山东省聊城第一中学老校区2024-2025学年高一下学期第一次月考物理试卷（含解析）

聊城一中老校区高一下学期第一次阶段性测试
物理试题
（考试时间：90分钟 满分：100分）
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共12小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题，每题3分，只有一项符合题目要求，第9~12题，每题4分，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．关于做抛体运动或圆周运动的物体，下列说法正确的是（　　）
A．物体做圆周运动时，合力提供向心力
B．物体做匀速圆周运动时，线速度不变
C．做平抛运动的物体所受的重力方向可能与速度方向在同一直线上
D．物体做斜抛运动时，速度改变量的方向一定是竖直向下
2．如图所示的炮筒与水平方向成45°角，炮弹从炮口射出时的速度大小为600m/s，炮弹落到同一水平面上某点，若忽略空气阻力，重力加速度g取。则炮弹从炮口到落地点的水平距离为（　　）
A．18km B．28km C．36km D．64km
3．如图所示，从倾角为θ的斜面上某点沿水平方向抛出两个小球a和b，已知a球的初速度为v0，b球的初速度为，两小球均落在斜面上，不计空气阻力，则（　　）
A．两小球落在斜面上时速度方向不同
B．两小球在空中运动时间之比为
C．两小球水平位移之比为
D．两小球下落高度之比为
4．如图所示，水平固定的半球形碗的球心为O点，最低点为B点。在碗的边缘向着球心分别以初速度v1，v2，v3平抛出三个小球，分别经过t1，t2，t3的时间落在A、B、C点，抛出点及落点A、B、C点在同一个竖直面内，且A、C点等高，则下列说法正确的是（　　）
A．三个小球平抛运动时间的大小关系为
B．三个小球平抛初速度的大小关系为
C．落在C点的小球，在C点的瞬时速度可能与C点的切线垂直
D．落在B点的小球，在B点的瞬时速度方向与水平方向夹角大于60°
5．如图所示，卫星A绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r。卫星B的轨迹为椭圆，其远地点在卫星A的轨道上，近地点距地面的高度与地球半径相比，可忽略不计。已知地球半径为R，不考虑其他天体对卫星A、B的影响，则A、B的周期之比约为（ ）
A． B． C． D．
6．2022年我国航天员在空间站太空舱开设“天宫课堂”，课堂演示了“水油分离”实验。如图所示，用细绳系住装有水和油的瓶子，手持细绳的另一端，使瓶子在竖直平面内做圆周运动，则（　　）
A．只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点，水油分离后，水在外侧
B．只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点，水油分离后，油在外侧
C．瓶子的速度需大于某一值才能通过圆周的最高点，水油分离后，水在外侧
D．瓶子的速度需大于某一值才能通过圆周的最高点，水油分离后，油在外侧
7．C919是中国首款按照国际通行适航标准自行研制，具有自主知识产权的喷气式中程干线客机，2023年5月29日8时25分，C919大型客机平稳降落成都天府国际机场，开启常态化商业运行.C919是中国航空工业取得的重大历史突破，也是中国创新驱动战略的重大时代成果.如图所示，C919正在空中沿半径为r的水平圆周做匀速盘旋，飞行速率为，重力加速度大小为g，则飞机受到的升力为自身重力的（ ）
A．倍 B．倍 C．倍 D．倍
8．如图所示，在细绳的拉动下，半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管，管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底，顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时，插销做匀速圆周运动。若v过大，插销会卡进固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止，v的最大值为（　　）
A． B． C． D．
