2021-2022学年河北省张家口市宣化第一中学高一下学期4月月考物理试卷 Word版含解析

2021-2022学年下学期宣化一中高一月考

物理试卷（4月份）

1. 万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，它向人们揭示，复杂运动的后面可能隐藏着简洁的科学规律。下列关于万有引力定律的理解正确的是

A. 自然界中任何两个物体间都存在万有引力
B. 引力常量没有单位
C. 两个物体质量发生改变，万有引力一定改变
D. 万有引力与两物体间距离成反比

2. 科幻小说三体中写到未来世界的“伞”：人们遮雨不再用有伞面的雨伞，而是使用一种叫避雨器的东西，它像小手电筒一样大小，靠吹出气流把人们头顶的雨吹开。如图所示，一种“空气伞”可以从伞柄下方吸入空气，然后将空气加速并从顶部呈环状喷出形成气流，从而改变周围雨水的运动轨迹，形成一个无雨区，起到传统雨伞遮挡雨水的作用。在无风的雨天，若“空气伞”喷出的气流水平，则雨滴从气流上方穿过气流区至无气流区的运动轨迹可能与下列四幅图中的哪一幅类似

A.  B.  C.  D.

3. 如图所示，一光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最高点时对轨道的压力大小恰为零，重力加速度大小为，小球在最低点的速度大小是最高点的倍，则小球在最低点时对轨道的压力大小为

A.  B.  C.  D.

4. 如图所示，、为绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，它们离地面的高度分别为、，已知地球半径为，则、两颗卫星绕地球运动的周期之比是

A.
B.
C.
D.

5. 一城市绿化洒水车停在路边，其横截面积为的水龙头喷嘴持续水平喷出速度恒定的水流。水流从刚离开喷嘴到落地经历的时间为，水流落地点与喷嘴的连线与水平地面间的夹角为忽略空气阻力及水滴在空中运动的细微差别，重力加速度大小为，以下说法正确的是

A. 水流刚离开喷嘴时的速度为
B. 空中水柱的水量为
C. 水流在空中运动过程中的位移大小为
D. 水流落地时的速度为

6. 宇航员在地球表面以一定的初速度竖直上抛一小球，小球经过时间落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，小球需经过时间落回原处。已知该星球的半径与地球的半径之比为：：，空气阻力不计，则该星球与地球的质量之比是

A.  B.  C.  D.

7. 如图所示，有一质量为的小球从圆弧轨道的点滚入，当运动到点时，小球的速度大小为，速度方向与竖直方向的夹角为，取重力加速度大小，已知圆弧半径，，小球与轨道间的动摩擦因数，则在点时轨道对小球的作用力大小为

A.  B.  C.  D.

8. 一半径为的雨伞绕牵柄在水平面以角速度匀速旋转，如图所示，伞边缘距地面的高度为，伞边缘甩出的水滴在地面上形成一个圆，重力加速度大小为，不计空气阻力，则圆的半径为

A.  B.  C.  D.

9. 我国“东方红三号”卫星是一颗同步卫星，主要用于电视传输、广播、通信及数据传输等业务，关于这颗卫星的说法正确的是

A. 运行速度大于
B. 离地面高度一定，相对地面静止
C. 向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
D. 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大

10. 如图所示，一光滑宽阔矩形斜面，其倾角为，高为，重力加速度大小为。现有一小球在处贴着斜面以水平速度射出，最后从处离开斜面，下列说法正确的是

A. 小球的运动轨迹为抛物线
B. 小球从点运动到点的水平位移大小为
C. 小球从点运动到点的时间为
D. 小球的加速度大小为

11. 如图所示，内壁光滑的细圆管一端弯成半圆形，另一端伸直，水平放置在桌面上并固定。半径，长，桌子高度，质量的小球以一定的水平初速度从点沿过点的切线射入管内，从点离开管道后水平抛出，落地点离开的水平距离，不计空气阻力，取则以下分析正确的是

A. 小球做平抛运动的初速度为 
B. 小球从运动到的时间为 
C. 小球在圆轨道点的角速度 
D. 小球在点的向心加速度为 

12. 如图所示，一个固定在竖直平面内的半圆形管道，内径很小的半圆形管道在最高点通过很小的一段圆弧与倾角为的光滑斜面平滑连接，水平面内有一压缩弹簧，左端固定、右端有一小球但不粘连，释放压缩弹簧后，小球在管道内做圆周运动，小球经过管道的点时管道对小球的作用力大小为。已知半圆形管道的半径为，小球可看成质点且质量为，取重力加速度大小，下列说法正确的是

