加速度大小g；
（2）A星的平均密度；
（3）B星的质量。
18．（12分）一颗在赤道上空运行的人造卫星，离地球表面的高度是地球半径的3倍，卫星的运行方向与地球自转方向相同。已知地球自转的角速度为，地球半径为R，地球两极的重力加速度为g。求：
（1）该卫星运行时的向心加速度的大小；
（2）该卫星运行的周期T；
（3）若某时刻卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求它下次通过该建筑物上方需要的时间。
太原市第五中学2023-2024学年高一下学期5月月考
物理答案
一、选择题
1-4：BCCA 5-8：DBCD 9．CD 10．CD
11．AD 12．AC
二、实验题
13．（1）BD（1分）（2）C（1分）（3）不同 （每空2分）
14．（1）B（2分）（2）第一层（1分）B（1分）（3）（2分）
15．（8分）（1）10m/s；（2）240N
解：设物体在B点的速度为v，由B到C做平抛运动，
竖直方向有： （2分）
水平方向有： （1分）
联立以上两式解得物体在B点时的速度大小为
（1分）
（2）分析物体在B点的受力由牛顿第二定律得
（2分）
解得半圆轨道对物体的弹力大小为
（2分）
16．（8分）
解：（1）对小球有牛顿第二定律有
（2分）
得：
对车整体有： （1分）
解得： （1分）
（2）弯道半径增大，要使车辆不发生侧滑，由牛顿第二定律得
（3分）
车辆转弯时的最大速度： （1分）
17．（10分）
解：（1）在A星表面竖直向上以大小为的速度抛出一小球，由运动学公式可得
（1分）
解得 （1分）
（2）设绕A星表面附近做匀速圆周运动的物体质量为m，由A星的万有引力提供向心力，可得
（1分）
由密度公式： （1分）
星球体积： （1分）
可得A星的平均密度为： （1分）
（3）绕双星连线上某点做匀速圆周运动，可知两星是同轴转动，周期相同，角速度相同，对A星有： （1分）
对B星有： （1分）
又有： （1分）
联立以上各式解得： （1分）
18．（12分）
解：（1）在地球两极的物体受到的重力等于万有引力，
则有： （2分）
在轨道半径为处，卫星所受万有引力提供向心力，
有： （1分）
解得： （1分）
（2）卫星所受万有引力提供其做圆周运动的向心力，
则有： （2分）
得： （1分）
（3）卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，且卫星的转动方向与地球自转方向相同，当卫星比地球（建筑物）多转1圈时，卫星再次出现在建筑物上空，
即有： （2分）
又： （1分）
解得： （2分）