山东省青岛第一中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷

这是一份山东省青岛第一中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷，共15页。试卷主要包含了04，1 1 2，2m；1等内容，欢迎下载使用。
2024.04
一、选择题：（1-8题单选，每题3分，9-14题多选，每题4分，共48分）
1．穿梭于大街小巷的共享单车解决了人们出行的“最后一公里”问题。单车的传动装置如图所示，链轮的齿数为38，飞轮的齿数为16，后轮直径为660mm。已知齿轮的齿数比等于半径比，若小明以．匀速骑行，则脚踩踏板的角速度约为（ ）
A．B．C．D．
2．在电视剧里，我们经常看到这样的画面：屋外刺客向屋里投来两支飞镖，落在墙上，如图所示。现设飞镖是从同一位置做平抛运动射出来的，飞镖A与竖直墙壁成53°角，飞镖B与竖直墙壁成37°角，两落点相距为d，试求刺客离墙壁有多远（已知，）（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔（小孔光滑）的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动，现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动，而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置，则改变高度后与原来相比较，下面的判断中正确的是（ ）
A．细线所受的拉力不变B．小球P运动的线速度变大
C．小球P运动的周期不变D．Q受到桌面的静摩擦力变小
4．2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测卫星顺利实施近火制动，完成火星捕获，正式踏入环绕火星轨道。假设火星可视为半径为R的均匀球体，探测卫星沿椭圆轨道绕火星运动，如图所示。椭圆轨道的“近火点”P离火星表面的距离为，“远火点”Q离火星表面的距离为，万有引力常量为G。下列说法错误的是（ ）
A．若已知探测卫星在椭圆轨道运行的周期为T，可以计算得出火星的质量
B．若已知探测卫星在椭圆轨道运行的周期为T，可以计算得出火星的第一宇宙速度
C．探测卫星在“近火点”P和“远火点”Q的速率之比为2：1
D．探测卫星在“近火点”P和“远火点”Q的加速度大小之比为25：9
5．如图所示，从高H处的A点先后平抛两个小球1和2，球1刚好直接越过竖直挡板MN落在水平地面上的B点，球2与地面碰撞两次后，刚好越过竖直挡板MN，也落在B点。设球每次与水平地面碰撞后竖直方向分速度大小不变方向相反，水平方向分速度大小方向都不变，空气阻力可忽略。则竖直挡板MN的高度h是（ ）
A．B．C．D．
6．如图所示，地球可以看成一个巨大的拱形桥，桥面半径，地面上行驶的汽车中驾驶员的重力，在汽车的速度可以达到需要的任意值，且汽车不离开地面的前提下，下列分析正确的是（ ）
A．汽车的速度越大，则汽车对地面的压力也越大
B．不论汽车的行驶速度如何，驾驶员对座椅的压力大小都等于800N
C．不论汽车的行驶速度如何，驾驶员对座椅的压力大小都小于他自身的重力
D．如果某时刻速度增大到使汽车对地面的压力为零，则此时驾驶员会有超重的感觉
7．如图所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为，小球在最高点的速度大小为v，图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．当地的重力加速度大小为B．小球的质量为
C．时，杆对小球弹力方向向上D．若，则杆对小球弹力大小为
8．在一个竖直的支架上固定着两个水平的弹簧枪A和B，两弹簧枪在同一竖直平面内且出口在同一竖直线上，如图所示。A比B高h，B弹簧枪的出口距水平面高，弹簧枪A、B射出的子弹的水平射程之比为，设弹簧枪高度差不变，且射出子弹的初速度不变，要使两弹簧枪射出的子弹落到水平面上同一点，则（ ）
A．竖直支架向上移动B．竖直支架向上移动
C．竖直支架向下移动D．竖直支架向下移动
9．如图所示，一卫星先被发射至近地圆轨道1，然后再变轨到椭圆轨道2上，轨道1、2相切于Q点。经过轨道2上P点时，再次将卫星轨道变到圆轨道3，轨道2、3相切于P点。则以下说法正确的是（ ）
A．卫星从轨道1变轨到轨道2需要点火加速
B．卫星在轨道2上经过P点时的速度大于它在轨道2上经过点Q点时的速度
C．卫星在三条轨道中周期最大的为轨道3，周期最小的为轨道1
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度
