十堰市普通高中教学联合体2024-2025学年下学期5月月考
物理试卷
姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本题共 10 小题,每小题 4 分,第 1-7 题只有一项符合题目要求,第 8-10 题 有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分。)
1.下列有关生活中的圆周运动实例分析,其中说法正确的是( )
A.在铁路的转弯处,通常要求外轨比内轨高,目的是减轻轮缘与外轨的挤压
B.汽车通过凹形桥的最低点时,车对桥的压力小于汽车的重力
C.宇航员在环绕地球做匀速圆周运动的飞行器中处于完全失重状态,不受重力作用
D.洗衣机脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力,故沿切线方向甩出
2.中国天宫空间站运行在距离地球表面约400千米高的近地轨道上,而地球同步卫星离地高度约为36000千米。如图所示,a为静止在地球赤道上的物体,b为中国空间站,c为地球同步卫星,则下列说法正确的是( )
A.线速度的大小关系为
B.周期关系为
C.向心加速度的关系
D.同步卫星c的发射速度要大于11.2km/s
3.如图所示,两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m1∶m2=3∶2,下列说法中正确的是( )
A.m1、m2做圆周运动的线速度之比为3∶2
B.m1、m2做圆周运动的角速度之比为3∶2
C.m1做圆周运动的半径为L
D.m2做圆周运动的半径为L
4.北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下,到b处起跳,c点为a、b之间的最低点,a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍,运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力,则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于( )
A. B. C. D.
5.如图所示,带箭头的实线表示某电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。A、B为电场中两点。下列说法中正确的是( )
A.A点的电势比B点的电势高
B.正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能
C.负电荷由A点运动到B点的过程中电场力做正功
D.负电荷在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
6.如图,真空中有两个电荷量均为的点电荷,分别固定在正三角形的顶点B、C.M为三角形的中心,沿的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆,电荷量为.已知正三角形的边长为a,M点的电场强度为0,静电力常量的k.顶点A处的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
7.如图所示,质量均为m的甲、乙两同学,分别坐在水平放置的轻木板上,木板通过一根原长为l的轻质弹性绳连接,连接点等高且间距为d(dA. B.
C. D.
8.我国将在2024年上半年发射嫦娥六号探测器,实现月背采样返回。嫦娥六号探测器近月运行时可视为匀速圆周运动,测得探测器在时间内环绕月球转圈。已知引力常量为,月球的半径为。根据以上信息可求出( )
A.探测器环绕月球运行的周期为 B.月球的质量
C.月球的平均密度 D.嫦娥六号的运行速度
9.如图所示,在真空中有两个带等量负电的点电荷,分别置于P、Q两点,O是他们连线的中点,A、B、C为P、Q连线的中垂线上的三点,且,下列说法正确的是( )
A.A点的电场场强一定大于B点的电场强度 B.C点的电势低于B点的电势
C.同一点电荷在A、C两点受电场力相同 D.同一负电荷在B点的电势能小于其在A点的电势能
10.如图所示,在地面上方的水平匀强电场中,一个质量为m、电荷量为的小球,系在一根长为d的绝缘细线一端,可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径,CD为竖直直径。已知重力加速度为g,电场强度,下列说法正确的是( )
A.若小球恰能在竖直平面内绕O点做圆周运动,则它运动的最小速度为
B.若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则小球运动到B点时的机械能最大
C.若将细线剪断,再将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出,小球将不能到达B点
D.若将小球在A点由静止开始释放,则小球沿AC圆弧到达C点的速度为
二、非选择题:(共60分)
11.(6分)某同学选用两个完全相同的小球A、B来验证库仑定律。让小球A和B带上同种电荷,A球放在左右可移动且上下高度可调节的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图。实验时,保证A、B两球球心在同一水平线上,待B球平衡后,丝线偏离竖直方向的角度为,已知B球质量为m,重力加速度为g,先保持两球电量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球间距离越小,悬线的偏角越大; 再保持两球间距离不变,改变小球所带的电量,观察到电量越大,悬线的偏角越大。
