江苏省徐州市铜山区华杰高级中学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. 关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 是一种匀速运动B. 是一种匀变速运动
C. 是一种变加速运动D. 任意相等的时间通过的位移相同
【答案】C
【解析】
【详解】匀速圆周运动的加速度不为零，总是指向圆心，时刻改变，是变加速曲线运动，不是平衡状态，任意相等的时间通过的位移大小相等，方向不同。
故选C。
2. 下列关于经典力学的说法正确的是（ ）
A. 经典力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体
B. 经典力学适用于微观、高速（接近光速）运动的粒子
C. 相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了
D. 经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】AB．经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故A正确，B错误；
C．相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围。故C错误；
D．经典力学仅是它在低速、宏观、弱引力时的适用，故D错误。
故选A。
3. 共享单车方便人们的出行，如图所示，单车的大齿轮、小齿轮，后轮是相互关联的三个转动部分，其边缘有三个点A、B、C，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的角速度大小相等B. B、C两点的线速度大小相等
C. C点的线速度大于A点的线速度D. A点的周期小于B点的周期
【答案】C
【解析】
【详解】A．A、B为同一链条上的两个点，故A、B线速度大小相等，由
可知B角速度大于A点角速度，故A错误；
BC．B、C两点同轴转动，角速度相同，由
可知C点线速度大于B点；而A、B两点线速度大小相等，所以C点线速度大于A点；
故B错误，C正确；
D．由
可得A点周期大于B点周期，故D错误。
故选C。
4. 设地球表面重力加速度为，物体在距离地表3R（R是地球的半径）处，由于地球的引力作用而产生的加速度为g，则为（ ）
A 1B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】在地球表面有
可得地球表面重力加速度
同理，在距地球表面3R处的重力加速度
所以有
故选D。
5. 二十四节气中的“春分”与“秋分”时，太阳均直射赤道，“春分”为太阳直射点从南回归线回到赤道，“秋分”则为太阳直射点从北回归线回到赤道。如图所示椭圆为地球公转一年的轨迹，设从“春分”到“秋分”和从“秋分”到“春分”两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，关于上述自然现象，下列说法正确的是（ ）
A. 速率最大点是夏至B. 速率最小点是秋分太阳
C. 从夏至到冬至做加速运动D. 从夏至到冬至做减速运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由开普勒第二定律可知冬至时速率最大，夏至时速率最小，AB错误；
CD．由开普勒第二定律可知从夏至到冬至做加速运动，C正确，D错误；
故选C
6. 对于开普勒第三定律的表达式的理解，正确的是（ ）
A. k与a3成正比
B. k与T2成反比
C. k值与绕行天体质量有关
D. k值与a和T均无关
【答案】D
【解析】
【详解】开普勒第三定律的表达式
中的k是常数，只与中心天体有关，与a和T无关，选项D正确，ABC错误。
故选D。
7. 如图所示，圆柱形转筒绕其竖直中心轴转动，小物体贴在圆筒内壁上随圆筒一起转动而不滑落。则下列说法正确的是（ ）
A. 小物体受到重力、弹力、摩擦力和向心力共4个力的作用
B. 小物体随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的
C. 筒壁对小物体的摩擦力随转速增大而增大
D. 筒壁对小物体的弹力随转速增大而增大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．橡皮块随圆筒一起做圆周运动，受重力、弹力和静摩擦力作用，故A错误；
BCD．水平方向上，弹力指向圆心提供向心力，据牛顿第二定律有
可知角速度越大，则橡皮块所受的弹力越大，在竖直方向上，橡皮块所受的重力和静摩擦力平衡，故BC错误，D正确。
故选D。
8. 若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（ ）
A. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的
B. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的
C. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的
D. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
【答案】B
【解析】
【详解】A．设月球质量为，地球质量为M，苹果质量为，则月球受到的万有引力为
苹果受到的万有引力为
由于月球质量和苹果质量之间的关系未知，故二者之间万有引力的关系无法确定，故选项A错误；
B．根据牛顿第二定律
，
整理可以得到
故选项B正确；
C．在地球表面处
在月球表面处
由于地球、月球本身的半径大小、质量大小关系未知，故无法求出月球表面和地面表面重力加速度的关系，故选项C错误；
D由C可知，无法求出月球表面和地面表面重力加速度的关系，故无法求出苹果在月球表面受到的引力与地球表面引力之间的关系，故选项D错误。
故选B。
9. 下面关于同步卫星的说法中正确的是（ ）
A. 所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内
B. 所有的地球同步卫星的质量都相等
C. 它运行的线速度一定大于第一宇宙速度
D. 它可以定位在地球赤道的正上空
【答案】D
【解析】
【详解】A．同步卫星是指公转周期与地球自转周期相等的卫星，只有同步静止卫星才位于地球赤道平面，其它同步卫星不在赤道平面，故A错误；
B．根据
由于，方程两侧卫星的质量可以消去，可知，所有的地球同步卫星的质量不一定相等，故B错误；
C．根据
解得
卫星，轨道半径越大，线速度越小，可知，同步卫星的线速度小于近地卫星的线速度，而近地卫星的线速度等于第一宇宙速度，则运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故C错误；
