湖南省岳阳市三校2023-2024学年高一下学期5月联考物理试题（Word版附解析）

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1. 下列说法不符合物理学史的是（ ）
A. 牛顿对引力常量G进行了准确测定，并于1687年发表在《自然哲学的数学原理》中
B. 英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值
C. 牛顿做了月地检验，证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律
D. 开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下观测记录的基础上整理和研究出来的
【答案】A
【解析】
【详解】AB．英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值．故A不符合物理学史，符合题意，B不符合题意；
C．牛顿做了月地检验，证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律，故C正确，但不符合题意；
D．开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下观测记录的基础上整理和研究出来的，故D正确，但不符合题意。
故选A。
2. 下列现象中属于防止离心现象带来危害的是（ ）
A. 旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴
B. 列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些
C. 拖把桶通过旋转使拖把脱水
D. 洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水
【答案】B
【解析】
【详解】旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴，拖把桶通过旋转使拖把脱水和洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水，都是利用的离心运动；在修建铁路时，列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些，目的是由重力的分力提供一部分向心力，弥足向心力不足，防止车速过大，火车产生离心运动而发生侧翻，所以该现象属于防止离心现象带来危害。
故选B
3. 如图所示，质量为m的物块随水平转盘绕竖直固定轴做匀速圆周运动，角速度为ω，物块到轴心的距离为r。则物块受到的向心力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题可知物体做匀速圆周运动的向心力由摩擦力提供，根据向心力的公式可知
故选D。
4. 年月日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，成功将“遥感三十六号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若已知该卫星在预定轨道上绕地球做匀速圆周运动，其线速度大小为，角速度大小为，引力常量为，则地球的质量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设地球质量为，卫星质量为，运动半径为，根据牛顿第二定律有
根据匀速圆周运动规律有
联立以上两式解得
故选C。
5. 风能是一种绿色能源。如图所示，叶片在风力推动下转动，带动发电机发电，M、N为同一个叶片上的两点，下列判断正确的是（ ）
A. M点的线速度小于N点的线速度
B. M点的角速度小于N点的角速度
C. M点的转速大于N点的转速
D. M点的周期大于N点的周期
【答案】A
【解析】
【详解】M、N两点转动的角速度相等，转速相等，则周期相等，根据
v＝rω
知，M点转动的半径小，则M点的线速度小于N点的线速度，BCD错误，A正确。
故选A。
6. 设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G。假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在赤道上
可得

在南极
由两式可得
故选A。
7. 物体A以速度v沿杆匀速下滑，如图所示．A用轻质细绳通过不计摩擦的定滑轮拉光滑水平面上的物体B，当绳与竖直方向夹角为θ时，B的速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】将A物体的速度按图示两个方向分解，如图所示，
由绳子速率：
v绳=vcsθ
而绳子速率等于物体B的速率，则有物体B的速率：
vB=v绳=vcsθ．
A. 与上述计算结果vB=vcsθ不相符，故A不符合题意；
B. 与上述计算结果vB=vcsθ不相符，故B不符合题意；
C. 与上述计算结果vB=vcsθ不相符，故C不符合题意；
D. 与上述计算结果vB=vcsθ相符，故D符合题意．
8. 质量为m=20kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动，0~2s内F与运动方向相反，2~4s内F与运动方向相同，物体的v—t图象如图所示，g=10m/s2，则（ ）
A. 拉力F的大小为100N
B. 物体在4s时拉力的瞬时功率为120W
C. 4s内拉力所做的功为480J
D. 4s内物体克服摩擦力做的功为320J
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图象可知，在0~2s的加速度大小
在2~4s内的加速度大小
根据牛顿第二定律
整理得
，
A错误；
B．物体在4s时拉力的瞬时功率
B正确；
C．在0~2s的位移为10m，因此在这段时间内，拉力做的功
在2~4s的位移为2m，因此在这段时间内，拉力做的功
因此拉力做的总功
C错误；
D．4s内物体总路程为12m，因此这段时间内克服摩擦力做的功
D错误。
故选B。
二、多选题（共4小题，每题5分，共20分）
9. 广东省某小镇一次洪水后， 将一座桥的桥墩冲毁，桥面向下凹陷，成为一座罕见的“倒拱桥"，如图所示，一辆摩托车正在通过此桥，试分析该摩托车通过此桥凹陷路段最低点时，下列判断正确的是（ ）
A. 桥面对整车的支持力大于整车自身重力
B. 整车受到重力、支持力、向心力的作用
C. 为了避免桥面因受到压力过大而发生危险，该车应加速尽快通过
D. 为了避免桥面因受到的压力过大而发生危险，该车应减速缓慢通过
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A．由牛顿第二定律可得
因此可知桥面对整车的支持力大于整车自身重力，A正确；
B．向心力是支持力与重力的合力，是效果力，不是车所受的一个力，B错误；
CD．由A选项的分析计算可知，该车的速度越大，由牛顿第三定律可知，桥面所受的压力越大；速度越小桥面所受的压力越小，越安全，因此为了避免桥面因受到的压力过大而发生危险，该车应减速慢行，C错误，D正确。
故选AD。
10. 如图所示，用长为L的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做完整的圆周运动，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A. 小球在圆周最高点时所受向心力一定为小球重力
B. 小球在最高点时绳子的拉力不可能为零
C. 小球在最低点时绳子的拉力一定大于小球重力
D. 小球在最高点的速率至少为
【答案】CD
【解析】
【分析】考查圆周运动的向心力产生及其计算问题。
【详解】A．小球在圆周最高点时，向心力可能等于重力，也可能等于重力与绳子的拉力的合力，取决于小球的瞬时速度的大小，故A错误；
B．小球在圆周最高点时，若只有重力提供向心力，则拉力为零，故B错误；
C．小球在最低点时具有向上的向心加速度，合力一定向上，则拉力一定大于重力，故C正确；
D．当小球刚好到达最高点时，仅有重力提供向心力，则有
解得
故D正确。
故选CD。
11. 如图所示，物体A、B质量相同,与地面的动摩擦因数也相同，在大小相等的F1和F2的作用下，在水平面上移动相同的距离l，则（ ）
A. F1和F2所做的功相同
B. 两物体受到的摩擦力做的功相同
C. 支持力对物体做的功相同
D. 合外力对物体做的功相同
【答案】AC
【解析】
【详解】可知两种情况下，力F做功相同，A对；由，第一种情况摩擦力大，摩擦力做功多，B错；两种情况支持力均不做功，C错；第二种情况克服摩擦力做功较小，合外力做功较多，D错
12. 如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星，则以下判断正确的是（ ）

