江西省丰城中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷

这是一份江西省丰城中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷，共13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．A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动（如图），在相同的时间内，它们通过的路程之比是4:3，运动方向改变的角度之比是3:2，则它们( )
A.线速度大小之比为3:2B.角速度大小之比为4:3
C.圆周运动的半径之比为8:9D.向心加速度大小之比为3:1
2．如图所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，中间两个轮子是固定在一起的，轮1的半径和轮2的半径相同，轮3的半径和轮4的半径相同，且为轮1和轮2半径的一半，则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比( )
A.线速度之比为1:1B.角速度之比为1:4
C.周期之比为1:4D.向心加速度之比为1:16
3．如图所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，当小球运动到最高点时，瞬时速度，R是球心到O点的距离，则球对杆的作用力是( )
A.的拉力B.的压力C.的压力D.的拉力
4．如图所示，倒置的光滑圆锥面内侧，有质量相同的两个小玻璃球，沿锥面在水平面内做匀速圆周运动，关于两球的角速度、线速度和向心加速度正确的说法是( )
A.它们的角速度相等
B.它们的线速度
C.它们的向心加速度相等
D.A球的向心加速度大于B球的向心加速度
5．2023年8月10日，我国成功发射首颗人工智能卫星—地卫智能应急一号，标志着我国在人工智能与航天领域的重大突破。假设绕地球做匀速圆周运动时，该卫星的周期是地球同步卫星周期的，则它与地球同步卫星的轨道半径之比为( )
A.B.C.D.
6．地球半径为R，距地面高为h处有一颗同步卫星。另一星球半径为，距该星球球面高度为处也有一颗同步卫星，它的周期为72小时，则该星球的平均密度与地球的平均密度之比为( )
A.1:3B.1:6C.1:9D.1:8
7．已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。假设地球是一质量分布均匀的球体，半径为R。若在地球内部修一条距离地心O点半径为r的圆管形轨道，轨道的内径远小于r。可视为质点的物体以速率v在轨道内做匀速圆周运动，且与轨道无相互作用，已知地球表面的重力加速度为g，则物体的速率为( )
A.B.C.D.
8．2022年11月29日23时08分，神舟十五号载人飞船将费俊龙、邓清明、张陆3名航天员送入太空。飞船的某段运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，椭圆轨道II为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点，设圆形轨道I的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为T，椭圆轨道II的半长轴为a，下列说法正确的是( )
A.根据题中信息，可求出地球的质量
B.载人飞船若要进入轨道I，需要在A点减速
C.载人飞船在轨道I上A点的加速度大于在轨道II上A点的加速度
D.空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为
二、多选题
9．有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立当圆筒开始转动，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为( )
A.游客受到的筒壁作用力垂直于筒壁
B.游客处于失重状态
C.游客受到的摩擦力等于重力
D.游客随着转速的增大有沿筒壁向上滑动的趋势
10．如图所示，一只光滑的碗水平放置，其内放一质量为m的小球，开始时小球相对于碗静止于碗底，则下列哪些情况能使碗对小球的支持力大于小球的重力( )
A.碗竖直向上做加速运动B.碗竖直向下做减速运动
C.碗竖直向下做加速运动D.当碗由水平匀速运动而突然静止时
三、实验题
11．如图所示，我们可以用该实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴的距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随各自的变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。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套筒下降，从而露出标尺，根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
（1）当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，塔轮边缘处的_______相等（选填“线速度”或“角速度”）；
（2）探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相等的两小球分别放在挡板_______和挡板_______处（均选填“A”“B”或“C”）。
12．2023年《三体》电视剧异常火爆，这正展示了人类想了解未知世界的渴望，为延续人类文明防患于未然，人类也需要寻找适宜人类居住的新家园。假设多年后宇航员找到了一类地星球，为了探究星球的相关情况，宇航员降落在星球表面，并做了以下实验（假设该星球为匀质球体，星球半径为R）：
（1）实验Ⅰ：在赤道的水平地面上，为了测定赤道处的重力加速度，宇航员以一定的水平速度抛出物体，并记录下抛出点的高度h及相应的从抛出到落地过程中的水平位移x，保持不变，改变高度，重复实验多次。并用描点法做出了图像，你认为宇航员作了__________图像。（选填选项前的相应字母）
A.B.C.
