安徽省皖南名校2024-2025学年高一（下）月考物理试卷A卷（含解析）

安徽省皖南名校2024-2025学年高一（下）月考物理试卷A卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.过山车是大型游乐园里的一种比较刺激的娱乐项目．如图所示，翻滚过山车可看成质点从高处冲下，过点时速度方向如图所示，在圆形轨道内经过、、三点，下列说法中正确的是( )
A. 过点时的速度方向沿方向
B. 过点时的速度方向沿水平方向
C. 过、两点时的速度方向相同
D. 圆形轨道上与点速度方向相同的点在段上
2.风速仪结构如图所示．光源发出的光经光纤传输，被探测器接收，当风轮旋转时，通过齿轮带动凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住．已知风轮叶片转动半径为，每转动圈带动凸轮圆盘转动一圈．若某段时间内探测器接收到的光强随时间变化关系如图所示，则该时间段内风轮叶片
A. 转速逐渐减小，平均速率为 B. 转速逐渐减小，平均速率为
C. 转速逐渐增大，平均速率为 D. 转速逐渐增大，平均速率为
3.有两个与水平面成相同角度的斜面．某人在左侧斜面上的点向对面水平抛出三个质量不等的小石块，分别落在、、三处，不计空气阻力，、两处在同一水平面上，则下列说法正确的是 ( )
A. 落到、、三处的小石块末速度方向均相同
B. 落到、两处的小石块末速度方向相同
C. 落到处的小石块水平抛出的初速度最小
D. 落到处的小石块在空中运动的时间最长
4.北京时间年月日时分，由哈尔滨工业大学威海校区牵头研制的人造地球卫星通遥一体化卫星系统“威海壹号”星搭乘捷龙三号运载火箭在广东阳江附近海域点火升空，发射任务取得圆满成功。此次发射的“威海壹号”星每颗重量约公斤，做圆周运动的轨道高度为公里。下列关于此卫星的说法正确的是( )
A. 运行速度大于
B. 运行周期小于地球同步卫星周期
C. 做圆周运动的向心加速度大于地球表面重力加速度
D. 受到的地球引力一定大于同步卫星受到的地球引力
5.星球上的物体在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动所必须具备的速度叫作第一宇宙速度，物体脱离星球引力所需要的最小速度叫作第二宇宙速度，与的关系是。已知某星球的半径为，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的。若不计其他星球的影响，则该星球的第一宇宙速度和第二宇宙速度分别是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
6.一辆以速度在平直公路上巡逻的警车，突然发现前方嫌疑车辆，立即做匀加速运动进行追赶，追上嫌疑车辆前，警车已达到最大速度。追上嫌疑车辆后，警车立即做匀减速运动进行拦截此时发动机仍然在工作。已知警车的额定功率为，所受阻力恒定，从警车加速开始计时到警车停止，下面哪个图反映了警车的实际功率随时间的变化规律( )
A. B.
C. D.
7.如图所示，带底座的圆管放在水平地面上，小球，均可视为质点沿圆管内壁在竖直平面内转动。某一时刻，当小球以大小为的速度经过圆管的最低点时，小球经过最高点，且此时底座对地面的压力为零。小球的质量、的质量和圆管包括底座的质量相同，圆管的半径为，重力加速度大小为。则此时小球的速度大小为( )
