陕西省西安市第八十五中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份陕西省西安市第八十五中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷(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
1．一质点在竖直平面内做匀变速曲线运动的轨迹如图所示。质点依次经过A、B、C三个点，已知质点在B点的速度方向竖直向下，且与加速度方向垂直，则质点( )
A.所受合力的方向先水平向右再水平向左
B.在C点的速率小于在B点的速率
C.在A点的加速度大于在C点的加速度
D.从A点到C点加速度与速度的夹角一直减小
2．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，过最高点的速度至少等于
D.如图丁，两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A比B的角速度大
3．质量为m的物体，由做匀速直线运动的汽车牵引，当物体上升时，汽车的速度为v，细绳与水平面间的夹角为θ，如图所示，则下列说法中正确的是( )
A.物体做匀加速直线运动
B.此时物体的速度大小为
C.物体做加速运动且速度小于车的速度
D.绳子的拉力等于mg
4．船从河岸A点沿直线AB到达对岸B点，AB和河岸的夹角为，假设河水速度保持不变且，已知A点和B点的距离为，船在静水中的速度大小为，则船从河岸A点沿直线AB到达对岸B点所用时间为( )
A.3sB.C.D.4s
5．如图甲所示，轻杆的一端固定一小球（可视为质点），另一端套在光滑的水平轴O上，O轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小v，O轴处有一力传感器，可以测量小球通过最高点时O轴受到的杆的作用力F，若取竖直向下为F的正方向，在最低点时给小球不同的初速度，得到的（v为小球在最高点处的速度）图象如图乙所示，取，则( )
A.小球恰好通过最高点时的速度大小为5m/s
B.小球在最高点的速度大小为时，杆对球的作用力为支持力
C.小球的质量为3kg
D.O轴到小球的距离为0.5m
6．如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴的距离为l，b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是( )
A.b一定比a后开始滑动
B.所受的摩擦力始终相等
C.时b相对圆盘未发生相对滑动
D.当时，a所受摩擦力的大小为
7．如图所示，斜面倾角为，在斜面上方某点处，先让小球（可视为质点）自由下落，从释放到落到斜面上所用时间为，再让小球在该点水平抛出，小球刚好能垂直打在斜面上，运动的时间为，不计空气阻力，则为( )
A.B.C.D.
二、多选题
8．如图所示，内壁光滑的半球形碗固定不动，其轴线垂直于水平面，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A.球A对碗壁的压力与球B对碗壁的压力大小相等
B.球A的线速度大于球B的线速度
C.球A的向心加速度大于球B的向心加速度
D.球A的角速度小于球B的角速度
9．如图所示，在竖直面内固定一半圆形容器，圆心为O，半径为R。在圆心O处分别水平向左和向右抛出一个可视为质点的小球，两小球落在圆弧时速度方向相互垂直。已知重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A.两小球的初速度大小可能都为
B.两小球的初速度大小可能都为
C.从抛出到落在圆弧上，两小球的运动时间可能不相等
D.从抛出到落在圆弧上，两小球的运动时间一定相等
10．如图所示，一倾斜的匀质圆盘可绕通过圆心、垂直于盘面的固定轴以不同的角速度匀速转动，盘面上离转轴距离为处有一可视为质点的小物体始终相对静止在圆盘上。已知物块与盘面间的动摩擦因数为，盘面与水平面的夹角，重力加速度大小为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是( )
A.小物体运动到最高点时所受静摩擦力可能为零
B.小物体运动过程中静摩擦力方向始终都是通过圆盘中心，但不一定指向圆盘中心，也可能是背离圆盘中心
C.圆盘做匀速圆周运动，小物体运动到与圆盘圆心等高点时摩擦力方向并不指向圆盘中心
D.若要小物体与圆盘始终保持相对静止，圆盘角速度的最大值为
三、实验题
11．图1是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
（1）以下实验过程的一些做法，其中合理的有________。
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.每次小球应从同一高度由静止释放
d.为描出小球的运动轨迹描绘的点可以用折线连接
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中图象能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是_________。
（3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标为5.0 cm、为45.0 cm，测得A、B两点水平距离为40.0 cm，则平抛小球的初速度为______m/s，若C点的竖直坐标为60.0 cm，则小球在C点的速度为______m/s（结果保留两位有效数字，g取）。
12．用如图甲所示的装置探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中A、B、C位置做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为1:1、2:1和3:1.
