2022-2023学年福建省福州市福清市第三中学高一下学期第二次月考物理试题含答案

  福清三中2022-2023学年第二学期高一年第二次月考

物理试题

（时间：75分钟  总分：100分）

一、单项选择题：（每题3分，共24分）

1.如图4­2­9所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动．当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是(　　)

A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大了B．物体所受弹力增大，摩擦力减小了

C．物体所受弹力增大，摩擦力不变    D．物体所受弹力和摩擦力都减小了

2.杂技演员表演“水流星”，在长为1.6 m的细绳的一端，系一个总质量m＝0.5 kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点时的速率为4 m/s，则下列说法正确的是(g取10 m/s2)(　　)

A．“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出

B．“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的水的压力均为零

C．“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用

D．“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5 N

3．如图4­2­10所示，一小物块以大小为a＝4 m/s2的向心加速度做匀速圆周运动，半径R＝1 m，则下列说法正确的是(　　)

A．小物块运动的角速度为2 rad/s   B.小物块做圆周运动的周期为2πs

C．小物块t＝s内通过的位移大小为 m  D.小物块在π s内通过的路程为零

4．如图4­2­11所示，两轮压紧，通过摩擦传动(不打滑)，已知大轮半径是小轮半径的2倍，E为大轮半径的中点，C、D分别是大轮和小轮边缘的一点，则E、C、D三点向心加速度大小关系正确的是(　　)

A．aC＝aD＝2aE　B．aC＝2aD＝2aE   C．aC＝＝2aE   D．aC＝＝aE

5．某高速公路弯道处设计为内侧低外侧高的圆弧弯道，使路面与水平面有一倾角α，弯道半径为R.当汽车在该弯道处沿侧向的摩擦力恰为零时，汽车转弯的速度v为(　　)

A．v＝     B．v＝

C．v＝           D．安全速度与汽车的质量有关

6．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）

A．如图a，汽车通过拱桥最高点时对桥的压力大于重力

B．如图b所示是一圆锥摆，增大θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度变大

C．如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力等于在B位置时的支持力

D．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用

7．长为L的细线一端拴一质量为m的小球，小球绕细线另一固定端在竖直平面内做圆周运动并恰能通过最高点，不计空气阻力，设小球通过最低点和最高点时的速度分别为v1和v2，细线所受拉力分别为F1、F2，则(　　)

A．v1＝    B．v2＝0    C．F1＝5mg    D．F2＝mg

8.如图所示，一名运动员在参加跳远比赛，他腾空过程中离地面的最大高度为L，成绩为4L。假设跳远运动员落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为，运动员可视为质点，不计空气阻力。则等于（　　）

A．   B．    C．   D．

二、多项选择题：（每题4分，共16分）

9．(多选)如图4­2­15所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是                 (　　)

A．球A的线速度必定大于球B的线速度

B．球A的角速度必定小于球B的角速度

C．球A的运动周期必定小于球B的运动周期

D．球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力

10. (多选)如图4­4­13所示，水平转台上放着A、B、C三个物体，质量分别为2m、m、m，离转轴的距离分别为R、R、2R，与转台间的动摩擦因数相同，转台旋转时，下列说法中正确的是(　　)

A．若三个物体均未滑动，C物体的向心加速度最大

B．若三个物体均未滑动，B物体受的摩擦力最大

C．转速增加，A物体比B物体先滑动

D．转速增加，C物体先滑动

11．(多选)如图4­4­14所示，小球原来能在光滑水平面上做匀速圆周运动，若剪断BC间的细线，当A球重新做匀速圆周运动后，A球的(　　)

A．运动半径变大   B．速率变大

C．角速度变大     D．周期变大

12．(多选)如图所示，两个圆弧轨道固定在水平地面上，半径相同，A轨道由金属凹槽制成，B轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别用和表示，则下列说法正确的（　　）

A．若，则两小球都能沿轨道运动到最高点

B．若，两个小球沿轨道上升的最大高度均为

C．适当调整可使B小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口

D．若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，A小球的最小高度为，B小球在>的任何高度均可

三、实验题(每空2分，共20分)