若求出图线的斜率为，则赤道处的重力加速度__________。
（2）实验Ⅱ：到达该星球极地后，在抛出速度与实验Ⅰ中一样的情况下，重复实验Ⅰ，若得到图像的斜率为。据此宇航员推出了该类地星球的自转周期__________。（用表示）
四、计算题
13．有一列质量为100t的火车，以72km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400m。（g取）
（1）试计算铁轨受到的侧压力大小；
（2）若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。
14．一个人用一根长1m，只能承受35N拉力的绳子，拴着一个质量为1kg的小球，在竖直面内做圆周运动，已知转轴O离地面高为6m，如图所示。（g取）
（1）小球做圆周运动到最低点的速度为v，刚好绳子被拉断，求v的大小。
（2）绳断后，小球落地点与抛出点的水平距离多大？
15．火星是太阳系中和地球环境最相似的行星，100年后，人类或已能够方便地前往火星度假。地球人小明去火星度假前，在地球上用体重秤测得体重为F，到达火星后，小明参加了为期一个月的减肥训练营，他惊喜地发现，经过一个月的训练，在火星上测得的体重已变为。已知火星半径是地球半径的，火星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的，地球密度为ρ。（忽略地球和火星自转的影响，火星和地球均可看成质量分布均匀的球体）
（1）请通过计算小明在地球上和火星上的质量之比来判断他减肥是否成功？
（2）火星的密度是多少？
参考答案
1．答案：C
解析：
2．答案：B
解析：
3．答案：A
解析：在最高点，设杆对球的弹力向下，大小为F，根据牛顿第二定律得：，又，解得，，说明假设正确，即可知道杆对球产生的是拉力，根据牛顿第三定律得知，球对杆的作用力是的拉力.
故选:A
4．答案：C
解析：对两球分别受力分析，如图
由图可知
根据向心力公式有
由于A球转动半径较大，故向心加速度一样大，A球的线速度较大，角速度较小;
故选C.
5．答案：B
解析：设该卫星的周期为，轨道半径为，地球同步卫星周期为，轨道半径为，根据开普勒第三定律:公转周期半长轴的三次方与周期的平方成正比，可得，由题意可得，联立可得该卫星与地球同步卫星的轨道半径之比为，故ACD错误，B正确。
故选:B。
6．答案：C
解析：万有引力提供向心力，，密度，因为地球的同步卫星和星球A的同步卫星的轨道半径比为1:3，地球和星球A的半径比为1:3，两同步卫星的周期比1:3，所以地球和A星球的密度比为9:1，故该星球的平均密度与地球的平均密度之比为1:9，故C正确，ABD错误.
故选C.
7．答案：A
解析：设地球的密度为ρ，在地球表面处有
其中
物体以速率v在轨道内做匀速圆周运动，且与轨道无相互作用，则有
其中
联立解得物体的速率为
故选A。
8．答案：D
解析：A、根据题目信息可知：，解得，故A错误;
B、载人飞船若要进入轨道Ⅰ，做离心运动，需要在A点加速，故B错误;
C、根据可知，在距离一样的情况下，载人飞船在轨道Ⅰ上A点的加速度等于在轨道Ⅱ上A点的加速度，方向都指向地球，故C错误;
D、根据开普勒第三定律可知：，解得：，又空间站和载人飞船运行轨道的中心天体都是地球，所以常数K一样，因此可得周期之比为：，故D正确;
故选:D。
9．答案：AC
解析：游客随圆筒做圆周运动，当地板塌落后，游客仍能紧贴器壁而不落下去，是因为筒壁对游客的弹力指向圆心并提供向心力，方向垂直于筒壁.游客还受摩擦力和重力，在竖直方向上受力平衡，故AC正确，BD错误;
故选AC.
10．答案：ABD
解析：A、碗竖直向上加速运动，小球受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有：，故，故A正确;
B、碗竖直向下减速运动，加速度向上，小球受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有：，故，故B正确;
C、碗向下加速时，加速度方向竖直向下，小球处于失重状态，故C错误;
D、碗水平匀速运动而突然静止时，球由于惯性继续运动，有沿着切线方向沿碗的内壁上升的趋势，小球有向上的向心加速度，加速度向上，超重，故D正确.
故选:ABD.
11．答案：(1)线速度(2)A(或C)；C(或A)
解析：(1)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，属于皮带传动，塔轮边缘处的线速度相等；
(2)探究向心力和角速度的关系时，利用控制变量法，应控制质量相等和转动半径相等，所以将质量相等的两小球分别放在挡板A和挡板C处。
12．答案：（1）C；（2）
解析：（1）根据平抛运动的规律可知
解得
故选C。
由此可知图线的斜率
所以，其重力加速度
（2）设两极附近的重力加速度为，则
由万有引力定律
解得
所以周期
13．答案：（1）（2）0.1
解析：（1），
外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力，所以有
由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小为。
（2）火车过弯道，重力和铁轨对火车的支持力的合力正好提供向心力，如图所示
则
由此可得
14．答案：（1）5m/s（2）5m
解析：（1）设小球经过最低点的速度为v时，绳子刚好被拉断，则由牛顿第二定律得
解得
（2）小球脱离绳子的束缚后，将做平抛运动，其竖直方向为自由落体运动，即
则飞行时间为
所以，小球的水平位移为
15．答案：（1）见解析（2）
解析：（1）设火星和地球的半径分别为和R，火星和地球的第一宇宙速度分别为和v，火星和地球表面的重力加速度分别为和g，根据已知条件得
火星上的第一宇宙速度满足
地球上的第一宇宙速度满足
联立以上四式可解得
设小明在火星和地球上的质量分别为和m，则
由以上三式解得
即小明的质量没有变化，减肥没有成功。
（2）在地球表面，重力等于万有引力，则
同理，在火星表面，有
其中
，
联立解得