广东省珠海市金砖四校2023-2024学年高一下学期5月月考联考物理试卷[解析版]

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注意事项：
1.答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、考号填写在答题卡上。
2.选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卷上对应题目的答案标号涂黑。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上。
4.考生必须保持答题卡的整洁，考试结束后，将答题卷收回。
一、选择题
1. 20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空这一全新活动领域，人类突破了大气层的阻拦，摆脱了地球引力的束缚，实现了在太空翱翔的梦想，近年来我国也在太空探索中取得多项重大突破。以下关于宇宙相关知识说法正确的是（ ）
A. 伽利略对第谷观测的行星数据进行多年研究，提出了行星运动定律
B. 卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人
C. 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度
D. 开普勒经过长期研究发现了万有引力定律
【答案】B
【解析】A．开普勒对第谷观测的行星数据进行多年研究，提出了行星运动定律，A错误；
B．卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值，并且被誉为第一个能“称量地球质量”的人，B正确；
C．地球的第一宇宙速度被称为最大的环绕速度，因此人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的速度都小于第一宇宙速度，C错误；
D．开普勒在第谷观测数据的基础上总结出开普勒三大定律，而牛顿在开普勒三大定律的基础上，发现万有引力定律，D错误。
故选B。
2. 如图所示，AB两点连线垂直于河岸，小南同学由A点划船渡河，船头指向始终与河岸垂直，河宽为100m，水流速度为4m/s，船在静水中的速度为5m/s，则小船到达对岸的位置距B点（ ）
A. 160mB. 120mC. 100mD. 80m
【答案】D
【解析】船头指向始终与河岸垂直，则船渡河的时间为
小船到达对岸的位置距B点
故选D。
3. 如图，某同学练习投铅球，曲线为铅球飞行的轨迹，不计空气阻力，关于铅球在空中飞行的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 铅球速度的大小不变，速度方向时刻发生变化
B. 铅球加速度的大小和方向都不变
C. 铅球的速度方向和加速度方向始终在曲线每点的切线方向上
D. 铅球的运动不是匀变速曲线运动
【答案】B
【解析】A．铅球在空中只受重力作用，做抛体运动，水平方向速度保持不变，竖直方向速度大小改变，根据
可知铅球速度的大小发生改变，速度方向为轨迹上各点的切线方向，时刻发生变化，故A错误；
B．铅球加速度为重力加速度，大小方向均不变，故B正确；
C．铅球做曲线运动，铅球的速度方向始终在曲线每点的切线方向上，但加速度方向始终竖直向下，故C错误；
D．铅球加速度为重力加速度，保持不变，所以铅球的运动是匀变速曲线运动，故D错误。
故选B。
4. 如图所示是一种古老的舂米机。舂米时，稻谷放在石臼A中，横梁可以绕O转动，在横梁前端B处固定一舂米锤，脚踏在横梁另一端C点往下压时，舂米锤便向上抬起，然后提起脚，舂米锤就向下运动，击打A中的稻谷，使稻谷的壳脱落。已知OB>OC，则在横梁绕O转动过程中（ ）
A. B、C的向心加速度满足
B. B、C的角速度关系满足
C. B、C的角速度关系满足
D. B、C的线速度关系满足
【答案】A
【解析】BC．B、C同轴转动，角速度关系满足
故BC错误；
A．根据
由于OB>OC，则B、C的向心加速度满足
故A正确；
D．根据
由于OB>OC，则B、C的线速度关系满足
故D错误。
故选A。
5. 如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 图1中汽车通过凹形桥最低点时，汽车处于失重状态
B. 图2中旋转秋千装置中，等长绳索对质量相等座椅A、B的拉力相等
C. 图3中在铁路转弯处，设计外轨比内轨高，目的是火车转弯时减小轮缘与外轨的侧压力
D. 图4中脱水桶原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
【答案】C
【解析】A．汽车在最低点时向心加速度向上，此时支持力大于重力，汽车处于超重状态，故A错误；
