江苏省苏州市甪直中学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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1. 下列关于物理学史的说法中正确的是（ ）
A. 在牛顿之前，亚里士多德、伽利略、笛卡尔等人就有了对力和运动的正确认识
B. 伽利略所处的时代不具备能较精确地测量自由落体运动时间的工具
C. 牛顿若能得到月球的具体运动数据，就能通过“地月检验”测算出地球的质量
D. 开普勒通过观测天体运动，积累下大量的数据，总结出行星运动三大定律
【答案】B
【解析】
【详解】A．在牛顿之前，伽利略、笛卡尔等人就有了对力和运动的正确认识，而亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，这一认识是错误的，A错误；
B．伽利略通过斜面实验研究匀变速直线运动，再合理外推到竖直方向，从而证明自由落体运动是匀变速直线运动，伽利略这样研究的原因是为了延长运动时间，可见当时并不具备能较精确地测量自由落体运动时间的工具，B正确；
C．牛顿通过“地月检验”证明了天上月球受到引力，与地上物体受到的引力是同一种力，即万有引力，通过“地月检验”并不能得到地球的质量，C错误；
D．开普勒通过研究第谷观测天体运行得到的大量数据，从而总结出行星运动三定律，D错误。
故选B。
2. 在雪村游客经常玩“泼水成冰”的游戏，把一杯开水沿弧线均匀快速地泼向空中。图甲所示是某游客玩“泼水成冰”游戏的瞬间，其示意图如图乙所示。泼水过程中杯子的运动可看成匀速圆周运动，人的手臂伸直，在0.5s内带动杯子旋转了180°，人的臂长约为0.7m。下列说法不正确的是（ ）
A. 杯子在旋转时的线速度大小为1.4πm/s
B. 杯子在旋转时的角速度大小为2πrad/s
C. 泼水时杯子的旋转方向为逆时针方向
D. P位置飞出的小水珠加速度沿2方向
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题意可得，杯子圆周运动的周期为1.0s，半径为0.7m，杯子的线速度
故A正确；
B．角速度
故B正确；
C．由图中的轨迹可知，杯子中的水沿逆时针方向，所以杯子的旋转方向为逆时针，故C正确；
D．因为水珠在杯中可看做匀速圆周运动，则在P点小水珠的加速度方向指向圆心，与2方向垂直。故D错误。
本题选错误的，故选D。
3. 我国成功发射“神舟七号”载人飞船，随后航天员圆满完成了太空出舱任务并释放了“伴飞”小卫星。载人飞船在固定的轨道上做匀速圆周运动，“伴飞”小卫星与载人飞船相对静止，“伴飞”小卫星有多种伴飞模式，图1和图2是其中的两种伴飞模式，则下列说法正确的是（ ）

