福建省永安市第三中学高中校2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题

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一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 匀速圆周运动中，任意相等的时间内通过的位移相等
B. 力对物体做功越多，力功率越大
C. 开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D. 牛顿在实验中测出万有引力常量G，因而被称为是能称出地球质量的人
【答案】C
【解析】
【详解】A．匀速圆周运动中，速度的方向在时刻变化，在任意相等的时间内通过的弧长相等，位移是矢量，任意相等时间内位移方向不一定相同，所以不一定相等，故A错误；
B．单位时间内力对物体做功越多，力的功率越大，故B错误；
C．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故C正确；
D．卡文迪什在实验中测出万有引力常量G,因而被称为是能称出地球质量的人，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，平衡浪木是一种训练器材，可用来训练人的平衡能力和抗眩晕能力。水平晃板被四根相同的铁链悬挂在支架上，训练时一人站在晃板的正中间，另外一人沿着晃板方向用力推动一下，晃板开始摆动，摆动过程中晃板一直保持水平，人可视为质点且相对晃板一直保持静止。若不计空气阻力，摆动稳定后，下列说法正确的是（ ）
A. 晃板摆到最低点时，人受到的支持力大于重力
B. 晃板摆到最低点时，人受到的支持力等于重力
C. 晃板摆到最高点时，人受到的支持力等于重力
D. 晃板摆到最高点时，人受到的支持力大于重力
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，晃板摆到最低点时，人具有向上的加速度，处于超重状态，则人受到的支持力大于重力，故B错误，A正确；
CD．根据题意可知，晃板摆到最高点时，将晃板与人看作一个整体，整体受到重力和铁链拉力作用，沿铁链方向处于平衡状态，垂直铁链方向有垂直铁链向下的加速度（具有竖直向下的分量），则人处于失重状态，故人受到的支持力小于重力，故CD错误。
故选A。
3. 如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样，它们的边缘有A、B和C三个点，在自行车行驶过程中，下列说法中正确的有（ ）
A. B点和C点的线速度大小相等B. A点和B点的角速度相等
C. B点的角速度比C点的角速度大D. B点的线速度比C点的线速度小
【答案】D
【解析】
【详解】ACD．由图知，B、C两点属于同轴转动上的两点，B、C两点角速度相同；又由线速度与角速度公式
C转动的半径大于B的半径，故C点的线速度大于B点的线速度，AC错误，D正确；
B．A、B两点属于链条传动，A、B的线速度相同，由于A、B的半径不同，所以A、B的角速度不相等，B错误。
故选D。
4. 如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是（ ）
A. 木块A受重力、支持力和向心力
B. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反
C. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心
D. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同
【答案】C
【解析】
【详解】由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，由于没有发生相对滑动，所以其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。
故选C。
5. 下列图中实线为河岸，河水的流动方向如图v的箭头所示，虚线为小船从河岸M驶向对N的实际航线，则其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AC．船头垂直指向对岸时，由速度的合成可知，合速度应是偏向下游的，故AC错误；
B．小船要想横渡过河，船头就应向上游有一定的偏角，使得船在静水中沿上游河岸的速度分量与河水的速度大小相等，方向相反，合速度垂直河岸，渡河位移最短，故B正确；
D．船头偏向下游时，合速度的方向与河水流动的方向间的夹角应为锐角，故D错误。
故选B。
6．飞镖运动是一项非常有趣的运动。在一次飞镖比赛中，一位同学先后在同一位置沿水平方向投出甲、乙两飞镖，两飞镖分别落在正前方靶上的A、B两个位置。空气阻力不计，比较甲、乙飞镖的运动，下列说法正确的是 C
A．甲飞镖的运动时间比乙飞镖的长
B．甲飞镖的运动时间等于乙飞镖的运动时间
C．甲飞镖的初速度比乙飞镖的大
D．甲飞镖的初速度等于乙飞镖的初速度
