2021-2022学年山东省临沂市第十八中学高一（下）4月月考物理试题含解析

临沂第十八中学高一物理试题（3.27）

考试时间：90分钟  总分：100分

一、选择题（1-8单选，每题3分，9-12多选，每题4分，漏选得2分，错选得0分）

1. 关于曲线运动的下列说法中正确的是（　　）

A. 做曲线运动的物体的速度大小可能不变，所以曲线运动可能是匀速运动

B. 物体只有受到一个方向不断改变的力的作用，才可能做曲线运动

C. 所有做曲线运动的物体，所受合外力的方向与速度方向肯定不在一条直线上

D. 做匀速圆周运动的物体加速度是恒定不变的

【答案】C

【解析】

【详解】A．做曲线运动的物体的速度大小可能不变，但方向时刻改变，所以曲线运动一定是变速运动，故A错误；

BC．物体做曲线运动的条件是受到与速度方向不在一条直线上的力的作用,不管此时的力是恒力还是变力，故C正确，B错误；

D．做匀速圆周运动的物体加速度大小不变，但方向时刻改变，故D错误。

故选C。

2. 2022年北京举行了冬奥会，在冬奥会短道速滑项目中，某运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线。如图所示，圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向（研究时可将运动员看做质点）。下列说法正确的是（　　）

A. 发生侧滑是因为运动员具有惯性

B. 发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力

C. 若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧

D. 若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间

【答案】D

【解析】

【详解】AB．发生侧滑是因为运动员的速度过大，所需要的向心力过大，运动员受到的合力小于所需要的向心力，进而做离心运动，故AB错误；

CD．若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动，实际上运动员要受摩擦力作用，所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间，故C错误，D正确。

故选D。

3. 关于功和功率的概念，下列说法正确的是（   ）

A. 功有正、负之分，说明功有方向

B. 由P = Fv可知，速度一定时，牵引力与功率成正比

C. 一个力对物体做了负功，但这个力不一定阻碍物体的运动

D. 由可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率

【答案】B

【解析】

【详解】A．功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，A错误；

B．由P = Fv可知，速度一定时，牵引力与功率成正比，B正确；

C．功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，一个力做了负功，这个力一定阻碍物体运动，C错误；

D．由功率的定义式，求出的是平均功率而不是瞬时功率，D错误。

故选B。

4. 如图所示，竖直环A半径为R，固定在木板B上，在环内有一小球C，木板B放在水平地面上，B的左右两侧各有一个挡板固定在地面上使B不能左右运动。A、B、C质量均为m，给小球一个向右的瞬时速度使小球在环内做圆周运动。当小球运动到最高点的时候，地面对木板B的压力刚好为0，此时小球的速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】设小球运动到最高点时，对轨道的压力为，因为地面对木板B的压力刚好为0，则对环和木板构成的整体可得

由牛顿第三定律可得，小球运动到最高点时，轨道对小球的支持力为

所以对小球在最高点分析可得

解得此时小球的速度为

故选B。

5. 2021年4月29日，天和核心舱用火箭成功送入预定轨道，开启了中国航天的新篇章。火箭在点以速度进入椭圆轨道Ⅰ，之后立即关闭发动机沿轨道Ⅰ运动到点，此时速度为，然后在点点火加速，以速度进入半径为的圆形轨道Ⅱ，如图所示，则（　　）

A.  B.

C. 火箭刚到点的加速度为 D. 火箭从运动到的时间大于

【答案】C

【解析】

【详解】A．火箭不脱离地球的引力仍绕地球运动，可知其发射速度小于第二宇宙速度，即，选项A错误；

B．根据开普勒第二定律可知，在轨道Ⅰ上从A到B时速度减小，即；从B点进入圆轨道Ⅱ要加速做离心运动，可知，选项B错误；

C．火箭在圆轨道Ⅱ时的加速度为

则刚到点的加速度也为，选项C正确；

D．根据开普勒第三定律可知

因在轨道Ⅰ上的半长轴a小于轨道Ⅱ的圆半径r，可知在轨道Ⅰ上的周期小于轨道Ⅱ的周期，则火箭从运动到的时间小于轨道Ⅱ周期的一半，即小于，选项D错误。

故选C。

6. 如图所示，将一根不可伸长的轻绳穿过内壁和端口光滑的竖直细管，绳子系一个金属球，下端系一个重物，已知金属球的质量为、重物的质量为。现金属球在水平面内做匀速圆周运动，重物静止不动，此时金属球的转动半径为。已知重力加速度为，不考虑空气阻力，关于金属球下列说法正确的是（　　）

