2022-2023学年山东省临沂市第一中学文峰校区高一4月月考物理试题

2022-2023学年度高一下学期学科素养测评

物理

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：（本题共8小题，共24分，只有一项符合题目要求，每小题3分）

1. 一个质点在恒力F作用下，在xOy平面上从O点运动到B点的轨迹如图所示，且在A点时的速度方向与x轴平行，则恒力F的方向可能是(  )

A. 沿＋x方向 B. 沿－x方向 C. 沿＋y方向 D. 沿－y方向

【答案】D

【解析】

【详解】由于物体做的是曲线运动，根据物体做曲线运动的条件可知，物体受到的恒力的方向应该斜向右下方，可能沿-y方向，故D正确．

2. 如图甲所示是网球发球机，某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度，然后向竖直墙面发射网球．假定网球均水平射出，某两次射出的网球碰到墙面时速度与水平方向夹角分别为30°和60°，若不考虑空气阻力，则（　　）

A. 两次发射的初速度大小之比为3∶1

B. 碰到墙面前在空中的运动时间之比为1∶

C. 下落高度之比为1∶

D. 碰到墙面时速度大小之比为3∶1

【答案】B

【解析】

【详解】B．由平抛运动的规律可得

解得

tan θ＝

所以得

＝

化简后得

＝

故B正确；

A．两次初速度之比为

故A错误；

C．下落高度之比为

故C错误；

D．碰到墙面时速度为

所以

故D错误。

故选B。

3. 如图所示为某公园的喷水装置，若水从喷水口中水平喷出，忽略空气阻力及水之间的相互作用，下列说法中正确的是（　　）

A. 喷水口高度一定，喷水速度越大，水从喷出到落入池中的时间越短

B. 喷水口高度一定，喷水速度越大，水喷得越近

C. 喷水速度一定，喷水口高度越高，水喷得越近

D. 喷水口高度一定，无论喷水速度多大，水从喷出到落入池中的时间都相等

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】ABD．水水平喷出后，做平抛运动，其运动时间有高度决定，所以高度一定时，落地时间相等，水速越大，水喷得越远。AB错误，D正确；

C．喷水速度一定，喷水口高度越高，落地时间越长，水喷得越远。C错误。

故选D。

4. 下列情形中，关于向心力的来源判断正确的是（　　）

A. 图甲中，动车转弯时，铁轨的支持力提供向心力

B. 图乙中，飞机在水平面内转弯时，重力与升力的合力提供向心力

C. 图丙中，汽车在水平路面转弯时，轨迹切线方向上的摩擦力提供向心力

D. 图丁中，小孩乘坐旋转木马运动时，木马的重力提供向心力

【答案】B

【解析】

【详解】A．图甲中，动车转弯时，铁轨的支持力和重力的合力提供向心力，A错误；

B．图乙中，飞机在水平面内转弯时，升力和重力的合力提供向心力，B正确；

C．图丙中，汽车在水平路面转弯时，径向上的摩擦力提供向心力，C错误；

D．小孩乘坐旋转木马运动时，木马的支持力和重力的合力提供向心力，D错误。

故选B。

5. 如图，斜面与水平面之间夹角为45°，在斜面底端A点正上方高度为10m处的O点，以5m/s的速度水平抛出一个小球，飞行一段时间后撞在斜面上，这段飞行所用的时间为（      ）（g=10m/s2）

A. 2s B.  C. 1s D. 0.5s

【答案】C

【解析】

【详解】设小球撞到斜面AB间的一点D上，则小球的水平运动的时间与竖直下落的时间相等，设飞行时间为t，则根据几何关系可得

代入数据解之得

故选C。

6. 如图所示，某物体（可视为质点）以水平初速度抛出，飞行一段时间t=s后，垂直地撞在倾角θ=30°的斜面上（g取10m/s2），由此计算出物体的水平位移x和水平初速度v0分别是（　　）

A. x=25m

B. x=5m

C. v0=10m/s

D. v0=20m/s

【答案】C

【解析】

【详解】物体撞在斜面上时竖直分速度

vy=gt=10m/s

将速度进行分解，根据平行四边形定则知

tan30°=

解得

v0=m/s=10m/s

则水平位移

x=v0t=10×m=10m

故C正确，ABD错误。

故选C。

7. 如图所示，光滑小球串在三杆夹角均为的Y形杆上，三杆结点为O，Y形杆的一杆竖直，并绕该竖直杆匀速旋转，使小球维持在距O点l处，重力加速度为g，则Y形杆旋转的角速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】小球在水平面内做匀速圆周运动，圆周半径为

小球所受的合力提供向心力，即

由向心力公式

可得

故选A。

8. 如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过后又恰好垂直与倾角为的斜面相碰。已知半圆形管道的半径为，小球可看作质点且其质量为，g取10m/s2，则（　　）