A. 若小球经过管道的点时，则小球的速度大小一定为
B. 若小球经过管道的点时，则小球的速度大小定为
C. 小球从点滑到斜面底端的最长时间为
D. 若小球从点滑到斜面底端的时间为，则小球经过管道的点时

13. 在光滑水平面上，一根原长为的轻质弹簧的一端与竖直轴连接，另一端与质量为的小球视为质点连接，如图所示。若小球以为圆心以不同速率做匀速圆周运动，弹簧的长度分别为、，则小球两次做匀速圆周运动时的向心力大小之比：______，线速度大小之比：______。

14. 利用如图甲所示的装置研究平抛运动的特点，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下列操作要求不正确的是______。
    
    A.通过调节使斜槽的末端保持水平
    B.每次释放小球的位置必须不同
    C.每次必须在斜槽上的同一位置由静止释放小球
    D.小球运动时不应与木板上的白纸或坐标纸接触
    在研究平抛运动的实验中，某同学只记录了小球运动途中的、、三点的位置，取点为坐标原点，则各点的位置坐标如图乙所示，取重力加速度大小，则小球抛出点的位置坐标是______，小球平抛的初速度大小是______。
    
    
    
    
    
    
     
15. 如图所示，河宽，设小船视为质点在静水中行进的速度为，河水的流速为。小船从点出发，若出发时船头指向河对岸上游的点，经过，小船恰好到达河正对岸的点；若出发时船头指向河正对岸的点，经过，小船到达点下游的点。求：
    小船在静水中行进的速度的大小；
    河水的流速的大小；
    、两点的距离。
    
    
    
    
    
    
     
16. 天空中有很多人造地球卫星，假设这些小卫星靠近地球且分布均匀，所有卫星绕地球的运动都是匀速圆周运动，已知地球的质量为，引力常量为。不考虑其他星球及卫星的影响。
    若测得离地球最近的一颗人造卫星的运行轨道半径为，忽略其他地球卫星对该卫星的影响，求该卫星运行的线速度大小；
    离地球很远处有一颗地球卫星，其运行轨道半径为，周期为，试估算靠近地球的众多卫星的总质量。
    
    
    
    
    
    
     
17. 如图所示，平台距水平地面高，一滑块视为质点从点以初速度做匀减速直线运动，并从平台的边沿点水平飞出，最后落在地面上的点。已知、两点间的距离，滑块与平台间的动摩擦因数，滑块落到点的速度大小，不计空气阻力，取重力加速度大小，求滑块的初速度大小为及滑块从点到点运动的总时间。结果均保留两位有效数字
    
    
    
    
    
    
     

如图所示，一根长的细线，一端系着一个质量的小球，拉住线的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。现使小球的角速度缓慢地增大，当小球的角速度增大到开始时的倍时，细线断开，细线断开前的瞬间受到的拉力比开始时大取。
求细线断开前的瞬间，小球受到的拉力大小；
求细线断开前的瞬间，小球的线速度大小；
若小球离开桌面时，速度方向与桌面右边缘间的夹角为，桌面高出水平地面，求小球飞出后的落地点到桌面右边缘的水平距离。






 

2021-2022学年下学期宣化一中高一月考

物理试卷（4月份）答案和解析

1.【答案】
 

【解析】解：、万有引力定律具有普遍的意义，自然界中任何两个物体间都存在万有引力，故A正确；
B、根据万有引力定律：，可得：，所以引力常量的单位是，故B错误；
C、根据万有引力定律：，可知两个物体质量发生改变，若它们之间的距离也发生变化，万有引力不一定改变，故C错误；
D、根据万有引力定律：，可知万有引力与两个物体之间距离的平方成反比，故D错误。
故选：。
根据万有引力定律，结合其意义判断即可。
本题考查对万有引力定律的理解，对于物理学上重要的定律，要正确理解其内涵与外延。
 

