北京市海淀区教师进修学校附属实验学校2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷（原卷版+解析版）

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一、单选题：本大题共8小题，每题4分，共32分。
1. 计算机硬盘上磁道为一个个不同半径的同心圆，如图所示，M、N是不同磁道上的两个点，但磁盘转动时，比较M、N两点的运动，下列判断正确的是
A. M、N的线速度大小相等
B. M、N的角速度大小相等
C. M点的线速度大于N点的线速度
D. M点的角速度小于N点的角速度
【答案】B
【解析】
【详解】试题分析：M、N两点都做匀速圆周运动，同轴转动角速度相同，根据判断两点的线速度．
两点是同轴转动，所以角速度相同，故，根据可知半径越大，线速度越大，故，B正确．
2. 如图所示一个小球在力F作用下以速度v做匀速圆周运动，若从某时刻起小球的运动情况发生了变化，对于引起小球沿a、b、c三种轨迹运动的原因说法正确的是（ ）
A. 沿a轨迹运动，可能是F减小了一些
B. 沿b轨迹运动，一定是v减小了
C. 沿c轨迹运动，可能是v减小了
D. 沿b轨迹运动，一定是F减小了
【答案】C
【解析】
【详解】小球原来做匀速圆周运动，则

A．沿a轨迹运动，即小球沿切线飞出，则F变为了零，选项A错误；
BD．沿b轨迹运动，小球做离心运动，则
则可能力F减小了，或者是v变大了，选项BD错误；
C．沿c轨迹运动，小球做向心运动，则
可能是力F增大了，或者是v减小了，选项C正确；
故选C。
3. 人造地球卫星发射的成功是人类伟大的创举，标志着人类已经具备探索外太空的能力，你认为下列四图中不可能是人造地球卫星轨道的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】人造地球卫星是由万有引力提供向心力，让其做圆周运动，则它圆周轨道的圆心是地球的地心，所以ACD正确，不符合题意；B错误，符合题意；
故选B。
4. 如图，铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的，当质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力的作用，下面分析正确的是（ ）
A. 此时火车转弯受到重力、支持力和向心力
B. 若火车速度小于v时，内轨将受到侧压力作用
C. 无论火车以何种速度行驶，火车受到的支持力都为
D. 无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有侧压力作用
【答案】B
【解析】
【详解】A．因为内、外轨道均不受侧压力的作用，火车只受重力和支持力作用，火车转弯所需向心力由重力和支持力的合力来提供，故A错误；
BD．当速度为v时，重力、支持力的合力刚好提供向心力，火车速度小于v时，重力、支持力的合力比所需向心力大，具有近心运动趋势，所以内轨将受到侧压力作用，火车速度大于v时，重力、支持力的合力不足以提供所需向心力，具有离心运动趋势，所以外轨将受到侧压力作用，故B正确，D错误；
C．当火车速度为v时，火车受到的支持力为，当火车速度大于v时，具有离心运动趋势，外轨对火车有沿斜面向下的力，当火车速度小于v时，具有近心运动趋势，内轨对火车有沿斜面向上的力，故C错误。
故选B。
5. 太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动，其运动速度约为地球绕太阳公转速度的7倍，其轨道半径约为地球绕太阳公转轨道半径的2109倍，为了粗略估算银河系中恒星的数目，可认为银河系的所有恒星的质量都集中在银河中心，且银河系中恒星的平均质量约等于太阳的质量，则银河系中恒星的数目约为（ ）
A. 109B. 1011C. 1013D. 1015
【答案】B
【解析】
【详解】地球绕太阳做圆周运动的向心力由太阳对地球的万有引力提供，有
整理得
太阳绕银河系运动也是由万有引力提供向心力，同理可得，银河系的总质量为
由于银河系中恒星的平均质量约等于太阳的质量，则银河系中恒星的数目约为。
故选B。
6. 如图所示，一长为的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为的小球。使轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为的匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）

