2023届内蒙古乌兰察布市集宁区第四中学高三上学期第二次月考物理试题（解析版）

集宁四中附中2022-2023学年度高三年级第二次月考

物理试卷

（考试时间：90分钟；满分：100分 命题人：高岗）

一、单选题（本题8小题，每小题4 分，共 32分。每小题只有一个选项符合题意）

1. 如图所示，排球运动员站在排球场底线外垂直球网水平地击发球，球刚好擦网而过，要让球一定能飞过球网且不擦网，运动员可以（　　）

A. 只提高击球点 B. 只降低击球点

C. 只后退一步击球 D. 既提高击球点，又后退一步击球

【答案】A

【解析】

【分析】-

【详解】设击球点与网之间的水平距离为L，击球点竖直高度为h1，网高为h2，水平击球球速为v0，依题意则有

则有

A．只提高击球点，即增大h1，依题意如果还刚好擦网而过，增加网高h2即可，可知球一定能飞过球网且不擦网，故A正确；

B．只降低击球点，即减小h1，如果还刚好擦网而过，则需降低网高h2即可，可知球一定会下网，故B错误；

C．只后退一步击球，即增大L，如果还刚好擦网而过，则要增大，可知只后退一步击球，球会下网，故C错误；

D．既提高击球点，又后退一步击球，即同时增大和L，变成了和，则增加后，可能会出现有

①

②

③

①这种情况还是擦网而过，②这种情况是不擦网而过，③这种情况是球会下网；综上所述，既提高击球点，又后退一步击球，球不一定能飞过球网且不擦网，故D错误。

故选A。

2. 2022年2月北京冬奥会上，中国选手谷爱凌在自由式滑雪跳台决赛中，完成了空中1620度转体的高难度动作，最终获得金牌。当她在空中转体时，下列描述正确的是（　　）

A. 速度是不变 B. 她所受的重力方向与速度方向相同

C. 她做的是匀速圆周运动 D. 她所受的重力方向与速度方向不在同一直线

【答案】D

【解析】

【详解】A．她在空中转体时速度发生改变，A错误；

B．她在空中转体时所受的重力方向与速度方向不同不在同一直线，B错误，D正确；

C．她在空中转体时做的是非匀速圆周运动，C错误；

故选D。

3. 如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，小球P与圆心O的连线与水平面的夹角为，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°，框架与小球始终保持静止状态。在此过程中下列说法正确的是（　　）

A. 框架对小球的支持力先减小后增大 B. 拉力F的最小值为

C. 地面对框架的摩擦力增大 D. 框架对地面的压力先增大后减小

【答案】B

【解析】

【详解】AB．以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意图，如图所示

根据几何关系可知，外力F顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小后增大，当F的方向沿圆的切线方向向上时，F最小，根据矢量三角形法则可得

故A错误B正确；

CD．以框架为研究对象，受重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及小球压力的作用，根据平衡条件有

，

由AB分析可知，F在顺时针方向转动的过程中，小球受到的支持力逐渐减小，根据牛顿第三定律可知，小球对框架的压力逐渐减小，故地面对框架的摩擦力始终在减小，地面对框架的支持力始终在减小，故CD错误。

故选B。

4. 如图所示，竖直杆AB在A、B两点通过光滑铰链连接两等长轻杆AC和BC，AC和BC与竖直方向的夹角均为，轻杆长均为L，在C处固定一质量为m的小球，重力加速度为g，在装置绕竖直杆AB转动的角速度从0开始逐渐增大过程中，下列说法正确的是(   )

A. 当时，杆和杆对球的作用力都表现为拉力

B. 杆对球的作用力先增大后减小

C. 杆与杆上的力的大小之差越来越大

D. 当时，杆对球的作用力为0

【答案】D

【解析】

【详解】A.当时，由于小球在水平方向受力平衡，因此AC杆对小球的作用力表现为拉力，BC杆对小球的作用力表现为支持力，且大小相等，故A错误；

BD．当逐渐增大时，AC杆对小球的拉力逐渐增大，BC杆对小球的支持力逐渐减小，当BC杆的作用力为0时，有

解得

当继续增大时，AC杆对小球的拉力继续增大，BC杆对小球的作用力变为拉力，且逐渐增大，故B错误，D正确；

C．一定时间后，AC杆和BC杆的作用力都变为拉力，拉力的竖直分力之差等于小球的重力，即

则

因此AC杆与BC杆上的力的大小之差不变，故C错误。

故选D。

5. 一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v，假设宇航员在该行星表面用弹簧测力计测量一质量为m的物体的重力，当物体处于竖直静止状态时，弹簧测力计的示数为F，已知引力常量为G，则这颗行星的质量为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据