2.【答案】
 

【解析】解：、气流对雨滴有排斥力，当雨滴接近空气伞时，受到水平方向的作用力，将产生水平方向的加速度，此时雨滴所受的合力与运动的方向不在一条直线上，所以其运动轨迹将逐渐发生弯曲，速度的方向不能发生突变；故AB错误；
、雨滴原来的运动方向沿是竖直方向向下，当受到水平方向的作用力后，水平方向做匀加速直线运动，竖直方向做匀速直线运动，从受力点开始，雨滴所做的运动的轨迹一定是向水平方向发生弯曲，故C错误，D正确。
故选：。
首先知道气流对雨滴有排斥力，然后利用曲线运动的条件和运动的合成与分解的知识，判断其运动情况即可．
明确曲线运动的条件，即主要看所受合外力的方向与初速度的方向的关系，这是判断是否做曲线运动的依据．
 

3.【答案】
 

【解析】解：小球在高点时对轨道恰好没有作用力，
根据向心力公式可知，在最高点时：

解得
由题意可得，最低点时的速度
再对最低点分析可知：

联立解得：；
则由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力为，故ABD错误，C正确。
故选：。
对最高点分析，根据向心力公式可求得最高点的速度，再由题意确定最低点的速度，由牛顿第二定律求出最低点时小球受到的支持力，最后由牛顿第三定律确定压力大小。
本题考查向心力公式的应用，要注意正确分析物理过程，明确最高点和最低点的受力分析，明确向心力的来源是解题的关键。
 

4.【答案】
 

【解析】解：卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有

整理可得
故A、两颗卫星绕地球运动的周期之比
故ACD错误，B正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力，得出周期的表达式，结合题意求出、两颗卫星绕地球运动的周期之比。
在处理天体运动问题时，要注意解题的思路，本题可以利用万有引力提供向心力，另外要注意向心力的公式有多种表达式。
 

5.【答案】
 

【解析】解：、水流落地时竖直方向的速度：，下落得高度：，水平方向的位移：，又：，联立得：，故A错误；
B、空中水柱的水量为：，故B正确；
C、下落得高度：，根据几何关系得水流落地时位移大小为：，故C错误：
D、水落地时竖直方向的分速度：，水落地的速度：，联立得：，故D错误。
故选：。
水从喷嘴喷出后，做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，根据平抛运动的基本规律结合几何关系即可求解．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，并结合运动学规律来解题．注意不能将位移与水平面的夹角看成速度与水平面的夹角．
 

6.【答案】
 

【解析】解：小球在地球上做竖直上抛运动，有：
小球在星球上做竖直上抛运动，有：
地星球表面物体所受重力大小近似于万有引力，即：，
联立解得：，故C正确，ABD错误。
故选：。
通过竖直上抛运动经历的时间求出重力加速度之比，然后根据万有引力等于重力，求出中心天体的质量比值。
该题考查万有引力定律的一般应用，解决本题的关键掌握万有引力等于重力，即。
 

7.【答案】
 

【解析】解：对小球受力分析如图所示

则有
又
轨道对小球的作用力为
代入数据，解得
BCD错误，A正确。
故选：。
对小球受力分析，根据牛顿第二定律结合力的合成求解即可。
本题考查圆周运动，解题关键掌握牛顿第二定律的应用，注意向心力的来源。
 

8.【答案】
 

【解析】解：雨滴离开伞边缘后沿切线方向水平抛出，特别注意不是沿半径方向飞出，其间距关系如图所示俯视图．
 
雨滴飞出的速度大小为：，
雨滴做平抛运动在竖直方向上有：，
在水平方向上有：
由几何关系知，雨滴半径为：，
解以上几式得：故ABC错误，D正确。
故选：。
雨滴飞出后做平抛运动，根据高度求出运动的时间，从而求出平抛运动的水平位移，根据几何关系求出水滴在地面上形成圆的半径．
本题考查了平抛运动和圆周运动的综合，对数学几何能力要求较高，关键作出雨滴在地面上的平面图．
 

9.【答案】
 

【解析】解：、是人造地球卫星最大的环绕速度，也是近地卫星的环绕速度，大于地球同步卫星的速度，故A错误；
B、地球同步卫星是人为发射的一种卫星，它相对于地球静止于赤道上空，离地面高度一定，故B正确；
C、地球同步卫星与静止在赤道上物体的角速度相同，根据可知，同步卫星的向心加速度比静止在赤道上物体的向心加速度大，故C错误；
D、地球同步卫星和月球都绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有