9．一只鸟在距水面20m的上空以5.0m/s的速度水平飞行。突然，它叼着的一条鱼从口中掉落。不计空气阻力（取g=10m/s2），则（ ）
A．鱼从脱离到落至水面所用的时间为4.0s
B．鱼从脱离到落至水面所用的时间为2.0s
C．鱼从脱离到撞击水面的过程中，水平方向的位移大小是10m
D．鱼撞击水面的速度大小是5.0m/s
10．自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的边缘上有A、B、C三点，向心加速度随半径变化图像如图所示，则（　　）
A．
B．
C．A、B两点加速度关系满足甲图线
D．A、B两点加速度关系满足乙图线
11．如图，北方的雪地转转游戏。人乘坐雪圈（人和雪圈总质量为50kg）绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上匀速转动。已知水平杆长为2m，离地高为2m，绳长为4m，且绳与水平杆垂直。则雪圈（含人）（ ）
A．所受的合外力为零
B．圆周运动的半径为4m
C．线速度大小为4m/s
D．所受向心力大小为800N
12．如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用水平细线相连的质量相等的两个物体A和B，它们分居圆心两侧，质量均为，与圆心距离分别为，，与盘间的动摩擦因数相同，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是（　　）
A．此时绳子张力为
B．此时圆盘的角速度为
C．此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外
D．若此时烧断绳子，A仍相对盘静止，B将做离心运动
第Ⅱ卷（非选择题）
二、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。
13．在实验室里某班甲同学用如图（a）所示实验装置做“探究平抛运动的特点”实验。
(1)甲同学在实验中必须满足的实验条件和必要的实验操作是________；（选填选项代号）
A．用天平测量平抛小球的质量 B．每次从斜槽上不同位置释放小球
C．保证斜槽的末端水平 D．保持木板竖直
(2)甲同学通过实验得到了平抛小球的运动轨迹，为了便于进一步探究平抛运动的特点，该同学以平抛起点为原点建立如图甲所示的坐标系，他在轨迹上取一些点，测量这些点的水平坐标和竖直坐标，然后作图像。他作出的图像是下面________图像就能够说明小球的运动轨迹为抛物线。（选填选项代号）
A．B．C． D．
(3)图（b）是该班乙同学采用频闪照相机拍摄到的小球做平抛运动的闪光照片，图乙背景中每一小方格的边长为，A、、是照片中小球的3个位置，当地重力加速度，请回答下面问题：
①频闪照相机的曝光时间间隔T= s；（结果可保留分数形式）
②小球做平抛运动的初速度大小为 m/s。（计算结果保留2位有效数字）
14．如图所示的装置可用来验证物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系。用一根细 线系住小钢球，另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上，小钢球静止于点，将光电门固定在点的正下方靠近点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为的遮光条（质量不计，长度很小），小钢球的质量为，重力加速度为。将小钢球竖直悬挂，测出悬点到小钢球球心之间的距离，得到小钢球的运动半径为。
(1)将小钢球拉至某一位置静止释放，读出小钢球经过点时力传感器的读数及遮光条的挡光时间，则小钢球通过点时的速度大小可视为 。
(2)根据向心力公式可得，钢球经过最低点时的向心力大小为 （用、、、表示）；由受力分析可得，钢球通过点时的向心力大小为 （用、、表示），将两次计算的结果进行比较。
(3)改变小钢球释放的位置，重复实验，比较发现总是略大于，分析表明这是系统误差造成的，该系统误差可能的原因是__________（填选项序号）。
A．小钢球的质量偏大 B．小钢球的初速度不为零
C．小钢球速度的测量值偏大 D．存在空气阻力
