咸阳市实验中学2022-2023学年高一下学期第二次月考物理试卷(含答案)

这是一份咸阳市实验中学2022-2023学年高一下学期第二次月考物理试卷(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．我国航天事业的快速发展，充分体现了民族智慧、经济实力、综合国力，也大大促进了我国生产力的发展。下列关于我国航天器的发射速度、绕行速度的说法正确的是( )
A.火星探测器“天问一号”的发射速度大于第三宇宙速度
B.探月工程中“嫦娥五号”的发射速度大于第二宇宙速度
C.北斗卫星导航系统中“地球静止轨道卫星”的绕行速度大于第一宇宙速度
D.中国空间站中“天和核心舱”的发射速度大于第一宇宙速度
2．质量为的小球，从离桌面高的A处由静止下落，桌面离地面B处高度为，如图所示。若以桌面为参考平面，重力加速度，下列说法正确的是( )
A.小球在A点的重力势能为20J
B.小球在B点的重力势能为5J
C.由A处下落至B处过程中重力势能减少量为20J
D.若以地面为参考平面，由A处下落至B处过程中重力势能减少量为15J
3．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨（如图丙所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为。在修建一些急转弯的公路时，通常也会将弯道设置成外高内低（如图丁所示）。当汽车以规定的行驶速度转弯时，可不受地面的侧向摩擦力，设此时的速度大小为，重力加速度为g，以下说法中正确的是( )
A.火车弯道的半径
B.当火车速率大于时，外轨将受到轮缘的挤压
C.当汽车速率大于时，汽车一定会向弯道外侧“漂移”
D.当汽车质量改变时，规定的行驶速度也将改变
4．调整跑步机使跑带水平，将一标尺垂直两侧踏板放置，处于静止状态。跑步机模式选择“慢跑”，跑带以运行。将一玩具小车的速率调至，然后将玩具小车的车头与水平线成β角放到跑带的一侧，如图所示。若玩具小车始终能平行于标尺前进，则下列判断正确的是( )
A.，B.，
C.，D.，
5．地球的公转轨道接近圆，但哈雷彗星的绕日运动轨道则是一个非常扁的椭圆，如图所示。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年。已知哈雷彗星轨道半长轴约为17.8AU（地球和太阳之间的距离为1AU）。预计哈雷彗星下次回归将在( )
A.2023年B.2049年C.2061年D.2081年
6．如图所示，一辆汽车以的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行，如果改以的速度行驶，同样的情况下急刹车后滑行的距离为( )
7．“过水门”是最高的迎接礼遇，如图所示，仪式中的“水门”是由两辆消防车喷出的水柱形成的。两条水柱形成的抛物线对称分布，且刚好在最高点相遇。若水门高约45m，跨度约90m。重力加速度g取，忽略空气阻力、消防车的高度和水流之间的相互作用，则( )
A.两水柱相遇前，水做变加速曲线运动
B.在最高点相遇前的瞬间，水柱的速度约为0
C.水喷出的瞬间，速度水平方向分量约为30m/s
D.水喷出后经过约3s到达最高点
二、多选题
8．“天问一号”火星探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发射到火星，地球轨道和火星轨道近似看成圆形轨道，霍曼转移轨道是一个在近日点M和远日点P分别与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示）。“天问一号”在近日点短暂点火后进入霍曼转移轨道，接着沿着这个轨道运行直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法正确的是( )
A.两次点火喷射方向都与速度方向相同
B.两次点火之间的时间间隔为
C.“天问一号”在地球轨道上的线速度大于在火星轨道上的线速度
D.“天问一号”在霍曼转移轨道上P点的加速度比在火星轨道上P点的加速度小
9．如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一质量为m的小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其图像如图乙所示（图中已标物理量均已知）。则( )
A.小球的质量为
B.当地的重力加速度为
C.时，小球对杆的弹力方向向上
D.时，杆对小球的弹力大小为
10．如图所示，是某市有轨电车运行的示意图。已知该电车质量为M，现由静止出发做匀加速直线运动，经过时间t，运行里程为L，此时电车的发动机恰好达到额定功率P；此后，电车保持发动机额定功率不变做变加速直线运动，最后以速度匀速运动。已知电车所受的阻力大小恒定。下列说法正确的是( )
A.电车做匀加速直线运动的最大速度大小为
B.电车所受阻力大小为
C.电车在匀加速直线运动过程中，发动机的牵引力大小为
D.从开始运动到速度为过程中，发动机做功为
三、实验题
11．用如图甲所示的向心力演示器探究向心力的表达式，已知小球在挡板处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）在这个实验中，利用了__________来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。
A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法
（2）探究向心力大小F与质量m的关系时，选择两个质量__________（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板__________（选填“A”或“B”）和挡板C处。
（3）如图乙所示，一类似于实验装置的皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为、、，已知，若在传动过程中，皮带不打滑。则A点与C点的角速度之比__________，B点与C点的向心加速度大小之比__________。
