山东省泰安市新泰第一中学老校区（新泰中学）2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题

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2024.04
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将所有答案正确填写在答题卡上。
第I卷（选择题）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．下列说法正确的是（ ）
A．开普勒发现了行星的运动规律并据此推广出了万有引力定律
B．卡文迪许第一次在实验室测出了万有引力常量，因此被誉为称量地球质量第一人
C．牛顿借助万有引力定律发现了海王星
D．据万有引力公式，当两物体间距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大
2．下列关于功率的说法中正确的是（ ）
A．由知，物体运动得越快，功率越大
B．由知，力做的功越多，功率越大
C．由知，功率越大，力做的功越多
D．由知，某一时刻，即使力和速度都很大，但功率不一定大
3．如图所示，a、b、c是人造地球卫星，三者的轨道与赤道共面，且a是同步卫星，c是近地卫星，d是静止在赤道地面上的一个物体，以下关于a、b、c、d四者的说法正确的是（ ）
A．a的线速度比b的线速度小，且两者线速度都小于第一宇宙速度
B．角速度大小关系是
C．d的向心加速度等于赤道处的重力加速度
D．周期关系是
4．如图甲所示，“回回炮”是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示的模型、将一质量、可视为质点的石块装在长的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面的夹角为30°，松开后长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上，测得石块落地点与O点的水平距离为30m，以地面为零势能面，不计空气阻力，取重力加速度大小，下列说法正确的是（ ）
A．石块被水平抛出时的重力势能为5000JB．石块被水平抛出时的动能为6000J
C．石块被水平抛出时的机械能为15000JD．石块着地时重力的功率为
5．如图（a）所示，一物块以一定速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小恒定物块动能与运动路程的关系如图（b）所示，重力加速度大小取，物块质量和所受摩擦力大小分别为（ ）
A．，B．，
C．，D．，
6．质量为m，长为L的匀质木板以速度向右运动，水平地面O点左侧是光滑的，右侧是粗糙的，与木板的摩擦系数为，当木板全部进入时刚好静止，则木板的初速度是（ ）
A．B．C．D．
7．如图甲所示，轻弹簧竖起放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处由静止释放．某同学在研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程，他以小球开始下落的位置为原点，沿竖起向下方向建立从标轴Ox，作出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度为g．以下判断正确的是（ ）
A．当时，小球的动能最小
B．最低点的坐标
C．当时，小球的加速度为，且弹力为
D．小球动能的最大值为
8．如图所示，一根不可伸长的轻绳跨过光滑轻质定滑轮，绳两端各系一小物块A和B。其中，未知，滑轮下缘距地面。开始B物块离地面高，用手托住B物块使绳子刚好拉直，然后由静止释放B物块，A物块上升至H高时速度恰为零，重力加速度大小g取。下列说法中正确的是（ ）
A．对A、B两物块及地球组成的系统，整个过程中机械能守恒
B．
C．B刚落地时，速度大小为
D．B落地前，绳中张力大小为30N
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但是选不全得2分，有选错的得0分。
9．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（ ）
A．重力做功B．小球机械能减少
C．合外力做功D．克服摩擦力做功
10．2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与变轨空间站实现对接。假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，不计飞船质量的变化，空间站轨道距地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度大于飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的速度
B．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度一定大于7.9km/s
C．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的加速度与飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的加速度大小相等
D．飞船沿轨道Ⅱ由A点到B点的时间为
11．2023年10月3日，中国选手严浪宇在男子个人比赛中为中国蹦床队再添一金。如图甲所示，在亚运会蹦床项目比赛中，当严浪宇下落到离地面高处时开始计时，其动能与离地高度h的关系如图乙所示．在阶段图像为直线，其余部分为曲线，若严浪宇的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力和一切摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．整个过程中严浪宇与蹦床组成的系统机械能守恒
B．严浪宇处于高度时，他开始接触蹦床
C．严浪宇处于高度时，蹦床的弹性势能为
