河南省创新发展联盟2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第七章第2节。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 关于万有引力，下列说法正确的是（ ）
A. 万有引力只存在于天体与天体之间
B. 计算某物体在万有引力作用下的加速度时，牛顿第二定律不再适用
C. 地球上的物体除受到地球对它们的万有引力外，还受到重力作用
D. 两质点间的万有引力的方向沿着二者的连线
【答案】D
【解析】
【详解】A．自然界任何两个物体之间都存在万有引力，故A错误；
B．计算某物体在万有引力作用下的加速度时，牛顿第二定律仍然适用，故B错误；
C．地球上的物体所受的重力是万有引力的一个分力，故C错误；
D．两质点间的万有引力的方向沿着二者的连线，故D正确。
故选D。
2. 某次晨练中，小强沿圆形跑道匀速跑步半个小时。关于这段时间内小强的速度和加速度，下列说法正确的是（ ）
A. 速度和加速度都不变B. 速度和加速度都改变
C. 速度改变，加速度不变D. 速度不变，加速度改变
【答案】B
【解析】
【详解】小强做匀速圆周运动，加速度方向时刻在变，速度方向时刻在变。
故选B。
3. 体育课上，小壮将铅球水平推出。不计空气阻力。对铅球被水平推出后在空中运动的过程，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a与速度大小v随运动时间t变化的关系图像中，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB．由于不计空气阻力，铅球被水平推出后只受重力作用，加速度等于重力加速度，不随时间改变，故A正确、B错误；
CD．铅球被水平推出后做平抛运动，竖直方向有
则抛出后速度大小为
可知速度大小与时间不是一次函数关系，故CD错误。
故选A
4. 郑州的王同学与上海的张同学正坐在家中通过网络交流学习心得。已知郑州和上海均在北半球，但上海更靠近赤道，则下列说法正确的是（ ）
A. 两同学所受地球的万有引力均竖直向下
B. 王同学随地球转动的周期比张同学随地球转动的周期小
C. 王同学随地球转动的线速度比张同学随地球转动的线速度小
D. 王同学随地球转动的向心加速度比张同学随地球转动的向心加速度大
【答案】C
【解析】
【详解】A．两同学所受地球的万有引力均指向地心，故A错误；
B．两同学随地球转动的周期均等于地球自转的周期，故B错误；
C．根据
可知，王同学随地球转动的线速度比张同学随地球转动的线速度小，故C正确；
D．根据
可知，王同学随地球转动的向心加速度比张同学随地球转动的向心加速度小，故D错误。
故选C。
5. 关于万有引力公式，下列说法正确的是（ ）
A. 甲物体对乙物体的万有引力与乙物体对甲物体的万有引力大小相等
B. 对不同两物体间的万有引力的计算，公式中引力常量G的值是不同的
C. 由万有引力公式可知，当两物体紧挨在一起时，两物体间的万有引力无穷大
D. 计算太阳与地球之间的万有引力时，万有引力公式中的r指的是太阳的半径
【答案】A
【解析】
【详解】A．甲物体对乙物体的万有引力与乙物体对甲物体的万有引力是一对作用力与反作用力，它们的大小相等，故A正确；
B．对不同两物体间的万有引力的计算，公式中引力常量G的值是相同的，故B错误；
C．当两物体紧挨在一起时，两物体间的万有引力并非无穷大，故C错误；
D．计算太阳与地球之间的万有引力时，万有引力公式中的r指的是太阳与地球球心间的距离，故D错误。
故选A。
6. 某地突降暴雨，干部群众投入到抗洪抢险中。如图所示，一条救灾小船位于与安全区的最近距离为120m的A点，从这里向下游90m处有一危险区，若水流速度为2m/s，为了使小船避开危险区沿直线到达对岸，则小船在静水中的速度大小至少为（ ）
A. 0.8m/sB. 1.6m/sC. 2m/sD. 2.5m/s
【答案】B
【解析】
【详解】若小船刚好避开危险区，则小船沿AB方向行驶，因此小船在静水中的速度大小至少为
故选B。
7. 在中国传统文化中，圆是一个重要的符号，它代表着完整、和谐、团结和无限。有一种餐桌，其中间是一个可以匀速转动的、半径为R的圆盘，如图所示，圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略，放置在圆盘边缘的餐具（视为质点）与圆盘间的动摩擦因数是其与餐桌间动摩擦因数的倍。现缓慢增大圆盘的转速，直到餐具恰好能从圆盘边缘滑出并恰好滑到餐桌的边缘。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则餐桌的半径为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】令餐具与圆盘间的摩擦因数为μ，餐具恰好从圆盘边缘滑出，最大静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律，则有