A. B. C. D.
8.如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定
A. 等于拉力所做的功 B. 小于拉力所做的功
C. 等于克服摩擦力所做的功 D. 大于克服摩擦力所做的功
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.年月日，嫦娥六号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行，将择机落入月球背面。下图为此落月过程的简化示意图。探测器先进入大椭圆轨道，再经椭圆轨道，最终进入圆轨道做匀速圆周运动。轨道与轨道、轨道相切于近月点点，点为轨道的远月点。下列说法正确的是( )
A. 探测器在轨道的点需要点火加速才能进入轨道
B. 探测器在轨道上从点运动到点过程中，速度越来越大
C. 探测器在轨道上经过点的加速度等于其在轨道上经过点的加速度
D. 探测器在轨道上经过点时的速率大于它在轨道上经过点时的速率
10.如图所示，在倾角的光滑固定斜面上，放有质量分别为和的小球和，且两球之间用一根长的轻杆相连，小球距水平面的高度。现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，取则下列说法中正确的是 ( )
A. 从开始下滑到进入圆管整个过程，小球、与地球三者组成的系统机械能守恒
B. 在球未进入水平圆管前，小球与地球组成系统机械能守恒
C. 两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为
D. 从开始下滑到进入圆管整个过程，轻杆对球做功
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图探究平抛运动的四种实验装置，关于四种实验装置，下列说法正确的是____ __。
A.选用图装置研究平抛运动，目的是研究平抛运动竖直方向是否是自由落体运动
B.选用图装置研究平抛运动，目的是研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动
C.图装置中，为了减小实验的误差，应选择尽量光滑的斜槽
甲同学根据图的实验装置，记录的轨迹上的点如图所示，以为坐标原点在坐标纸上建立如图所示的坐标系，若小方格的边长为，当地重力加速度为，小球平抛运动的初速度为___ ___，点的速度大小为___ ___。请用和表示
12.某同学用图甲所示的装置探究向心力大小与角速度的关系，实验装置是直流电动机带动上面玻璃管转动，放入其中的一个小球通过细绳与下面的力传感器相连，可测绳上拉力大小，在小球随玻璃管转动时，转速计可显示转速，定位插销可改变小球的转动半径。实验过程中细绳始终被拉直。
小球随玻璃管转动做匀速圆周运动时，显示的转速即每秒圈数为，则小球转动的角速度 。
保持小球质量不变，用定位插销使得小球的转动半径为，改变转速，多次测量，该同学测出了五组、数据，如下表所示：
该同学对数据分析后，在图乙中坐标纸上描出了五个点。
作出图线
由作出的图线计算小球的质量 。结果保留两位小数
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，空间有一底面处于水平地面上的正方体框架，棱长为，从顶点沿不同方向水平抛出一小球可视为质点。已知重力加速度为，空气阻力不计，求：
若改变小球平抛的初速度方向，能使小球落在平面的范围，求小球平抛初速度的最大值
若小球以初速度且与夹角为方向平抛，从平面离开，求离开时距的高度。
14.如图所示的装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球与细线、连接后分别系于、两点，装置静止时细线水平，细线与竖直方向的夹角。已知小球的质量，细线长，点距点的水平和竖直距离相等。重力加速度，，。
若装置匀速转动的角速度为时，细线上的张力为零而细线与竖直方向的夹角仍为，求角速度的大小；
若装置匀速转动的角速度，求细线与竖直方向的夹角。
15.如图所示，竖直平面内、半径为的光滑半圆轨道固定在水平桌面上，一长度等于半圆直径的挡板与半圆轨道对接组成一“”字形封闭轨道，一可视为质点、质量为小球静止在半圆轨道的最低点，在给小球施加一竖直向上的作用力大小恒为的同时给小球水平向右的初速度，使小球沿半圆轨道运动，当小球到达最高点时与挡板发生弹性碰撞即碰撞前后小球速度大小不变方向相反，时间极短可忽略不计，小球沿原路返回，同时力大小不变，方向也立即反向，在最低点处继续与挡板发生弹性碰撞，碰后小球返回，力大小不变方向立即反向，如此重复进行。已知重力加速度为，不计空气阻力，回答以下问题：
为了保证小球不脱离圆轨道，小球的初速度至少为多大
如果小球的初速度取第问的最小值，小球第一次返回点且与挡板碰撞前、后瞬间对半圆轨道的压力分别为多大
假设半圆轨道能承受的最大压力为，小球的初速度取第问的最小值，则小球与挡板下端碰撞多少次后半圆形轨道被压断
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、过山车的速度方向沿轨道的切线方向，故A错误，B正确．
、经过、两点时速度方向不同，速度不同．故C错误．
、轨道上与点速度方向相同的点，不存在．故D错误．
故选：．
2.【答案】
【解析】解：根据图可知，在内，通过的光照的时间越来越长，则风轮叶片转动的越来越慢，即转速逐渐减小，
在内挡了次光，则根据风轮叶片每转动圈带动凸轮圆盘转动一圈可知：则风轮叶片转动的周期，
则风轮叶片转动的平均速率，故B正确。
故选：。
3.【答案】