B．旋转秋干装置中，根据牛顿第二定律可得
由于B的圆周运动半径大，则B绳索与竖直方向的夹角更大，根据
可知绳索对座椅B的拉力更大，故B错误；
C．外轨高于内轨可以让支持力水平分量充当部分向心力，从而减小侧压力，故C正确；
D．脱水桶原理并不是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，而是水滴受到的实际合力不足以提供所需的向心力，从而沿切线方向甩出，故D错误。
故选C。
6. 2023年2月10日，在中国空间站全面建成后，航天员首次出舱活动取得圆满成功。已知空间站在距地球表面约400km的高空绕地球做匀速圆周运动，运行周期1.5h,地球半径约6400km,下列说法正确的是（ ）
A. 空间站绕地球做运动的线速度略大于第一宇宙速度
B. 空间站绕地球做运动的线速度大于同步卫星绕地球的线速度
C. 空间站绕地球做运动的角速度小于同步卫星绕地球的角速度
D. 空间站绕地球做运动的向心加速度小于同步卫星绕地球的向心加速度
【答案】B
【解析】A．第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度，所以空间站围绕地球做圆周运动的线速度小于第一宇宙速度，故A错误；
B．同步卫星绕地球运动的周期为24h，大于空间站的运行周期，由
得
可知，同步卫星运行轨道半径比空间站大，由
得
所以空间站的线速度大于同步卫星的线速度，选项B正确；
C．由
得
所以空间站的角速度大于同步卫星的角速度，选项C错误；
D．根据
得向心加速度为
所以空间站的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，选项D错误。
故选B。
7. 我国运动员王铮在今年举办的东京奥运会女子链球决赛中成功拿下一枚银牌，这是中国女子链球首次在奥运会上夺银。如图甲所示为王铮比赛瞬间的照片，若运动员在开始甩动链球时，可认为链球在水平面内做匀速圆周运动，如图乙所示，不计空气阻力，对此下列说法正确的是（ ）
A. 链球球体受到重力、拉力及向心力共三个力的作用
B. 链条与竖直方向的夹角θ越大，链条对球体施加的力越小，运动员越省力
C. 链条与竖直方向的夹角θ越大，链球球体的周期越大
D. 若运动员此时松手，链球将沿松手时的速度方向做平抛运动
【答案】D
【解析】A．对球体进行受力分析，如图所示
球体受到重力与链条的拉力，链球在水平面内做匀速圆周运动，由重力与拉力两个力的合力提供向心力，故A错误；
B．竖直方向根据受力平衡可得
可知链条与竖直方向的夹角越大，越小，则链条对球体施加的拉力越大，故B错误；
C．根据牛顿第二定律可得
解得
可知链条与竖直方向的夹角越大，越小，则链球做匀速圆周运动的周期越小，故C错误；
D．运动员此时松手后，球仅仅受重力作用，链球将沿松手时的速度方向做平抛运动，故D正确。
故选D。
二、多项选择题
8. 钓鱼是一项越来越受到欢迎的运动，钓到大鱼时一般会先将鱼遛至没有力气再收线，如图所示，在收尾阶段，鱼已经浮在水面不再挣扎，钓鱼者以恒定速率v收鱼线（钓鱼者和鱼竿视为不动），鱼线与水平面的夹角为θ，以下说法正确的是（ ）
A. 鱼在靠近钓鱼者过程中速率增大
B. 当θ = 60°时，鱼的速率为2v
C. 当θ = 37°时，鱼速率为0.8v
D. 鱼受到的合外力恒定
【答案】AB
【解析】AD．如图
将鱼速度分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度，则
v = v鱼csθ
则钓鱼者以恒定速率v收鱼线过程中θ增大，则v鱼增大，鱼做变加速运动，合外力不是恒定值，故A正确、D错误；
BC．根据
v = v鱼csθ
可知当θ = 60°时
v鱼 = 2v
当θ = 37°时
v鱼 = 1.25v
故B正确、C错误。
故选AB。
9. 天舟六号飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口，形成新的空间站组合体。对接前后的示意图如图所示，对接前天舟六号飞船绕地球沿轨道I做椭圆运动，在O点完成交会对接后，组合体沿原空间站的运行轨道II做匀速圆周运动。关于天舟六号的升空及运行，下列说法正确的是（ ）
A. 天舟六号飞船发射时的速度不可能小于7.9km/s
B. 对接后，组合体绕地球运行的速度减小
C. 交会对接后组合体在轨道II经过O点时的加速度比对接前天舟六号在轨道I经过O点时的加速度大
D. 天舟六号需要在O点通过点火加速才能从轨道I进入轨道II与空间站顺利对接
【答案】AD
【解析】A．7.9km/s是地球的第一宇宙速度，是卫星最小的发射速度，可知，天舟六号飞船发射时的速度不可能小于7.9km/s，故A正确；
B．轨道I相对于轨道II是低轨道，由低轨道变轨到高轨道需要在切点位置加速，即对接后，组合体绕地球运行的速度增大，故B错误；
C．根据牛顿第二定律有
