广东省衡水大联考2024-2025学年高一下学期4月月考物理试卷（含解析）

2024-2025学年广东省东莞市部分学校高一（下）期中考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.在人类探索宇宙的过程中，许多伟大的物理学家做出了卓越的贡献，下列说法正确的是( )
A. 开普勒根据第谷的行星观察数据，提出了行星运动定律
B. 古希腊科学家托勒密提出了“日心说”，大胆反驳了“地心说”
C. 牛顿发现了万有引力定律并利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量
D. 英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维耶应用万有引力定律，计算出了天王星的轨道
2.如图所示为小明投篮过程中篮球入筐的运动轨迹，P点是轨迹上的一点，在空气阻力不能忽略的情况下，篮球在P点时的速度v和所受合力F的方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
3.海王星是太阳系的第八大行星，其绕太阳运行的半径是地球绕太阳运行半径的30倍，则下列说法正确的是( )
A. 海王星绕太阳运行的速率是地球绕太阳运行速率的
B. 海王星绕太阳运行的周期是地球绕太阳运行周期的30倍
C. 海王星自转周期是地球自转周期的30倍
D. 海王星绕太阳运行的加速度大小是地球绕太阳运行的加速度大小的
4.周末小明在森林公园里的小河中划船。已知河宽30m，船在静水中的速度为，河水的流速为，下列说法正确的是( )
A. 要想到达正对岸则需要船头正对河岸划行
B. 不论怎样调整船头方向都不能垂直到达正对岸
C. 渡过这条河的最短时间为6s
D. 若以最短位移渡河，则需要用时6s
5.图甲是滑板运动的滑道，图乙是其理想简化示意图，人和滑板均可视为质点，滑道看成半径为R的圆弧轨道，M、N两点等高，O为圆心，P是最低点。当人和滑板整体从M点由静止释放后，在 M、N两点之间来回滑动，且高度越来越低，忽略空气阻力。对于人和滑板整体，下列说法正确的是( )
A. 受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
B. 受到的向心力由合力来提供
C. 受到的向心力由重力、支持力的合力来提供
D. 从M点到P点的过程中，需要的向心力先增大后减小
6.2021年5月，我国天问一号在火星上空的“遥感使命椭圆轨道”运行，最终顺利降落在火星乌托邦平原。已知火星的质量为M，半径为R，火星表面的重力加速度为g，引力常量为G。下列说法正确的是( )
A. 天问一号的发射速度小于地球的第二宇宙速度
B. 火星的第一宇宙速度为
C. 火星的平均密度为
D. 天问一号在“遥感使命椭圆轨道”运行的最小速度为
7.如图所示，可视为质点、质量为m的小球在内壁光滑的半球形容器内的水平面内做匀速圆周运动，已知半球形容器的球心为O、半径为R，当小球运动到a点时，O、a两点连线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. 内壁对小球的支持力大小为
B. 小球受到的向心力大小为
C. 小球运动的角速度大小为
D. 小球运动的线速度大小为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，在水平桌面上，指尖陀螺绕垂直于桌面的中心轴线做圆周运动，A、B、C是陀螺上的三点，到中心轴线的垂直距离之比为，则下列说法正确的是( )
A. A、B、C三点的角速度大小之比为
B. A、B、C三点的线速度大小之比为
C. A、B、C三点的周期之比为
D. A、B、C三点的向心加速度大小之比为
9.2025年3月26日23时55分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将第二代地球同步轨道数据中继卫星天链二号04星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。天链二号04星的发射过程如图所示，先将天链二号04星发射到低空圆轨道，在P点变轨到椭圆转移轨道，在Q点再次变轨到同步轨道。已知地球自转周期为24小时，下列说法正确的是( )
A. 天链二号04星在转移轨道上运行的周期小于24小时
B. 天链二号04星在转移轨道运行时，经过Q点时的速度大于经过P点时的速度
C. 天链二号04星在低空轨道经过P点时的加速度大于在转移轨道经过P点时的加速度
D. 天链二号04星从转移轨道进入同步轨道，需在转移轨道的Q点点火加速
10.如图甲所示，长为的轻绳将质量的小物块和圆盘的轴心O连在一起，轻绳刚好伸直。当圆盘绕垂直于圆盘的轴线转动时，物块始终和圆盘保持相对静止，物块受到的摩擦力f和轻绳的拉力F随角速度的变化图像如图乙、丙所示。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，轻绳始终没有被拉断，重力加速度，则下列说法正确的是( )
A. 物块与圆盘间的动摩擦因数为
B. 当圆盘的角速度为时，物块受到的摩擦力f大小为1N
C. 当圆盘的角速度为时，物块受到的拉力F大小为4N
D. 当圆盘的角速度为时，物块受到的拉力F大小为9N