μmg=mω2R
解得
餐具从圆盘上滑出时的速度为
餐具恰好滑到餐桌边缘速度减小到0时，餐具在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律可得
根据匀变速直线运动规律
代入数据可得滑过的位移
餐桌半径为
故选A。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 卡文迪许首先通过实验测出了引力常量
B 开普勒首先发现了万有引力定律
C. 当地球离太阳较近的时候，地球绕太阳运行的速度较大
D. 所有行星绕太阳运动轨道都是椭圆，太阳在椭圆的中心
【答案】AC
【解析】
【详解】A．卡文迪许首先通过实验测出了引力常量，故A正确；
B．牛顿首先发现了万有引力定律，故B错误；
C．根据开普勒第二定律可知，当地球离太阳较近的时候，地球绕太阳运行的速度较大，故C正确；
D．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，故D错误。
故选AC。
9. 某雨雪天气，一小汽车在限速80km/h的公路上与路旁障碍物相撞。处理事故的交警在泥地中发现一个小的金属物体，经比对，发现它是车顶上一个松脱的零件，事故发生时零件被水平抛出而陷在泥里。交警测得零件在事故发生时的原位置与陷落点的水平距离为16.5m，车顶距泥地的高度为1.8m。取重力加速度大小，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 零件在空中运动的时间为0.5sB. 零件在空中运动的时间为0.6s
C. 发生事故时，汽车超速行驶D. 发生事故时，汽车没有超速行驶
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．零件在空中做平抛运动的时间为
故A错误，B正确；
CD．零件做平抛运动的初速度，即车速度
即发生事故时，汽车超速行驶，故C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，圆锥中心轴线竖直，锥面光滑，母线与竖直方向的夹角为，两段长度分别为L、2L的轻质细线，上端固定在上的同一点，下端系有质量之比为1∶2的小球A、B。若圆锥绕轴转动的角速度从零开始缓慢增大，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ）
A. A球比B球先离开锥面
B. B球比A球先离开锥面
C. 当时，OA线与的夹角比OB线与的夹角大
D. 当时，OB线与的夹角比OA线与的夹角大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．设A球的质量为m，A、B两球恰好离开锥面时的角速度分别为、，有
解得
，
因为
所以B球先离开锥面，故A错误，B正确；
CD．当时，因为
所以两球均已离开锥面，设此时线、线与的夹角分别为，有
解得
所以
故C错误，D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学用如图所示的装置探究钢球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、转动半径r和角速度ω之间的关系。
（1）本实验使用的实验方法是________（填“控制变量法”或“等效替代法”）。
（2）将两个质量不同的小球分别放在长槽和短槽上，调整塔轮上的皮带和小球位置，使两球的转动半径r和角速度ω都相同。转动手柄，可探究________。
A. 向心力的大小F与质量m的关系
B. 向心力的大小F与转动半径r的关系
C. 向心力的大小F与角速度ω的关系
（3）某次实验中，两质量相同的小球放置的位置如图所示（转动半径相同），已知用皮带连接的塔轮的半径之比为3：1，则左边塔轮与右边塔轮的角速度大小之比为________，标尺上露出的红白相间的等分格数之比为________。
【答案】（1）控制变量法
（2）A （3） ①. 1：3 ②. 1：9
【解析】
【小问1详解】
本实验使用的实验方法是控制变量法。
【小问2详解】
