湖南省衡阳市衡阳县第五中学2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题

这是一份湖南省衡阳市衡阳县第五中学2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题，共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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。
1．关于运动场上的物理知识，下列描述正确的是（ ）
A．运动员手持哑铃将其从空中轻放回地面的过程中，运动员对哑铃做负功
B．运动员在跑步过程中，跑道对运动员做正功
C．立定跳远时，运动员在空中运动过程中，速度大小不变
D．足球运动员踢出“香蕉球”，足球在空中运动过程中，机械能守恒
2．如图所示，将一质量为m的石块从离地面h高处以初速度斜向上抛出，初速度与水平方向的夹角为。若空气阻力可忽略，为减小石块落地时的速度，下列措施可行的是（ ）
A．仅减小m B．仅减小 C．仅增大 D．仅增大h
3．坐过山车时，人体会分泌大量肾上腺素和多巴胺，让人感觉惊险刺激。如图所示，某车厢中游客通过环形轨道攀升的一小段时间内速率不变，则该过程中（ ）
A．该游客所受合力做功为零 B．该游客所受合力始终为零
C．该游客的机械能守恒 D．该游客所受重力的瞬时功率一定变大
4．2024年1月18日天舟七号货运飞船入轨后顺利完成状态设置，成功对接于空间站天和核心舱后向端口，据悉天舟七号在返回地面过程中还要释放小卫星（小卫星运行圆轨道半径小于核心舱圆轨道半径）。关于在圆轨道上运行的货运飞船、核心舱及小卫星，下列说法正确的是（ ）
A．核心舱的速度大于第一宇宙速度
B．核心舱中的宇航员处于完全失重状态，不受地球的引力
C．小卫星运行的加速度大于核心舱的加速度
D．小卫星运行的周期大于核心舱的周期
5．2020年11月24日成功发射的“嫦娥五号”是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。已知月球半径为R，地心与月球中心之间的距离为r，月球绕地球做圆周运动的公转周期为，“嫦娥五号”探测器绕近月轨道做圆周运动的周期为，引力常量为G，由以上条件可知（ ）
A．月球质量为 B．地球质量为
C．月球的密度为 D．地球的密度为
6．太空垃圾是围绕地球轨道的有害人造物体，如图所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图，对此有如下说法，正确的是（ ）
A．离地越高的太空垃圾运行加速度越小
B．离地越低的太空垃圾运行角速度越小
C．离地越高的太空垃圾运行速率越大
D．太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞
7．如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定于水平地面，质量的小球在轻弹簧正上方某处由静止下落，同时受到一个竖直向上的恒定阻力。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为x轴正方向，取地面为重力势能零势能参考面，在小球下落至最低点的过程中，小球重力势能EP、弹簧的弹性势能E弹随小球位移变化的关系图线分别如图甲、乙所示，弹簧始终在弹性限度范围内，取重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．根据甲图可知小球下落的初始位置距地面的高度为0.6m
B．根据乙图可知弹簧的最大压缩量为0.6m
C．根据甲图和乙图可知，小球在最低点时的重力势能为5.2J
D．小球下落到最低点过程受到的阻力大小为2N
8．《天问》是屈原笔下的不朽诗篇，而“天问”行星探索系列代表着中国人对深空物理研究的不懈追求。如下图所示，半径均为R的两球形行星A、B的密度之比为，A、B各有一个近地卫星C、D，其绕行周期分别为：、。站在行星表面的宇航员从距A行星表面高为h处以水平抛出一物体a，从距B行星表面高为2h处以水平抛出另一物体b。下列说法正确的是（ ）
A．C、D绕A、B运行的速度之比为
B．C、D绕A、B运行的周期满足
C．由于不知道a与b的质量，所以无法求出二者落地时速度之比
D．a、b两物体从抛出到落地的位移之比为
9．某无人驾驶汽车某次在试驾中的启动过程中以恒定加速度启动，达到发动机额定功率后继续加速一段时间，直到达到稳定速度，汽车所受阻力恒定。P为发动机功率，F为牵引力，v为汽车速度，下列图像中能正确描述该过程的是（ ）