13.图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，要想得到小球在空中做平抛运动的轨迹就得设法用铅笔描出小球经过的位置（每次使用铅笔记下小球球心在木板土的水平投影点），用平滑曲线连起来就得到了小球做平抛运动的轨迹。

（1）实验测量平抛运动的初速度时产生误差和错误，与较大误差和错误有关的是________。（填涂在答题卡选项上）

A．斜槽轨道末端未调不够水平    B．小球受到空气阻力

C.没有平衡摩擦力           D．小球每次没有从斜槽同一高度静止释放

 （2）在该实验中，在取下白纸前，应确定坐标轴原点O，并建立直角坐标系，在图中，坐标原点选择正确的是_________。（填涂在答题卡选项上）

A．B.C.

（3）某同学在实验过程中，记录了小球平抛运动轨迹的一部分，如图所示。x轴沿水平方向，y轴是竖直方向，由图中所给的数据可求出：图中坐标原点O_______（填“是”或“不是”）抛出点； O到B点的运动时间是________s，平抛物体的初速度是_______m/s（g取10m/s2）

14.用如图甲所示的向心力演示仪探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之转动，塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比由上至下分别是1∶1，2∶1和3∶1（如图乙所示）。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比，实验时，将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，他们所受向心力大小之比可由两塔轮中心标尺露出的等分格数计算出。

 （1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的______方法；（填涂在答题卡选项上）

A．理想实验法　　B．等效替代法　　C．控制变量法　　D．演绎法

（2）若要探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带调制第_______（填涂A.“一”、B.“二”、C.“三”）层塔轮；（3）然后将质量相等的两个小球分别放置挡板______（填涂“A”、“B”）和挡板C处；（填涂在答题卡选项上）

（4）若传动皮带套在塔轮第二层，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为______；

（5）若质量相等的两小球分别放在挡板B和挡板C处，传动皮带位于第三层，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为_____。

四、计算题：（总共40分）

15．(12分)质量为103 kg的小汽车驶过一座半径为50 m的圆形拱桥，到达桥顶时的速度为5 m/s， g取10 m/s2。求：(1)汽车在桥顶时对桥的压力；(2)如果要求汽车到达桥顶时对桥的压力为零，且车不脱离桥面，到达桥顶时的速度应是多大？ （答案可保留根号）

16．（12分）如图4­4­16所示，让摆球从图中的A位置由静止开始下摆，正好摆到最低点B位置时摆绳被拉断．设摆绳长度l＝1.6 m，摆球质量为0.5 kg，摆绳的最大拉力为10 N，悬点O与地面的竖直高度H＝4.0 m，不计空气阻力，g取10 m/s2.求：(1)摆球落地时速度的大小；

(2) C点到D点的距离。（答案可保留根号）

17.(16分)如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R=0.5m，平台与轨道的最高点等高，一质量m=1kg的小球（可视为质点）从平台边缘的A处以一定的水平速度射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径OP与竖直线的夹角为53°，小球在最低点B对外轨压力为68N，已知，。

（1）求小球到达圆弧轨道最低点B时的速度大小。（答案可保留根号）

（2）小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时，求小球对轨道的弹力。

（3）若圆轨道是粗糙的，以相同的初速度平抛，小球恰好到达管口Q，求圆周运动中克服摩擦力做的功。

答案

1【解析】　物体受力如图所示，由牛顿第二定律得，水平方向N＝mω2r，竖直方向f－mg＝0，故当角速度增大时，物体所受弹力增大，摩擦力不变，选项C正确．【答案】　C

2【解析】：选B　“水流星”在最高点的临界速度v＝＝4 m/s，由此知绳的拉力恰好为零，且水恰好不流出容器，处于完全失重状态，但受重力作用，故选B。

3【解析】　因为a＝ω2R，所以小物块运动的角速度为ω＝＝2 rad/s，周期T＝＝π s，选项A正确B错误；小物块在 s内转过，通过的位移为 m，在π s内转过一周，通过的路程为2π m，选项C、D错误．【答案】　A