（1）在探究向心力大小与半径的关系时，为了控制角速度相同需要将传动皮带调至第______（填“一”“二”或“三”）层塔轮，然后将两个质量相等的钢球分别放在______（填“A和B”“A和C”或“B和C”）位置，匀速转动手柄，左侧标尺露出4格，右侧标尺露出2格，则左右两球所受向心力大小之比为______；
（2）在探究向心力大小与角速度的关系时，若将传动皮带调至图乙中的第三层，转动手柄，则左右两小球的角速度之比为______。为了更精确探究向心力大小F与角速度ω的关系，采用接有传感器的自制向心力实验仪进行实验，测得多组数据经拟合后得到图像如图丙所示，由此可得的实验结论是__________________。
四、计算题
13．如图，一球员在篮球场三分线附近正对篮板投篮，已知球员投球点A距离地面2.40m，球在空中飞行轨迹的最高点B距地面4.85m，球落入篮筐中心C点时速度与水平方向呈角，篮筐高度为3.05m，三分线距C点的水平距离为7.25m，不计空气阻力，g取。求：
（1）篮球在飞行过程中到达最高点B时的速度的大小；
（2）篮球在点A投出的速度的大小；
（3）该球员出手点A和三分线的水平距离x。
14．如图所示，质量为m的小球用细线悬挂于天花板的O点，使小球在水平面内做匀速圆周运动，重力加速度大小为g。
（1）若悬挂小球的细线长为L，小球做匀速圆周运动的角速度为ω，求细线对小球的拉力F的大小；
（2）设小球运动的轨迹圆的圆心到悬挂点O的距离为h，请写出小球做匀速圆周运动的角速度ω与h的函数关系式；
（3）已知悬挂点O到水平地面（图中未画出）的高度，细线长为L，细线能承受的最大拉力是小球所受重力的2倍，缓慢增大小球的角速度，求小球的落地点到悬挂点O的距离。
参考答案
1．答案：D
解析：AC.质点在竖直平面内做匀变速曲线运动，则加速度恒定，即在A点的加速度等于在C点的加速度，因质点在B点的速度方向竖直向下，且与加速度方向垂直，则质点的加速度水平向左，所受合力的方向水平向左，选项AC错误；
B.因合力水平向左，则从B到C合外力做正功，动能增加，可知在C点的速率大于在B点的速率，选项B错误；
D.因加速度方向水平向左，则从A点到C点加速度与速度的夹角一直减小，选项D正确。
故选D。
2．答案：B
解析：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。
3．答案：C
解析：ABC.将汽车的速度沿绳子方向、垂直于绳子方向分解，此时物体的速度大小为
当物体上升时，θ逐渐减小，物体速度逐渐增大，且增加得越来越慢，故物体做加速度减小的加速运动，且速度小于车的速度，故AB错误，C正确；
D.物体做加速运动，有向上的加速度，根据牛顿第二定律有
故绳子的拉力大于mg，故D错误。
故选C。
4．答案：D
解析：由于船在静水中的速度满足，船头的指向应该和AB连线垂直，如图所示，由几何关系可得：，则甲船从河岸A点沿直线AB到达对岸B点所用时间为，选项D正确。
5．答案：D
解析：A.由于是球杆模型，小球恰好通过最高点时的速度为零，A错误；
C.当小球通过最高点的速度为零时，杆对小球的支持力恰好等于小球的重量，由图乙可知，小球的重量为3N，即质量为0.3kg，C错误；
D.由图乙可知，当小球通过最高点时时，恰好对杆没有作用力，此时重力提供向心力，根据
可算出杆的长度为0.5m，故D正确；
B.当小球以的速度通过最高点时，根据
可得
此时杆对球是向下的拉力，大小为6N，故B错误。
故选D。
6．答案：C
解析：A.当a恰好发生滑动时，最大静摩擦力提供向心力
解得
当b恰好发生滑动时，最大静摩擦力提供向心力
解得
由上可知，b恰好发生相对滑动时的角速度更小，即b先发生滑动，故A错误；
B.当角速度为时，a，b均未发生相对滑动，静摩擦力提供向心力
此时，a，b所受摩擦力不同，故B错误；
C.b恰好发生相对滑动的角速度
故C正确；
D.当时，a尚未发生滑动，所受摩擦力的大小为