得，行星表面的重力加速度

卫星绕行星表面附近做半径为r的匀速圆周运动时，根据万有引力等于需要的向心力得

联立解得行星的质量

故选B。

6. 中国航空领域发展迅猛，2022年2月27日，中国航天人又创造奇迹，长征八号遥二运载火箭搭载22颗卫星从海南文昌航天发射场挟烈焰一飞冲天，创造了我国“一箭多星”单次发射卫星数量最多的纪录，如图所示。其中“泰景三号01”卫星是可见光遥感卫星，分辨率达到0.5米，能用于资源详查、城市规划、环境保护等诸多领域，其轨道高度为几百千米。关于“泰景三号01”卫星，下列说法正确的是（　　）

A. 发射速度一定小于7.9km/s

B. 卫星绕地球运行时可以保持与地面相对静止

C. 卫星绕地球运行的线速度比月球的大

D. 卫星绕地球运行的周期比月球的大

【答案】C

【解析】

【详解】A．7.9km/s是所有卫星的最小发射速度，则发射该卫星的速度一定大于7.9km/s，选项A错误；

B．该卫星的高度远小于同步卫星的高度，则该卫星绕地球运行时不能保持与地面相对静止，选项B错误；

CD．根据

可得

因该卫星的轨道半径远小于月球的轨道半径，可知卫星绕地球运行的线速度比月球的大，该卫星绕地球运行的周期比月球的小，选项C正确，D错误。

故选C。

7. 如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星。三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为、、，角速度大小分别为、、，周期分别为、、，向心加速度大小分别为、、，则（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】A．同步卫星C的角速度等于地面上的特发射卫星A的角速度，即

B、C均为卫星，由万有引力提供向心力有

解得

由于卫星B的轨道半径小于C的轨道半径，则

所以

故A正确；

B．同步卫星C的周期等于地面上的特发射卫星A的周期，即

TA=TC

B、C均为卫星，根据开普勒第三定律可知B的周期小于C的周期，即

TC＞TB

所以有

TA=TC＞TB

故B错误；

C．同步卫星C的角速度等于地面上的特发射卫星A的角速度，即

根据可知

由万有引力提供向心力有

解得

可知B的线速度大于C的线速度，即

所以有

故C错误；

D．同步卫星C的角速度等于地面上的特发射卫星A的角速度，即

根据可知

根据牛顿第二定律可得

解得

B的向心加速度大于C的向心加速度，即

所以有

故D错误。

故选A。

8. 如图，一质量为m的质点做平抛运动，依次经过A、B、C三点，质点从A到B和从B到C的时间相等，A、C两点距水平地面的高度分别为h1、h2，质点经过A、C两点时速度与水平方向的夹角分别为30°、60°，重力加速度大小为g，则（　　）

A. 质点经过C点时竖直方向速度大小为

B. 质点经过B点时速度与水平方向的夹角为45°

C. B、C间的高度差是A、B间的3倍

D. 质点的水平速度大小为

【答案】D

【解析】

【详解】A．质点在A点时的竖直方向速度不为零，从A点到C点，竖直方向由运动学公式

则质点经过C点时速度大小为

故A错误；

B．质点经过A点时

质点经过C点时

因为质点从A到B和从B到C的时间相等，故

设质点经过B点时速度与水平方向的夹角为θ，则

故B错误；

C．如果质点在A点时竖直方向的速度为零，则B、C间的高度差是A、B间的3倍，但实际质点在A点时竖直方向的速度不为零，则B、C间的高度差不是A、B间的3倍，故C错误；

D．在竖直方向上有

再根据

可解得质点的水平速度大小

故D正确。

故选D。

二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16分，每小题有多个选项正确，全对得4分，漏选得2分，选错或不选得0分）