7. 美国加州理工学院的天文学家宣称找到了太阳系八大行星之外的第九大行星；他们通过数学建模和计算机模拟，得出该行星的质量大约是地球质量的10倍，它与太阳之间的平均距离约是天王星与太阳之间的距离的30倍；已知天王星的公转周期约是84年，若将太阳系内所有行星的公转当做圆周运动来处理，则可估算出第九大行星的公转周期大约是（ ）
A. 2年B. 22年C. 1.2×103年D. 1.4×104年
【答案】D
【解析】
【详解】根据开普勒第三定律有
可得
故D正确，ABC错误。
故选D。
8. 如图所示，质量相同的甲、乙两个小物块，甲从竖直固定的四分之一光滑圆弧轨道项端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，乙从高为R的光滑斜面项端由静止滑下。下列判断正确的是（ ）
A. 两物块到达底端时速度相同
B. 两物块到达底端时动能相同
C. 乙物块运动到底端的过程中重力做功的瞬时功率先增大后减小
D. 两物块到达底端时，甲物块重力做功的瞬时功率小于乙物块重力做功的瞬时功率
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．甲、乙两个小物块运动过程，由动能定理
得两物块到达底端时动能相同，B正确，同时由于两物块质量相同，则到达底端时速度大小相同，但速度方向不同，A错误；
C．乙沿斜面做匀加速直线运动，重力的功率为
乙重力做功功率一直增加，C错误；
D．甲物块到达底端时，速度方向沿水平方向，此时重力方向与速度方向夹角的余弦为零，故此时甲重力做功的瞬时功率为零，小于乙物块重力做功的瞬时功率，D正确；
故选BD。
9. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜，刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ，神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到处与天和核心舱对接。则神舟十二号飞船（ ）
A. 需要加速才能由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
B. 沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期
C. 沿轨道Ⅱ运动到对接点过程中，速度不断增大
D. 沿轨道Ⅱ运行的周期为
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A．由低轨道进入高轨道，即由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要加速做离心运动，A正确；
B．根据开普勒第三定律，轨道Ⅰ的轨道半径小于轨道Ⅲ的轨道半径，则沿轨道Ⅰ运行的周期小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期，B错误；
C．神舟十二号载人飞船沿轨道Ⅱ运动到对接点过程中，根据开普勒第二定律，速度越来越小 ，C错误；
D．根据开普第三定律
解得
D正确。
故选AD。
10. 如图所示，汽车以速度v匀速行驶，当汽车到达P点时，绳子对水平方向的夹角为，此时物体M的速度大小为______（用v、表示），绳子的拉力______（选填：大于、等于、小于）物体M的重力。
【答案】 ①. ②. 大于
【解析】
【详解】[1]汽车参与两个分运动，分别是将小车合速度分解，沿绳子拉伸方向和垂直绳子方向的两个运动，如图
物体上升速度等于小车沿绳子拉伸方向分速度，即
[2]当汽车向左匀速行驶时夹角在减小，则物体的速度增大，处于加速运动，绳子的拉力大于物体M的重力。
11. 某实验小组利用甲图所示的实验装置验证机械能守恒定律。
（1）下列操作中正确的是___________
A．必须要称出重物的质量
B．打点计时器应接直流电源
C．应先接通电源，后释放重物
D．需使用秒表测出重物下落时间
（2）选出一条清晰的纸带如图乙所示，设打点计时器的打点周期为T，重锤的质量为m，重力加速度用g表示，且“0”为打下的第一个点，图中A、B、C为三个连续计数点，当打点计时器打点B时，重物的重力势能比开始下落时减少了___________；此时重物的动能比开始下落时增加了___________。（结果用m、g、、、和T表示）
【答案】 ①. C ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]A．要验证的表达式为
故可以不称出重物的质量，A错误；
B．打点计时器应接交流电源，B错误；
C．应先接通电源，后释放重物，C正确；
D．通过纸带上的点迹即可知道时间，不需要使用秒表测出重物下落的时间，D错误。
故选C。
（2）[2]当打点计时器打点B时，重物的重力势能比开始下落时减少了
[3]此时重物的速度大小为
动能比开始下落时增加了
12. 用如图所示的实验装置来探究小球作圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。某次实验图片如下，请回答相关问题：
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学中___________的方法；