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图甲所示为向心力演示仪，可验证小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。长槽的挡板A、B和短槽的挡板C分别到各自转轴中心距离之比为。变速塔轮自上而下有三种组合方式，如图乙所示。
下列实验中与本实验所采用的实验方法相同的是 填正确答案标号。
A.探究小车速度随时间变化的规律
B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究平抛运动的特点
D.探究加速度与力、质量的关系
在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，为验证向心力的大小与半径成正比的关系，则需要将传动皮带调至第 填“一”“二”或“三”层塔轮。
在的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出4个格，右边标尺露出 个格，若其他条件不变，增大手柄转动的速度，则左、右两标尺露出的格数 填“变大”“变小”或“不变”，两标尺露出格数的比值 填“变大”“变小”或“不变”。
12.在“研究平抛运动”实验中。
图甲是将做平抛运动的小球在横条处卡住，再用铅笔标注小球的上端，以确定平抛运动的轨迹，则坐标原点应选小球在斜槽末端时 填正确答案标号在坐标纸上的投影点。
A.球心
B.小球的上端
C.小球的下端
按照图甲安装实验装置，调节斜槽末端水平，并将一张白纸固定在背板上，斜槽末端下方用细线悬挂重锤的作用是 填正确答案标号。
A.判断仪器背板是否竖直
B.确定白纸上y轴的方向
C.利用重锤的惯性来保证实验装置稳定
某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示。在曲线上取A、B、C三个点，测得A、B、C三点间竖直距离、，水平距离均为，重力加速度g取，则A点 填“是”或“不是”小球平抛运动的起点，小球平抛运动的初速度的表达式为 用字母、、x、g表示，代入数据得其大小为 。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，长的轻杆一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定质量为的小球可视为质点。小球在竖直平面内做圆周运动，P点是圆周上的最高点， Q点是最低点，重力加速度。
若小球恰好能通过P点，求通过P点的速度大小
若小球经过P点时的速度，求此时杆对小球的作用力
若小球经过Q点时的速度，求此时杆对小球的作用力。
14.我国通过中国巡天空间望远镜观察到遥远的宇宙中存在如图所示的天体，星球A、B都绕O点做圆周运动，且星球A、B与O点始终在一条直线上。假设宇航员站在星球A上距地面高度为h处以速度水平抛出一物体，测出水平射程为x。已知星球A、B的距离为L，星球A绕O点做圆周运动的周期为，在星球A的表面附近有一卫星，绕星球A做圆周运动的周期为T，引力常量为G，不考虑星球自转和其他星球对A、B的作用力。求：
星球A表面的重力加速度
星球A的质量
星球B的质量。
15.如图所示，倾角为的光滑斜面体固定在水平地面上，在斜面上固定一个光滑的半圆形挡板AEB，半径为，其最低点A、最高点B的切线水平，AB是半圆形挡板的直径，OE垂直于边AB和CD，斜面体右侧地面上有半径为的半球形容器，直径MN和矩形BCQP在同一竖直面内，M点到BP的水平距离为。已知重力加速度，忽略空气阻力，，，现让质量为m的小球可视为质点从A点以一定的水平速度滑进轨道。
若小球恰好从B点飞出，求通过B点的速度大小;
若小球从B点以速度飞出，要落入右边的容器中，则需满足什么条件
若小球从A点进入后运动到图中F点半圆形挡板与OC的交点时离开挡板，求经过F点时的速度大小。结果可带根号
答案和解析
1.【答案】A
【解析】开普勒根据第谷的行星观察数据，提出了行星运动定律，A项正确;
古希腊科学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳了“地心说”，B项错误;
牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许卡文迪什利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量，C项错误;
英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维耶应用万有引力定律，计算出了海王星的轨道，D项错误。
2.【答案】C
【解析】由篮球做曲线运动可知，篮球在P点的速度和受力方向如图所示，可知C项正确。
3.【答案】D
【解析】A、地球和海王星都是绕太阳做圆周运动，由万有引力提供向心力可得，可得，则海王星绕太阳运行的速率是地球绕太阳运行速率的，故A错误;
B、由可得，则海王星绕太阳运行的周期是地球绕太阳运行周期的倍，故B错误;
C、通过题目信息无法得知海王星和地球自转周期的关系，故C错误;
D、由可得，则海王星绕太阳运行的加速度是地球绕太阳运行加速度的，故D正确。
4.【答案】C
【解析】A、船头正对河岸划行时，由于水速的影响，船将到达正对岸的下游，故 A错误;
B、因为船速大于水速，当船头指向上游时，可以垂直到达正对岸，故B错误;
C、渡河的最短时间为，故C正确;
D、当以最短位移渡河时，合位移垂直河岸，此时船头指向上游，渡河时间大于6 s，故D错误。
5.【答案】D