解得
可知，交会对接后组合体在轨道II经过O点时的加速度等于对接前天舟六号在轨道I经过O点时的加速度，故C错误；
D．轨道I相对于轨道II是低轨道，由低轨道变轨到高轨道需要在切点位置加速，可知，天舟六号需要在O点通过点火加速才能从轨道I进入轨道II与空间站顺利对接，故D正确。
故选AD。
10. 第24届北京冬奥会将在2022年2月4日拉开帷幕，跳台滑雪是其中的一个项目，比赛中运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。如图所示，练习中一名运动员第一次从跳台A处以的初速度水平飞出，在平直斜坡B处着陆；第二次练习时以水平飞出，落在了斜坡的C处（图中未标出）。若斜坡的倾角为，不计空气阻力，运动员运动过程中视为质点，，，。则（ ）

A. 运动员在B处速度与斜坡夹角与落在C处速度与斜坡的夹角相等
B. A、B间的距离为且C是的中点
C. 运动员在B处着陆时的速度大小是
D. 运动员在第一次练习时空中轨迹到坡面的最大距离为
【答案】AD
【解析】A．由平抛运动知识可知
此时速度方向与水平方向的夹角
可知角不变，即速度与斜坡夹角不变，故A正确；
B．由上可得
当时
当时
即C点不是AB的中点，故B错误；
C．运动员在B处着陆时的速度大小是
故C错误；
D．运动员在第一次练习时空中轨迹到坡面的最大距离为
故D正确。
故选AD。
三、实验题
11. 用向心力演示器来探究物体做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供向心力，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。标尺上红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值，图示为装置实物图和结构简图。
（1）下列实验的实验方法与探究向心力的大小与质量、角速度和半径的关系实验相同的是（ ）
A. 探究平抛运动的特点
B. 探究加速度与力、质量的关系
C. 探究两个互成角度的力的合成规律
（2）在探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时可以得到的结果是 。
A. 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B. 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C. 在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D. 在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
（3）如下图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①、②分别放在A盘和B盘的边缘， A、B两盘的半径之比为2∶1，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为1∶2，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，则a轮与b轮的角速度大小之比为_____________，钢球①、②受到的向心力之比为_____________。
【答案】（1）B （2）C
（3）
【解析】
【小问1解析】
探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间关系，采用的实验方向是控制变量法。
A．探究平抛运动的特点，采用的是等效思想，故A错误；
B．探究加速度与力、质量的关系采用的实验方法是控制变量法，故B正确；
C．探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。
故选B。
【小问2解析】
根据
AB．可知在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，向心力的大小与线速度的大小的平方成正比，故AB错误；
C．在半径和角速度一定的情况下，心力的大小与质量成正比，故C正确；
D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D错误。
故选C。
【小问3解析】
当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，a、b两轮边缘处的线速度大小相等，根据
可得a轮与b轮的角速度大小之比为
根据
可知钢球①、②受到的向心力之比为
12. 在“探究平抛运动的特点”的实验中。