【解析】对于做平抛运动的物体，某时刻速度方向与水平方向的夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的倍，落在、两点的小石块位移方向相同，与落在点的小石块位移方向不同，所以落在、两点的小石块末速度方向相同，与落在点的小石块末速度方向不同，故A错误，B正确；
下落高度决定平抛运动的时间，则落在处的小石块运动时间比落在处的小石块运动时间短，与落在处的小石块运动时间相同，落在处的小石块水平位移最大，则落到处的小石块水平抛出的初速度最大，选项CD错误。
4.【答案】
【解析】解：、“威海壹号”星发射速度大于，运行速度小于，A错误
B、轨道高度为公里，小于地球同步卫星轨道高度，根据，得，可知“威海壹号”星运行周期小于地球同步卫星周期，B正确
C、做圆周运动向心加速度小于地球表面重力加速度，C错误
D、卫星受到的地球引力与卫星质量有关，由于不知道卫星质量所以不能判断，所以D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】设地球的质量为，半径为，绕其飞行的卫星质量，
由万有引力提供向心力得：
在地球表面
第一宇宙速度时
联立知
利用类比的关系知某星体第一宇宙速度为
第二宇宙速度与第一宇宙速度的关系是；
即，故B正确，ACD错误；
故选：。
6.【答案】
【解析】在匀加速阶段，在匀速阶段：，在匀减速阶段：，结合数学知识可得选项正确。
7.【答案】
【解析】对球受力分析，合力提供向心力有：；
再对圆管受力分析根据平衡条件有：；
最后对球受力分析，合力提供向心力有：；
根据牛顿第三定律有：，
联立方程可以解得：，故ABC错误，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】由动能定理得，，所以，木箱获得的动能一定小于拉力所做的功，而木箱获得的动能与克服摩擦力所做的功无法比较，故B正确，ACD错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】A、探测器在轨道的点需要减速才能进入在轨道，A错误
B、根据开普勒第二定律可知探测器在轨道上从点运动到点过程中，速度越来越小，故B错误
C、根据可知探测器在轨道上经过点的加速度等于其在轨道上经过点的加速度，C正确
D、探测器从轨道变至轨道需要在点减速，所以探测器在轨道上经过点时的速率大于它在轨道上经过点时的速率，D正确。
10.【答案】
【解析】A、从开始下滑到进入圆管整个过程，对于小球与、地球三者组成的系统只有重力做功，系统的机械能守恒，故A正确；
B、在球未进入水平圆管前，杆对球没有作用力，只有重力对做功，小球与地球组成系统机械能守恒，故B正确；
C、以、组成的系统为研究对象，系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：
，
代入数据解得：，故C正确；
D、以球为研究对象，由动能定理得：，代入数据解得：，则轻杆对做功，，故D错误；
故选：。
11.【答案】

【解析】A.选用图装置研究平抛运动，两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，即该实验目的是研究平抛运动竖直方向是否是自由落体运动，选项A正确；
B.选用图装置研究平抛运动，两球同时释放时，最终在水平面相碰，说明两球在水平方向的运动完全相同，即该实验目的是研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动，选项B正确；
C.图装置中，斜槽是否光滑，对实验无影响，选项C错误。
故选AB。
竖直方向
水平方向
解得
点的竖直速度
则点的速度。
故答案为：；；。
12.【答案】
都对

【解析】由转速可得小球转动的角速度为
根据表中数据描点作图如图所示：
根据，作出图像是一条过原点的倾斜直线，
在图线上取两点，，求斜率得，
由，得，
由于误差，结果在都对。
13.【解析】小球做平抛运动，落到平面时，根据平抛抛运动规律有
解得飞行时间
落在点时平抛的初速度最大
解得小球平抛的最大初速度
若小球以初速度且与夹角为方向平抛，从平面离开时，水平位移为
得
小球下落的高度
离开时距底边的高度
14.【解析】当细线上的张力为时，小球的重力和细线张力的合力提供小球圆周运动的向心力，
有：
解得：．
当时，小球应该向左上方摆起，
假设细线竖直且张力为零，则：
因为点距点的水平和竖直距离相等，所以，
解得：，
说明当时，细线此时竖直且张力恰好为零，
故此时细线与竖直方向的夹角为。
15.【解析】保证小球在竖直面内做圆周运动，则小球在最高点满足：
，
解得
，
因而小球初速度的最小值为。
小球第一次在最高点与弹性挡板碰后，将做变速圆周运动到最低点与弹性挡板发生第一次碰撞，在该过程中，根据动能定理有
，
小球第一次在最低点与弹性挡板碰前瞬间，由圆周运动的知识有
，
解得小球第一次返回点与挡板碰撞前瞬间对半圆轨道的压力
，
碰后，速度大小不变，力方向改变
，
解得小球第一次返回点与挡板碰撞后瞬间对半圆轨道的压力
。
小球在最低点与弹性挡板第一次碰后到小球在最高点与弹性挡板第二次碰前，由于，且方向竖直向上，小球做匀速圆周运动，则小球在最高点与弹性挡板第二次碰前的速度为，对点压力为，
小球在最高点与弹性挡板第二次碰后到小球在最低点与弹性挡板第二次碰前的过程，根据动能定理有
，
小球在最低点与弹性挡板第二次碰前瞬间，根据圆周运动的知识有
，
联立解得
，
小球第一次以出发时
，
解得
，
由上分析可知，小球每次与弹性挡板下端碰撞前，半圆轨道所受压力均比上一次与弹性挡板碰撞前增加，
因而小球在最低点与弹性挡板下端第次碰前时刻
，
如果轨道被压断，则应有
，
解得，说明在最低点第次碰后达到临界值，故小球与挡板下端合计碰撞了次。
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