湖北省武汉市武昌实验中学2023-2024学年高二下学期3月月月考物理试题

这是一份湖北省武汉市武昌实验中学2023-2024学年高二下学期3月月月考物理试题，共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
命题教师：高一物理组考试时间：2024年3月26日上午9：00—10：15
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．2023年8月3日，在成都第31届世界大学生夏季运动会田径项目男子三级跳远决赛中，中国某运动员以17.01m的成绩夺得冠军。不计空气阻力，对该运动员，下列说法正确的是（ ）
A．在下落过程中，重力势能一直减小
B．在起跳的过程中，地面对其做的功等于其机械能的增加量
C．在最高点时的动能为零
D．在助跑过程中，地面对运动员的摩擦力做正功
2．位于贵州的“中国天眼”（FAST）是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST可以测量地球与木星之间的距离。当FAST接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍。若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为（ ）
A．年B．年C．年D．年
3．如图所示，在半径为R均匀质量分布的某个球形天体中，挖去一半径为的球形空穴，空穴跟球形天体相切。另一均匀小球，其球心位于跟空穴中心连线上的A处，小球球心与球形空穴中心距离为d=2R，万有引力常量为G，已知小球与该天体之间的万有引力大小为F0。现将小球向左移动使得，这时两球间的引力F与F0的比值约等于（ ）
A．B．C．D．
4．如图所示，一根跨过定滑轮的细线与放在粗糙水平地面上的物体相连．现在细线的自由端施加一恒力F，将物体从A点途经B点拉到C点、已知AB=BC，下列说法正确的是（ ）
A．物体从A点到B和从B点到C点过程中克服摩擦力所做的功相等
B．物体从A点到B点过程中克服摩擦力所做的功小于物体从B点到C点过程中克服摩擦力所做的功
C．拉力F在物体从A点到B点过程中所做的功等于物体从B点到C点过程中所做的功
D．拉力F在物体从A点到B点过程中所做的功大于物体从B点到C点过程中所做的功
5．宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统简化为如图所示模型，质量相等的三颗星体位于边长为l的等边三角形的三个顶点上，三颗星体绕同一点做周期为T的匀速圆周运动。已知引力常量为G，不计其他天体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法中正确的是（ ）
A．三颗星体圆周运动的向心力相同
B．三颗星体的质量均为
C．三颗星体自转角速度相同
D．三颗星体线速度大小均为
6．如图所示，原长为L的轻弹簧一端固定在O点，另一端与质量为m的小球相连，小球穿在倾斜的光滑固定杆上，杆与水平面之间的夹角为α，小球在A点时弹簧水平且处于原长，OB垂直于杆，C点是杆上一点且A、C关于B点对称。将小球从A由静止释放，到达D点时速度为零，OD沿竖直方向，弹簧始终在弹性限度内。则（ ）
A．下滑过程中，小球在C点的动能最大
B．下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同
C．小球在C点的动能为mgLsinα
D．从B运动到D的过程中，重力势能与弹性势能之和增大
7．A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示。已知地球的半径为0.8r，万有引力常量为G，卫星A的线速度大于卫星B的线速度，不考虑A、B之间的万有引力，则下列说法正确的是（ ）
A．卫星A的加速度小于卫星B的加速度
B．卫星A与B的周期之比为1：4
C．地球的质量为
D．地球的第一宇宙速度为
8.地球刚诞生时自转周期约是8小时，因为受到月球潮汐的影响，自转在持续减速，现在地球自转周期是24小时。与此同时，在数年、数十年的时间内，由于地球板块的运动、地壳的收缩、海洋、大气等一些复杂因素以及人类活动的影响，地球的自转周期会发生毫秒级别的微小波动。科学研究指出，若不考虑月球的影响，在地球的总质量不变的情况下，地球上的所有物质满足常量，其中m1、m2、mi………mᵢ表示地球各部分的质量，r1、r2、……n为地球各部分到地轴的距离，ω为地球自转的角速度，如图所示。根据以上信息，结合所学，判断下列说法正确的是（ ）
A．月球潮汐的影响使地球自转的角速度变小
B．若地球自转变慢，地球赤道处的重力加速度会变小
C．若仅考虑A处的冰川融化，质心下降，会使地球自转周期变小