A. 角速度 B. 线速度

C. 向心加速度 D. 周期的大小与金属球和重物的质量关系无关

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．设拉金属球的绳子与水平方向夹角为，对金属球进行受力分析，根据牛顿第二定律可得

而

解得

A错误；

B．金属球的线速度

B错误；

C．金属球的向心加速度

C正确；

D．设重物的质量为M，金属球的质量为m，可得

因此周期的大小与金属球和重物的质量的关系有关，D错误；

故选C。

7. 如图所示，将一半径为R、质量为M的均匀大球，沿直径挖去两个半径分别为大球半径一半的小球，并把其中一个放在球外与大球靠在一起，挖去小球的球心、球外小球的球心、大球的球心都在一条直线上，则大球中剩余部分与球外小球间的万有引力大小约为（　　）

A. 0.01 B. 0.02

C. 0.05 D. 0.04

【答案】D

【解析】

【详解】由题意可得，挖去的小球的半径为、质量为。挖出小球前，大球对球外小球的万有引力为

F=G

将挖出的小球填回原位置，则填入左侧原位置的小球对球外小球的万有引力为

F1=G

填入右侧原位置的小球对球外小球的万有引力为

F2=G

则大球中剩余部分对球外小球的万有引力为

F3=F-F1-F2≈0.04

故选D。

方法点津

先把挖去的部分“补”上，得到半径为R的完整球体，再根据万有引力公式，分别计算补回的左、右两个半径为的球体和半径为R的完整球体对球外小球的万有引力F1、F2、F，再利用力的合成与分解规律即可求得结果。

8. 如图所示，倾角为30°、长度为10m的光滑斜面，一质量为0.8kg小物块从斜面顶端由静止开始下滑，重力加速度g取10m/s2，则（　　）

A. 整个过程中重力做功80J B. 重力势能减少了80J

C. 整个过程中重力做功的平均功率是20W D. 小物块滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是20W

【答案】C

【解析】

详解】AB．整个过程重力做功

重力做功40J，重力势能也减小了40J，A、B错误；

C．下滑过程的加速度a有

解得

下滑过程的时间t有

代入数据得到

所以平均功率有

C正确；

D．物体在底端时速度

此时的功率

D错误；

故选C。

9. 如图（甲），一长为R且不可伸长轻绳一端固定在O点，另一端系住一小球，使小球在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时绳子拉力大小为F，拉力F与速度的平方的关系如图（乙）所示，以下说法正确的是（　　）

A. 利用该装置可以得出重力加速度

B. 利用该装置可以得出小球的质量

C. 绳长不变，换小球质量更大的球做实验，图线a点的位置不变

D. 用质量更大的球，绳长不变做实验，得到的图线斜率不变

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．当时，此时绳子的拉力为零，物体的重力提供向心力，则有

解得

即

则绳长不变，换小球质量更大的球做实验，图线a点的位置不变，A错误C正确；

B．当 时，对物体受力分析，则有

解得

B正确；

D．小球过最高点时

解得

图乙的斜率

用质量更大的球，绳长不变做实验，得到的图线斜率更大，D错误。

故选BC。

10. 如图所示，在某一峡谷的两侧存在与水平面成相同角度的山坡，某人站在左侧山坡上的P点向对面的山坡上水平抛出三个质量不等的石块，分别落在A、B、C三处，不计空气阻力，A、C两处在同一水平面上，则下列说法正确的是（　　）