A. 载人飞船的速度大小介于7.9km/s到11.2km/s之间
B. 图1的伴飞模式下，“伴飞”小卫星的线速度大于载人飞船的线速度
C. 图2模式下“伴飞”小卫星只需向后喷出气体，加速后，就可以和载人飞船对接
D. 图1和图2这两种伴飞模式下“伴飞”小卫星的角速度大小是相等的
【答案】D
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，则载人飞船的速度小于，故A错误；
BD．“伴飞”小卫星与载人飞船相对静止，可知图1和图2这两种伴飞模式下“伴飞”小卫星的角速度大小是相等的，都与载人飞船的角速度大小相等，根据
图1的伴飞模式下，由于“伴飞”小卫星的轨道半径小于载人飞船的轨道半径，则“伴飞”小卫星的线速度小于载人飞船的线速度，故B错误，D正确；
C．图2模式下“伴飞”小卫星向后喷出气体，加速后将做离心运动，变轨到更高的轨道，不可能与载人飞船对接，故C错误。
故选D。
4. 关于生活中的圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 如图甲，物体随水平圆盘匀速转动时，受到重力、摩擦力和向心力作用
B. 如图乙，物体在水平面上做圆周运动，若在A点运动轨迹突然发生改变而沿虚线运动，则一定是因为物体的速度突然变大了
C. 如图丙，火车转弯时为避免轮缘与内外轨发生侧向变压，倾角θ应根据火车质量设计
D. 如图丁，小球在竖直放置的圆形轨道内侧做圆周运动，过点C时小球对轨道的压力最大
【答案】D
【解析】
【详解】A．向心力是效果力，是由其他力提供的，而不是受到的，故A错误；
B．由图可知，物体做离心运动，是因为合外力不足以提供向心力，则有可能是物体速度变大或者合外力F减小，故B错误；
C．火车转弯时为避免轮缘与内外轨发生侧向变压，重力和支持力恰好提供向心力，则有
可得
即倾角θ应根据火车的速度和弯道的曲率半径设置，故C错误；
D．小球在竖直放置的圆形轨道内侧做圆周运动，过点C时速度最大，此时需要的指向圆心的向心力最大，且此时支持力与重力恰好反向，因此此时支持力最大，结合牛顿第三定律，小球对轨道的压力最大，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，质量为的木块，静置于离转轴水平转动的转盘上。木块用一轻绳拴着，轻绳穿过转盘中央的细管，与质量也为的小球相连，木块与转盘间的最大静摩擦力为其重力的倍（）。以下说法正确的是（ ）
A. 木块受到摩擦力总是沿轻绳方向
B. 在转速一定的条件下，木块受到的摩擦力跟木块到轴的距离成正比
C. 转盘以角速度匀速转动时木块受到摩擦力为
D. 要保持木块与转盘相对静止，转盘转动的角速度不能大于
【答案】C
【解析】
【详解】A．当转盘加速转动时，木块加速转动，则沿切线方向存在加速度，由摩擦力提供，此时摩擦力不沿轻绳方向，故A错误；
B．在转速一定的条件下，根据牛顿第二定律有
木块受到的摩擦力跟木块到轴的距离不是正比关系，故B错误；
C．转盘以角速度匀速转动时，根据牛顿第二定律有
解得木块受到摩擦力为，故摩擦力大小为0.04N，故C正确；
D．要保持木块与转盘相对静止，当摩擦力达到最大时，根据牛顿第二定律有
解得， 故D错误。
故选C。
6. 以10m/s的初速度平抛一个质量为1kg的物体，物体在空中运动1s落地，不计空气阻力，取，则下列说法正确的是（ ）
A. 该过程物体下落的高度为
B. 物体下落过程，重力对物体做功100J
C. 物体下落过程，重力的平均功率为50W
D. 物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A．该过程物体下落的高度为

A错误；
B．物体下落过程，重力对物体做功为

B错误；
C．物体下落过程，重力的平均功率为

C正确；
D．物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为


解得
D错误。
故选C。
7. 人类设想在赤道平面内建造垂直于地面并延伸到太空的电梯，又称“太空电梯”如图甲所示。图乙中，图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与航天员距地心的距离r的关系，图线B表示航天员相对地面静止时而产生的向心加速度大小与r的关系。图乙中R（地球半径），r0为已知量，地球自转的周期为T，引力常量为G，下列说法正确的有（ ）