D．从严浪宇接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中，其加速度先增大后减小
12．宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，我们称之为双星系统．设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，转动周期为T，轨道半径分别为、且，引力常量G已知，则下列说法正确的是（ ）
A．星球A的向心力大于星球B的向心力
B．星球A的线速度一定大于星球B的线速度
C．星球A和星球B的质量之和为
D．双星的总质量一定，若双星之间的距离增大，其转动周期也变大
第II卷（非选择题）
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示，实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能，然后进行比较，如果两者在实验误差允许的范围内相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：
（1）关于上述实验，下列说法中正确的是___________。
A．重物最好选择密度较小的木块
B．重物的质量可以不测量
C．实验中应先接通电源，后释放纸带
D．可以利用公式来求解瞬时速度
E．打点计时器安装应使限位孔保持竖直
F．释放重物前应手提纸带上端并使重物远离计时器
（2）如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是重物下落的起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计时点，并测出各计时点到O点的距离依次为27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm。已知打点计时器所用的电源是50Hz的交流电，重物的质量为0.5kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减少的重力势能___________J；重物增加的动能____________J，造成两者不等的系统误差可能是____________（重力加速度g取，计算结果保留三位有效数字）
14．某探究小组利用图示装置探究机械能守恒。将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长的轻质细线一端连在拉力传感器上的O点，另一端系住可视为质点的钢球。钢球静止于最低点位置时拉力传感器示数为；现将钢球分别拉至不同高度由静止释放，小球释放前后细线一直处于伸直状态，如图甲所示。记下每次释放瞬间拉力传感器示数和每次释放后钢球第1次摆到最低点时拉力传感器示数。并作出图像如图乙所示，若小球第1次下摆过程中机械能守恒，则
（1）图乙中图线斜率____________；
（2）传感器示数____________N；
（3）若某次该钢球由静止释放时细线与竖直方向的夹角为，在最低点时传感器示数，则____________．
四、解答题
15．一滑块在水平地面上沿直线滑行，时速率为1m/s。从此刻开始在与速度平行的方向上对其施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间t的变化规律分别如图甲、乙所示，求（两图取同一正方向，重力加速度）：
（1）滑块与水平地面间的动摩擦因数；
（2）第1s内摩擦力对滑块做功；
（3）第2s内力F的平均功率。
16．如图所示，半径R的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于圆环的端点A．一质量为m的小球从A点冲上竖直半圆轨道内侧，沿轨道运动到B点飞出，最后落在水平地面上的C点（图上未画），自由落体加速度用g表示。能实现上述运动时：
（1）小球在B点的最小速度是多少？
（2）小球在A点的最小动能是多少？
（3）A、C间的最小距离是多少？
17．2019年佛山市交通运输局提出，全面实施公交新能源化，全市近7000辆公交车将全部使用电动汽车和氢燃料电池汽车。如下表所示是一辆氢能源电池测试车部分参数，质量为60kg的司机驾驶该测试车在某路段进行试验，启动后马上保持最大输出功率运行，从静止启动后行驶340m，速度达到72km/h后不再提高，设该辆汽车在该路段行驶过程所受阻力不变，重力加速度取，求：
（1）汽车所受阻力；
（2）汽车经过多长时间达到最大速度；
（3）每1kg的氢气与氧气反应能产生的能量，汽车从启动到最大速度需要消耗多少质量氢气（结果保留1位有效数字）。
18．如图所示，在某竖直平面内，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径的四分之一细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数的轻弹簧，弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐。一个质量为的小球放在曲面AB上，现从距BC的高度处静止释放小球，它与BC间的动摩擦因数，小球进入管口C端时，它对上管壁有的作用力，通过CD后，在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧的弹性势能。重力加速度g取
求：
（1）小球第一次经过C点的速度大小；
（2）在压缩弹簧过程中小球的最大动能；
（3）小球最终停止的位置与B点的距离。
高一物理第一次大单元考试参考答案：
1．B 2．D 3．A 4．C
【详解】A．石块被水平抛出时的高度为
重力势能为
故A错误；
B．石块被水平抛出后做平抛运动，竖直方向有
水平方向有
联立解得
石块被水平抛出时的动能为
故B错误；
C．石块被水平抛出时的机械能为
故C正确；
D．根据，可得石块着地时竖直分速度为
石块着地时重力的功率为
故D错误。
故选C。
5．A
【详解】0~10m内物块上滑，由动能定理得
整理得
结合0~10m内的图像得，斜率的绝对值
10~20m内物块下滑，由动能定理得
整理得
结合10~20m内的图像得，斜率
联立解得故选A。
6．A