A. 小球经过B点时的速率为

B. 小球经过B点时受到管道的作用力，方向向上

C. 若改变小球进入管道初速度使其恰好到达B点，则在B点时小球对管道的作用力为零

D. 若改变小球速度使其到达A点的速度为，则在A点时小球对管道的作用力为64N

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球垂直撞在斜面上，可知到达斜面时竖直分速度

根据平行四边形定则知

解得小球经过B点的速率为

故A错误；

B．B点，根据牛顿第二定律得

解得轨道对小球的作用力

可知轨道对小球的作用力方向向上，大小为1N，故B正确；

C．改变小球进入管道初速度使其恰好到达B点，即到达B点速度为零，故满足

则在B点时小球对下面的管道的作用力大小等于重力，故C错误；

D．若改变小球速度使其到达A点的速度为8m/s，根据

解得

故D错误。

故选B。

二、多项选择题：（本题共4小题，共16分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9. 一小球被细绳拴着，在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，向心加速度大小为a，那么（　　）

A. 小球运动的角速度

B. 小球在时间t内通过的路程

C. 小球做匀速圆周运动的周期

D. 小球在时间t内可能发生的最大位移为2R

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据向心加速度与角速度的关系

所以小球运动的角速度为

故A正确；

B．小球在时间t内通过的路程为

故B正确；

C．小球做匀速圆周运动的周期为

故C错误；

D．小球在时间t内可能发生的最大位移为直径，即为2R，故D正确。

故选ABD

10. 如图所示，在高处以某一初速度水平抛出一石子，当它的速度由水平方向变化为与水平方向成θ角的过程中，石子水平方向位移为x，则下列说法正确的是（已知当地的重力加速度为g，不计空气阻力）（　　）

A. 石子运动时间为 B. 石子运动时间为

C. 石子初速度 D. 石子初速度

【答案】AC

【解析】

【详解】石子做平抛运动，设位移方向与水平方向的夹角为α，则

即

所以

石子的初速度为

故选AC。

11. 有一种叫“飞椅”的游乐项目。如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为。不计钢绳的重力。以下说法正确的是（　　）

A. 钢绳的拉力大小为

B. 钢绳的拉力大小为

C. 如果角速度足够大，可以使钢绳成水平拉直

D. 两个体重不同的人，摆开的夹角一样大

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【详解】AB．对座椅受力分析，如图所示

y轴上

Fcosθ=mg 

解得 

x轴上

Fsinθ=mω2（r+Lsinθ）

则

则选项AB正确；

C．因钢绳拉力的竖直分量等于人的重力，则即使角速度足够大，也不可以使钢绳成水平拉直，选项C错误；

D．根据

两边可消掉m，即两个体重不同的人，摆开的夹角θ一样大，选项D正确。

故选ABD。

12. 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量均为m的两个物体A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为RA=r，RB=2r，与盘间的动摩擦因数μ相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是（　　）

A. 此时绳子张力为T=3μmg

B. 此时圆盘的角速度为ω=

C. 此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外

D. 此时烧断绳子，A仍相对盘静止，B将做离心运动

【答案】ABC

【解析】

【分析】

【详解】A．两物体角速度相同，所以B所受向心力比A大，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B有背离圆心的离心趋势，A有指向圆心的近心趋势。设此时绳子的张力大小为T，对A、B分别应用牛顿第二定律有

两式联立解得

T=3μmg

故A正确；

B．由上面分析可知

解得此时圆盘的角速度为

故B正确；

C．此时A有指向圆心的近心趋势，所受摩擦力方向沿半径指向圆外，故C正确；

D．A、B以角速度做匀速圆周运动时所需的向心力大小分别为

若此时烧断绳子，A、B所受最大静摩擦力均不足以提供向心力，所以A、B都将做离心运动，故D错误。

故选ABC。

二、实验题（共2小题共14分，13题8分，第一空3分，最后一空2分，其它每空1分；14题6分，每空2分）

13. 用如图甲所示装置研究平抛运动．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上．钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上．由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．

（1）下列实验条件必须满足的有______．

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末端水平

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

（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．

a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的______（选填“最上端”“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点：在确定y轴时______（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行．

b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图乙所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则______（选填“＞”、“＜”或者“=”）．可求得钢球平抛的初速度大小为______（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）．

【答案】    ①. BD    ②. 球心    ③. 需要    ④. >    ⑤. x

【解析】

【详解】(1)[1]ABD.为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的．同时要让小球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点．故A不符合题意，BD符合题意．