A. 小球运动到最高点时，杆对球的作用力一定向上
B. 小球运动到水平位置A时，杆对球的作用力指向O点
C. 若，小球通过最高点时，杆对球的作用力为零
D. 小球通过最低点时，杆对球的作用力可能向下
【答案】C
【解析】
【详解】AC．根据题意可知，小球做匀速圆周运动，小球运动到最高点时，若杆对球的作用力为零，则有
解得
可知，若小球运动的角速度
杆对球的作用力向下，若小球运动的角速度
杆对球的作用力向上，故A错误，C正确；
B．根据题意可知，小球做匀速圆周运动，则小球运动到水平位置A时，合力指向圆心，对小球受力分析可知，小球受重力和杆的作用力，由平行四边形法则可知，杆对球的作用力不可能指向O点，故B错误；
D．根据题意可知，小球做匀速圆周运动，小球通过最低点时，合力竖直向上，则杆对球的作用力一定向上，故D错误。
故选C。
7. 冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7∶1，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动，由此可知，冥王星绕O点运动的
A. 轨道半径约为卡戎的B. 角速度大小约为卡戎的
C. 线速度大小约为卡戎的7倍D. 向心力大小约为卡戎的7倍
【答案】A
【解析】
【详解】冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统．所以冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的．A、它们之间的万有引力提供各自的向心力得：，质量比约为7：1，所以冥王星绕O点运动的轨道半径约为卡戎的，故A正确．B、冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的，故B错误．C、根据线速度v=ωr得冥王星线速度大小约为卡戎的，故C错误．D、它们之间的万有引力提供各自的向心力，冥王星和卡戎向心力大小相等，故D错误．故选A．
【点睛】由于双星和它们围绕运动的中心点总保持三点共线，所以在相同时间内转过的角度必相等，即双星做匀速圆周运动的角速度必相等，角速度相等，周期也必然相同．
8. 科幻电影曾出现太空梯的场景。如图甲所示，设想在赤道上建造一个始终与地表垂直的太空梯，航天员可通过梯舱P缓慢地到达太空中某一位置，设该位置距地心的距离为r，地球半径为。图乙中曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小随r变化的图线；直线B为航天员的向心加速度大小随r变化的图线。下列说法正确的是（ ）
A. 航天员在R处的速度等于地球的第一宇宙速度
B. 乙图中的小于地球同步卫星的轨道半径
C. 航天员在位置时处于完全失重状态
D. 在小于的范围内，航天员越接近的位置对梯舱的压力越大
【答案】C
【解析】
【详解】A．地球的第一宇宙速度等于卫星在地球表面轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度，则有
设航天员在R处的速度为，在R处曲线A对应的加速度为，直线B对应的向心加速度为，则有
可知航天员在R处的速度小于地球的第一宇宙速度，故A错误；
BC．设地球自转的周期为，同步卫星的轨道半径为，根据万有引力提供向心力可得
由图可知位置直线B对应向心加速度为
对于曲线A，有
又
可得
联立可得
可知航天员在位置时，只受地球万有引力作用，处于完全失重状态，故B错误，C正确；
D．在小于的范围内，根据图中曲线A与直线B可知，宇航员受到的万有引力大于所需的向心力；对于宇航员，根据牛顿第二定律可得
解得
可知航天员越接近的位置对梯舱的压力越小，故D错误。
故选C。
二、多选题：本大题共2小题，每题5分，漏选得3分，错选不得分，共10分。
9. 如图所示，a为地球赤道上的物体；b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星；c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（ ）
A. 角速度的大小关系为
B. 向心加速度的大小关系为
C. 线速度的大小关系为
D. 周期关系为
【答案】AB
【解析】
【详解】A．同步卫星与地球角速度相同，即
而
rb＜rc
根据
可知
所以
故A正确；
B．由
得
aa＜ac
对于b和c，根据
ab>ac
即
故B正确；
C．a、c角速度相等，由
可知
va＜vc
对于b和c，根据
vb>vc
即
故C错误；
D．卫星c为同步卫星，所以
Ta=Tc
根据
可知
Tc＞Tb
所以
故D错误。
故选AB。
10. 如图甲所示，“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，沿以太阳为焦点的椭圆轨道b运动到达火星，被火星引力俘获后环绕火星飞行，轨道b与地球公转轨道a、火星公转轨道c相切。如图乙所示，“天问一号”目前已由椭圆轨道I进入圆轨道II，进行预选着陆区探测。下列说法正确的是（ ）
A. “天问一号”在轨道II上的周期大于在轨道I上的周期
B. “天问一号”的发射速度v满足11.2km/s≤v