河南省名校2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题(含解析)

2023~2024学年度下学期5月质量检测
高一物理
全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4.考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
5.本卷主要考查内容：必修第二册。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.
1.下列是曲线运动一定具有的特点是（ ）
A.速度大小变化 B.速度方向变化
C.加速度大小变化 D.加速度方向与速度方向垂直
2.如图所示，将小球、分别用轻绳悬挂在等高的、点.已知球的悬绳比球的长，将两球的悬绳拉直至水平后由静止释放，不计空气阻力.则经过最低点时（ ）
A.两球的动能一定相等
B.两球重力的瞬时功率一定相等
C.球的机械能一定大于球的机械能
D.悬绳对球的拉力一定大于悬绳对球的拉力
3.某同学将足球踢出后，球在空中运动的轨迹如图所示，、、、、为轨迹上5个点，为轨迹最高点，水平方向距离，竖直方向距离.不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A.足球从点到点和从点到点，速度变化量大小相同
B.足球从点到点和从点到点，速度变化量大小相同
C.足球从点到点和从点到点，速度二次方的变化量大小相同
D.足球从点到点和从点到点，速度二次方的变化量大小不相同
4.如图所示，某人造地球卫星对地球张角为，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为，万有引力常量为，由此可估算地球的平均密度为（ ）
A. B. C. D.
5.如图所示，是一个摆长为的圆锥摆.当摆球以角速度在水平面内做匀速圆周运动时，悬点到摆球运动的水平面的距离为；调整摆球的角速度，当它以角速度在水平面内做匀速圆周运动时，悬点到摆球运动的水平面的距离为，则下列四幅图中正确的是（ ）
A. B. C. D.
6.如图所示是潮汐发电原理图，利用高低汐位之间的落差，将海水的重力势能转化为动能，推动水轮机旋转，带动发电机发电.某海湾水库发电站一天的发电量为，水库的水面面积为，重力势能转化为电能的效率为10%，每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电.涨潮时潮水流入水库，坝内水位上升后与坝外水位等高，关闭闸门，退潮时坝外水位下降到比坝内低时打开闸门.已知海水的密度取，重力加速度.则等于（ ）
A.3m B.2m C.1m D.0.8m
7.科技改变生活，在很多地区，无人机快递业务已经应用得越来越广泛了.假设某次无人机装载质量为的快递箱后，由静止开始竖直向上做加速度为的匀加速直线运动，达到发动机的额定功率后，保持额定功率竖直向上继续做变加速运动，再经时间速度达到最大，然后以最大速度匀速上升.已知重力加速度为，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A.无人机做匀加速运动的时间为
B.无人机匀速运动的速度大小为
C.根据题目条件不能求出无人机保持额定功率做变加速度运动过程中的位移大小
D.根据题目条件可以求出无人机从静止至加速到速度最大的过程发动机所做的功
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.
8.2024年4月25日，神舟十八号载人飞船进入预定轨道，将按照预定程序与空间站组合体进行自主快速对接，并与神舟十七号航天员乘组进行在轨轮换.对接前，空间站、神舟十八号均绕地球沿顺时针方向转动.图乙中为空同站的在轨位置.已知引力常量为，则下列说法正确的是（ ）
A.对接前，神舟十八号飞船可能先在位置所在轨道绕行，再加速变轨与空间站对接
B.对接前，神舟十八号飞船的环绕速度大于空间站的环绕速度
C.对接的瞬间，神舟十八号飞船的加速度与空间站的加速度大小相等
D.对接后，由于组合体质量变大，则与地球间万有引力变大，故运行的角速度增大