10．如图所示，两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上，两者用长为L的细绳连接，木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，以下说法正确的是（ ）
A．当时，A、B相对于转盘会滑动
B．当时，绳子一定有弹力
C．在范围内增大时，B所受摩擦力变大
D．在范围内增大时，A所受摩擦力一直变大
11．如图所示，有A、B两颗行星绕同一恒星O做圆周运动，运行方向相反。A行星的周期为，B行星的周期为，在某一时刻两行星相距最近，则（ ）
A．经过时间，两行星将再次相距最近
B．经过时间，两行星将再次相距最近
C．经过时间（），两行星相距最远
D．经过时间（），两行星相距最远
12．如图，一半径为R的圆环固定于竖直平面内，圆心为O。现从圆环上距离圆心O竖直高度为的A点以水平初速度向右抛出一个小球，一段时间后，小球落在圆环上的B点（图中未画出）；当大小不同时，小球的落点B也不同。重力加速度为g，不计空气阻力，小球可视为质点。以下说法正确的是（ ）
A．当时，小球可以经过O点
B．当时，A、B两点位于一条直径上
C．当取不同值时，小球从A点运动到B点的时间不可能相同
D．若B点在O点的正下方，小球从A到B的运动过程中速度变化量最大
13．如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．物块A、B的运动属于匀变速曲线运动
B．B的向心力是A的向心力的2倍
C．盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍
D．若B先滑动，则B与A之间的动摩擦因数大于盘与B之间的动摩擦因数
14．实践小组的同学在进行户外活动时发现，有一根排污管正在向河道管口排出大量污水。这根管道水平设置，管口离河道水面有一定的高度，如图所示。为了向环保部门提供尽量详细的信息，小组同学利用随身携带的卷尺进行了测量他们河道管口的直径为D，管口到河道水面的高度为h，已知污水的水平射程为L，已知，重力加速度为g。他们利用所学物理知识结合测得的物理量进行研究。下列表达式正确的是（ ）
A．污水从离开管口到河道水面的时间为
B．污水从管口流出时的速度大小为
C．单位时间排出污水的体积为
D．空中污水的体积
二、实验题（共8分）
15．某物理兴趣小组利用实验室提供的器材“研究平抛物体的运动”
（1）下列关于实验步骤的说法正确的是________。
A．将斜槽的末端切线调成水平
B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
C．小球每次必须从斜面上的同一位置由静止开始释放
D．斜槽轨道必须光滑
（2）如图为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，今取A点为坐标原点，建立了如图所示坐标系，平抛轨道上三点的坐标值图中已标出，则：
①闪光时间间隔T为________s；
②小球平抛的初速度为________m/s；
③小球经过B点时的竖直分速度大小为________m/s；
④小球水平抛出点的坐标为：________cm；________cm。
三、计算题：
16．（8分）如图所示，暗室中一水平转台上，距离转轴长为L的位置嵌入一物块（可视为质点）。在常亮光源照射下从上往下看，转台逆时针匀速转动，如果用频闪光源照射转台，发现物块做顺时针匀速转动。已知物块质量为m频闪光源闪光频率为N，观察到物块做顺时针圆周运动的周期为T，当地重力加速度的大小为g。求：
（1）水平转台的最小转速n；
（2）转台以最小转速转动时给物块的作用力大小。
17．（10分）如图，轻杆长，中点装在水平轴O上，两端分别固定着小球A和B，A球质量为m，B球质量为，重力加速度为g，两者一起在竖直平面内绕O轴做圆周运动．
（1）若A球在最高点时，杆的A端恰好不受力，求此时B球的速度大小；
（2）若B球到最高点时的速度等于第（1）问中的速度，求此时O轴的受力大小、方向；
（3）在杆的转速逐渐变化的过程中，能否出现O轴不受力的情况？若不能，请说明理由；若能，求出此时A、B球的速度大小。
18．（12分）如图所示为宇宙演化中的一种常见现象。中子星与恒星伴星构成一个双星系统，在中子星的强大引力下，恒星的物质被中子星吸走，被吸走的物质构成中子星的吸积盘，并在吸积盘中边旋转边向位于吸积盘中心的中子星坠落。吸积过程常伴随着X射线喷发，形成喷流。某时刻，设中子星质量为，伴星质量为，二者相距L并绕二者的质量中心做角速度相同的匀速圆周运动。引力常量为G。
（1）只考虑中子星与伴星间的万有引力，求此时该双星系统的角速度；