由图可以知道，图中的两个小球的质量不同，所以该图是控制半径和角速度不变，只改变质量，来研究向心力的大小F与质量m的关系。
故选A。
【小问3详解】
[1][2]根据题意，两球质量相同，转动半径相同，故格数之比为
由于两塔轮通过皮带连接，故塔轮边缘点的线速度相同，则
所以格数之比为
12. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图，实验前，应对实验装置反复调节，直到槽末端切线水平．取g=9.8m/s2，计算结果均保留三位有效数字．
（1）实验过程中，每次让小球从同一位置由静止释放，其目的是______．
（2）图乙是根据实验数据所得的平抛运动的曲线，其中O为抛出点，则小球做平抛运动的初速度大小v=______m/s．
（3）在另一次实验中，将白纸换成方格纸，每小格的边长L=4.90cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示．可知该小球做平抛运动的初速度大小v0=______m/s，B点在竖直方向的分速度大小vyB=______m/s．
【答案】 ①. 保证小球平抛运动的初速度相同 ②. 1.6 ③. 1.47 ④. 1.96
【解析】
【详解】（1）每次让小球从同一位置由静止释放，目的是保证小球平抛运动的初速度相同．
（2）根据，可得：
小球平抛运动的初速度为：．
（3）在竖直方向上，根据△y=2L=gT2得：
小球的初速度为：
B点的竖直分速度为：．
13. 已知地球的质量，太阳的质量，将地球绕太阳的运动视为匀速圆周运动，地球绕太阳公转的轨道半径。引力常量。
（1）求太阳对地球的引力大小F（采用科学计数法，结果保留两位有效数字）；
（2）已知火星绕太阳公转的轨道半径为地球绕太阳公转的轨道半径的倍，将火星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，求火星与地球绕太阳公转的周期之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由万有引力定律有
解得太阳对地球的引力大小为
（2）根据开普勒第三定律有
其中
解得
14. 铁路弯道处内外轨高度差h设计与弯道半径r、火车在弯道上的行驶速率均有关。
下表是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的内外轨高度差h。
（1）根据表中数据，试导出h和r关系的表达式，并求出当时，h的设计值；
（2）如图所示，为保证安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力。若铁路内外轨的间距设计值，结合表中数据，算出火车的转弯速率v。（取；由于路轨倾角很小，可取）
【答案】（1）60mm；（2）15m/s
【解析】
【详解】（1）分析表中数据可得，每组的与的乘积均等于常量，常量的值为
和关系的表达式为
当时，的设计值为
（2）转弯时，若内外轨对车轮没有侧向压力，此时火车的受力如图所示
由牛顿第二定律有
由于很小，故
代入数据解得
15. 某闯关节目中某个环节的示意图如图所示，参与游戏的选手会遇到一个人造山谷（图中为一斜面），A点左侧是一段水平跑道，长为的轻绳一端悬挂在O点，另一端在A点，斜面的底边和高均为L。某质量为m的选手（视为质点）助跑后在A点抓住轻绳末端跳出，到达最低点（最低点在斜面底端的正上方且与斜面顶端在同一水平线上）时松手并水平飞出，一段时间后落在斜面的中点。重力加速度大小为g，不计空气阻力。
（1）求该选手松手时的速度大小v；
（2）求该选手松手前瞬间对轻绳的拉力大小F；
（3）若选手可以调整松手时的速度大小，该选手想使自己落在斜面上时的速度最小，求此种情况下该选手从松手至落在斜面上的过程中下落的高度h及其落在斜面上时的最小速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设该选手松手后在空中运动的时间为t，由平抛运动得，竖直方向
水平方向
解得该选手松手时的速度大小为
（2）设该选手松手前瞬间所受轻绳的拉力大小为，由牛顿第二定律
根据牛顿第三定律有
解得该选手松手前瞬间对轻绳的拉力大小为
（3）设该选手松手时的速度大小为，松手后在空中运动的时间为，有
，
可得
设该选手落在斜面上时竖直分速度大小为，有
设该选手落在斜面上时的速度大小为，有
可得
根据数学知识可知，当且仅当时，最小，解得
将代入，可得
弯道半径
660
330
220
165
132
110
内外轨高度差
50
100
150
200
250
300