9.电梯的钢索发生断裂后向下坠落，为了尽量保证内部人员安全，会启动电梯安全钳加大阻力，同时在井底安装有缓冲弹簧，如图所示.已知电梯总质量为2400kg，下落过程安全钳提供给电梯的滑动摩擦力大小为，弹簧的劲度系数.整个过程的摩擦力仅考虑安全钳提供的，安全钳提供的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，不考虑弹簧自重及其他阻力，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度.则下列说法正确的是（ ）
A.电梯从开始坠落至压缩弹簧到最低点的过程，重力势能与动能的减少量之和与弹簧的弹性势能增加量大小相等
B.电梯从开始坠落至压缩弹簧到最低点的过程，重力势能与动能减少量之和的大小大于弹簧的弹性势能增加量
C.电梯与弹簧刚接触时的动能最大
D.电梯下落过程速度最大时，弹簧的压缩量为40cm
10.如图所示，竖直平面内半径为的半圆形轨道固定在水平地面上，为圆心，与等高，为竖直直径.一长为的轻杆两端分别固定质量均为的小球甲、乙（均可视为质点），初始时轻杆与直径重合处于静止状态，甲球位于点，带有小孔的乙球穿在轨道上位于点.某时刻对乙球轻微扰动，使其沿半圆轨道下滑，重力加速度为，不计一切摩擦及空气阻力.则下列说法正确的是（ ）
A.乙沿着半圆轨道从滑到的过程，轻杆对甲球做正功
B.乙沿着半圆轨道从滑到的过程，乙球的机械能守恒
C.乙经过点时，甲的速度大小为
D.乙沿着半圆轨道从滑到的过程，轻杆对乙球做功为
三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11.（6分）某物理兴趣小组利用如图甲所示装置研究平抛运动的规律，分别进行以下实验：
a.小组成员先在光滑水平地面上竖直固定放置弧形光滑轨道，然后在其正上方竖直固定完全相同的轨道，让两小铁球、均能以相同的初速度同时分别从两轨道下端水平射出.实验中观察到球落地时刚好和球相遇，仅改变弧形轨道的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象.
b.小组成员又利用数码照相机的连拍功能，从垂直小球运动平面的方向拍摄，已知相机每隔时间闪光一次.某次拍摄时，小球在离开点（为轨道的末端）瞬间相机恰好闪光，连续拍摄的3张照片编辑后如图乙所示，测得图中、两线段的长度之比为，重力加速度为，不计空气阻力.
回答下列问题：
（1）a中实验两球总能相碰，说明平抛运动在水平方向上是____________运动；
（2）①b中实验、之间实际下落的竖直高度为_________（用、表示）；
②b中实验小球抛出时的初速度大小为___________________（用、、、表示）.
12.（8分）如图甲所示的实验装置可以用来验证很多的物理规律，某实验小组现利用其验证机械能守恒定律，并测量当地的重力加速度的大小.水平放置的气垫导轨上有平行于导轨的标尺，在导轨上架设两个光电门1、2，滑块上表面固定一遮光条，左侧所挂细线绕过定滑轮与钩码相连；细线与导轨平行，光电门1固定，其中心与标尺的0刻度线对齐.实验操作如下：
（1）用测量仪器测出遮光条的宽度为；
（2）进行实验前需要将气垫导轨调至水平，故在滑块上_________（填“系”或“不系”）细线、钩码，接通气源后，给滑块一个向左的初速度，使它从导轨右端向左运动，通过调整气垫导轨的调节旋钮、，直到使滑块经过光电门1、2时遮光时间、满足关系________（填“>”“=”或“<”）即可；
（3）仪器调节完毕后，接通气源，滑块在钩码的牵引下从导轨右端由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为、，由标尺读出光电门2中心所在位置的刻度；
（4）用天平测出滑块和遮光条的总质量及钩码质量，重力加速度为，滑块运动过程中钩码始终未着地，则可写出验证机械能守恒定律的关系式为__________________（用题中所给或测量的相关物理量的字母表示）；
（5）多次改变光电门2的位置，重复（3）的步骤，实验中，，利用所测数据，作出关系图像如图乙所示，则当地重力加速度大小为________m/s2（结果保留3位有效数字）.
13.（10分）如图甲所示，一人在水平地面上对小车施加水平恒定的推力，使其由静止开始运动，并在时刻撤去推力，整个过程小车运动的图像如图乙所示.小车所受阻力恒定，求：
（1）在整个过程中，小车所受推力做的功与克服阻力做的功之比；
（2）在整个过程中，小车所受推力的大小与阻力的大小之比.
