安徽省A10联盟2024-2025学年高一下学期5月月考 物理试题（D卷）（含解析）

2024-2025学年安徽省A10联盟高一（下）联考物理试卷（5月）D卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.足球运动一直深受师生的喜爱。图中虚线为某次足球比赛时足球在空中的飞行轨迹，足球在空中运动时不旋转，轨迹在竖直平面内。则足球在最高点的速度v的方向和所受合力F的方向可能为
A. B.
C. D.
2.下列对功和能的说法正确的是( )
A. 静摩擦力一定不做功 B. 物体所受合外力不为0，则动能一定变化
C. 物体所受合外力为0，则机械能一定守恒 D. 一对相互作用力做功的代数和可能不为0
3.一只叼着食物的鸟儿水平匀速飞行时不小心松开了嘴巴，食物可视为质点运动一段时间后落在地面上。从食物掉落开始计时，食物在水平方向上分运动的图像如图所示。忽略空气阻力，重力加速度。关于食物在空中的运动，下列说法正确的是
A. 食物在空中运动的轨迹是一条直线 B. 相等时间内食物的速度变化量不相等
C. 第1 s末，食物的速度大小为 D. 第1 s末，食物离释放点距离为
4.“天问一号”是执行中国首次火星探测任务的探测器，该名称源于屈原长诗《天问》，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技创新永无止境。已知万有引力常量为G，忽略火星自转，若探测器绕火星做匀速圆周运动，火星认为是质量分布均匀的球体，要想估测火星的平均密度，还需要测量
A. 探测器的运行周期与轨道半径
B. 探测器的运行速度与轨道半径
C. 火星表面的重力加速度与火星半径
D. 探测器的轨道半径与火星表面的重力加速度
5.航模比赛中，某段时间内，航模飞机的运动可以看成在水平面内绕某中心点做匀速圆周运动。已知在时间t内，航模飞机通过的弧长为s，航模飞机与中心点的连线转过的角度为，航模飞机的质量为m，重力加速度为g，则关于航模飞机的运动，下列说法正确的是
A. 运动半径为
B. 向心加速度为
C. 空气对飞机的作用力大小为
D. 空气对飞机的作用力沿水平方向
6.在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。环形空间站绕中心匀速旋转，宇航员站在圆环内的外侧壁上随环形空间站做匀速圆周运动，可以使宇航员感受到与在地面相同效果的重力即“等效重力”体验。已知地球表面的重力加速度为g，环形空间站的半径为r。下列说法正确的是
A. 环形空间站中的航天员处于平衡状态
B. 宇航员感受到的“等效重力”方向沿半径向外
C. 环形空间站绕其轴线转动的角速度大小为
D. 环形空间站绕其轴线转动的线速度大小为
7.如图所示，长为L的轻质细杆，一端固定于转轴O，另一端固定一可视为质点、质量为m的小球，轻杆绕转轴O在竖直平面内以角速度匀速转动，重力加速度为g。从小球经过最高点时开始计时，下列说法正确的是
A. 轻质细杆对小球始终不做功
B. 小球转到与O等高点时，杆对小球的作用力大小为
C. 从开始计时至第一次运动到最低点，小球重力做功的平均功率为
D. 当小球运动到最低点时，重力的瞬时功率为
8.图甲为游乐场中的“旋转飞椅”，图乙是飞椅的示意图，主动轮接电动机，主动轮和从动轮利用齿轮传动，从动轮通过转轴与顶端大转盘连接，大转盘上距转轴2R和R的位置分别悬挂长均为L的吊链，吊链下端连接座椅。游客坐在座椅上随着转盘一起转动，经过一段时间后达到稳定状态，此时，游客A、B与竖直方向的夹角分别为、，游客A、B的质量相等。已知紧密咬合的主动轮和从动轮的齿数分别为和。若游客和座椅可看成质点，不计吊链和座椅的重力及一切阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是
A. 游客A的转速为
B. 主动轮的转速为
C. A、B两位游客的向心加速度大小之比一定为
D. 由题干条件判断不出、的大小关系
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9.如图所示，人造卫星的发射过程要经过多次变轨后方可到达预定轨道，在发射地球静止轨道卫星的过程中，卫星从近地圆形轨道Ⅰ的A点先变轨到椭圆轨道Ⅱ，然后在远地点B变轨进入地球静止轨道Ⅲ。下列说法正确的是
A. 卫星在Ⅱ轨道上经过A点的速度小于在Ⅲ轨道上的速度
B. 卫星在Ⅱ轨道和Ⅲ轨道上经过B点时的加速度大小相等
C. 若地球自转加快，静止轨道Ⅲ离地面的高度应增大
D. 卫星在Ⅲ轨道上运行的动能小于在Ⅰ轨道上的动能
10.如图所示，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R，bc是半径为R的四分之一圆弧轨道，与ab相切于b点。一质量为m的小球，始终受到一个的水平恒力作用，自a处由静止开始向右运动，并落在水平轨道cd上。已知重力加速度为g，不计空气阻力，在此过程中下列说法正确的是