4【解析】　同轴转动，C、E两点的角速度相等，由a＝ω2r，有＝2，即aC＝2aE；两轮边缘点的线速度大小相等，由a＝，有＝，即aC＝aD，故选C.【答案】　C

5【解析】　当汽车在该弯道处沿侧向的摩擦力恰为零时，汽车转弯所需的向心力由重力和路面支持力的合力提供，即mgtan α＝m，则汽车的转弯速度为v＝，选项A正确．【答案】　A

6【解析．C【详解】A.题图a中，汽车通过拱桥最高点时重力的一部分（或者全部）用于提供汽车做圆周运动的向心力，所以此时汽车对桥的压力小于重力，故A错误；

B.题图b中，设圆锥摆的角速度为ω，高度为h，则根据牛顿第二定律有

所以当θ增大且h不变时，ω不变，故B错误；

C.题图c中，A、B与圆锥顶点连线的倾角大小相同，所以在A位置小球所受筒壁的支持力等于在B位置时的支持力，故C正确；

D.题图d中，火车转弯超过规定速度行驶时，所需的向心力增大，重力和轨道支持力的合力不足以提供向心力，此时还需要外轨对车轮的作用力提供一部分向心力，所以外轨和轮缘之间存在挤压作用，而内轨和轮缘之间没有挤压作用，故D错误。故选C。

7【解析】　小球恰能通过最高点，细线拉力F2＝0，由mg＝m，得v2＝；由机械能守恒定律得：m＝mg·2L＋m，解得：v1＝；通过最低点时，由F1－mg＝m，解得F1＝6mg.故选A.【答案】　A

8【解析】运动员从最高点到落地的过程做平抛运动，根据对称性知平抛运动的水平位移为，则有解得运动员通过最高点时的速度为则有则故ABD错误，C正确，故选C。

9【解析】　两球均贴着圆锥筒的内壁，在水平面内做匀速圆周运动，它们均受到重力和筒壁对它们的弹力作用，其合力必定在水平面内时刻指向圆心，如图所示．由图可知，筒壁对球的弹力为，对于A、B两球，因质量相等，θ角也相等，所以A、B两球受到筒壁的弹力大小也相等，由牛顿第三定律知，A、B两球对筒壁的压力大小也相等，D错误．对球运用牛顿第二定律得＝m＝mrω2＝mr，可解得球的线速度v＝，角速度ω＝，周期T＝2π.由此可见，球的线速度随轨道半径的增大而增大，所以A球的线速度必定大于B球的线速度，A正确．球的角速度随半径的增大而减小，周期随半径的增大而增大，所以A球的角速度小于B球的角速度，A球的周期大于B球的周期，B正确，C错误．【答案】AB

10【解析】　三个物体均未滑动时，做圆周运动的角速度相同，均为ω，根据a＝ω2r知，半径最大的向心加速度最大，A正确；三个物体均未滑动时，静摩擦力提供向心力，fA＝2mω2R，fB＝mω2R，fC＝2mω2R，B物体受的摩擦力最小，B错误；转速增加时，角速度增加，当三个物体都刚要滑动时，对A：2μmg＝2mω2R，对B：μmg＝mω2R，对C：μmg＝2mω2R，所以当转速增加时，C的静摩擦力提供向心力首先达到不足，C物体先滑动，D正确；A与B要么不动，要么一起滑动，C错误．【答案】　AD

11【解析】　球A的向心力由线的拉力提供，开始时，F向＝(mB＋mC)g，若剪断BC间的细线，拉力提供的向心力F′向＝mBg＜F向，故球A将做离心运动，所以运动半径要变大，A正确；在此过程中，球A要克服绳的拉力做功，动能减小，故速率减小，B错；由v＝ωr知，角速度减小，C错；由v＝知，T增大，D正确．【答案】　AD