14.（12分）如图所示是一种趣味游戏装置的简化示意图，水平地面上固定光滑竖直杆，有一质量为的带孔小球（可视为质点）穿在杆上，在直杆的上端处平滑连接一小段光滑圆弧（该圆弧半径足够小可以忽略，圆弧上末端水平），在直杆正前方地面上放有一长槽（槽的厚度及两端槽口的高度均可忽略不计）.操作者需在点静止释放小球的瞬间对小球迅速向下拍打，使小球向下运动并与地面碰撞后返回，然后从圆弧末端水平飞出，并落入长槽中即为游戏成功（小球落入槽内不反弹）.已知直杆高度、直杆到槽左端的距离以及长槽的长度均为，每次小球与地面碰撞前后瞬间的速度大小之比恒定，不计空气阻力，重力加速度为.
（1）若要求游戏成功，求小球从圆弧末端水平飞出的初速度的大小范围；
（2）若某次游戏，操作者从点静止释放小球时未向下拍打，小球在与地面碰后反弹上升的最大高度为，求小球与地面碰撞前后瞬间的速度大小之比；
（3）若要求游戏成功，则在点静止释放小球的瞬间，求操作者需迅速向下拍打对小球做功大小应满足的条件.
15.（18分）如图所示，水平传送带左端与左侧光滑水平地面平滑对接，右端与右侧粗糙水平地面平滑对接，传送带顺时针转动且速度大小可调.左侧地面上固定一竖直挡板，轻质弹簧的一端固定在挡板上，可视为质点的小物块与弹簧另一端接触但未拴接，右侧地面与相距的点与半径为的竖直光滑半圆轨道的最低点平滑连接，为圆心，和圆心等高，段为光滑圆管（圆管直径略大于物块但远小于）.现向左推小物块压缩弹簧后由静止释放，小物块弹开后向右运动（弹簧长度小于挡板到点距离）.已知小物块质量为，与传送带、水平面之间的动摩擦因数均为，传送带两端点、间长度为，重力加速度.
（1）若传送带不转动，测得物块运动到点时对轨道的压力大小为35N，求释放前弹簧具有的弹性势能；
（2）若启动传送带，使物块能运动到最高点，求传送带的速度大小范围；
（3）若传送带速度，求小物块从开始运动到最终停止的整个过程中，与传送带间因摩擦而产生的热量.
2023~2024学年度下学期5月质量检测·高一物理
参考答案、提示及评分细则
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B A B C A D ABC BD AC
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.
1.【答案】B
【解析】曲线运动的特点是速度方向不断变化，而速度大小可以变化也可以不变，选项A错误、B正确；曲线运动的加速度一定不为零，加速度大小不一定变化，选项C错误；曲线运动的加速度方向与速度方向不一定垂直，例如平抛运动（抛出点除外），选项D错误.
2.【答案】B
【解析】由动能定理，球的悬绳长度大于球的悬绳，但是两球质量大小未知，A错误；由于最低点时，、两球速度方向与重力方向垂直，故此时两球重力的瞬时功率均为0，B正确；机械能的大小及悬绳的拉力大小也由于两球质量关系未知，无法确定，CD错误.
3.【答案】A
【解析】、与、的水平距离相同，经历的时间相等，设为，则速度变化量均为，故A正确；设、与、的高度差为，可得；，足球从点到点，速度变化量大小为，足球从点到点，速度变化量大小为，故B错误；足球从点到点速度平方的变化量大小为，足球从点到点速度二次方的变化量大小为，故C错误；足球从点到点有，足球从点到点有，故D错误.
4.【答案】B
【解析】设地球半径为，卫星的轨道半径为，，则由牛顿第二定律有：，解得.又，可得，B正确.
5.【答案】C
【解析】由圆锥摆模型可得得，于是有：，可得，因此图线为过原点的斜率为的直线.故选C.
6.【答案】A
【解析】由于海洋很大，大坝外的海平面高度在海水流入、流出水库过程中几乎不变，故发电时水减少的重力势能，一天发电四次，转化成的电能，联立解得，A正确，BCD错误.
7.【答案】D
【解析】无人机做匀加速运动阶段有，又，，解得匀加速运动的时间，A错误；无人机匀速运动时有，又此时，所以匀速运动的速度，B错误，变加速运动阶段，根据动能定理有，又，结合，可得无人机保持额定功率做变加速度运动时间内的位移，C错误；无人机做匀加速运动阶段有，从静止到加速到速度最大的过程，根据动能定理有，解得此过程中发动机所做的功，D正确.
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.