A. 小球运动到c点时对圆弧轨道的压力大小为
B. 小球运动到c点时的加速度大小为
C. 小球从离开c点至落在水平轨道cd的过程中，做匀变速曲线运动
D. 小球落到水平轨道cd上时速度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图所示的向心力演示仪，长槽上挡板距左转轴的距离是挡板距左转轴距离的两倍，挡板距左转轴的距离与短槽上Q挡板距右转轴的距离相等。
转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动，其中两小球所受向心力的比值可以通过器件________填“6”或“7”粗略计算出；
现将质量相等的两小球A和B分别放在左右两边的槽内，如图所示。某次实验皮带套的两个塔轮的半径分别为，则A、B两球转动时的角速度之比为________，所受向心力之比为________。
12.某实验小组设计了如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。将拉力传感器固定在天花板上，用一根不可伸长的轻绳一端固定在拉力传感器上，另一端连接一个可视为质点、质量的小球。用刻度尺测出小球球心到传感器上悬点的距离、轻绳竖直时小球球心到桌面的高度。将小球从最低点向右拉开一段距离，紧靠竖直刻度尺，轻绳伸直，读出小球与刻度尺的接触点到水平桌面的高度H。已知重力加速度。
关于本实验，以下说法正确的是
A.要选用体积小、密度大的小球
B.利用计算小球在最低点的速度
C.小球从释放到最低点，拉力传感器的示数一直变大
水平移动刻度尺，当接触点到水平桌面的高度时，由静止释放小球，拉力传感器显示小球摆动过程中细线的最大拉力，则从释放运动到最低点过程中小球的动能增量________J，重力势能减少量________J，在误差允许的范围内，则小球的机械能守恒；结果均保留2位有效数字
水平移动刻度尺，改变小球由静止释放的位置，多次重复实验，测出多组H及对应的F，作出图像，若机械能守恒，则图像的斜率为________用字母m、L、g表示。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.图甲为管口出水方向可调的瓶装水电动取水器，某同学将取水器管口调成水平方向，使水从管口沿水平方向喷出，待水在空中形成稳定的弯曲水柱后，紧贴水柱后方放置白底方格板，放置方格板时方格板上的方格线分别竖直和水平，现利用手机正对水柱拍摄照片，取水柱上的三个点a、b、c，如图乙所示。已知每个正方形方格的边长为L，重力加速度为g，不计空气阻力，求：
水流喷出时的初速度大小；
出水口到b点的位移大小。
14.如图所示，火箭内测试仪平台上放置一个压力传感器，有一个物体放在压力传感器上。现在火箭以加速度竖直向上匀加速发射升空，某时刻物体对传感器的压力恰好是在地面发射加速时的。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转的影响，求：
地球的平均密度；
该时刻火箭所在位置的重力加速度大小；
该时刻火箭离地面的高度。
15.如图所示，竖直平面内固定的四分之一光滑圆弧轨道AB和水平传送带BC相切于B点，圆弧轨道的半径，传送带以速度沿逆时针方向运行，水平地面上固定一倾角的直角斜面体DEF，直角边EF的高度，C点位于D点的正上方，并与E点等高。一个可视为质点、质量的滑块从圆弧轨道顶端A点由静止开始自由下滑，滑块刚好不从传送带右端C点滑落。已知滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度，不计空气阻力。求：
滑块第一次滑到B点时对圆弧轨道的压力；
滑块从滑上传送带至第一次返回到B点的过程中，与传送带因摩擦产生的热量；
若圆弧轨道半径可调，滑块从C点飞出后，落到斜面DE上的最小动能及对应圆弧轨道的半径。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A 由于图中轨迹不对称，说明足球受到空气阻力和重力作用，图示位置足球受竖直向下的重力和水平向左的空气阻力，所以足球所受合力方向为左下方，故 A正确。BCD错误。
2.【答案】D
【解析】A、物体运动情况未知，不能判断静摩擦力是否做功，故A错误;
B、物体所受合外力不为0时，合外力方向上不一定有位移，如匀速圆周运动，因此动能不一定变，故B错误;
C、机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，与合外力是否为0无关，故C错误；
D、一对相互作用力做功的代数和可能为0，可能不为0，可能为正功，可能为负功，故D正确。
3.【答案】D
【解析】AB、食物释放后做平抛运动，轨迹是抛物线，相等时间内速度的变化量相等，故AB错误;
C、1s时食物水平方向速度，位移，竖直方向速度，位移，利用勾股定理可求得合速度和合位移，故C错误、D正确。
4.【答案】C