(1)实验中用到的探究方法是 ;
(2)均匀分布的带电球体可以等效为电荷量全部集中在球心处的点电荷; 根据该知识,他将两个半径为R的金属小球分别带上了和的正电,并使其球心相距3R时两小球处于平衡状态,他应用库仑定律,计算两球之间的库仑力 (静电力常量为k)
(3)对B球根据平衡条件计算A、B两球之间的电场力为 (用m、g、 θ表示);比较发现 (选填“大于”“小于”或“等于”)。
12.(10分)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮,B下端连接纸带,纸带穿过固定的打点计时器,用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g,mB = 100 g,A从高处由静止开始下落,B拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律,图乙给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示,已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s,则:
(1)在点5 的瞬时速度=_______m/s在打点0 ~ 5过程中系统势能的减小量ΔEp = J,系统动能的增加量ΔEk = J。(重力加速度g = 9.8 m/s2,结果均保留三位有效数字)
(2)实验结果显示,动能的增加量小于重力势能的减少量,主要原因可能是 ___________。
A.工作电压偏高
B.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C.先释放重物,后接通电源打出纸带
D.利用公式计算重物速度
(3)用v表示物块A的速度,h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示,则可求出当地的重力加速度g = m/s2(结果保留三位有效数字)。
四、解答题
13.(10分)如图所示为风靡小朋友界的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图。一质量为的赛车(视为质点)从A处出发,以速率驶过半径的凸形桥B的顶端,经CD段直线加速后从D点进入半径为的竖直圆轨道,并以某速度v2驶过圆轨的最高点E,此时赛车对轨道的作用力恰好为零。重力加速度g取10m/s2,试计算:
(1)赛车在B点受到轨道支持力的大小;
(2)若赛车以2v2的速率经过E点,求轨道受到来自赛车的弹力。
14(16分).如图所示,一个带电荷量绝对值为、质量为的小物块(可看做质点)处于一倾角为的光滑绝缘斜面上,斜面长度,整个装置处于一水平向右的匀强电场中,此时物块恰好静止于斜面的顶端,求:(g取,,)
(1)小物体的电性;
(2)电场强度的大小;
(3)若从某时刻开始,电场强度减小为原来的,物块下滑至斜面底端时电场力做了多少功,到达斜面底端时物块的速度大小。
15(18分).如图所示,竖直平面内固定有半径为R=1m的光滑四分之一圆轨道AB、水平直轨道BC、DO以及以速度v=3m/s逆时针转动的水平传送带CD,OD上有一轻质弹簧,一端固定在O点另一端自然伸长于E点,各轨道平滑连接。现有一质量为m=2kg的滑块(可视为质点)从轨道AB上高为h处由静止下滑,已知LBC=0.2m,LCD=0.4m,LDE=0.3m,滑块与BC、DE间的动摩擦因数均为μ1=0.3,与传送带间的动摩擦因数为μ2=0.5,E点右侧平面光滑,整个过程不超过弹簧的弹性限度,重力加速度g取10m/s2。
(1)若h=0.2m,求滑块运动至B处时对轨道的作用力FN;
(2)若要使滑块能到达D点,且不再离开DE,求滑块下落高度满足的条件;
(3)若滑块第一次到达D点速度恰为0,求这一过程滑块通过传送带产生的热能。
《2024-2025年度高一物理月考》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C C D C D B AC BD BC
1.A
【详解】A.在铁路的转弯处,通常要求外轨比内轨高,当火车按照规定速度转弯时,有重力和支持力提供向心力,从而减轻轮缘与外轨的挤压,A正确;
B.汽车通过凹形桥的最低点时,有向上的向心加速度,汽车超重,车对桥的压力大于汽车的重力,B错误;
C.宇航员在环绕地球做匀速圆周运动的飞行器中处于完全失重状态,仍然受重力作用,C错误;
D.洗衣机脱水原理是水滴受到的合力小于所需的向心力,故沿切线方向甩出,D错误。
故选A。
2.C
【详解】A.对ac因为两者的角速度相同,根据
可知
对bc根据
可得
可知
则线速度的大小关系为
选项A错误;
B.对ac两者的周期相同
对bc根据开普勒第三定律可知
可知
可知周期关系为
选项B错误;
C.对ac因为两者的角速度相同,根据
可知
对bc根据
可知
可知
则向心加速度的关系
选项C正确;
D.同步卫星c没有脱离地球的引力范围,则发射速度要小于11.2km/s,选项D错误。
故选C。
3.C
【详解】设双星m1、m2距转动中心O的距离分别为r1、r2,双星绕O点转动的共同角速度为ω,据万有引力定律和牛顿第二定律得
又
r1+r2=L,m1∶m2=3∶2
所以可解得
,m1、m2做圆周运动的线速度分别为