A. 太空电梯停在r0处时，航天员对电梯舱的弹力为0
B. 地球的质量为
C. 地球的第一宇宙速度为
D. 随着r的增大，航天员对电梯舱的弹力逐渐减小
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由图乙可知，太空电梯在r0时，航天员所受地球的引力完全提供其随地球自转所需的向心力，此时，航天员与电梯舱间的弹力为0，故A正确；
BC．太空电梯在r0时，由于航天员的引力完全提供其所需的向心力，设地球的质量为M，航天员的质量为m，则
解得
由第一宇宙速度的表达式得
故B正确，C错误；
D．随着r的增加，航天员所需的向心力
逐渐增加，在时，引力完全提供向心力，此时航天员与电梯舱的弹力为0，当时，电梯舱对航天员的弹力表现为支持力，根据
解得
FN随着r的增大而减小，当时，电梯舱对航天员的弹力表现为指向地心的压力，此时
FN随着r的增大而增大，故D错误。
故选AB。
8. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（ ）
A. 在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道
B. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度小于它在轨道2上经过Q点时的加速度
C. 卫星在轨道2上从M-P-N运动所需时间等于从N-Q-M的时间
D. 在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律
则半径（半长轴）大的周期大，轨道3半径比轨道2半长轴大，轨道2半长轴大于轨道1半径，所以在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、2轨道、1轨道，故A错误；
B．根据
得
知卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，故B错误；
C．由开普勒第二定律知卫星在轨道2上从M­经过P­运动到N速度小，运动所需的时间大于从N­Q­M的时间，故C错误；
D．根据
得
知轨道3上的运行速率小于轨道1的运行速率，且经过轨道1上点时需要加速离心进入2轨道，所以，经过轨道2上点时速度大于轨道1的速度，且经过轨道2上点时需要加速离心进入3轨道，所以经过轨道2上P点时速度小于轨道3的速度，所以在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点，故D正确。
故选D。
9. 如图所示是竖直放置的内壁光滑的长方体容器的纵截面图，是一个矩形，，，有一个可视为质点、质量的小球用长的轻绳悬挂在点。小球随容器一起绕边做匀速圆周运动，取重力加速度，已知，，下列说法正确的是（ ）
A. 当时，器壁对小球弹力大小是
B. 当时，器壁对小球的弹力大小是
C. 小球刚接触器壁时的角速度是
D. 小球刚接触器壁时的角速度是
【答案】C
【解析】
【详解】CD．设小球刚接触器壁时的角速度为，此时绳子与竖直方向的夹角为，根据几何关系可得
解得
以小球对对象，根据牛顿第二定律可得
解得
故C正确，D错误；
A．当时，由于
可知小球还未接触器壁，故A错误；
B．当时，由于
设器壁对小球的弹力大小为，绳子拉力大小为，则有
联立解得
故D错误。
故选C。
Ⅱ卷（非选择题共55分）
二、本题共1小题，每空3分，共15分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。
10. 如图所示，某物理兴趣小组验证“向心力与线速度大小关系”的实验装置
实验步骤如下：
①按照图示安装仪器，轻质细线上端固定在力的传感器上，下端悬挂一小钢球。小钢球静止时刚好位于光电门中央；
②将小钢球悬挂静止不动，此时力的传感器示数为F1，用米尺量出细线长L；
③将小钢球拉到适当高度处且细线拉直，静止释放小钢球，光电计时器记录小钢球遮光时间t，力的传感器示数最大值为F；
④改变小钢球的释放位置，重复上述过程：
已知小钢球的直径是d，当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量表示；
（1）小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为______。
A． B． C． D．
（2）小钢球经过光电门时所受合力的表达式为______。
A．F－F1 B．F＋F1 C．F1 D．F
（3）小钢球经过光电门时所需向心力的表达式为_______。
A． B． C． D．
（4）处理实验数据时，在误差允许的范围内，小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为______（填“相等”或“不相等”），则能验证向心力与线速度大小的关系。
（5）本实验误差的主要来源______（选填“摆长测量”或“空气阻力”）
【答案】 ①. B ②. A ③. C ④. 相等 ⑤. 摆长测量
【解析】
【详解】（1）[1]由题知小钢球的直径为d，小钢球遮光时间为t，则小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为。
故选B。
（2）[2]由题知，将小钢球悬挂静止不动，此时力的传感器示数为F1，小钢球经过光电门时力的传感器示数为F，则小钢球经过光电门时所受合力的表达式为
F合 = F－F1
故选A。
（3）[3]小钢球经过光电门时所需向心力的表达式为
故选C。
（4）[4]处理实验数据时，在误差允许的范围内，小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为相等，则能验证向心力与线速度大小的关系。
（5）[5]根据以上分析，只需要满足
则本实验误差的主要来源摆长测量。
三、本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示，质量kg的物体，在斜向下与水平方向的夹角、大小为10N的力的作用下，从静止开始运动，通过的路程m，已知物体与水平面间的动摩擦因数。问：
（1）力F对物体做多少功？
（2）摩擦力对物体做多少功？
【答案】（1）16J；（2）-10.4J
【解析】
详解】（1）力F对物体做功
（2）摩擦力大小为
摩擦力对物体做功
12. 小李同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动。再次加速甩动手腕，当球某次运动到最低点A时，绳恰好断掉，如题图所示。已知握绳的手离地面高度为2L，手与球之间的绳长为L，绳能承受的最大拉力为9mg，重力加速度为g，忽略手的运动半径和空气阻力。求：
（1）为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，小球过最高点B时的最小速度；
（2）绳断时球的速度大小；
（3）绳断后，小球落地点与抛出点A的水平距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，小球过最高点B时，当
得
小球过最高点B时的最小速度。
（2）绳断时
绳断时球的速度大小
（3）绳断后，小球做平抛运动，竖直方向
得
小球落地点与抛出点A的水平距离
13. 木星距离地球最近的一颗大行星，而正是因为木星距离地球最近，所以也所抵挡了很多来自外太空的一些天体的撞击。比如说一些小行星或者是陨石，因此木星被称作地球的保护神，设想数年后中国宇航员登上木星，宇航员以初速度v竖直向上抛出一小球，t后落回抛出点，已知木星的半径为R，引力常量为G（忽略空气阻力）。求：
（1）本星表面的重力加速度
（2）木星的平均密度
（3）木星的公转周期为12年，则木星的环绕半径是日地距离的多少倍（）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意得
解得

（2）根据题意得


解得
（3）根据开普勒第三定律得

解得