2022-2023学年山东省临沂市第一中学文峰校区高一4月月考物理试题含答案

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  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∶1B. 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=25mB. x=5mC. v0=10m/sD. 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ABD10. 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=3μmgB. 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==x14. 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