整理可得
地球同步卫星的轨道半径小于月球都绕地球的轨道半径，故地球同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大，故D正确。
故选：。
A、根据对地球第一宇宙速度的理解，进而判断该项；
B、结合地球同步卫星的特点，可知相对于地球静止于赤道上空，离地面高度一定；
C、结合地球同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等，利用加速度和角速度的关系，判断同步卫星的向心加速度比静止在赤道上物体的向心加速度大；
D、根据万有引力提供向心力，结合题意可知地球同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大。
本题考查了地球同步卫星问题，要注意其特点：定周期、定高度、定轨道；另外要注意万有引力提供向心力的应用。
 

10.【答案】
 

【解析】解：、小球受到重力和斜面的支持力，其合力等于重力沿斜面向下的分力，根据牛顿第二定律：，解得的加速度大小，方向沿斜面向下，初速度水平向右，是类平抛运动，其轨迹为抛物线，故A正确，D错误；
、根据类平抛运动规律，小球沿斜面向下位移，又：，解得；
小球由到达点的水平位移大小等于线段在水平面的投影的长度，由几何关系得：，故B错误，C正确。
故选：。
小球为类平抛运动，轨迹为抛物线；根据牛顿第二定律可以求出加速度大小；根据平抛运动位移公式，可以求出小球到达点的时间，水平位移大小等于线段在水平面的投影的长度。
本题考查了运动的合成和分解、平抛运动等知识点。关键点：先求出其加速度，根据类平抛运动规律，求出运动的时间是解决问题的关键。
 

11.【答案】
 

【解析】解：、根据得，则小球平抛运动的初速度故A错误。
B、小球在段的时间，则小球从运动到的时间为。故B正确。
C、小球在圆轨道点的角速度故C错误。
D、小球在点的向心加速度为故D正确。
故选：。
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度求出运动的时间，通过水平位移和时间求出小球做平抛运动的初速度，根据小球在段做匀速直线运动，求出的时间，从而求出小球从运动到的时间。根据小球在点的线速度，通过，求出角速度、向心加速度的大小。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式进行求解。
 

12.【答案】
 

【解析】解：、当小球经过管道的点时，可能是底部的支持力，也可能是顶部对小球的压力，若为支持力，则有：，解得：；若为压力，，解得：；小球的速度为或者，故A错误；
B、当小球经过管道的点时，如果只受重力，则，解得；当经过管道点时的速度时，则小球受到管道向下的压力；当经过管道点时的速度时，则小球受到管道向上的支持力，此时支持力最大为。所以当时，有，代入解得，故B正确；
D、小球从点沿斜面向下滑的加速度为，斜面长，其中，代入解得，有，代入解得，故D错误；
C、当小球在点的速度最小时，滑到底端的时间最长，小球通过点的最小速度为，代入，解得，故C正确。
故选：。
当小球经过管道的点时，如果只受重力，根据判断临界条件，当经过管道点时的速度时，则小球受到管道向下的压力；当经过管道点时的速度时，则小球受到管道向上的支持力，小球通过点的最小速度为零。
根据点的速度判断小球的受力情况，知道小球通过点的最小速度为熟练应用位移公式求解未知量。
 

13.【答案】： ：
 

【解析】解：设弹簧的劲度系数为，当小球以做匀速圆周运动时有：
当小球以做匀速圆周运动时有：
所以：
由向心力的公式可得：；
两式之比得：：：。
故答案为：：；：
设弹簧的劲度系数为，小球做匀速圆周运动时有弹簧弹力提供向心力，根据向心力公式列式，联立方程即可求解。
本题关键找出向心力来源，考查了向心力公式的直接应用，难度不大，属于基础题。
 

