内蒙古自治区通辽市科尔沁左翼中旗实验高级中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题

这是一份内蒙古自治区通辽市科尔沁左翼中旗实验高级中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题，共10页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间75分钟。
第Ⅰ卷(选择题，共50分)
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．(2023·广西百色市高一统考期末)在东北严寒的冬天，人们经常玩一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯开水沿弧线均匀快速地泼向空中。图甲所示是某人玩“泼水成冰”游戏的瞬间，其示意图如图乙所示。泼水过程中杯子的运动可看成匀速圆周运动，人的手臂伸直，在0.5 s内带动杯子旋转了210°，人的臂长约为0.6 m。下列说法正确的是( )
A．泼水时杯子的旋转方向为顺时针方向
B．P位置飞出的小水珠初速度沿1方向
C．杯子在旋转时的角速度大小为eq \f(7π,6) rad/s
D．杯子在旋转时的线速度大小约为eq \f(7π,5) m/s
2．常见于游乐园的摩天轮是一种大型轮状的机械建筑设施，乘客可以搭乘挂在轮边缘的座舱从高处俯瞰四周景色，如图所示。当摩天轮以一定的角速度逆时针匀速转动时，位于图中P位置的乘客所受座舱的作用力F的示意图可能正确的是( )
3.如图所示，旋转半径为8 m的离心机像只巨大的铁钳，紧紧夹住旋转舱，在圆形的超重实验室里飞速旋转。航天员进行“胸背正向8G”对抗训练时，所要承受的标准值为8G，即正对胸背指向转轴的弹力是自身正常重力的8倍，g＝9.8 m/s2。则此时离心机匀速旋转的角速度约为( )
A．1.3 rad/s B．3.1 rad/s
C．8.9 rad/s D．9.8 rad/s
4．(2023·江苏省扬州市高邮市高一下期中调研测试)山崖边的公路常被称为最险公路，如图所示，一辆汽车欲安全通过此路面倾斜的弯道，下列说法正确的是( )
A．该路面应设计成内侧低、外侧高
B．汽车向心力方向与路面平行
C．若汽车以相同速率转弯，选择内圈较为安全
D．汽车在转弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用
5.(2023·甘肃省高一统考期末)如图是一种新概念自行车，它没有链条，共有三个转轮，A、B、C转轮半径依次减小。轮C与轮A啮合在一起，骑行者踩踏板使轮C动，轮C驱动轮A转动，从而使得整个自行车沿路面前行，轮胎不打滑。下列说法正确的是( )
A．转轮A、C转动方向相同，转轮A、B转动方向不相同
B．转轮A、B、C角速度之间的关系是ωAaB>aC
6．(2023·贵州省毕节市高一统考期末)毕节阿西里西大草原是非常著名的旅游景点，其波浪路是游客网红打卡必经之地，波浪路如图甲所示，某游客驾驶小车以恒定速率通过波浪路，小车始终不脱离路面且安全行驶的过程中，其过程可抽象为在竖直平面内图乙所示的轨道模型，则关于小车通过波浪路段的最高点A和最低点B时，下列说法正确的是( )
A．小车经过A点时对地面的压力大于小车的重力
B．小车经过B点时对地面的压力小于小车的重力
C．若增大小车行驶的速率，则速率越大，通过A、B两点时对地面的压力大小之差的绝对值越大
D．若减小小车行驶的速率，则速率越小，通过A、B两点时对地面的压力大小之差的绝对值越大
7.如图所示，光滑支架KOO′可绕竖直轴OO′转动，杆KO水平，可视为质点的小环A和B分别套在水平杆和竖直杆上，通过轻绳连接在一起，已知小环A的质量为2 kg，小环B的质量为3 kg，现使支架KOO′以一定的角速度绕OO′转动，稳定时OB间的距离为h＝15 cm，重力加速度g取10 m/s2，则支架KOO′转动的角速度为( )
A．10 rad/s B.eq \f(20,3) rad/s
C．4eq \r(5) rad/s D．20 rad/s
8．做匀速圆周运动的物体(视为质点)，其线速度大小为1 m/s，角速度为2 rad/s，下列说法正确的是( )
A．物体运动的周期为eq \f(π,3) s
B．物体运动的半径为0.5 m
C．物体运动的向心加速度大小为2 m/s2
D．在0.1 s内物体通过的弧长为0.3 m
9．如图甲所示，一长为R的轻绳，一端系在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动，小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系图像如图乙所示，图线与纵轴的交点纵坐标为a，下列判断正确的是( )
A．利用该装置可以得出重力加速度，且g＝eq \f(R,a)
B．绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线斜率更大
C．绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大
D．绳长不变，用质量较小的球做实验，图线与纵轴的交点坐标不变
10.如图所示，在水平圆盘上沿半径方向放置用细线相连的A、B两个物块(可视为质点)。A和B距轴心O的距离分别为rA＝R，rB＝2R，A和B的质量分别为mA＝2m，mB＝m，且A、B与圆盘之间的动摩擦因数都是μ，两物块A和B随着圆盘转动时，始终与圆盘保持相对静止(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，细绳所能承受的最大拉力为μmg。则在圆盘转动的角速度从0缓慢增大的过程中，下列说法正确的是( )
A．B所受合力一直等于A所受合力
B．A受到的摩擦力一直指向圆心
C．B受到的摩擦力先增大后不变
D．A、B两物块均与圆盘保持相对静止的最大角速度ωm＝eq \r(\f(\a\vs4\al(2μg),R))
第Ⅱ卷(非选择题，共50分)
二、实验题(本题共2小题，共12分)