D．地球同步静止卫星处于地球赤道平面，与地球自转周期相等，该同步卫星定位在地球赤道的正上空，故D正确。
故选D。
10. 研究火星是人类探索向火星移民的一个重要步骤。假设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，火星轨道在地球轨道外侧，如图所示，与地球相比较，则下列说法中正确的是（ ）
A. 火星运行速度较大B. 火星运行角速度较大
C. 火星运行周期较大D. 火星运行的向心加速度较大
【答案】C
【解析】
【详解】任一行星绕太阳做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力可推导出
化简后可得
即轨道半径越大，行星运行速度、角速度和向心加速度越小，而周期越大。因此火星的运行速度、角速度和向心加速度较小，运行周期较大，故ABD错误，C正确。
故选C。
11. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A. 如图甲，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用
B. 如图乙，“水流星”表演中，过最高点时水没有从杯中流出，水对杯底压力可以为零
C. 如图丙，小球竖直面内做圆周运动，过最高点速度至少等于
D. 如图丁，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A比B的角速度大
【答案】B
【解析】
【详解】A．火车转弯超过规定速度行驶时，需要更大的向心力，则外轨和轮缘间会有挤压作用，A错误；
B．在最高点时，当只有重力提供向心力时，杯底对水的支持力为零，由牛顿第三定律得水对杯底压力为零，B正确；
C．轻杆对小球可以提供支持力，则小球能通过最高点的临界速度为0，C错误；
D．设两球与悬点的竖直高度为h，根据牛顿第二定律
又
联立得
所以A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，角速度相等，D错误。
故选B。
二、实验题（共三小题，共12分）
12. 用图甲所示的向心力演示仪探究向心力大小的表达式。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，回答以下问题：
（1）在该实验中，主要利用了______（填选项前的字母，下同）来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系；
A. 理想实验法B. 微元法C. 控制变量法D. 等效替代法
（2）探究向心力与半径之间的关系时，选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮，同时应将质量相同的小球分别放在______处；
A．挡板A与挡板B B．挡板A与挡板C C．挡板B与挡板C
（3）探究向心力与角速度之间的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为______；
A. B. C. D.
【答案】（1）C （2） ①. 相同 ②. C （3）B
【解析】
【小问1详解】
探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系采用控制变量法。
故选C。
【小问2详解】
[1]探究向心力与半径之间的关系时，控制变量，要求塔轮角速度相同，即塔轮半径相同；
[2]为保证小球转动的半径不同，应将质量相同的小球分别放在挡板B与挡板C处。
故选C。
【小问3详解】
两个小球所受向心力的比值为1∶4，根据
F=mrω2
可得角速度之比为1∶2，传动皮带线速度相等，由
v=ωr
可知，塔轮半径之比2∶1。
故选B。
三、计算题（本题共4小题，共38分）
13. 一辆质量为1000kg的汽车，为测试其性能，在水平地面上沿半径的圆，以的速度做匀速圆周运动，汽车没有发生侧滑，试求：
（1）汽车的角速度的大小；
（2）汽车运动的向心加速度的大小；
（3）汽车运动的向心力的大小，什么力提供向心力？指向哪里？
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）汽车的角速度的大小
（2）汽车运动的向心加速度的大小
（3）汽车运动的向心力的大小，什么力提供向心力？指向哪里？
汽车做匀速圆周运动时，侧向摩擦力对汽车提供向心力，方向指向圆周运动的圆心。
大小为
14. 若宇航员登上月球后，在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铁锤从同一高度由静止同时释放，二者几乎同时落地，若羽毛和铁锤是从高度为h处下落，经时间t落到月球表面。已知引力常量为G，月球的半径为R。（，不考虑月球自转的影响）求：
（1）月球表面自由落体加速度大小；
（2）月球的质量M；
（3）月球的第一宇宙速度；
（4）月球的平均密度。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）月球表面附近的物体做自由落体运动
解得
（2）不考虑月球自转的影响，有
解得
（3）由第一宇宙速度的物理意义为
解得
（4）月球的体积为
平均密度为
解得
15. 离心试验器的原理图如图所示，可以测试人的抗荷能力。被测者坐在椅子上随平台做匀速圆周运动，已知人的质量为m，图中的直线AB的长度为L，与竖直方向成30°角，AC的长度为r，求：
（1）人需要的向心力大小；
（2）人对椅子的压力；
（3）平台做匀速圆周运动的周期T。
【答案】（1）；（2），方向垂直于座椅面向下；（3）
【解析】
【详解】（1）以人为研究对象，因为人做匀速圆周运动，所以人所受重力和支持力的合力提供向心力，如图所示
则人需要的向心力大小
（2）人受到的支持力
则人对座椅的压力大小为
方向垂直于座椅面向下。
（3）根据牛顿第二定律有
根据几何关系有
解得
16. 如图所示，质量m=1kg的小球在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力=42N，转轴离地高度h=5.5m，不计阻力，g=10m/s2。
（1）小球经过最高点的速度是多少？
（2）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求细绳被拉断后小球运动水平位移。

【答案】（1）；（2）x= 4m
【解析】
【详解】（1）依题意，小球恰能在竖直平面内做圆周运动，在最高点根据牛顿第二定律有
代入数据可得小球经过最高点的速度大小为
（2）小球运动到最低点时细绳恰好被拉断，则绳的拉力大小恰好为，设此时小球的速度大小为v1。小球在最低点时由牛顿第二定律有
解得
v1=4m/s
此后小球做平抛运动，设运动时间为t，则对小球在竖直方向上
代入数据求得
t=1s
在水平方向上水平位移为
x= 4m