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法
（2）图中是在研究向心力的大小F与___________的关系。
A．质量m B．角速度 C．半径r
（3）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轮塔对应的半径之比为___________。
A． B． C． D．
【答案】 ①. C ②. B ③. B
【解析】
【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，保持质量m和角速度不变，探究向心力的大小F与半径r；保持质量m和半径r不变，探究向心力的大小F与角速度；保持半径r和角速度不变，探究向心力的大小F与质量m；是采用了控制变量法。
故选C。
（2）[2]图中小球的质量m相同、转动半径r也相同，可知是探究向心力的大小F与角速度的关系。
故选B。
（3）[3]由向心力的表达式可知，在小球的质量m相同、转动半径r也相同的情况下，与皮带连接的两个变速轮塔的角速度之比为
两个变速轮塔是通过皮带传动，即两变速轮塔边缘点的线速度大小相等，结合线速度与角速度的关系可知，两变速轮塔的半径之比
故选B。
13. （1）在“研究平抛物体的运动”中，实验装置如图所示，下列说法正确的是______。
A．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
B．斜槽轨道必须光滑
C．每次释放小球时的位置越高，实验效果越好
（2）某同学通过实验对平抛运动进行研究，他在竖直坐标纸上记录了抛物线轨迹的一部分，如图所示，O点不是抛出点，x轴沿水平方向，由图中所给的数据可求出平抛物体的初速度______m/s，平抛的初始位置坐标______。（g取，结果均保留两位有效数字）
【答案】 ①. A ②. 4.0 ③. （-80cm，-20cm）
【解析】
【详解】（1）[1]A．小球运动的轨迹处于竖直平面上，为了记录轨迹的准确性，应将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，A正确；
B．实验中需确保小球平抛的初速度大小一定，当小球每次均由同一位置静止释放时，斜槽摩擦力做功相同，抛出初速度大小就一定，因此，不需要斜槽轨道必须光滑，B错误；
C．当小球释放位置过高时，抛出的初速度大小过大，导致作出的轨迹上的点迹偏向与坐标纸的上侧，实验误差过大，因此每次释放小球时的位置高度应该适当，此时记录的点迹位于坐标纸的中央附近，实验效果好一些，C错误。
故选A。
（2）[2]水平方向匀速直线运动
竖直方向匀加速直线运动，在过程有
解得
[3]B点竖直分速度
则有
水平方向有
解得
，
由于抛出点处于第三象限，则平抛的初始位置坐标（-80cm，-20cm）。
14. 如图所示，某滑板爱好者在离地面高度h的平台上滑行，水平离开A点后经过落在水平地面的B点，其水平位移。取重力加速度，不计空气阻力，求：
（1）人与滑板离开平台时的水平初速度；
（2）平台离地的高度h。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）滑板爱好者离开平台后做平抛运动，水平方向做匀速直线运动
解得人与滑板离开平台时的水平初速度
（2）滑板爱好者竖直方向上做自由落体运动，由
解得平台离地的高度
15. 如图所示，A是一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，离地面高度为h。已知地球的半径为R，引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。求：
（1）地球的质量M；
（2）卫星A绕地球运行的周期T。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据
得地球的质量
（2）根据
及
得
16. 如图1所示是某游乐场的过山车，现将其简化为如图2所示的模型：过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，C点为圆形轨道的最低点，B点与圆心等高，A点为圆形轨道的最高点，圆形轨道的半径为R。质量为m的过山车（可视为质点）从斜轨道上离C点高度为3R的D点处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动，已知重力加速度为g。
（1）若过山车轨道是光滑的，求过山车到达B点处的速度大小。
（2）若过山车的轨道是光滑的，求过山车到达C点处时对轨道的压力。
（3）若过山车的轨道是粗糙的，且要求过山车刚好能通过A点，求过山车从D点到A点过程中克服阻力所做的功？
【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）
【解析】
【详解】（1）由动能定理得
解得
（2）由动能定理得
解得
在C点，由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律得过山车到达C点处时对轨道的压力
方向竖直向下；
（3）过山车刚好能通过A点，由牛顿第二定律得
解得
设克服摩擦力做功为W，由动能定理
得过山车从D点到A点过程中克服阻力所做的功