【详解】摩擦力与位移为线性关系，可以用平均摩擦力来求摩擦力做功，根据动能定理得
解得
故选A。
7．CD
【详解】由图乙可知，解得，由图线与横轴所围图形的面积表示弹力所做的功，则有，由动能定理得，即，解得，故最低点坐标不是，且此处动能不是最小，故A、B错误；由图可知，，由对称性可知当时，小球加速度为，且弹力为，故C正确；小球在处时，动能的最大值，根据动能定理有，依题可得，所以，故D正确
8．C
【详解】
A．对A、B两物块及地球组成的系统，在B落地前，机械能才守恒，A错误；
BC．B刚落地时A继续上升做竖直上抛运动，此时
又所以对A、B由牛顿第二定律有
解得，B错误C正确；
D．隔离A由牛顿第二定律有解得，D错误。
故选C。
9．BC
【详解】在B点，根据牛顿第二定律解得
小球从P到B的运动过程中重力做功
由动能定理得解得克服摩擦力做
摩擦力做负功为，则小球机械能减少，故BC正确，AD错误。
故选BC。
10．AC
【详解】
A．根据变轨原理，飞船在圆轨道Ⅰ的A点需加速做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ，故飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度大于飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的速度，故A正确；
B．第一宇宙速度为7.9km/s，是最大环绕速度，故飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度一定小于7.9km/s，故B错误；
C．根据牛顿第二定律
故飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的加速度与飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的加速度大小相等，故C正确；
D．根据万有引力与重力的关系
根据万有引力提供向心力
解得飞船在轨道Ⅲ的周期为根据开普勒第三定律
轨道Ⅱ的半轴长小于轨道Ⅲ的半径，故飞船在轨道Ⅱ的周期小于轨道Ⅲ的周期，飞船沿轨道Ⅱ由A点到B点的时间为，故D错误。故选AC。
11．AC
【详解】
A．整个过程中严浪宇与蹦床组成的系统只有重力和弹力做功，机械能守恒，故A正确；
B．从严浪宇下落到离地面高处开始计时，接触蹦床前图像为直线，故高度时，严浪宇开始接触蹦床，故B错误；
C．从到，动能不变，根据系统机械能守恒可知，减小的重力势能转化为蹦床的弹性势能，则蹦床的弹性势能为
故C正确；
D．从严浪宇接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中，严浪宇受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力，弹力从零开始不断增大，弹力先小于重力，后大于重力，合力先减小后增大，则加速度先减小后增大，故D错误。
故选AC。
12．CD
【详解】A．由双星运动规律可知，双星靠相互间的万有引力提供彼此圆周运动的向心力，所以两个星球的向心力大小相等，故A错误；
B．由双星运动规律可知，双星的角速度相等，根据
可得，星球A的线速度一定小于星球B的线速度，故B错误；
C．对于星球A有
对于星球B有
联立解得故C正确；
D．根据
双星之间的距离增大，总质量不变，则转动的周期变大，故D正确。
故选CD。
13．（1）BCE
（2）2.14 2.12 物体克服空气阻力及纸带与打点计时器之间的摩擦阻力做功
【详解】（1）A．重物应选密度较大的，这样相同的质量体积更小，减小空气阻力的影响。A错误；
B．因为动能和重力势能都涉及到质量，式子中的质量可以约掉，所以可以不用测质量。B正确；
C．实验中应先接通电源，后释放纸带，以提高纸带的利用率。C正确；
D．实验中是利用平均速度来测量速度的。不能用公式来求解瞬时速度，否则就会导致用机械能守恒来验证机械能守恒。D错误。
E．打点计时器安装应使限位孔保持竖直以减小阻力，E正确；
F．释放重物前应手提纸带上端并使重物靠近计时器，保证充分利用纸带，F错误。
故选BCE。
（2）[1][2][3]重物减小的重力势能
重物增加的动能
造成两者不等的系统误差可能是物体克服空气阻力及纸带与打点计时器之间的摩擦阻力做功。
14．（1）-2 （2）4.9 （3）0.75
【详解】（1）设小球质量为，根据题意有
设小球释放时，绳子与竖直方向的夹角为，则有
小球运动到最低点过程，根据机械能守恒可得
在最低点有联立可得
可知图像的斜率为
（2）根据
由图乙可知，当时，有可得
（3）根据
在最低点时传感器示数，则有
则有
15．（1）0.05；（2）-0.5J；（3）1.5W
【详解】（1）滑块运动的加速度大小
由题图知，第1s内有
第2s内有
则
又由
可得动摩擦因数
（2）第1s内的位移大小为
解得
根据功的公式可得第1s内摩擦力对滑块做功为
解得
（3）根据图像可知，第2s内的平均速度大小
所以第2s内力F的平均功率
解得
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球刚好能过B点，重力刚好提供向心力，则有
解得小球在B点的最小速度为
（2）小球从A点到B点过程，由机械能守恒可得
解得小球在A点的最小动能为
（3）小球从B到C做平抛运动，则有
，
联立解得A、C间的最小距离为
17．（1）7500N；（2）33s；（3）0.06kg
【详解】（1）汽车达到最大速度后，牵引力等于阻力，有
代入数据联立解得
（2）发动机做的功变成动能和摩擦热，由动能定理得
代入数据联立解得
（3）由能量转化效率公式得
整理得
代入数据解得
18．（1）；（2）6J；（3）0.2m
【详解】（1）小球进入管口C端时，它对上管壁有的作用力，对小球有牛顿第二定律有
解得
（2）在压缩弹簧过程中，合力为零时，速度最大，此时小球动能也是最大值，设该位置为零势能面，弹簧的压缩量为x，有
由能量守恒有
解得
（3）设BC段克服摩擦力做功为，由A到C有
对整个过程分析可知，设共经过N次BC段，有
解得
即物块最后从B位置向C位置运动最终停下，设物块最终停在距离B位置为s，有
解得
质量
11940kg
最大输出功率
150kw
能量转化效率
60%