D．若仅考虑B处板块向赤道漂移，会使地球自转周期变小
9．如图所示，轨道1、3均是卫星绕地球做圆周运动的轨道示意图，轨道1的半径为R，轨道2是卫星绕地球做椭圆运动的轨道示意图，轨道3与轨道2相切于B点，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，三个轨道和地心都在同一平面内，已知在1、2两轨道上运动的卫星的周期相等，引力常量为G，地球质量为M，三颗卫星的质量相等，则下列说法正确的是（ ）
A．椭圆轨道2的长轴大于圆轨道1的直径
B．卫星在轨道1上的加速度比在轨道2上A点的加速度小
C．卫星在轨道1上的速率比在轨道2上过A点的速率小
D．若OA=0.4R，则卫星在轨道2上B点的速率
10．如图所示，小球A的质量为2m，小球B、C的质量均为m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长．现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角α由60°变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，且弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g，以弹簧原长为弹性势能零势面。在此过程中，设ABC的动能分别为EkA、EKB、EKC，则：（ ）
A．A运动时，三小球的动能之比为
B．A的动能最大时，B对地面的压力大小为2mg
C．A的动能最大时，弹簧与三小球构成的系统势能最小
D．弹簧的弹性势能最大值为
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11．（6分）（1）在学习了万有引力定律和宇宙速度后甲乙丙三位同学对近似“称”月球质量展开了充分讨论，已知月球直径D和引力常数G。甲同学提出可以将已知质量为m的钩码和测力计带至月球，通过测力计测出钩码的重力W，由万有引力定律得到月球质量m月= 。
（2）乙同学提出可以采用一把刻度尺和一块秒表来“称”出月球质量，假设质量为m的钩码自由下落的高度为h，下落的时间为t，则m月可以表示为 （填选项，下同）
A．B．C．D．
（3）丙同学提出可以从地球向月球发射嫦娥卫星，待嫦娥卫星在绕月轨道稳定做匀速圆周运动后，测出卫星公转一圈的时间T和轨道半径r，根据计算。如果丙同学思路正确，则嫦娥卫星的发射速度应为
B.大于7.9km/s小于11.2km/sC.大于11.2km/s小于16.7km/sD.大于16.7km/s
12．（10分）在验证机械能守恒定律的实验中，某同学采用如下图装置，绕过轻质定滑轮的细线上悬挂质量相等的重物A和B，在B下面再挂钩码C。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz。
（1）如图所示，在重物A下方固定打点计时器，用纸带连接A，测量A的运动情况。下列操作过程正确的是 ；
A．选择同材质中半径较大的滑轮
B．安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上
C．接通电源前让重物A尽量靠近打点计时器
D．应选取最初第1、2两点间距离接近2mm的纸带
（2）某次实验结束后，打出的纸带的一部分如图所示，A、B、C为三个相邻计时点。则打下B点时重锤的速度vB= m/s；（结果保留三位有效数字）
（3）如果本实验室电源频率大于50Hz，则瞬时速度的测量值 （选填“偏大”或“偏小”）；
（4）已知重物A和B的质量均为M，钩码C的质量为m，某次实验中从纸带上测量重物A由静止上升高度为h时对应计时点的速度为v，取重力加速度为g，则验证系统机械能守恒定律的表达式是 ；
（5）为了测定当地的重力加速度，改变钩码C的质量m，测得多组m和对应的加速度a，作出图像如图所示，图线与纵轴截距为b，则当地的重力加速度为 。
13．（10分）如图所示为一弹射游戏装置，长度L=1m的水平轨道AB的右端固定弹射器，其左端B点与半径为r=0.2m的半圆形光滑竖直轨道平滑连接。已知滑块质量m=0.5kg，可视为质点。滑块与弹簧未拴接，压缩弹簧后，弹射器静止释放滑块且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能，滑块在A点弹出。滑块与AB间的动摩擦因数μ=0.5，忽略空气阻力，每次游戏都要求滑块能安全通过半圆形轨道最高点C，g=10m/s2，求：
（1）滑块恰好能通过圆形轨道晸高点C时的速度大小vC；
（2）在O点右侧有一个小盒子，盒子上开有小孔，孔口D点与圆轨道的圆心O等高，并与O点的水平距离为0.4m，要想让滑块能从D点掉入盒子中，求滑块在C点对轨道的作用力大小FN及对应所需弹簧的弹性势能Ep。