A. 落到A、B、C三处的石块落地速度方向相同

B. 落到A、B两处的石块落地速度方向相同

C. 落到B、C两处的石块落地速度大小可能相同

D. 若PA：AB=1:3，则AB初速度之比为1:2

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．落在A、C两处的石块的下落高度相同，由

可得下落时间相同，由

得竖直方向的速度相同，而C处石块的水平位移大，由

得C处石块的初速度大，由

知C处石块的速度与水平方向的夹角小，A、B两处石块都落在斜面，两石块的竖直位移与水平位移的比值等于斜面倾角的正切值

落地速度与水平方向的夹角设为α，有

联立可得

 θ是斜面倾角是定值，所以α也是定值，与初速度无关，所以落在A、B两处的石块速度方向相同，故A错误，B正确；

C．B处石块的竖直方向位移大，由

知B处石块的竖直分速度大，而C的初速度大，则合速度

无法判断落到B、C两处的石块落地速度大小，有可能相等，故C正确；

D．若PA：AB=1：3，则根据相似三角形的关系，有

则由

可知

有

可得

故D正确。

故选BCD。

11. 宇宙中有许多行星，为了研究月亮，我们会向月亮发射探测器。假设探测器在到达月球表面前，绕其表面匀速飞行（不计其他天体的影响），测量得到探测器绕月球n圈的时间为t，月亮半径。则下列说法正确的：（　　）

A. 月球探测器在轨道上匀速飞行的速度约为：

B. 月球探测器的质量为

C. 月球的平均密度为：

D. 当探测器与月球表面的距离为时，探测器不随月球做匀速圆周运动，此时探测器的重力加速度为：

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．月球探测器在轨道上匀速飞行的周期

速度约为

选项A正确；

B．根据题目条件不能求解月球探测器质量，选项B错误；

C．根据

月球的平均密度

解得月球的平均密度为

选项C正确；

D．当探测器与月球表面的距离为时，则

结合

可得此时探测器的重力加速度为

选项D正确。

故选ACD。

12. 如图所示，水平转盘上叠放着质量均为的A、两个物块，物块用长为的细线与固定在转盘中心处的力传感器相连，两个物块和传感器的大小均可不计。细线能承受的最大拉力为，与转盘间的动摩擦因数为，A、间的动摩擦因数为，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。转盘可绕竖直中心轴转动，转盘静止时，细线刚好伸直，力传感器的读数为零（取）。根据以上信息，你认为下列说法正确的是（　　）

A. A物块随转盘做圆周运动的向心力由细线的拉力、对A的摩擦力的合力提供的

B. 转盘的角速度为时，细线刚好有拉力

C. A物块刚要脱离物块时转盘的角速度为

D. 转盘的角速度大于时细线将被拉断

【答案】CD

【解析】

【详解】A．物块随转盘做圆周运动的向心力是由重力、支持力、对A的摩擦力的合力提供的，A错误；

B．当物块与转盘将要发生滑动时，有

解得

这时

选项B错误；

C．当A物块所需的向心力大于最大静摩擦力时，A将要脱离物块，此时对A物块有，

解得

此时细线的拉力为

此时细线未断，接下来随着角速度的增大，A脱离物块，C正确；

D．当细线达到能承受的最大拉力时，A已脱离物块，则有

解得

D正确。

故选CD。

二、实验题（每空2分，计14分）

13. 为测定小物块P与半径为R的圆形转台B之间的动摩擦因数（设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等），小宇设计了如图所示实验，并进行如下操作：

(1)用天平测得小物块P的质量m；

(2)测得遮光片宽为d，伸出转台的长度为L（d≪L）；

(3)将小物块P放在水平转台上，并让电动机带动转台匀速转动，调节光电门的位置，使固定在转台边缘的遮光片远离转轴的一端并恰好能扫过光电门的激光束；

(4)转动稳定后，从与光电门连接的计时器读出遮光片单次经过光电门的时间为Δt；

(5)不断调整小物块与转台中心O的距离，当距离为r时，小物块随转台匀速转动时恰好不会被甩出。

已知当地重力加速度为g。那么，转台旋转的角速度ω=_____，小物块与转台间的动摩擦因数μ=_____，实验中不必要的步骤是_____（填步骤序号）。

【答案】    ①.     ②.     ③. (1)