C．挡板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化．故C不符合题意．

(2) a、[2][3]小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置；故应以球心在白纸上的位置为坐标原点；小球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必须保证与重锤线平行．

b、[4][5]如果A点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则AB和BC的竖直间距之比为1：3；但由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于1：3；由于两段水平距离相等，故时间相等，根据y2-y1=gt2可知：

t=

则初速度为：

v==x

14. 频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用如图甲所示的实验装置探究平抛运动的特点。他们分别在该装置正上方A处和右侧B处安装了频闪仪器并进行拍摄，得到的频闪照片如图乙，O为抛出点，P为抛出轨迹上某点。

（1）乙图中，A处拍摄的频闪照片为________（选填“a”或“b”）。

（2）测得图乙a中OP距离为45 cm，b中OP距离为30 cm，已知重力加速度g取10 m/s2，则物体平抛运动的初速度为________ m/s，物体通过P点时的速度为________ m/s。

【答案】    ①. b    ②. 1    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]A处拍摄的是小球水平方向的位移，应是匀速直线运动，所以频闪照片是b。

（2）[2]根据平抛运动规律

，

将，代入上式解得

，

[3]P点速度

三、计算题（共4小题共46分）

15. 从某一高度处水平抛出一物体，它落地时速度是50 m/s，方向与水平方向成53°角。（不计空气阻力，g取10 m/s2，cos 53°=0.6，sin 53°=0.8）求：

(1)抛出点的高度和水平射程；

(2)抛出后3 s末的速度；

(3)抛出后3 s内的位移。

【答案】(1)80 m，120 m；(2)30 m/s，与水平方向的夹角为45°；(3)45 m，与水平方向的夹角的正切值为

【解析】

【分析】

【详解】(1)设落地时竖直方向的速度为vy，水平速度为v0，则有

抛出点的高度为

水平射程

(2)设抛出后3 s末的速度为v3，则竖直方向的分速度

抛出后3 s末的速度

设速度方向与水平方向的夹角为α，则

故

 (3)3 s内物体的水平位移

竖直方向位移

故物体在3 s内的位移

设位移方向与水平方向的夹角为θ，则

16. 如图所示，两绳系一质量为m＝0.1kg的小球，绳AC长L＝2m，两端都拉直时与轴的夹角分别为与，问：

（1）球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧；

（2）当角速度为3 rad/s时，上、下两绳拉力分别为多大。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）当AC绳拉直但没有力时，即恰为零时，由重力和绳BC的拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有

解得

同理，当恰为零时，根据牛顿第二定律，有

解得

所以当

时两绳均张紧。
（2）当时，两绳均处于张紧状态，此时小球受、mg三力作用，正交分解后可得，水平方向与竖直方向分别有

代入数据后解得

17. 如图所示，小球在外力作用下，由静止开始从A点出发做匀加速直线运动，到B点时消除外力．然后，小球冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆环，恰能维持在圆环上做圆周运动通过最高点C，到达最高点C后抛出，最后落回到原来的出发点A处．试求：

（1）小球运动到C点时的速度；

（2）A、B之间的距离．

【答案】（1） （2）

【解析】

【详解】试题分析：（1）小球冲上竖直半圆环，恰能通过最高点C，重力恰好提供向心力，根据向心力公式列式即可求解；（2）从C到A做平抛运动，根据平抛运动规律列式即可求解．

（1）小球恰好经过C点，在C点重力提供向心力，则有：

解得：

（2）小球从C到A做平抛运动，则有：

解得：

则A、B之间的距离

18. 一小船渡河，河宽d＝180 m，水流速度v1＝2.5 m/s。

（1）若船在静水中的速度为v2＝5 m/s。

①欲使船在最短的时间内渡河，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？

②欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？

（2）若船在静水中的速度v2＝1.5 m/s，要使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？

【答案】（1）①船头应朝垂直河岸方向，36s，，②船头与上游河岸成60°，，180m；（2）船头应朝上游与河岸成53°方向，，

【解析】

【详解】(1)若v2＝5 m/s。欲使船在最短时间内渡河，船头应朝垂直河岸方向；当船头垂直河岸时，如图所示

合速度为倾斜方向，垂直分速度为v2＝5 m/s，

②欲使船渡河航程最短，合速度应沿垂直河岸方向，如图所示

船头应朝v2方向。垂直河岸过河要求 ，有

得

所以当船头与上游河岸成60°时航程最短

(2)若v2＝1.5 m/s。与(1)中②不同，因为船速小于水速，所以船一定向下游漂移，设合速度方向与河岸下游方向夹角为θ，则航程

欲使航程最短，需θ最大，如图丙所示，由出发点A作出v1矢量，以v1矢量末端为圆心，v2大小为半径作圆，A点与圆周上某点的连线即为合速度方向，欲使v合与水平方向夹角最大，应使v合与圆相切，即

得

所以船头应朝上游与河岸成53°方向