9. 如图所示A、B两物体用跨过定滑轮的轻绳相连，放置于水平面上，与水平面的动摩擦因数恒定。对施加水平向右的外力，使在沿水平面向右运动的过程中B保持速度匀速上升。设绳的拉力为，地面对物体的弹力为，地面对的摩擦力为，以下判断正确的是（　　）

A. 当绳与竖直方向的夹角为时，物体A的速度为

B 逐渐减小

C. 逐渐增大

D. 逐渐增大

【答案】ACD

【解析】

【详解】依题意知，B匀速上升，由平衡条件得知，绳子的拉力大小T不变，等于B的重力大小。根据定滑轮的特点可知，A受到轻绳的拉力大小也不变。对A分析受力情况如图

当绳与竖直方向的夹角为时，则竖直方向受力平衡得

解得

A沿地板向右运动时，θ增大，cosθ减小，T不变，则N逐渐增大，而，μ不变，则f也逐渐增大；绳子的速度v不变，则A物体的速度

vA变小，A做减速运动，根据题意可知，加速度在减小，且

因摩擦力f增大，T在水平方向的分量增大，所以F增大。

故选ACD。

10. 如图所示为离心机原理装置示意图，离心机上装有水平横杆，杆上套有两个质量相同的小球A、B，小球A、B用细线相连，A小球所在的左端横杆粗糙，B小球所在的右端横杆光滑。当该离心装置绕竖直转轴OO′以角速度ω匀速转动时，A、B小球相对离心装置静止不动，且A到转轴的距离为r，B到转轴的距离为2r。在两个小球随该离心装置转动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小球A所受的摩擦力方向背离转轴

B. 小球A所受的摩擦力方向指向转轴

C. 小球A所受的摩擦力大小等于小球B所受的拉力大小

D. 小球A所受的摩擦力大小小于小球A所受的拉力大小

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．绳对AB的拉力等大，大小为F，有题意可得绳对B的拉力提供向心力

A的向心力为

所以A的向心力

所以

小球A所受的摩擦力方向背离转轴，故A正确，B错误；

CD．因为A的向心力

所以小球A所受的摩擦力大小小于小球A所受的拉力大小，故C错误，D正确。

故选AD。

11. 假设一只小船匀速横渡一条河流，当船头垂直对岸方向航行时，在出发后10min到达对岸下游120m处；若船头保持与河岸成α角向上游航行，出发后12.5min到达正对岸，两次渡河时小船相对于静水的速度大小相同。以下说法正确的是（　　）

A. 水流的速度大小为0.2m/s

B. 船头与河岸间的夹角α为60°

C. 小船在静水中的速度大小为0.6m/s

D. 河的宽度为200m

【答案】AD

【解析】

【详解】A．船头垂直对岸方向航行时，如图甲所示，由x＝v2t1，得水流的速度大小为

v2＝＝m/s＝0.2m/s

故A正确；

BCD．船头保持与河岸成α角向上游航行时，如图乙所示

v2＝v1cos α

d＝v1sin α·t2

由图甲可得

d＝v1t1

联立解得

sinα＝

船头与河岸间的夹角不是60°

v1≈0.33m/s

d＝200 m

故BC错误，D正确。

故选AD。

12. 如图所示，横截面为直角三角形的两个相同斜面紧靠在一起，固定在水平面上，现有三个小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右平抛，最后落在斜面上，其落点分别是a、b、c，下列判断正确的是（　　）

A. 图中三小球比较，落在a点的小球飞行时间最长

B. 图中三小球比较，落在c点的小球飞行时间最长

C. 图中三小球比较，落在c点的小球飞行过程速度变化最小

D. 图中三小球比较，落在c点的小球飞行过程速度变化最快

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．小球在平抛运动过程中，可分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动，由于竖直方向的位移落在c点处的最小，而落在a点处的最大，根据