【解析】

【详解】[1] [2]设小物块的质量为m，在恰好不被甩出时，最大静摩擦力提供向心力，有

μmg=mω2r

而

v=

又角速度

则

[3]由以上推论可知，不必要的步骤是(1)。

14. 某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。重力加速度g=10m/s2。

（1）关于实验要点，下列说法正确的是_______。

A．选用的斜槽越光滑越好

B．调节斜槽，使斜槽槽口切线水平

C．调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行

D．画平抛运动轨迹时，将槽口在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点

（2）让小球从斜槽上合适的位置由静止释放，频闪照相得到小球的位置如图乙所示，A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置，坐标纸每小格边长为5cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为v0=_______m/s，小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间为t=_______s；B点离槽口的水平距离x=_______m。

【答案】    ①. BC    ②. 1.5    ③. 0.2    ④. 0.3

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]A.由于小球每次都从同一位置由静止开始运动，到达斜槽末端速度相同，与斜槽是否光滑无关，A错误；

B．由于本实验研究平抛运动，因此斜槽槽口切线必须水平，B正确；

C．调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行，以便于在白纸上描点，C正确；

D．画平抛运动轨迹时，将小球放到槽口末端，球心在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点，D错误。

故选BC。

（2）[2]由于平抛运动在水平方向时匀速运动，由于AB与BC水平距离相等，因此时间间隔相等，在竖直方向上，根据

可得相邻两点间的时间间隔

因此抛出的水平速度

[3]运动到B点时的竖直速度

而

因此小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间

[4] B点离槽口的水平距离

三、计算题（总计46分，要有必要的语言叙述和演算过程）

15. 在未来的“星际穿越”中，宇航员发现了一颗未知星球。

（1）若宇航员驾驶飞船绕星球表面做匀速圆周运动，运动一周所需时间为T，把星球看作质量均匀的球体，已知万有引力常量为G，求星球的密度；

（2）宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球由距星球表面高h（h远小于星球半径）处由静止释放，小钢球经过时间t落到星球表面，若该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的第一宇宙速度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由万有引力提供向心力有

得

由

得

（2）由钢球做自由落体运动有

设星球的重力加速度为g0，第一宇宙速度为v，则有

由重力提供圆周运动的向心力

即

16. 如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为，B通过最高点C时，对管壁下部的压力为。求：

（1）A球运动到C点时的速度；

（2）A、B两球落地点间的距离。

【答案】（1）；（2）3R

【解析】

【详解】（1）小球在最高点时，受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力，对A球有

解得

对B球有

解得

（2）根据平抛运动的规律，两球下落时间相等，由

解得

水平方向做匀速运动，对A球

对B球

A、B两球落地点间的距离

17. 跑酷（Parkour）是时下风靡全球时尚极限运动，跑酷可以强健体质，使得自身越发敏捷，反应能力更加迅速。某跑酷运动员，在水平高台上水平向右跑到高台边缘，以的速度从上边缘的A点水平向右跳出，运动时间后落在一倾角为 的斜面上的B点，速度方向与斜面垂直。此时运动员迅速转身并调整姿势，以的速度从B点水平向左蹬出，刚好落到斜面的底端C点。D点为平台的下边缘点，假设该运动员可视为质点，不计空气阻力，取，，。求：

（1）运动员从高台边缘跳出的水平速度大小；

（2）水平高台的高度H。

【答案】（1）8m/s；（2）5.0m

【解析】

【详解】（1）在B点有

联立解得

（2）从B点跳到斜面的底端C点，有

解得

水平高台的高度H，则有

18. 下图是一个遥控电动小车在水平直轨道上运动的图像，图中时间段的图像为曲线，其余时间段均为直线。已知小车运动过程中所受阻力不变，在时间段内小车的功率保持不变，在末停止供电而让小车自由滑行，小车的质量为。求：

（1）小车减速过程中加速度以及所受到的阻力；

（2）小车匀速行驶阶段牵引力的功率；

（3）小车在加速运动过程中（指图像中0~10秒内）牵引力所做的功。

【答案】（1），1.5N，方向与运动方向相反；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）在时间段，由图像可得

方向与运动方向相反；

（2）在小车做匀速运动，牵引力大小F与大小相等

（3）匀加速

变加速

加速阶段的牵引力总功