11．(6分)(2023·广东省韶关市高一统考期末)某学习小组利用如图所示的装置探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力大小与哪些因素有关。
(1)在探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的________。
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法 D．演绎法
(2)若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1∶4，则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为________。
(3)利用此装置探究向心力与角速度之间的关系，某同学测出数据后作图，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合作的图像是________图像。
A．F­eq \f(1,ω) B．F­ω
C．F­eq \r(ω) D．F­ω2
12．(6分)在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，细绳的悬点刚好与一个竖直的刻度尺的零刻度线平齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心。用手带动钢球，设法使它刚好对纸面无压力，且沿纸上某个半径为r的圆周运动，钢球的质量为m，重力加速度为g。
(1)用停表记录运动n圈的总时间为t，那么钢球做圆周运动时需要的向心力表达式为Fn＝____________。
(2)通过刻度尺测量钢球运动的轨道平面距悬点的高度为h，那么钢球做圆周运动时外力提供的向心力表达式为F＝____________。
(3)改变钢球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的关系图像，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式为k＝____________。
三、计算题(本题共3小题，共38分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(10分)如图，一个质量为18 kg的小孩坐在游乐场的旋转木马上，绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动，圆周的半径为5.0 m。当小孩的线速度大小为2.0 m/s时，求：
(1)小孩角速度大小；
(2)小孩向心加速度大小；
(3)小孩所受合外力大小和方向。
14.(12分)“太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时，健身者半马步站立，手持太极球拍，拍上放一橡胶太极球，健身者舞动球拍时，球却不会掉落。现将太极球拍和球简化成如图所示的平板和小球，熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动，且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势，在A、C位置时球拍均水平。A为圆周的最高点，C为最低点，B、D与圆心O等高。已知太极球的质量为m，太极球做圆周运动的半径为R，在最高点时对球拍恰好无压力，重力加速度大小为g。求：
(1)太极球的速度大小v；
(2)在最低点时球拍对太极球的弹力大小F1；
(3)在B处时球拍对太极球的弹力大小F2及球拍与水平方向的夹角θ的正切值。
15.(16分)如图所示，装置BEO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ＝37°，已知小球的质量m＝1 kg，细线AC长l＝1 m，B点距C点的水平和竖直距离相等。重力加速度g取10 m/s2，sin37°＝eq \f(3,5)，cs37°＝eq \f(4,5)。
(1)若装置匀速转动的角速度为ω1时，细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°，求角速度ω1的大小；
(2)若装置匀速转动的角速度ω2＝eq \r(\f(50,3)) rad/s，求细线AC与竖直方向的夹角。
答案
1．
答案 D
解析 由图乙中小水珠做离心运动的轨迹可知，泼水时杯子的旋转方向为逆时针方向，P位置飞出的小水珠初速度沿2方向，故A、B错误；杯子旋转的角速度为ω＝eq \f(Δθ,Δt)＝eq \f(\f(210°,360°)×2π,0.5) rad/s＝eq \f(7π,3) rad/s，故C错误；杯子旋转的轨迹半径约为R＝0.6 m，则其旋转的线速度大小约为v＝ωR＝eq \f(7π,3)×0.6 m/s＝eq \f(7π,5) m/s，故D正确。
2．
答案 D
解析 乘客随座舱一起做匀速圆周运动，受重力和座舱的作用力，合力指向圆心，根据平行四边形定则，乘客所受座舱的作用力F的示意图只可能是D中所示，故选D。
3.
答案 B
解析 由题意知8mg＝mω2r，得ω＝eq \r(\f(8g,r))≈3.1 rad/s，故B正确。
4．
答案 A
解析 该路面应设计成内侧低、外侧高，这样可以利用路面对汽车支持力的水平分力提供一部分汽车转弯所需的向心力，故A正确；汽车的向心力方向沿水平方向指向弯道圆心，而路面有一定倾角，则向心力与路面不平行，故B错误；根据向心力表达式Fn＝meq \f(v2,r)，若汽车以相同速率转弯，选择外圈时做圆周运动的半径较大，所需的向心力更小，更不易发生侧滑，则选择外圈较为安全，故C错误；汽车在转弯时受到重力、支持力和摩擦力作用，向心力只是效果力，不是实际受到的力，故D错误。
5.
答案 B
解析 转轮A、C啮合在一起，由图可知，转轮A、C转动方向相同，转轮A、B向着同一方向运动，故转动方向相同，A错误；自行车运动过程中，前后轮A、B边缘的线速度相等，由于轮A、C啮合在一起，转轮A、C边缘的线速度也相等，因此vA＝vB＝vC，又rA>rB>rC，由ω＝eq \f(v,r)可知，转轮A、B、C角速度之间的关系是ωA