12．用如图甲所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在硬板上，钢球沿斜槽轨道滑下后从Q点飞出，落在水平挡板上，由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点，在如图乙所示的白纸上建立以抛出点为坐标原点、水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。（已知当地重力加速度为g）
（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是__________。
A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.实验时应先确定x轴再确定y轴
D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）如图乙所示，根据印迹描出平抛运动的轨迹。在轨迹上取C、D两点，与的水平间距相等且均为x，测得与的竖直间距分别是和；重复上述步骤，测得多组数据，计算发现始终满足__________，由此可初步得出结论：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。
（3）如图丙所示，若实验过程中遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：在轨迹上取A、B、C三点，和的水平间距相等且均为x，测得和的竖直间距分别是和，可求得钢球平抛的初速度大小为__________，B点距离抛出点的高度差为__________。（用已知量和测量量的字母符号表示）
四、计算题
13．如图所示，质量为的小球（可视为质点）用长为的细线悬挂在O点，O点距地面高度为，如果使小球绕轴在水平面内做圆周运动，重力加速度为，细线最大承受拉力为12.5N。
（1）求小球维持水平面内圆周运动的角速度的取值范围；
（2）若小球的角速度使细线恰好断裂，求线断裂后小球落地点与悬点的水平距离。
14．如图所示，用大小为10N、方向与水平地面成37°角的拉力F，使静止物体从A点沿水平地面运动到相距15m的B点，到达B点时的动能为36J。此时撤去F，物体沿光滑斜轨道滑到C点，然后返回水平地面，停在了D点。物体的质量为2kg，不计物体在B点的动能损失，（取，，）。求：
（1）物体到达B点撤去拉力F前瞬间的功率；
（2）物体由A运动到B的过程中摩擦力做的功；
（3）C点的离地高度；
（4）D点到B点的距离。
15．宇宙空间有两颗相距较远、中心距离为d的星球A和星球B.在星球A上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，如图（a）所示，P由静止向下运动，其加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图（b）中实线所示。在星球B上用完全相同的弹簧和物体P完成同样的过程，其关系如图（b）中虚线所示。已知两星球密度相等，星球A的质量为，引力常量为G。假设两星球均为质量均匀分布的球体。
（1）求星球A和星球B的表面重力加速度的比值。
（2）若将星球A看成是以星球B为中心天体的一颗卫星，求星球A的运行周期。
（3）若将星球A和星球B看成是远离其他星球的双星模型，求两星球做匀速圆周运动的周期为。
参考答案
1．答案：D
解析：A、火星探测器并没有脱离太阳引力束缚，发射速度应该小于第三宇宙速度，故A错误；
B、探月工程中“嫦娥五号”没有脱离地球引カ束缚，发射速度小于第二宇宙速度，故B错误；
C、第一宇宙速度是最大的环绕速度，“地球静止轨道卫星”的绕行速度小于第一宇宙速度，故C错误；
D、第一宇宙速度是最小的发射速度，中国空间站中“天和核心舱”的发射速度大于第一宇宙速度，故D正确。
故选:D。
2．答案：C
解析：若以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为，故A错误；若以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为，故B错误；由A处下落至B处过程中重力势能减少量，故C正确；重力势能减少量与下落高度差有关，与参考平面的选取无关，若以地面为参考平面，由A处下落至B处过程中重力势能减少量仍为20J，故D错误。
3．答案：B
解析：A.火车转弯时设轨道平面与水平面的夹角为θ，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，受力
分析如图所示
则有
解得
故A错误；
B.当火车速率大于时要想火车仍做匀速圆周运动，火车速度方向变化要更快，即所需向心加速度(或所需向心力)变大，重力与支持力的合力不足够提供向心力，火车速度方向来不及变化将做离心运动，火车对外轨有挤压的作用，故B正确；
C.当汽车速率大于时，汽车有向弯道外侧“漂移”的趋势，汽车受到路面的摩擦力增大，如果此时合力足以提供向心力，汽车不“漂移”。故C错误；
D.根据
解得
与质量无关。故D错误。
故选B。
4．答案：D
解析：如图所示，若玩具小车始终能平行于标尺前进
则平行于标尺，由平行四边形定则知，代入选项数据，D选项符合题意；
故选D。
5．答案：C
解析：根据题意，由开普勒第三定律可得
代入数据解得
则预计哈雷彗星下次回归将在2061年。
故选C。
6．答案：A
解析：汽车刹车过程中，根据动能定理有：
解得：
故A正确，BCD错误；
故选:A。
7．答案：D
解析：A、两水柱相遇前，水只受重力作用，做匀变速曲线运动，故A错误；
BCD.在最高点相遇前的瞬间，水柱的速度为水平速度，即，，解得，故BC错误，D正确。
故选D。
8．答案：BC
解析：A.两次点火都是从低轨道向高轨道转移，需要加速，所以点火喷射方向都与运动方向相反，A错误；
B、探测器在地球轨道上由万有引力提供向心力有，由开普勒第三定律得，两次点火之间的时间为，联立解得，B正确；
C.“天间一号”在绕太阳做匀速圆周运动时满足，可得，在地球轨道上运行时轨道半径较小，故线速度较大，C正确；
D.由牛顿第二定律可得“天问一号”在霍曼转移轨道上P点与在火星轨道上P点位置相同，到太阳球心距离R相同，故加速度相同，D错误。
故选BC。
9．答案：AC
解析：AB.小球在最高点，当时，有，当时，有，解得，A正确，B错误；
C、由题图可知，当时，杆对小球弹力方向向上，当时，杆对小球弹力方向向下，所以当时，杆对小球弹力方向向下，小球对杆弹力方向向上，故C正确；
D.若，由题图可知，杆与小球间的弹力为0，故D错误；
故选AC.