所以落在a点的小球飞行时间最长，落在c点的小球飞行时间最短，故A正确，B错误；

C．速度的变化量

Δv＝gΔt

则落在c点的小球速度变化最小，故C正确；

D．因为a、b、c的加速度相同，所以飞行过程中速度变化快慢相同，故D错误。

故选AC

三、实验题（共14分）

13. 用如图甲所示装置研究平抛运动。实验操作如下：

a.将白纸和复写纸固定在竖直的背板上；

b.将钢球由斜槽上某一位置处静止释放，落在可上下调节的水平挡板N上；（挡板N靠近背板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上留下印迹）

c.上下调节挡板N，重复步骤b，在白纸上记录钢球所经过的多个位置；

d._______，就得到钢球做平抛运动的轨迹。

（1）请将操作d补充完整。

（2）实验中，必须满足的条件有_______。（填正确答案标号）

A.斜槽轨道末端水平

B.斜槽轨道光滑

C.挡板高度等间距变化

D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

（3）通过实验，记录了钢球在运动途中的三个位置，如图乙所示，则该钢球在A点速度的大小为_______ m/s，钢球抛出点位置的坐标为_______。（取）

【答案】    ①. 以斜槽水平末端处钢球球心在白纸上的投影点为坐标原点O ，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴；取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来    ②. AD    ③.     ④. （0，10cm）

【解析】

【详解】（1）[1] 以斜槽水平末端处钢球球心在白纸上的投影点为坐标原点O ，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴；取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。

（2）[2] AB．斜槽轨道不一定需要光滑，但末端一定要水平，才能保证是平抛运动，故A正确，B错误；

C．挡板只要能记录下小球下落在不同高度的不同位置即可，不需要等间距变化，故C错误；

D．为了保证小球做平抛运动的初速度相等，小球每次应从斜槽的同一位置由静止释放，故D正确。

故选AD。

（3）[3]小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，由

△y=gt2

可得

平抛运动的初速度

B点竖直方向上的分速度

则A点竖直方向上的分速度

钢球在A点速度的大小为

小球运动从抛出到B点的时间

从抛出到B点的水平位移

x=v0t=0.3m=30cm

竖直位移

y=gt2=0.2m=20cm

设小球抛出点的位置坐标为（x0，y0），则

x0+ x=xB，y0+ y= yB

将B点坐标值xB=30cm，yB=30cm代入可得

x0=0，y0=10cm

即钢球抛出点位置的坐标为（0，10cm）。

14. 其研究性学习小组设计实验测量“某品牌的运动鞋鞋底与室内篮球馆木地板之间动摩擦因数的大小”，简要步骤如下：

（1）找来学校球馆的一块长木板固定在水平桌面上，在木板左端固定一光滑小滑轮，右端固定电磁打点计时器；

（2）用塑料袋装一些沙子，塞入鞋中，并测出鞋和沙子的总质量M。接着把鞋子放在长木板上，把一轻质细线的一端固定在鞋子上，使鞋子能够沿细线方向做直线运动，再将细线绕过小滑轮，细线另一端拴一小桶，鞋子连接纸带穿过打点计时器，纸带保持水平。

（3）释放小桶，使鞋子能由静止开始加速运动，打出的纸带如图所示，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻计数点之间有四个计时点没有画出，用刻度尺测量出两点之间的距离如图所示分别为cm、cm、cm、cm、cm、cm，打点计时器所接交流电频率为Hz，可算出运动的加速度_______（保留两位有效数字）；用天平测出小桶的质量为m，则鞋底与木板之间的动摩擦因数表达式为________；（用M、m、g、a表示）

【答案】    ①. 0.30    ②.

【解析】

【详解】（3）[1]根据逐差法

代入数据解得

[2]根据牛顿第二定律

解得

四、解答题（共38分）

15. 如图所示，水平轨道与竖直平面内的光滑半圆形轨道平滑连接，半圆形轨道的半径，一轻质弹簧的左端固定在墙M上，右端连接一个质量的小滑块，开始时滑块静止在P点，弹簧正好处于原长，现水平向左推滑块压缩弹簧，使弹簧具有一定的弹性势能，然后释放滑块，滑块运动到最高点A时的速度大小为。已知水平轨道MP部分是光滑的，滑块与水平轨道PB间的动摩擦因数，PB间的距离，取。求：