（1）某组同学用如图甲所示装置探究平抛运动的特点。用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时B球由静止下落，可以观察到两个小球同时落地，改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，发现：两球总是同时落地。由此可以得到的结论是_____________。
（2）该组同学继续用如图乙所示装置继续探究平抛运动的规律，在该实验中，下列说法正确的是（ ）
A. 斜槽末端必须调节为水平
B. 平面直角坐标系的原点建立在斜槽的末端
C. 每次释放小球时挡板在斜槽上的位置可任意调节
D. 小球上沾上墨水，让小球和纸面接触直接画出抛物线
（3）一小球做平抛运动，某同学记录了运动轨迹上的三个点A、B、C，如图所示。以A点为坐标原点建立坐标系，各点的坐标值已在图中标出。A、B两点间的时间间隔为___________s；小球做平抛运动的初速度大小v0=___________m/s。
【答案】（1）平抛运动在竖直方向上为分运动为自由落体运动
（2）A （3）0.1 1
【解析】
【小问1解析】
可以观察到两个小球同时落地，改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，发现：两球总是同时落地。由此可以得到的结论是：平抛运动在竖直方向上为分运动为自由落体运动。
【小问2解析】
A．为了保证小球抛出的速度处于水平方向，斜槽末端必须调节为水平，故A正确；
B．平面直角坐标系的原点应建立在小球处于斜槽末端时，球心的投影点处，故B错误；
C．由于同一平抛运动需要多次重复实验，因此为使小球每次做平抛运动的初速度相同，则每次在斜槽上释放小球时要在同一位置，因此挡板在斜槽上的位置不变，不可任意调节，故C错误；
D．做平抛运动的小球应只受重力作用，若小球上沾上墨水，让小球和纸面接触直接画出抛物线时，小球和纸面间会产生摩擦力，小球的运动就不再是平抛运动了，故D错误。
故选A。
【小问3解析】
由图可知A、B两点间的水平位移等于B、C两点间的水平位移，则A、B两点间的时间间隔等于B、C两点间的时间间隔，在竖直方向上根据逐差公式有
解得A、B两点间的时间间隔为
小球做平抛运动的初速度大小为
四、计算题
13. 消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水枪组成，如图所示，某次消防演练时消防水枪离地高度H=3m，建筑物上的着火点A离地高度h=1.2m，水从水枪枪口中水平射出后，恰好击中着火点A，此时水的速度与水平方向的夹角θ=37°。不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
（1）水从水枪枪口运动到着火点A的时间t；
（2）水落到着火点A前瞬间竖直方向速度大小vy；
（3）水枪枪口与着火点A的水平距离x。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1解析】
水从水枪枪口运动到着火点A的过程中做平抛运动，竖直方向上有
解得
【小问2解析】
落到着火点A前瞬间竖直方向上的分速度大小
解得
【小问3解析】
根据
解得
水枪枪口与着火点A的水平距离为
解得
14. 中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。如图所示为其中一颗北斗卫星的轨道示意图。已知该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球半径为R，地球表面附近的重力加速度为g，引力常量为G。求：
(1)地球的质量M；
(2)第一宇宙速度v1的表达式；
(3)该北斗卫星的轨道距离地面的高度h。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】(1)设一物体的质量为m1，在地球表面附近，万有引力等于重力
解得地球质量
(2)根据牛顿第二定律
解得
当时，则第一宇宙速度
(3)设该北斗卫星质量为m2，根据牛顿第二定律
解得
15. 如图所示，一长度为L、内壁光滑的细圆筒，其上端封闭，下端固定在竖直转轴的O点，圆筒与水平方向的夹角为θ。原长为的轻质弹簧上端固定在圆筒上端，下端连接一质量为m的小球，小球的直径略小于圆筒直径。当圆筒处于静止状态时，弹簧长度为。重力加速度为g。求：
（1）弹簧的劲度系数k；
（2）当弹簧恢复原长时，转轴的角速度ω1；
（3）当弹簧的形变量时，转轴的角速度ω。
【答案】（1）
（2）
（3）或
【解析】
【小问1解析】
当圆筒处于静止状态时，对小球，由受力平衡可得
解得弹簧的劲度系数为
【小问2解析】
当弹簧恢复原长时，以小球为对象，根据牛顿第二定律可得
解得转轴的角速度为
【小问3解析】
当弹簧的形变量时，若弹簧处于伸长状态，以小球为对象，有
其中
联立解得转轴角速度为
若弹簧处于压缩状态，以小球为对象，有
其中
联立解得转轴的角速度为