8.【答案】ABC
【解析】神舟十八号欲与天和空间站实现对接，神舟十八号应由低轨道点火加速，做离心运动与空间站对接，因此对接前神舟十八号不可能与空间站在同一轨道上运行，A正确；对接前神舟十八号应在低轨道上环绕地球做匀速圆周运动，则由得，即对接前神舟十八号飞船的环绕速度大于空间站的环绕速度，B正确；对接的瞬间，神舟十八号飞船、空间站到地心的距离相等，则由得，对接瞬间，二者的加速度大小相等，C正确；由，可知约去，故组合体质量变大，不影响，D错误.
9.【答案】BD
【解析】根据能量守恒，重力势能与动能减少量应等于弹性势能与内能的增加量，A错误、B正确；动能最大时，速度最大，即加速度为零，由平衡条件有，解得，C错误、D正确.
10.【答案】AC
【解析】甲、乙球组成的系统机械能守恒，甲球沿水平面运动，动能增大，则轻杆对甲球做正功，A正确、B错误；当乙运动到点时，设轻杆与水平方向的夹角为，乙球速度竖直向下，将其分解为沿杆和垂直杆的方向，如图所示，则有乙和甲沿杆方向的速度大小相等，由图可得，由几何关系可知，对甲、乙系统由机械能守恒定律有，联立解得，，对乙球由动能定理有，解得，综上可知C正确、D错误.
三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11.【答案】（6分）（1）匀速直线
（2）①②
【解析】（1）改变弧形轨道的高度时总能观察到球落地时刚好和球相遇，说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动；
（2）①，所以间的实际下落的竖直高度为；②据题可知，根据位移的合成可知，，则，解得.
12.【答案】（8分）（2）不系 =
（4）
（5）9.85
【解析】（2）滑块上不系细线、钩码，接通气源后，给滑块一个向左的初速度，若导轨水平，滑块将做匀速直线运动，所以滑块经过两光电门的时间相等，即；
（4）滑块和钩码组成的系统机械能守恒，即系统重力势能的减小量等于系统动能的增加量，所以，，，所以；
（5）由，变形整理可得，结合图像可得，代入数据解得.
13.【答案】（1）1:1 （2）3:1
【解析】（1）设整个过程推力做功为，克服阻力做功为，由动能定理有
解得
故整个过程中小车所受推力做功与克服阻力做功之比
（2）由图像的面积大小表示位移大小可知
在内小车运动位移大小为
在内小车运动位移大小为
故在内和内小车运动的位移大小之比
设推力大小为，阻力大小为，整个过程由动能定理有
解得
14.【答案】（1）或
（2）
（3）
【解析】（1）小球从圆弧末端飞出后做平抛运动
竖直方向有
水平方向有
要使游戏成功，则应满足
联立解得（或）
（2）设小球碰地前瞬间的速度大小为，碰地后瞬间的速度大小为，则由静止释放后，下落过程由机械能守恒定律有
同理，碰地后上升过程有
联立解得
（3）小球碰地前瞬间的速度大小为，碰地后瞬间的速度大小为，反弹后到达点时（即从圆弧末端飞出的初速度）的速度大小为.
小球下落的过程由动能定理有
同理，碰后上升过程有
由（2）可知
联立解得
由（1）可知解得
15.【答案】（1）8J （2） （3）6.5J
【解析】（1）在点受力分析有
则由能量守恒定律有解得
（2）恰好到最高点，则有
从到的过程，由动能定理有
解得
物块离开弹簧时的速度为，由能量守恒定律有
解得
若到前物块已减速到，设减速位移为，由动能定理有
解得
故传送带的速度范围为
（3）由
解得，故物块第一次经过传送带全程减速
此过程时间为
此过程的摩擦生热为
物块第一次经过传送带后在圆弧轨道上升的高度为，由动能定理有
解得
故小物块将沿圆弧轨道返回第二次通过点，设此时的速度大小为，由动能定理有
解得
小物块从向左再次冲上传送带减速到零的对地位移为，则有
解得
故反向加速第三次通过点的速度大小仍为1m/s
由于，则物块将会停在间的地面上
则小物块向左减速到零再反向加速返回点过程所用时间为
此过程物块相对传送带路程大小为
则此过程与传送带的摩擦生热为
则整个过程物块与传送带间因摩擦而产生的总热量为