（1）滑块通过圆弧轨道起点B时的速度

（2）滑块由A点水平抛出后，落地点与A点间的水平距离x

（3）若要求滑块过圆弧轨道最高点A后，落在水平面PB段且最远不超过P点，求弹簧处于压缩状态时具有的弹性势能的范围

【答案】（1） 5 m/s；（2） 1.2 m；（3） 2.8 J≤Ep≤4.9 J

【解析】

【详解】（1）对滑块，由B到A过程由动能

vB=5 m/s

（2）滑块从A点抛出后

水平方向

x= vAt

竖直方向

解得

x=1.2 m

（3）当滑块刚好能通过最高点A时，在A点

v1=2 m/s    

同理可得平抛过程的最小位移

x1=08 m＜1.2 m

全程由功能关系 可得弹簧弹性势能最小值

Ep1=2.8 J

②当滑块过A点后，做平抛运动，时间不变，落地点在最远位置P点 

x2= v2t

带入数据得

 v2=5 m/s

全程由功能关系

代入数据，得弹簧弹性势能最大值

Ep2=4.9 J 

所以弹簧的弹性势能范围为

2.8 J≤Ep≤4.9 J

16. 地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会再次出现。

（1）这颗彗星最近出现的时间是1986年，它下次飞近地球大约是哪一年？

（2）若彗星在近日点的线速度为v1，在远日点的线速度为v2，则哪个线速度大？

【答案】（1）2062年；（2）v1

【解析】

【详解】（1）由开普勒第三定律知

=k

则有

（）3=（）2

解得

T哈=T地=76年

即下次飞近地球大约为（1986+76）年=2062年。

（2）由开普勒第二定律知彗星在近日点的线速度v1大于远日点的线速度为v2。

17. 杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的小桶可视为质点在竖直平面内做圆周运动，当小桶运动到最高点时，水恰好不流出来。已知最高点距地面的高度为h = 1.8m，若水的质量m = 0.5kg，绳长l = 90cm，空气阻力忽略不计，重力加速度g取10m/s2。

（1）求小桶在最高点时的速度大小；

（2）如果小桶运动到最高点时杂技演员突然脱手，求小桶落地时与演员之间的水平距离为多少；

（3）若在最高点时水桶的速率v = 4m/s，求水对桶底的压力大小。

【答案】（1）v0 = 3m/s；（2）x = 18m；（3）

【分析】

根据题中“装有水的小桶可视为质点在竖直平面内做圆周运动、小桶运动到最高点时杂技演员突然脱手”可知，本题考查圆周运动和平抛运动，根据圆周运动和平抛运动的规律，运用圆周运动的向心力公式、平抛运动公式等，进行求解。

【解析】

【详解】（1）在最高点由重力提供向心力

解得

（2）如果小桶运动到最高点时杂技演员突然脱手，小桶做平抛运动

，

联立解得

x = 1.8m

即小桶落地时与演员之间的水平距离为1.8m。

（3）设桶底对水的压力大小为F，则有

解得

由牛顿第三定律可知，水对桶底的压力大小为。

【点睛】此题考查竖直平面内的圆周运动和平抛运动的规律。本题关键点隐含条件小桶运动到最高点时，水恰好不流出来，此时只受到重力，也就是说只有重力提供向心力。在最高点时只有重力提供向心力，由向心力公式即可得出速度；脱手后，小桶和水一起做平抛运动。平抛运动规律水平方向匀速直线运动，竖直方向上自由落体运动。

18. 如图所示，汽车上面静置一个箱子时刻起，汽车B由静止启动，做加速度为的匀加速直线运动。已知箱子A的质量为200 kg，汽车B的质量为4000 kg，箱子A与汽车B之间的动摩擦因数，汽车B与地面之间的动摩擦因数，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，不计空气阻力，重力加速度取。求：

（1）若箱子A不滑下，则2 s时箱子A的速度是多少？

（2）若1 s时箱子A恰好从汽车B上掉落，但汽车B的牵引力保持不变，则2 s时汽车B的速度为多少？

【答案】（1）8m/s；（2）10.25m/s

【解析】

【详解】（1）箱子A在水平方向上受到向左的摩擦力，由牛顿第二定律有

代入数据解得

时，箱子A的速度大小为

（2）1s时，汽车B的速度大小为

设汽车B所受牵引力为F，对汽车B，由牛顿第二定律有

箱子A滑下后，对汽车B，由牛顿第二定律有

代入数据解得2s时汽车的速度