【解析】ABC、人和滑板整体受到重力、支持力和摩擦力，做变速圆周运动，支持力和重力垂直圆弧切线的分力的合力提供向心力，人和滑板整体所受合力大于向心力，故 ABC错误;
D、由于滑板与轨道间存在阻力，人和滑板整体从M点到P点的过程中，速率先增大后减小，由可知向心力先增大后减小，故D正确。
6.【答案】B
【解析】A.天问一号要脱离地球引力，则发射速度要大于地球的第二宇宙速度，故 A错误;
A.由万有引力提供向心力可得，可得火星的第一宇宙速度为，故B正确;
C.火星的平均密度，故C错误;
D、天问一号在火星上空的“遥感使命椭圆轨道”运行的最小速度一定小于火星的第一宇宙速度，故D错误。
7.【答案】D
【解析】小球的受力分析如图所示，由图可知内壁对小球的支持力为，小球受到的向心力为，故A、B项错误;
由牛顿第二定律可得，根据几何关系有，联立解得，故C项错误;
根据线速度与角速度关系，可得，故D项正确。
8.【答案】BC
【解析】解：由题意可知，指尖陀螺上的所有点都围绕中心轴做同轴转动，角速度相等，结合，，，可得A、B、C三点的周期相等，线速度之比为，向心加速度之比为，故CD错误，BC正确。
9.【答案】AD
【解析】A、天链二号04星在同步轨道的运行周期和地球自转周期相等，根据开普勒第三定律可知天链二号04星在转移轨道上运行的周期小于24小时，故A正确;
B、由开普勒第二定律可知，天链二号04星在转移轨道运行时，经过近地点P时的速度大于经过远地点Q时的速度，故B错误;
C、在P点受到的万有引力相同，故加速度相等，故C错误;
D、天链二号04星从转移轨道变轨到同步轨道是做离心运动，所以需在Q点点火加速，故D正确。
10.【答案】AB
【解析】A、当圆盘的角速度较小时，物块受到的静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律可得，当静摩擦力达到最大静摩擦力后，再增大角速度，轻绳的拉力和最大静摩擦力一起提供向心力，由牛顿第二定律可得，结合图丙分析可得，解得，A项正确;
BC、当摩擦力刚好达到最大静摩擦力时，轻绳的拉力为0，由得，可知圆盘的角速度为时，物块受到的摩擦力，B项正确，C项错误;
D、当圆盘的角速度为时，，可得，D项错误。
11.【答案】；
一；
；变大；不变
【解析】解：、在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，验证向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。探究小车速度随时间变化的规律，是利用极限思想计算小车的速度，故 A错误;
B、探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误;
C、探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故C错误;
D、探究加速度与力、质量的关系，应用了控制变量法，故D正确。
根据可知，验证向心力的大小与半径成正比的关系时，需要保证小球的质量和角速度不变，根据可知将传动皮带调至第一层塔轮时两塔轮边缘处线速度相同，半径相同，则它们的角速度也相同；
左边标尺露出4个格，两钢球的质量、角速度相等，半径之比为，由可知向心力的大小之比为，则右边标尺露出2个格;其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则两塔轮的角速度随之增大，但其比值保持不变，两小球所受向心力也随之增大，则左、右两标尺露出的格数变大，两标尺露出格数的比值不变。
12.【答案】不是
【解析】图甲是平抛出的小球在横条处卡住，用铅笔标注小球的上端，确定平抛运动的轨迹，则坐标原点应选小球在斜槽末端时小球的上端在坐标纸上的投影点，故B项正确。
重锤的作用是确保坐标轴的y轴为竖直方向或沿重垂线方向描下y轴为竖直方向，另外必须保证仪器背板竖直，故A、B项正确;
重锤的惯性无法保证实验装置稳定，故C项错误。
小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，水平位移相等，即时间相等，但竖直位移不满足，所以 A点不是平抛运动的起点。竖直方向有，
可得，水平方向有，可知小球平抛运动的初速度的表达式为，
代入数据可得。
13.【答案】解：小球在竖直面内做圆周运动，恰好能通过 P点，重力和支持力等大反向，此时向心力为零，
则，
解得；
在最高点P，以向下为正方向，有，
代入数据解得，即大小，方向竖直向上；
当小球运动到最低点Q时，有，
代入数据解得，方向竖直向上。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】在星球A抛出的物体做平抛运动，可得t
联立解得；
卫星在星球A表面附近绕星球A做匀速圆周运动时，有
在星球A表面放一质量为的物体有
联立解得；
由题意可知，星球A、B绕O点做圆周运动，由万有引力提供向心力得
联立解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】【解析】当小球恰好从B点飞出时，如图甲所示，此时对轨道的压力
由牛顿第二定律可得
代入数据解得
小球从B点飞出后，做平抛运动，有
t
联立解得
当小球从F点离开挡板时，如图乙所示，此时对轨道的压力
由牛顿第二定律可得
代入数据解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】