三、计算题：本题共3小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（8分）套圈游戏是一项趣味活动。如图所示，某次游戏中，一个小孩从距地面高0.45m处水平抛出半径为0.1m的圆环（圆环面始终水平），套住了距圆环前端水平距离为1.0m、高度为0.25m的竖直放置的极细圆筒状物体。若，忽略空气阻力，求小孩抛出圆环的初速度范围。
（10分）如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与之间的夹角为，重力加速度为g。（，）
（1）求转台转动的角速度；
（2）若改变转台的角速度，当时，小物块仍与罐壁相对静止，求此时小物块受到的摩擦力的大小和方向。

17．（12分）如图甲所示为一种叫“魔力陀螺”的玩具，其结构可简化为图乙所示。陀螺的质量为，铁质圆轨道的质量为、半径为，用支架将圆轨道固定在竖直平面内，陀螺在轨道内、外两侧均可以旋转，其余部分质量不计。陀螺磁芯对轨道的吸引力始终沿轨道的半径方向，大小恒为。不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g。
（1）若陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度为，求此时轨道对陀螺的弹力大小；
（2）要使陀螺在轨道外侧运动到最低点时不脱离轨道，求陀螺通过最低点时的最大速度；
（3）若陀螺在轨道外侧运动到与轨道圆心等高处时速度为，求轨道对陀螺的作用力大小。
18．（14分）一个半径为的水平转盘可以绕竖直轴转动，水平转盘中心处有一个光滑小孔，用一根长细线穿过小孔将质量分别为的小球A和小物块B连接，小物块B放在水平转盘的边缘且与转盘保持相对静止，如图所示。现让小球A在水平面做角速度的匀速圆周运动，小物块B与水平转盘间的动摩擦因数（取），求：
（1）细线与竖直方向的夹角；
（2）小球A运动不变，现使水平转盘转动起来，要使小物块B与水平转盘间保持相对静止，求水平转盘角速度的取值范围；（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（3）在水平转盘角速度为（2）问中的最大值的情况下，当小球A和小物块B转动至两者速度方向相反时，由于某种原因细线突然断裂，经过多长时间小球A和小物块B的速度相互垂直。（可能使用到的）
物理试题参考答案
1．D
2．C【详解】炮弹射出后做斜抛运动，其在竖直方向做竖直上抛运动，炮弹上升过程有由运动的对称性可知，炮弹运动总时间为炮弹水平方向做匀速运动，有解得
3．D【详解】A．由题意可知两小球落在斜面上时，位移与水平方向的夹角为，速度方向与水平方向的夹角为，根据平抛运动规律可以得出故两球落到斜面上时速度方向相同，选项A错误；
B．设小球抛出点到落点距离为，根据平抛运动的规律有得球运动的时间为同理，球运动的时间为则两小球在空中运动时间之比为选项B错误；C．根据可得，两小球水平位移之比为选项C错误；D．根据可得两小球下落高度之比为选项D正确。故选D。
4．D【详解】A．根据B小球竖直位移最大，时间最长，A、C两个小球竖直位移相等，时间相同，故A错误；B．三个小球下落相同高度的情况下，时间相同，根据 C小球抛得最远，A小球抛得最近，故平抛初速度满足故B错误；C．做平抛运动的物体，其某点的瞬时速度反向延长线交于此时水平位移的中点，落在C点的小球，在C点的瞬时速度若与碗垂直，则速度反向延长线交于碗心O点，并不是水平位移中点，故C错误；D．落在B点的小球，此时位移与水平方向的夹角为45°，设速度与水平方向夹角为，则速度与水平方向夹角大于60°，故D正确。故选D。
5．D【详解】由开普勒第三定律可得解得故选D。
6．A【详解】在空间中所有物体均处于完全失重状态，瓶子做圆周运动的向心力全部由细绳提供，所以只要瓶子有速度，就会使绳子产生弹力而处于绷紧状态，瓶子就能通过圆周的最高点。而水的密度较大，单位体积的水的质量较大，当水和油未分离时，二者做圆周运动的角速度相同和半径相同，根据可知水所需的向心力较大，比油更易做离心运动进而运动至外侧。故选A。
7．C【详解】飞机受力分析如图所示：合外力作为向心力由勾股定理可知飞机受到的升力为 故选C。
8．A【详解】有题意可知当插销刚卡紧固定端盖时弹簧的伸长量为，根据胡克定律有
插销与卷轴同轴转动，角速度相同，对插销有弹力提供向心力对卷轴有联立解得故选A。