（2）研究吸积盘中质量为m的物质并视为刚性小球，在一段不太长的时间内该小球的运动可视为轨道半径为r的匀速圆周运动，只考虑中子星对它的万有引力，求该小球的公转周期T；
（3）将中子星视为以自转周期（通常为数毫秒到数十秒）高速自转的半径为（通常为几公里）的球体，为保证赤道处的物体被中子星的万有引力拉住而不被“甩出”，求中子星的最小平均密度。
19．（14分）随着生活水平提高，网上购物逐渐增多，为提高效率，快递公司引进了包裹自动分捡设备。如图所示，传送带为自动分捡的一部分，其长度为，倾斜角为，以顺时针转动。传送带与包裹之间的动摩擦因数为，可视为质点的包裹由传送带左上方以一定的速度水平抛出，抛出点与传送带顶部的高度差，恰好可以无碰撞地进入传送带顶端，之后沿传送带运动。不计空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）包裹做平抛运动的水平分位移大小；
（2）包裹到达传送带顶端时的加速度大小；
（3）包裹从抛出到传送带底端的总时间。
物理答案
1．【答案】B
【解析】飞轮和后轮角速度相等，链轮和飞轮的边缘线速度v相等，链轮和踏板角速度相等，可得，故B正确，A、C、D错误。
2．【答案】C
【详解】把两飞镖速度反向延长，交点为水平位移中点，如图所示
设水平位移为x，根据几何关系有
解得故选C。
3．【答案】B【解析】设细线与竖直方向的夹角为，细线的拉力大小为F，细线的长度为L，P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图则有：，，，得线速度，角速度，使小球改到一个更高的水平面上做匀速圆周运动时，增大，减小，、增大，则得到细线拉力F增大，角速度增大，线速度v增大，根据公式可得周期减小，故B正确，A、C错误；对Q球，由平衡条件得知，Q受到桌面的静摩擦力等于细线的拉力大小，故静摩擦力增大，D错误。
4．【解析】【分析】
【详解】AB．已知探测卫星在椭圆轨道运行的周期为T，可根据开普勒第三定律，计算近地卫星第一宇宙速度根据可以计算火星质量M，故AB正确；
C．根据开普勒第二定律探测卫星在“近火点”P和“远火点”Q的速率之比为5：3，故C错误；
D．根据卫在“近点”P和“远点”Q的加速度大小之比为25：9，故D正确；本题选择错误的，故选C。
5．【答案】A【详解】根据题意，两小球从平抛到第一次地，竖直方向可知，两小球平抛后，同时落地，在水平方向有，由图可知可得如图所示
将球2运动倒过来看成从M运动到C点与球1从M运动到B点时间相同，则有
由几何关系可得，AM间水平距离与AB间水平距离之比为
则小球1由A运动到M与由M运动到B的时间之比为
则有，，解得故选A。
6．【答案】C
【解析】汽车的重力和地面对汽车的支持力的合力提供向心力，则有，重力是一定的，v越大，则越小，故A、B错误；因为驾驶员的一部分重力用于提供驾驶员做圆周运动所需的向心力，所以驾驶员对座椅的压力小于他自身的重力，故C正确；如果速度增大到使汽车对地面的压力为零，说明汽车和驾驶员的重力全部用于提供做圆周运动所需的向心力，处于完全失重状态，此时驾驶员会有失重的感觉，故D错误。
7．【答案】B
【解析】通过图分析可知：当，时，小球做圆周运动的向心力由重力提供，即，，A错误；当，时，重力与弹力大小相等，即，所以，B正确；当时，杆对小球的弹力方向与小球重力方向相同，竖直向下，故时，杆对小球的弹力方向竖直向下，C错误；若时，，解得，方向竖直向下，D错误。
8．【答案】D
【详解】根据题意，竖直方向上，由可得，A的飞行时间为，B的飞行时间为则有由于弹簧枪A、B射出的子弹的水平射程之比为，由可得，初速度之比为要使子弹的水平位移相等，则有则调整后竖直高度的比值为设此时A的高度为H，则有解得则竖直支架移动的距离为，即竖直支架向下移动。故选D。
9．【答案】AC
【详解】A．卫星从轨道1变轨到轨道2需要点火加速，A正确；
B．卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程，引力做正功，动能增大，故卫星在轨道2上经过P点时的速度小于经过Q点时的速度，B错误；
C．由开普勒第三定律可得轨道3的半径大于轨道2的半长轴，轨道1的半径最小，故卫星在三条轨道中周期最大的为轨道3，周期最小的为轨道1，C正确；
D．由牛顿第二定律可得卫星在轨道2上经过P点时和在轨道3上经过P点时到地心的距离相等，故加速度大小相等，D错误。故选AC。
10．【答案】ABD
【解析】当A、B所受静摩擦力均达到最大值时，A、B相对转盘将会滑动，，解得：，A项正确；当B所受静摩擦力达到最大值后，绳子开始有弹力，即：，解得：，B正确；当时，随角速度的增大，绳子拉力不断增大，B所受静摩擦力一直保持最大静摩擦力不变，C项错误；时，A所受摩擦力提供向心力，即，静摩擦力随角速度增大而增大，当时，以A、B整体为研究对象，，可知A受静摩擦力随角速度的增大而增大，D项正确．