10．假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，用A代表“神舟十一号”，B代表“天宫二号”，它们对接前做圆周运动的情形如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．A的运行速度大于B的运行速度 B．A的向心加速度小于B的向心加速度
C．B的运行速度一定大于7.9km/s且小于11.2km/s D．B运行时，其处于失重状态
11．如图，可视为质点的小球能沿着固定的竖直光滑圆轨道内侧做完整的圆周运动，以圆环的最低点为重力势能的零位置。在最高点时，小球的动能为，重力势能为，机械能为。下列关系式可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
12．两物体A、B的质量之比mA：mB=2：1，它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其v-t图像如图所示。则在此过程中A、B两物（ ）
A．加速度大小之比2：1 B．所受摩擦力大小之比2：1
C．克服摩擦力做功之比4：1 D．损失的机械能之比为2：1
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．(8分)在“探究遥控电动小车额定功率”实验中，实验步骤如下∶①用天平测出电动小车的质量为0.5kg；②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）。在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。（以下3小题结果均保留三位有效数字）
请你分析纸带数据，回答下列问题：
（1）该电动小车运动的最大速度为 m/s；
（2）关闭小车电源后，小车的加速度大小为 m/s2；由此可知，小车所受的阻力为 N。
（3）该电动小车的额定功率为 W。
14．(8分)某实验小组利用图甲的装置验证系统机械能守恒定律，已知弹簧的劲度系数为，原长为，钩码的质量为。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。

（1）要完成该实验，除了图甲中器材以外，还必需的器材是 。
A．低压直流电源 B．刻度尺 C．秒表
（2）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，此时弹簧的长度为。接通打点计时器电源，从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出点）。从打下点到打下点时间内，弹簧的弹性势能减少量为 。
（3）实验小组中的小王同学利用计算F点对应的速度，但小组内另一位同学却认为钩码的运动并非匀加速运动，故此计算方法存在误差，计算值比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。
（4）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度的关系如图丙所示。由图丙可知，随着增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，可能原因是 。
15．(6分)如图所示，质量m=50kg的运动员以vA=6m/s的速度从高h=8m的光滑的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所处的平面为零势能面，g=10m/s2，求：
（1）运动员在A点时的机械能；
（2）运动员到达最低点B时的速度大小。
16．(8分)质量的列车，在恒定的额定功率下，沿平直的轨道由静止开始出发，在运动的过程中受到的阻力f大小恒定，经过后速度达到最大行驶速度，此时司机发现前方处的轨道旁山体塌方，便立即紧急刹车，刹车过程附加的制动力F恒为。结果列车正好到达轨道毁坏处停下。求：
（1）整个行驶过程中列车所受的阻力f的大小；
（2）列车的额定功率；
（3）列车从出发到停下经过的总行程。
17．(10分)已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船在绕月球的圆形轨道Ⅰ上运动，轨道半径为r，r=5R，到达轨道Ⅰ的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的近月点B时再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。已知引力常量G，求：