故D错误。
故选C。
7．答案：A
解析：设小球在斜面上方的距离为h，则
做平抛运动时
解得
=
故选A。
8．答案：BC
解析：A.对任意一球，设其轨道处半圆形碗对小球的弹力与竖直方向的夹角为θ，半球形碗的半径为R，如图所示
球所受的支持力
θ越大，支持力越大，则碗对球A的支持力较大，由牛顿第三定律可知，球A对碗的压力大于球B对碗的压力，故A错误；
BCD.根据重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力
又
联立得
，，
R一定，可知角度越大，线速度越大，角速度越大，向心加速越大，所以球A的线速度、角速度、向心加速度均大于球B。
故选BC。
9．答案：AC
解析：AB.若两小球的初速度大小相等，如图
根据平抛运动推论：速度偏转角的正切值等于位移偏转角正切值的两倍，两小球落在圆弧时速度方向相互垂直，有
联立得
故A正确，B错误；
CD.当、不相等，速度偏转角不相等，但总能有两小球落在圆弧时速度方向相互垂直的速度值，故C正确，D错误。
故选AC。
10．答案：CD
解析：AD.小物块在最低点即将滑动时，由牛顿第二定律有
解得圆盘角速度的最大值
小物块在最高点不受摩擦力，根据牛顿第二定律有
解得小物块在最高点不受摩擦力时的角速度
代入数据解得
由于物体与圆盘相对静止，故角速度不会超过，故摩揆力不能为零，故A错误，D正确；
BC.由于做匀速圆周运动，合力方向指向圆盘中心，除掉最高点和最低点外其他位置摩擦力方向均不通过圆盘中心，故B错误，C正确。
故选CD。
11．答案：（1）ac（2）c（3）2.0；4.0
解析：（1）a.斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度为水平方向，a正确；
bc.为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球的释放点都应该相同，b错误，c正确；
d.小球的运动轨迹是平滑曲线，故连线时不能用折线，d错误。
故选ac。
（2）平抛运动的水平位移与竖直位移分别满足的关系是
联立可得
可知图象是直线时，说明小球运动轨迹是抛物线。
故选c。
（3）由竖直方向的分运动可知
即
水平初速度为
C点的竖直分速度为
由运动合成可知
12．答案：（1）一；B和C；2:1
（2）1:3；小球的质量、运动半径相同时，小球受到的向心力与角速度的平方成正比
解析：（1）变速塔轮边缘处的线速度相等，根据
在探究向心力大小与半径的关系时，需控制小球质量、角速度相同，运动半径不同，故需要将传动皮带调至第一层塔轮，将两个质量相等的钢球分别放在B和C位置。
左右两球所受向心力大小之比为
（2）变速塔轮边缘处的线速度相等，根据
左右两小球的角速度之比为
可得的实验结论是：小球的质量、运动半径相同时，小球受到的向心力与角速度的平方成正比。
13．答案：（1）6m/s（2）（3）0.55m
解析：（1）球从最高点运动到篮筐的过程中，竖直方向高度差
由公式
可得
球入筐时的速度的竖直分量
球入筐时的速度的水平分量
球水平方向做匀速直线运动，则
（2）球从出手到运动到最高点的过程中竖直方向高度差
由公式
可得
最高点速度竖直分量
由公式
可得
出手速度的大小
（3）球水平方向运动总位移
球员距三分线的距离
14．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）设细线偏离竖直方向的角度为θ
解得
（2）设细线长为，细线偏离竖直方向的角度为
可得
（3）当细线承受的拉力是小球所受重力的2倍时，细线被拉断，小球做平抛运动，设此时细线偏离竖直方向的角度为α，小球做匀速圆周运动的半径为r，线速度大小为v
解得
小球到地面的高度
设小球做平抛运动的水平位移大小为x，在空中运动的时间为t
解得
设悬挂点O在地面的投影点为P点，小球落地点为Q点，两点间的距离为s
解得