11．【答案】AC【详解】AB．当A、B再次相距最近时，即A、B转过的角度之和为，即解得故A正确，B错误；
CD．经过时间t，A、B相距最远，则有（）解得（）故C正确，D错误。故选AC。
12．【答案】AD【详解】A．运动过程中经过O点，满足解得，故A正确；
B．A、B两点位于一条直径上，满足，解得，故错误；
C．当大小不同时，小球的落点B可能位于同一水平面上，所以运动时间可能相同，故C错误；
D．当B点位于O点正下方时，满足解得
此时小球运动的时间最长，则由，可知此时速度变化量最大，故D正确。故选AD。
13．【答案】：C【解析】：A、B做匀速圆周运动，加速度方向不断变化，属于非匀变速曲线运动，选项A错误；根据，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，质量相等，则向心力相等，选项B错误；对A、B整体分析，，对A分析，有：，知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍，选项C正确．对A、B整体分析，，解得，对A分析，，解得，若B先滑动，可知B先达到临界角速度，可知B的临界角速度较小，即，选项D错误．
14．【答案】ACD【详解】A．污水从离开管口离开后，做类平抛运动，在竖直方向有，，故A正确；
B．污水从离开管口离开后，在水平方向做匀速直线运动，其速度大小等于污水从管口流出时的速度，即，故B错误；
C．单位时间排出污水的体积为，故C正确；
D．污水在空中运动的时间为t，则空中污水的体积为，故D正确。故选ACD。
15．【答案】ABC 0.1 1 2
【详解】（1）[1]A．为了保证小球做平抛运动，将斜槽的末端切线调成水平，所以A正确；
B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，能准确记录小球在竖直平面上的运动，所以B正确；
C．小球每次必须从斜面上的同一位置由静止开始释放，这样子才能保证小球能具有相同的初速度做平抛运动，所以C正确；
D．斜槽轨道不需要光滑，只要从同一位置滑下小球就具有相同初速度，所以D错误；
故选ABC。
（2）①[2]闪光时间间隔为T，根据
代入数据解得
②[3]小球平抛的初速度为
③[4]小球在竖直方向做匀加速直线运动，由平均速度表示中间时刻的瞬时速度，则小球经过B点时的竖直分速度大小为
④[5][6]小球开始运动到B点的时间为则有，所以小球水平抛出点的坐标为，
16．【答案】（1） （2）
【解析】（1）水平转台的角速度频闪光源闪光一次的时间间隔里转台逆时针转过的角度观察到物块顺时针转过的角度（）
由角速度的定义有解得（）时，转速最小，。
（2）物块做圆周运动所需向心力为
转台给物块的作用力为解得。
17．【答案】（1） （2），方向竖直向下 （3）能；当A、B球的速度大小为时O轴不受力
【解析】（1）A在最高点时，对A根据牛顿第二定律得解得
因为A、B球的角速度相等，半径相等，则
（2）B在最高点时，对B根据牛顿第二定律得
代入（1）中的，可得对A有可得
根据牛顿第三定律，O轴所受的力的大小为，方向竖直向下
（3）要使O轴不受力，根据B的质量大于A的质量，设A、B的速度为v，可判断B球应在最高点
对B有
对A有
轴O不受力时
可得
所以当A、B球的速度大小为时O轴不受力．
18．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设中子星和伴星做匀速圆周运动的半径分别为和，则
二者之间的万有引力提供各自做匀速圆周运动的向心力，即
联立以上两式解得
（2）对小球根据牛顿第二定律有解得
（3）当赤道处质量为m物体恰好不被甩出时，中子星质量有最小值M，根据牛顿第二定律有解得中子星的体积为所以中子星的最小平均密度为
19．【答案】（1）1.2m；（2）；（3）1.8s
【详解】（1）包裹做平抛运动，恰好可以无碰撞地进入传送带顶端，可知包裹在进入传送带顶端时竖直方向的速度为代入数据解得
由几何关系可知可得
包裹在竖直方向做自由落体运动，由下落高度与时间关系公式，可得包裹下落的时间
包裹在水平方向做匀速直线运动，则有包裹做平抛运动的水平分位移大小为
（2）包裹刚上传送带时的速度大小为
可知包裹刚上传送带时的速度小于传送带的速度，则包裹在传送带上做加速运动，设其加速度为，由牛顿第二定律可得解得
（3）设包裹从传送带顶端到与传送带达到共同速度所用时间为，则有
解得
包裹从传送带顶端到与传送带共速做加速运动的位移
包裹与传送带共速后，由于
则包裹继续沿传送带向下做匀加速运动，设加速度为，由牛顿第二定律可得，
解得
设包裹与传送带共速后到滑到传送带底端所用时间为，则有
代入数据则有解得，（舍去）
则有包裹从抛出到传送带底端的总时间