14．（16分）某电动机工作时输出功率P与拉动物体的速度v之间的关系如图所示，现用该电动机在水平地面内拉动一物体（可视为质点），运动过程中轻绳始终处在拉直状态，且不可伸长，如图所示，已知物体质量m=1kg，与地面的动摩擦因数μ1=0.35，离出发点左侧s距离处另有一段动摩擦因数为μ2=0.45、长为d的粗糙材料铺设的地面。（g取10m/s2）
（1）若s足够长，启动电动机后，则物体在地面能达到的最大速度是多少？
（2）若s=0.16m，d=0.15m，启动电动机后，则物体刚进入粗糙材料时电动机的输出功率和物体刚离开粗糙材料时的速度。
15．（18分）如图所示，倾角为θ=37°的斜面与圆心为O、半径R=0.9m的光滑圆弧轨道在B点平滑连接，且固定于竖直平面内。斜面上固定一平行于斜面的轻质弹簧，现沿斜面缓慢推动质量为m=0.8kg的滑块a使其压缩弹簧至A处，将滑块a由静止释放，通过D点时轨道对滑块a的弹力为零。已知A、B之间的距离为L=1.35m，滑块a与斜面间动摩擦因数μ=0.25，C为圆弧轨道的最低点，CE为圆弧轨道的直径，OD水平，滑块a可视为质点，忽略空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）求滑块a在C点对轨道压力的大小。
（2）求滑块a整个运动过程中系统因摩擦而产生的热量。
（3）若仅将滑块a换为质量为m2=0.05kg的滑块b，滑块b由A点弹出后立即撤去弹簧，求滑块b第一次落在斜面上的位置至B点的距离。
湖北省武昌实验中学高一年级3月月考
物理解析
命题教师：高一物理组考试时间：2024年3月26日上午9：00—10：15
1．A
【详解】A．该运动员在下落过程中，竖直方向上的高度一直减小，故重力势能一直减小，选项A正确
B．该运动员在起跳的过程中，地面对其做的功为0，选项B错误；
C．该运动员在最高点时还有水平速度，则其速度不为零，动能不为零，选项C错误；
D．该运动员在助跑过程中，静摩擦力的作用点在力方向上没有位移，故不做功，选项D错误。
故选A。
2．C
【详解】设地球与太阳距离为r，根据题述可知木星与太阳的距离为
设木星的公转周期为T年，根据开普勒定律，则有
解得
年
故选C。
3．A
【详解】假设球体完整，对小球的万有引力为
挖去部分对小球的万有引力为
剩余部分球体对小球的万有引力为
当小球左移动使得时，同理假设球体完整，对小球的万有引力为
挖去部分对小球的万有引力为
剩余部分球体对小球的万有引力为
所以
故选A。
4．D
【详解】C、D、作用在绳右端的力为F，根据同一根绳上的张力相等可知拉物体的力也为F，设绳与水平的夹角为θ，则，而从A到B和B到C的夹角θ逐渐增大，有，C错误，D正确．
A、B、根据滑动摩擦力做功，可得θ逐渐增大，滑动摩擦力做功逐渐减小，可知A点到B点过程中克服摩擦力所做的功大于物体从B点到C点过程中克服摩擦力所做的功，A、B均错误．故选D．
【点睛】掌握同一根连接绳上有五同：相同的加速度、相同的拉力、相同的速度、相同的功率、相同的功．
5．【答案】D
【详解】AB．轨道半径等于等边三角形外接圆的半径，根据几何关系可知
根据题意可知这三颗星的质量相同，设为M，则根据牛顿第二定律有
解得
向心力是矢量，故A，B错误；
CD．根据牛顿第二定律有
解得线速度大小为
根据公转周期可以计算共转角速度，不能计算自转角速度，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．下滑过程中，小球在CD中间某位置合力为零，可知此时的动能最大，即C点的动能不是最大，故A错误；
B．在A点时，因弹簧处于原长，则小球的加速度为gsinθ；在B点时，弹簧处于压缩状态，且弹力方向垂直于斜杆，可知小球的加速度也为gsinθ；在C点时，因弹簧也处于原长，则小球的加速度为gsinθ，即下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同，故B正确；
C．从A到C由动能定理
即小球在C点的动能为mgLsin2α，故C错误；
D．因小球下滑过程中，重力势能、动能和弹性势能之和守恒，则从B运动到D的过程中，动能先增加后减小，则重力势能与弹性势能之和先减小后增大，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设轨道半径为r，则有
解得
故半径越小，线速度越大，因为卫星A的线速度大于卫星B的线速度，故。又因为
解得
因为，所以，故A错误；
B．人造地球卫星绕地球转动的发射速度应大于等于第一宇宙速度，又小于第二宇宙速度，故卫星A的发射速度不可能大于第二宇宙速度，故B错误；
C．由图像可知
联立可得
，
由图像可知每隔时间T两卫星距离最近，设A、B的周期分别为TA、TB，则有
由开普勒第三定律
联立可得
，
由
故地球质量为
故C正确；
D．第一宇宙速度是最大的运行速度，由
可得
故D错误。