故
故选C。
4.D
【详解】运动员从a到c根据动能定理有
在c点有
FNc ≤ kmg
联立有
故选D。
5.C
【详解】A.电场线是由高电势指向低电势,因此A点的电势比B点的电势低,A错误;
B.根据公式
可知,正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能,B错误;
C.负电荷受电场力的方向与电场线相反,因此负电荷由A点运动到B点的过程中电场力做正功,C正确;
D.电场强度大小跟电场线疏密有关,越密集的地方电场强度大,根据公式
可知,电场强度大的地方,电场力也大,与电性无关,所以负电荷在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力,D错误。
故选C。
6.D
【详解】B点C点的电荷在M的场强的合场强为
因M点的合场强为零,因此带电细杆在M点的场强,由对称性可知带电细杆在A点的场强为,方向竖直向上,因此A点合场强为
故选D。
7.B
【详解】当甲所坐木板刚要离开原位置时,对甲及其所坐木板整体有
解得弹性绳的伸长量
则此时弹性绳的弹性势能为
从开始拉动乙所坐木板到甲所坐木板刚要离开原位置的过程,乙所坐木板的位移为
则由功能关系可知该过程F所做的功
故选B。
8.AC
【详解】A.探测器环绕月球运行的周期为
选项A正确;
B.根据
解得月球的质量
选项B错误;
C.月球的平均密度
选项C正确;
D.嫦娥六号的运行速度
选项D错误。
故选AC。
9.BD
【详解】A.根据等量同种点电荷连线中垂线上电场线的分布规律可知,A、B两点处电场线的疏密情况不清楚,故不能判断A、B两点处的电场强度,故A错误;
B.根据对称性可知,A、C两点的电势相等,BO间电场方向从B到O,根据沿电场线方向电势降低,可知A点的电势低于B点的电势,故C点的电势低于B点的电势,故B正确;
C.根据对称性可知A、C两点的电场强度大小相等,方向相反,故同一点电荷在A、C两点受电场力大小相等,方向相反,故C错误;
D.A点的电势低于B点的电势,而负电荷在电势高处电势能小,故同一负电荷在B点的电势能小于其在A点的电势能,故D正确。
故选BD。
10.BC
【详解】A.小球受到水平向右的电场力
合力为
方向斜向右下方,与竖直方向夹角为,设小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最小速度为v,有
联立解得
故A错误;
B.由功能关系知,小球机械能的变化等于除重力或弹力之外的力所做的功,小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,运动到B点时,静电力做功最多,故运动到B点时小球的机械能最大,故B正确;
C.小球将在竖直方向上做竖直上抛运动,水平方向做匀加速直线运动,当竖直方向位移为0时,有
水平位移有
由牛顿第二定律
解得
所以小球将不能到达B点,故C正确;
D.设合力方向与电场线方向夹角为,有
得
所以将小球静止释放,小球将沿合力方向做匀加速直线运动,故D错误。
故选BC。
11.(1)控制变量法
(2)
(3) 大于
【详解】(1)实验时,“先保持两球电荷量不变”和“再保持两球距离不变”,可见,实验中需要用到控制变量法。
(2)根据库伦定律可知
(3)[1]对B受力分析如图所示
根据共点力物体的平衡条件及几何知识可得
[2] 库仑定律适用于点电荷模型。当两球心相距为3R时,两球不能看成点电荷,因带同种电荷,导致电量间距大于3R,根据库仑定律
可知,它们相互作用的库仑力大小
即该同学的计算结果偏大。
12.(1) 1.18 1.15
(2)B
(3)9.70
【详解】(1)[1]系统势能的减小量
[2]每相邻两计数点间还有4个点,可知T = 0.1 s,则打B点时的速度
在打点0 ~ 5过程中系统动能的增加量
(2)实验结果显示,动能的增加量小于重力势能的减少量,说明运动过程中能量有损失,存在空气阻力和摩擦阻力的影响。
故B正确。
(3)由系统机械能守恒得
可得
则图像的斜率
解得
13.(1)4.95N;(2)15N,方向竖直向上。
【详解】(1)根据牛顿第二定律,B处的赛车满足
即赛车在B点受到的支持力为
(2)赛车以某速度v2驶过圆轨的最高点E时,对轨道的作用力恰好为零,根据牛顿第二定律
即赛车的速率为
显然以过E点时,会受到轨道对其指向圆心的压力,故根据牛顿第二定律,E处的赛车满足
即
根据牛顿第三定律,赛车对轨道的弹力
方向竖直向上。
14.(1)负电;(2);(3),
【详解】(1)小物块静止时受力如图:可知小物块受的电场力与匀强电场的方向相反,所以小物块带负电。
(2)由受力平衡得
解得
代入数据得
(3)物块下滑至斜面底端时电场力做功为
根据动能定律可得
解得到达斜面底端时物块的速度大小为
15.(1)28N,方向竖直向下;(2);(3)16J
【详解】(1)滑块由静止滑到B点处,由动能定理可得
代入数据解得
滑块滑动到B处时,由牛顿第二定律可得
代入数据解得
由牛顿第三定律可知,滑块运动至B处时对轨道的作用力大小FN==28N,方向竖直向下。
(2)若要使滑块能到达D点,设滑块第一次到达D点时速度是零,下滑高度有最小值,由动能定理有
代入数据解得
滑块到达DE后且不再离开DE,可知又返回的D点速度恰好是零,下滑高度有最大值,由动能定理可得
解得
则有滑块下落高度满足的条件
(3)若滑块第一次到达D点速度恰是0,利用逆向思维,对滑块进行分析有
传送带的位移
则相对位移大小为
代入数据解得滑块在传送带上产生的热能