9．BC【详解】鱼从口中掉落后做平抛运动，竖直方向有解得鱼从脱离到落至水面所用的时间为鱼从脱离到撞击水面的过程中，水平方向的位移大小为鱼撞击水面的竖直分速度大小为鱼撞击水面的速度大小为故选BC。
10．BC【详解】AB．A、B两点是皮带传动的两个质点，其线速度大小相等，即有B、C是同轴转动的两个质点，则有由于，，，则有，故A错误，B正确；CD．由向心加速度公式有根据上述A、B两点线速度大小相等，则A、B两点向心加速度与半径成反比，即A、B两点加速度关系满足甲图线，故C正确，D错误。故选选BC。
11．BD【详解】根据几何关系可知，雪圈（含人）做匀速圆周运动的半径为则线速度大小为雪圈（含人）所受的合外力提供所需的向心力，则有故选BD。
12．BC【详解】AB．两物体角速度相同，所以B所受向心力比A大，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B有背离圆心的离心趋势，A有指向圆心的近心趋势。设此时绳子的张力大小为，圆盘的角速度为，分别对A、B应用牛顿第二定律有
解得，故A错误，B正确；C．此时A有指向圆心的近心趋势，所受摩擦力方向沿半径指向圆外，故C项正确；D．A、B以角速度做匀速圆周运动时所需的向心力大小分别为
，若此时烧断绳子，A、B所受最大静摩擦力均不足以提供向心力，所以A、B都将做离心运动，故D项错误。故选BC。
13．【答案】(1)CD (2)B (3) 2.1
【详解】（1）A．实验是“探究平抛运动的特点”因此不用天平测量平抛小球的质量，A错误；B．保证小球每次做平抛运动的初速度相等，则有每次从斜槽上相同位置释放小球，B错误；C．保证小球做平抛运动，则要保证斜槽的末端必须水平，C正确；D．因为小球在竖直平面内做平抛运动，因此要保持木板竖直，D正确。故选CD。（2）平抛运动的小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，可得联立解得可知图像应是一条过原点的倾斜直线。故选B。（3）①[1]由图（b）可知，在竖直方向由匀变速直线运动的推论可得解得曝光时间间隔②[2]小球做平抛运动的初速度
14．(1) (2) (3)C
【详解】（1）根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，小钢球通过点时的速度大小可视为
（2）[1]根据向心力公式可得，钢球经过最低点时的向心力大小为
[2]钢球经过最低点时，绳子拉力与钢球重力的合力提供向心力，则钢球通过点时的向心力大小为
（3）实验测得小钢球通过点时的速度为遮光条通过点时的速度，小钢球、遮光条同轴转动，由于小钢球的运动半径小于遮光条的运动半径，根据可知实际小钢球通过点时的速度小于，即小钢球速度的测量值偏大。故选C。
15．【解】圆环做平抛运动，在竖直方向
其中
解得
在水平方向，最大速度为最小速度为
则
7．【解】（1）对小物块受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
（2）若改变转台的角速度，当时，小物块仍与罐壁相对静止，可知小物块受力如图所示，小物块在竖直方向受力平衡，则有
小物块在水平方向做匀速圆周运动，则有
联立解得 方向与罐壁相切斜向下。
17．【详解】（1）当陀螺在轨道内侧最高点时，设轨道对陀螺的吸引力为，轨道对陀螺的弹力为，陀螺所受的重力为，最高点的速度为，如图所示
由牛顿第二定律有
解得
（2）设陀螺在轨道外侧运动到最低点时，轨道对陀螺的吸引力为，轨道对陀螺的弹力为，陀螺所受的重力为，最低点的速度为，如图所示
由牛顿第二定律有
由题意可知，当时，陀螺通过最低点时的速度为最大值，解得
（3）设陀螺在轨道外侧运动到与轨道圆心等高处时，轨道对陀螺的吸引力为，轨道对陀螺的支持力为，陀螺所受的重力为。如图所示
由牛顿第二定律有
解得
轨道对陀螺的作用力F=F3-FN3 F=2mg
18．【解】（1）对小球A受力分析如图所示，由
得 由几何关系知 解得 即
当物块B受到的最大静摩擦力指向圆心时，转盘最大
当物块B受到的最大静摩擦力背离圆心时，转盘最小
水平转盘角速度的取值范围
（3）绳断后A、B均做平抛运动，设经时间t，A和B速度垂直，由平抛运动规律知此时A、B竖直方向速度均为
水平方向
作图，由几何关系得 即 代入数据解得