（1）第一次点火和第二次点火分别是加速还是减速；
（2）飞船在轨道Ⅰ上的运行速率；
（3）飞船在轨道Ⅱ上绕月运行一周所需的时间。
18．(12分)如图所示，质量的小物体，从光滑曲面上高度处释放，到达底端时水平进入轴心距离的水平传送带，传送带可由一电机驱使逆时针转动。已知物体与传送带间的动摩擦因数，（取）。
（1）求物体到达曲面底端时的速度大小；
（2）若电机不开启，传送带不转动，则物体滑离传送带右端的速度大小和物体克服摩擦力做的功；
（3）若开启电机，传送带以速率5m/s逆时针转动，则物体在传送带上滑动的过程中产生多少热量Q。
答案
1.【答案】A
【解析】
运动员手持哑铃将其从空中轻放回地面的过程中，重力做正功，运动员对哑铃做负功，故A正确；运动员在跑步过程中，跑道对运动员竖直向上的支持力和脚与操场的静摩擦力，所以跑道对运动员不做功，故B正确；立定跳远时，向上运动过程要克服重力做功，速度减小，故C错误；足球运动员踢出“香蕉球”，足球在空中运动过程中，空气阻力做功，所以机械能不守恒，故D错误。
2.【答案】B
【解析】
若空气阻力可忽略，石块运动过程机械能守恒，则有，整理得，可知小石块落地时的速度与初速度大小、离地面高度有关，减小初速度或离地面高度，小石块落地时的速度减小。故选B。
3.【答案】A
【解析】
根据题意可知，由于游客速率不变，则动能变化量为零，由动能定理可知，该游客所受合力做功为零，故A正确；由于游客速率不变，游客做匀速圆周运动，该游客所受合力不为零，指向圆心提供做圆周运动的向心力，故B错误；游客匀速率上升，动能不变，重力势能增加，则该游客的机械能增加，故C错误；若游客在环形轨道下半部分爬升，竖直分速度逐渐增大，重力的瞬时功率变大，若游客在环形轨道上半部分爬升，竖直分速度逐渐减小，重力的瞬时功率减小，故D错误。
4.【答案】C
【解析】
第一宇宙速度是围绕地球做圆周运动的最大速度，则核心舱的速度小于第一宇宙速度，故A错误；核心舱中的宇航员处于完全失重状态，受地球的引力提供其做圆周运动的向心力，故B错误；由万有引力提供向心力有，解得，由于小卫星运行圆轨道半径小于核心舱圆轨道半径，则小卫星运行的加速度大于核心舱的加速度，故C正确；由万有引力提供向心力有，解得，由于小卫星运行圆轨道半径小于核心舱圆轨道半径，则小卫星运行的周期小于核心舱的周期，故D错误。
5.【答案】C
【解析】
“嫦娥五号”探测器绕近月轨道做圆周运动，万有引力提供向心力有，解得月球质量为，又有，则月球的密度为，故A错误，C正确；月球绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力有，解得地球质量为，又有，解得地球的密度为，地球半径未知，地球密度不可求，故BD错误。
6.【答案】A
【解析】
根据，得，可知离地越高的太空垃圾运行加速度越小，故A正确；根据，得，可知离地越低的太空垃圾运行角速度越大，故B错误；根据，得，可知离地越高的太空垃圾运行速率越小，故C错误；根据，得，在同一轨道上的航天器与太空垃圾线速度相同，如果它们绕地球飞行的运转方向相同，它们不会碰撞，故D错误。
7.【答案】D
【解析】
根据甲图可知，开始下落时，解得h0=1m，即小球下落的初始位置距地面的高度为1m，故A错误；根据乙图可知弹簧的最大压缩量为0.6m-0.5m=0.1m，故B错误；根据甲图和乙图可知，由能量关系可知，初始状态小球的重力势能为EP0=10J，小球在最低点时的重力势能为Ep1=10J-6J=4J，故C错误；小球在最低点时的弹力势能为E弹=4.8J，由能量关系，解得小球下落到最低点过程受到的阻力大小为f=2N，故D正确。
8.【答案】D
【解析】
近地卫星绕行星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得，可得
，可知C、D绕A、B运行的速度之比为
，故A错误；近地卫星绕行星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得，可得，可知C、D绕A、B运行的周期之比为，故B错误；在行星表面有，可得，
可知行星A、B的表面重力加速度之比为，对于物体a，根据动能定理可得
，可得，对于物体b，根据动能定理可得，可得，则有，故C错误；a、b两物体在空中的时间分别为，，a、b两物体的水平位移分别为，，联立可得，则a、b两物体从抛出到落地的位移之比为，故D正确。
9.【答案】BC