12【解析】A．B轨道是双轨模型，若时，B球能沿轨道运动到最高点，若A小球恰好运动到最高点，则有，；解得。可知，若小球A能够到达最高点，需要，A错误；B．B轨道是双轨模型，若，则B小球沿轨道上升的最大高度为，若，则小球A越过A轨道的下半个圆后从轨道上侧某位置脱离轨道，即小球A沿轨道上升的最大高度小于，B错误；C．B小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口，则有，；对B球有，解得，C正确；D．B轨道是双轨模型，若>，B小球沿轨道运动并且从最高点飞出，根据上述，若A小球恰好运动到最高点，则。可知，若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，A小球的最小高度为，D正确。【答案】　CD

三实验题

13．（1）AD   （2） C    （3）不是   

（1）A．斜槽轨道末端未调水平，则小球不是做平抛运动，测量误差较大，所以A正确；

B．小球受到空气阻力较小对实验误差影响不大，可忽略不计，所以B错误；

C．不需要平衡摩擦力，所以C错误；D．必须保证小球每次从斜槽同一高度静止释放，小球的初速度才保证相同，误差才能减小，所以D正确；故选AD。

（2）坐标原点0选择小球球心位置及球心刚出轨道位置，则选择图C。

（3）根据平抛运动规律可得解得

假设O为坐标原点是抛出点，则有

所以图中坐标原点O不是抛出点。

O到B点的运动时间为

平抛物体的初速度为

14.（1）C； （2） ①A   ②B ；  （3） 1：2 ；  （4） 2：9

（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的控制变量法，故选C。

（2）要探究向心力和半径的关系时，由可知需要保证质量和角速度相同，而只有第一层皮带传送时线速度相等且半径相等，则两盘转动的角速度相等，所以应将传动皮带调制第一层，将质量相等的两个小球分别放置挡板B和C处，就能保证有不同的半径，而具有相同的角速度，从而能研究向心力与半径的关系；

（3）根据可知，传动皮带套在塔轮第二层时，两轮边缘的线速度相等，角速度的比值与盘的半径成反比，即为1：2；

（4）传动皮带套在塔轮第三层时，塔轮的半径之比为3：1，则角速度之比为1：3，rB=2rC，由代入数据可知

即左右两标尺的露出的格子数之比为2：9。

四、计算题

15【解析】　(1)汽车在最高点时重力与支持力的合力提供向心力．mg－N＝m

N＝mg－m＝9 500 N      

由牛顿第三定律可知，汽车对桥的压力N′＝9 500 N(竖直向下)．   

(2)当汽车对桥面压力恰好为0时，有：mg＝m

v＝＝10 m/s.     

16【解析】 (1)摆球在B点时，摆绳的拉力恰好达到最大值，根据牛顿第二定律得：F－mg＝m（3分）

摆绳被拉断后，由B到D的过程中，由动能定理得：mg(H－l)＝m－m   （3分）

联立以上两式解得：vD＝8 m/s.     （1分）

(2)D点到C点的距离在数值上等于平抛运动的水平位移s，则H－l＝gt2.    （2分）

s＝vBt   （2分） ，

联立解得：s＝ m≈2.8 m.  （1分）

17【解析】（1）根据牛顿第二定律：（2分）

解得小球到达圆弧轨道最低点B时的速度大小（1分）

（2）根据机械能守恒：（2分）

解得

根据牛顿第二定律：（2分）

解得轨道对小球的弹力：（1分）

方向向下，根据牛顿第三定律，小球对轨道的弹力8N，方向向上。（1分）

（3）小球从A到P的高度差：①

小球做平抛运动由②   （1分）

则小球在P点的竖直分速度③ （1分）

把小球在P点的速度分解可得：tan53°=④ （1分）

由①②3④解得：

小球平抛初速度：（1分）

若圆轨道是粗糙的，以相同的初速度平抛，恰好到达管口Q， 则

由A到Q的整个过程中，重力不做功，只有摩擦力做功，根据动能定理，摩擦力做功

（2分）

即克服摩擦力做的功为。（1分）