故选C。
8．AC
【详解】A．由题中信息，因为受到月球潮汐的影响，自转在持续减速，使地球自转的角速度变小，选项A正确；
B．根据
可知
若地球自转变慢，地球赤道处的重力加速度会变大，选项B错误；
C．根据
常量
若仅考虑A处的冰川融化，质心下降，则转动半径r减小，则角速度ω变大，则会使地球自转周期变小，选项C正确；
D．根据
常量
若仅考虑B处板块向赤道漂移，则转动半径变大，则角速度ω减小，则会使地球自转周期变大，选项D错误。
故选AC。
9．【答案】BC
【详解】A．根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道1上的半径等于在轨道2上的半长轴，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力有
可得，向心加速度为
则有故B正确；
D．以OA为半径，O点为圆心作一个圆轨道4与2轨道相切于点A，则有
卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力等于向心力有
可得
可知
则有
故C正确；
D．在1、2两轨道上运动的卫星的周期相等，则由开普勒第三定律可知，2轨道的半长轴为R，则有
卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力等于向心力有
3轨道上的线速度为
又
则有
故D错误。
故选BC。
10．BC
【详解】A. A向下运动时，B向左运动，且，随着α变化，两者速度大小关系变化，动能之比变化。故选项A错误。
B. A的动能最大时，加速度为0，由整体法得地面对地的支持力为选项B正确。
C. A、B、C运动时，系统机械能守恒，当动能最大时，系统势能最小。选项C正确。
D.当A下降到最低点时，弹簧弹性势能最大，等于A的重力势能减少量：.选项D错误
11．；C；B（1）求出，（2）
（3）由于嫦娥卫星绕月飞行，月球绕地球飞行，嫦娥卫星还未脱离地球引力的束缚，故发射速度不超过11.2km/s
12．【答案】BC/CB1.05偏小
【详解】（1）[1]A．滑轮质量越小，其动能越小，对机械能实验的影响越小，故A错误
B．安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，B正确；
C．为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，接通电源前让重锤A尽量靠近打点计时器，C正确；
D．本实验研究对象不是做自由落体运动，无需选取最初第1、2两点间距离接近2mm的纸带，D错误。
故选BC。
（2）[2]打B点时重锤的瞬时速度等于打A、C两点间的平均速度，即
（3）[3]如果本实验室电源频率大于50Hz，则计算瞬时速度时所代入的T值比实际值偏大，从而使瞬时速度的测量值偏小。
（4）[4]根据机械能守恒定律有
整理得
（5）[5]对A、B、C整体根据牛顿第二定律有
整理得
由题意可知
解得
13．【答案】（1）m/s；（2）5N，5.5J
【详解】（1）根据
解得
（2）根据平抛运动
解得
则
解得
根据牛顿第三定
滑块从A运动到C过程，列动能定理
根据题意
解得
14．【答案】（1）m/s；（2）1.6W；0.1m/s
【详解】（1）在s段地面，物体所受摩擦力
假设速度能超过0.5m/s，功率最大后，当速度最大时，摩擦力与牵引力平衡，则最大速度
假设成立，即物体在地面能达到的最大速度是m/s。
（2）在s段地面，速度达到0.5m/s之前，根据P=Fv可知，牵引力恒定，为
做匀加速直线运动，设加速度为a，则
速度达到v=0.5m/s时，运动距离
显然，在到达粗糙材料铺设的地面时，物体速度还小于v=0.5m/s，物体在达到粗糙材料之前，做初速度为零的匀加速直线运动。
设滑上粗糙面时的速度为v1，则
此时电动机的输出功率
在粗糙面上滑行时，摩擦力
速度达到0.5m/s之前，加速度大小
离开粗糙材料过程
解得
15．【答案】（1）24N；（2）7.92J；（3）1.8m
【详解】（1）由题可知，滑块a在D点处的速度为0，对滑块a由C至D点过程，由动能定理有
对滑块a在C点由牛顿第二定律有，
结合牛顿第三定律可知，滑块a在C点对轨道压力的大小
（2）设滑块a在A处时弹簧储存的弹性势能为Ep，由能量守恒定律可知
解得
最终滑块a在B与B关于C对称的点之间运动，由能量守恒可知，
解得，
（3）设滑块b能通过E点，对滑块b由A点至E点由能量守恒有
解得
滑块b恰好能通过E点时，有
可知，假设成立，设滑块b在空中运动的时间为t，滑块b落在斜面上的位置与B之间的水平距离为d，则有，
解得
又有
解得1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
C
A
D
D
B
C
AC
BC
BC