10．答案：BC
解析：A、电车做初速度为零的匀加速直线运动，则，解得匀加速的最大速度，故A错误；
B、电车做匀速直线运动时速度最大，由平衡条件得：，功率，解得阻力大小，故B正确；
C、在匀加速阶段，根据牛顿第二定律得：，匀加速的加速度大小，解得匀加速阶段发电机牵引力大小，故C正确；
D、设电车在额定功率下加速到需要的位移大小为，从开始运动到速度为的过程中，对电车，由动能定理得：，解得发动机做的功、故D错误。
故选:BC。
11．答案：（1）C（2）不同；A（3）；
解析：（1）本实验采用的科学方法是控制变量法，故选C。
（2）探究向心力大小F与质量m的关系时，两小球的质量应不同，而旋转半径应相同，故分别放在挡板A和挡板C处。
（3）因为皮带不打滑，所以A点与C点的线速度相等，即
则
所以
而B点与A点的角速度相同，则B点与C点的向心加速度大小之比为
12．答案：（1）A（2）（3）；
解析：（1）A.为了保证小球抛出后做平抛运动，安装斜槽轨道，使其末端保持水平，A正确；
B.为了保证每次小球抛出的初速度相同，每次小球必须在同一位置静止释放，B错误；
C.应先利用重锤线确定y轴再确定x轴，C错误；
D.为描出小球的运动轨迹，应用平滑的曲线将描绘的点连接起来，D错误。
故选A。
（2）在轨迹上取C、D两点，OC与CD的水平间距相等且均为x，测得OC与CD的竖直间距分别是和；若平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，则OC与CD所用时间相等，设为t，则有
可得
则有
（3）在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是和，可知AB和BC所用时间相等，设为T，竖直方向根据
解得
水平方向有
可得钢球平抛的初速度大小为
B点的竖直分速度为
则B点距离抛出点的高度差为
13．答案：（1）（2）
解析：（1）若细线最大承受拉力为，在竖直方向上
代入数据解得
得
在水平方向上
代入数据解得
为使小球维持水平面内圆周运动，则角速度的取值为
（2）细绳恰好断裂时，小球的线速度
绳子断裂后做平抛运动，竖直方向上
小球水平位移
则小球落地点与悬点的水平距离
代入数据解得
14．答案：（1）（2）（3）（4）4.5m
解析：（1）物体在B点的动能为，即
则
物体到达B点撤去拉力F前瞬间的功率
（2）物体由A运动到B的过程中摩擦力做的功，由动能定理可得
解得
（3）设C点的离地高度为h，则由动能定理可得
解得
（4）由于
即
解得
物体由B点到D点的过程，由动能定理可得
解得
即D点到B点的距离为4.5m。
15．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）对物体P受力分析，根据牛顿第二定律
可得
结合图像可知，纵截距表示星球表面重力加速度。则有
（2）设星球B的质量为M，根据黄金替换公式
根据质量与体积关系式
联立得
由于星球A和星球B密度相等，可见
则星球B与星球A的质量比
联系以上各式可得
星球A以星球B为中心天体运行时，受到星球B的万有引力作用做匀速圆周运动。
研究星球A，根据向心力公式
解得
（3）将星球A和星球B看成双星模型时，它们在彼此的万有引力作用下做匀速圆周运动。
研究星球A
研究星球B
又
联立可得