【解析】A、B选项可计算火星质量，但不知道火星半径，无法计算火星密度;
D选项既不能求火星质量，也不能计算火星密度;故ABD错误， C正确。
5.【答案】C
【解析】航模飞机的线速度等于，角速度等于，故半径，向心加速度为，故AB错误;
对航模飞机受力分析可知，航模飞机受空气的作用力，方向斜向上，故C正确、D错误。
6.【答案】B
【解析】A、旋转舱中的宇航员做匀速圆周运动，圆环绕中心匀速旋转使宇航员感受到与地球一样的“重力”是向心力所致，向心加速度大小应为g，合力指向圆心，处于非平衡状态，A错误；
B、宇航员要感受到与在地面相同效果的重力体验，需要站立在环形空间站外侧，故宇航员感受到的“等效重力”方向沿半径向外。B正确；
CD、根据，解得：，。CD错误。
故选B
7.【答案】C
【解析】A、杆匀速转动，从开始计时至第一次运动到最低点，杆对球的作用力做功与重力做功代数和为零，小球重力做功的平均功率为，故A错误，C正确;
B、小球转动到与O等高点时，杆对小球的作用力大小为，故B错误;
D、当小球运动到最低点时，沿重力方向的瞬时速度为0，重力的瞬时功率为0，故D错误。
8.【答案】B
【解析】对游客A有，解得，故A错误;
对游客B有，由，得主动轮的转速，故B正确;
由于A、B同轴转动，二者角速度相等，根据2r，L与R关系不知，转动半径r的关系不确定，故C错误;
由于2r，，，，由此判断可知，故D错误。
9.【答案】BD
【解析】卫星在Ⅱ轨道经过A点的速度大于在I轨道的速度， I轨道的速度大于Ⅲ轨道的速度，故卫星在Ⅱ轨道经过A点的速度大于在Ⅲ轨道的速度，卫星在Ⅲ轨道的动能比在I轨道动能小，故A错误、D正确;
由知卫星在Ⅱ、Ⅲ轨道经过B点的加速度相等，故B正确;
由
得，若地球自转加快，静止轨道Ⅲ离地面的高度应减小，故C错误。
10.【答案】BC
【解析】A、a到c过程，对小球由动能定理，得，c处水平方向，解得，由牛顿第三定律，小球运动到c点时对圆弧轨道的压力大小为，故A错误;
B、c处加速度，故B正确;
C、离开c后小球所受合力为恒力，故做匀变速曲线运动，故C正确;
D、小球从离开c至落到水平轨道cd上，竖直方向，水平方向，，故，故D错误。
11.【答案】；
；
【解析】解：为横臂，小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供为标尺，根据7上露出的红白等分标记，可粗略计算出两球所受向心力的比值；
两个塔轮转动的线速度相等，由得A、B两球转动时的角速度之比为
由得两球所受向心力之比为。
12.【答案】；
；；
。
【解析】解：、小球运动过程中有阻力作用，要选用体积小、密度大的小球，故A正确;
B、利用计算小球在最低点的速度，直接应用了机械能守恒，故B错误;
C、小球运动过程中重力的法向分力以及速度均不断增大，故绳上的拉力一直增大，在最低点拉力最大，故C正确。
在最低点根据牛顿第二定律有，
所以在最低点的动能，
所以从释放到最低点动能增量
重力势能减少量；
由机械能守恒知：，
变形得，
作出图像，所以斜率为。
13.【答案】由于a到b，b到c的水平位移相等，且水在水平方向做匀速直线运动，所以从a到b和b到c的时间相等。
设，竖直方向上：①
水平方向上：②
联立解得：
设b点的竖直分速度为，从出水口到b点的时间为t，根据匀变速直线运动中间时刻的速度为全程的平均速度，
可知：③水柱从出水口到b点的时间：④
由①③④联立解得：
从出水口到b点：水平方向上：
竖直方向上：
出水口到b点的位移：
联立以上各式解得：
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】在地球表面：
地球的体积：
地球的平均密度：
联立以上各式解得：
设该时刻火箭所在位置重力加速度为在地球表面：
在该时刻火箭所在位置：
由题意：
联立解得：
设该时刻火箭离地高度为h，在h高度：
联立解得：
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：从A到，
在B点：，
联立解得：，
由牛顿第三定律：滑块在B点对轨道的压力：，方向竖直向下；
从B到C根据牛顿第二定律有：，
根据题意，滑块运动的位移大小，即传送带BC的长度：，
滑块在传送带上减速运动的时间：，
此段时间传送带运动的位移大小：，
从C到B，滑块先做匀加速运动再做匀速运动，加速运动的时间为：，
滑块加速运动的位移大小：，
此段时间传送带运动的位移大小：，
滑块从滑上传送带至第一次返回到B点的过程中滑块与传送带的相对位移大小为：，
所以滑块与传送带因摩擦产生的热量为：；
设从C点平抛的初速度为，从C点抛出到落到斜面上：
水平位移：，
竖直位移：，
C点到D点的距离满足：，
落到斜面上的动能：，
联立以上各式得：，
当且仅当时取得最小值，此时：，
从释放滑块到落到斜面上：，
解得：。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】