【解析】
根据题意可知汽车是以恒定的加速度启动，不是以恒定的功率启动，所以功率不是一直不变的，故A错误；汽车以恒定的加速度启动，则在开始一段时间内，加速度是定值，牵引力是定值，速度—时间图像是一条倾斜直线，当功率达到最大值时，牵引力要减小，加速度要减小，速度—时间图像的斜率越来越小，最后牵引力等于阻力保持不变，速度不变，故BC正确，D错误。
10.【答案】AD
【解析】
“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得，解得，可知轨道半径越大，运行的速度越小，所以A的运行速度大于B的运行速度，A正确；由牛顿第二定律可得，解得，可知轨道半径越大向心加速度越小，所以A的向心加速度大于B的向心加速度，B错误；第一宇宙速度7.9km/s是近地环绕速度，也是近地最大环绕速度，由，可知B的运行速度一定小于7.9km/s，C错误；B运行时，万有引力提供向心力，因此其处于完全失重状态，D正确。
11.【答案】BC
【解析】
设小球质量为m，圆轨道的半径为R，依题意，小球在最高点的重力势能，小球在最高点的速度，在最高点的动能，C正确，D错误；在最高点的机械能，则有，A错误，B正确。
12.【答案】AD
【解析】
v—t图像中，图像斜率的绝对值表示加速度大小，根据图像有，，解得A、B两物体运动加速度大小之比为2:1，故A正确；根据牛顿第二定律有，，根据上述以及题中所给数据，解得A、B两物体受到的摩擦力大小之比为4:1，故B错误；v—t图像中，图像与时间轴所围面积表示位移，根据图像有，，解得A、B两物体运动位移大小之比为1:2，根据，所以克服摩擦力做功之比2：1，故C错误；根据功能关系可知，损失机械能等于克服阻力做功，所以损失的机械能之比为2：1，故D正确。
13.【答案】
（1）1.50 （2）2.00 1.00 （4）1.50
【解析】
（1）该电动小车运动的最大速度为。
（2）关闭小车电源后，小车的加速度大小
由此可知，小车所受的阻力为。
（3）该电动小车的额定功率为。
14.【答案】
（1）B （2） （3）偏小 （4）空气阻力和打点计时器与纸带间的阻力做负功
【解析】
（1）打点计时器需用低压交流电，需用刻度尺测量距离，无需秒表，故选B。
（2）弹簧的长度为L时的弹性势能为，到F点时的弹性势能为，弹簧的弹性势能减少量为。
（3）钩码运动过程中做加速度减小的加速运动，根据平均速度代替瞬时使得的计算方法可知计算值比真实值偏小。
（4）弹簧弹性势能一部分转化为钩码、纸带、弹簧的重力势能和动能，由于纸带与限位孔之间的摩擦阻力或钩码运动过程中的空气阻力做功，系统机械能减小，故随着h增大，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大。
15.【答案】
（1）4.9×103J；（2）14m/s
【解析】
（1）运动员在A点时的机械能为。
（2）根据机械能守恒，运动员到达B点的动能为
解得。
16.【答案】
（1）；（2）；（3）
【解析】
（1）减速阶段，根据动力学公式有
根据牛顿第二定律有
解得整个行驶过程中列车所受的阻力f的大小为。
（2）列车的额定功率。
（3）减速阶段，根据动能定理有
列车从出发到停下经过的总行程。
17.【答案】
（1）减速、减速；（2）；（3）
【解析】
（1）根据变轨原理，飞船在轨道Ⅰ的A点减速，做近心运动进入椭圆轨道Ⅱ，飞船在轨道Ⅱ的近月点B点减速，做近心运动进入近月轨道Ⅲ。
（2）根据万有引力与重力的关系
根据万有引力提供向心力
解得飞船在轨道Ⅰ上的运行速率为。
（3）根据万有引力提供向心力
解得飞船在轨道Ⅲ上绕月运行一周所需的时间为
根据开普勒第三定律
飞船在轨道Ⅱ上绕月运行一周所需的时间为。
18.【答案】
（1）4m/s；（2）2m/s，1.2J；（3）3.2J。
【解析】
（1）物体从曲面上下滑时机械能守恒，有
解得物体滑到底端时的速度。
（2）设水平向右为正方向，物体滑上传送带后向右做匀减速运动，期间物体的加速度大小和方向都不变，加速度为
物体滑离传送带右端时速度为v1，根据速度—位移关系公式，有
解得v1=2m/s
物体克服摩擦力做的功。
（3）以地面为参考系，则滑上逆时针转动的传送带后，物体向右做匀减速运动．由以上计算可知，期间物体的加速度大小和方向都不变，所以到达右端时速度大小为2m/s，所用时间
最后将从右端滑离传送带．此段时间内，物体向右运动位移大小显然为6m，皮带向左运动的位移大小为S2=vt=10m
物体相对于传送带滑行的距离为ΔS=S1+S2=16m
物体与传送带相对滑动期间产生的热量为。