14.【答案】   
 

【解析】解：在研究平抛运动的实验中，为保证小球做平抛运动，斜槽末端切线要水平，A正确；
为保证每次运动轨迹相同，要求小球从同一位置无初速度释放，B错误，C正确；
D.小球运动时与木板上的白纸或坐标纸接触会产生摩擦造成误差，因此小球不应与木板上的白纸或坐标纸接触，D正确。
本题选错误的，故选：。
在方向上，据位移差公式，代入数据解得：
在方向上，小球的初速度为
根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于这段时间的平均速度解得小球经过点时的竖直分速度为
且有
解得从抛出点到点的运动时间为
小球抛出点到点的竖直距离，所以小球抛出点的纵坐标为
小球抛出点到点的水平距离，所以小球抛出点的横坐标为
小球抛出点的位置坐标是
故答案为：；，。
根据实验原理和实验注意事项分析；
根据求出相邻两点的时间间隔，根据水平方向上的匀速直线运动求出平抛运动的初速度。求出点在竖直方向上的分速度，根据求出运动到点的时间，得出水平位移和竖直位移，从而求出抛出点的位置坐标。
解决本题的关键掌握平抛运动水平方向和竖直方向上的运动规律，灵活运用运动学公式进行求解，并理解矢量的合成法则的应用，注意单位的换算。
 

15.【答案】解：当船头指向点时，有：，
当船头指向时，小船恰好到达河正对岸的点；合速度大小：，
根据题意有：，
解得：。
在第二次渡河中小船被冲向下游的距离。
答：小船在静水中的速度的大小为；
河水的流速的大小为；
、两点的距离为。
 

【解析】当船头指向时，根据渡河时间求出静水速度；
当船头指向点时，根据平行四边形定则得出合速度的表达式，结合渡河的时间求出合速度的大小，从而求出水流速度。
根据水流速度和渡河时间求出在第二次渡河中小船被冲向下游的距离。
解决本题的关键知道分运动和合运动具有等时性，以及会根据平行四边形定则对运动进行合成和分解。
 

16.【答案】解：设离行星最近的一颗卫星的质量为，根据万有引力提供向心力有，解得
由于靠近行星周围的众多卫星分布均匀，可以把行星及靠近行星的小卫星看作一星体，其质量中心在行星的中心，
根据万有引力提供向心力则有，解得：
答：该卫星运行的线速度大小为；
靠近地球的众多卫星的总质量为。
 

【解析】研究卫星绕行星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求出该卫星的运行速度．
由于靠近行星周围的众多卫星分布均匀，可以把行星及靠近行星的小卫星看作一星体，其质量中心在行星的中心，根据万有引力提供向心力列出等式求解．
本题考查了万有引力在天体中的应用，解题的关键在于找出向心力的来源，并能列出等式解题，向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．
 

17.【答案】解：滑块从点到点做平抛运动，设滑块到点时竖直方向的分速度为，水平方向的分速度为，平抛运动的时间为。
则竖直方向有，
解得，
又，故
滑块在平台上做匀减速直线运动，设其加速度大小为，滑动的时间为。
由牛顿第二定律得：，可得
由运动学公式得：，
解得，
故滑块从点到点运动的总时间
答：滑块的初速度大小为为，滑块从点到点运动的总时间为。
 

【解析】滑块离开点后做平抛运动，根据下落的高度求出平抛运动的时间，由求出滑块落到点时竖直分速度大小，结合滑块落到点的速度大小，求滑块通过点的速度大小。滑块在平台上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律求出加速度，由速度位移公式求出滑块的初速度大小为，由速度时间公式求滑块从点到点运动的时间，从而求得总时间。
解决本题的关键要理清滑块的运动过程，熟练运用运动的分解法处理平抛运动，结合牛顿第二定律和运动学公式进行解答。
 

18.【答案】解：细线的拉力提供小球做圆周运动所需的向心力，设开始时小球的角速度为，细线的拉力大小为，细线断开前的瞬间，小球角速度为，细线的拉力大小为，有：


根据题意可知：


解得：。
设细线断开前的瞬间，小球的线速度大小为，有：
解得：。
设小球离开桌面后做平抛运动的时间为，有：
其中
小球飞出后的落地点与飞出桌面点间的水平距离为：
设小球飞出后的落地点到桌面右边缘的水平距离为，有：
解得：。
答：细线断开前的瞬间，小球受到的拉力大小为；
细线断开前的瞬间，小球的线速度大小为；
小球飞出后的落地点到桌面右边缘的水平距离为
 

【解析】小球在水平面上做匀速圆周运动时，由线的拉力提供向心力，运用牛顿第二定律分别对前后两个状态列方程，结合已知条件求解线受到的拉力大小。
根据拉力，由牛顿第二定律求出速度大小。
小球离开桌面做平抛运动，根据平抛运动的特点即可求得，注意夹角即可