A. 卫星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度
B. A、B的线速度大小关系为
C. 周期大小关系为
D. 若卫星B要靠近C所在轨道，需要先依靠推进器加速
【答案】CD
【解析】
【详解】A．地球的第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度，B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，则卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力可得
解得
由于
则有
对于放在赤道上的物体A和地球同步卫星C具有相同的角速度，根据
可得
则有
故B错误；
C．对于放在赤道上的物体A和地球同步卫星C具有相同的周期，即有
根据
解得
由于
则有
所以周期大小关系为
故C正确；
D．因为
若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速，做离心运动，故D正确。
故选CD。
三、解答题（共4小题,56分）
13. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
（1）本实验采用的科学方法是_____
A.控制变量法 B.累积法 C.微元法 D.放大法
（2）图示情景正在探究的是_____
A.向心力的大小与半径的关系 B.向心力的大小与线速度大小的关系
C.向心力的大小与角速度大小的关系 D.向心力的大小与物体质量的关系
（3）通过本实验可以得到的结果是_____
A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比。
【答案】 ①. A ②. D ③. C
【解析】
【详解】（1）[1] 在探究“向心力的大小与哪些因素有关”的实验中，需要保证某些物理量不变（例如：钢球的质量及钢球做圆周运动的半径），从而便于研究其中两个物理量之间（例如：向心力及钢球做圆周运动的角速度）的关系，这种研究方法在物理中称为控制变量法。
故选A。
（2）[2] 从图中可以看出，两边圆盘是通过皮带连接转动的，则边缘线速度v相等，皮带连接的两个轮子半径相等，则角速度ω相等，两个球做圆周运动的半径r也相同，两个球其中一个是铝球，另一个是钢球，说明两个球的质量不一样，可知图示情景正在探究的是向心力的大小与物体质量的关系。
故选D。
（3）[3] A．由公式可得，在质量和半径一定情况下，向心力大小与角速度的二次方成正比。故A错误；
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度二次方的大小成正比，故B错误；
C．由公式可得，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故C正确；
D．由公式可得，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D错误。
故选C。
14. 质量的汽车以速率v=10m/s分别驶过一座半径的凸形和凹形形桥的中央，g=10m/s2，求：
（1）在凸形桥的中央，汽车对桥面的压力大小；
（2）在凹形桥的中央，汽车对桥面的压力大小；
（3）若汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零，此时汽车的速率是多少
【答案】（1）N；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）在凸形桥的中央，根据牛顿第二定律，对汽车有
代入数据解得：N
根据牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力为N；
（2）在凹形桥的中央，根据牛顿第二定律，对汽车有
解得：N
根据牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力为；
（3）当汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零时，由
解得：
15. 一个质量m＝150 kg的雪橇，受到与水平方向成＝37°角斜向左上方500 N的拉力F作用，在水平地面上移动的距离l＝5 m（如图所示）。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100 N，求：
（1）力F对物体所做的功；
（2）摩擦力对物体所做的功；
（3）求合外力对物体所做的总功。
【答案】（1）2000J；（2）-500J；（3）1500J
【解析】
【详解】（1）根据
W＝Fscsθ
代入数据得
WF＝Flcs37°＝500×5×0.8 J＝2000 J
（2）摩擦力做功为
WF阻＝－F阻·l＝－100×5 J＝－500 J
（3）则合外力做的总功为
W总＝WF＋WF阻＝2000J－500 J＝1500 J
16. 宇航员在某星球表面将一小钢球以某一初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升的最大高度为h，小钢球从抛出到落回星球表面的时间为t．不计空气阻力，忽略该星球的自转，已知该星球的半径为R（R远大于h），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G．求：
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据竖直上抛运动的对称性可知小球上升、下落过程的时间均为，根据自由落体运动公式，有
解得该星球表面的重力加速度
（2）静止在该星球表面的物体，根据重力等于万有引力，有
解得星球的质量
星球的体积
故该星球的密度
（3）根据万有引力提供向心力，有
解得第一宇宙速度
17. 如图所示，一个可视为质点的质量为m=2 kg的木块从P点以初速度v0=5 m/s向右运动，木块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4，木块运动到M点后水平抛出，恰好沿粗糙圆弧AB的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力）。已知圆弧的半径R=0.5 m，半径OA与竖直半径OB间的夹角θ=53°，木块到达A点时的速度vA=5 m/s，取sin53°=0.8，cs 53°=0.6，g=10 m/s2。
（1）求P到M的距离l；
（2）求M、A间的距离s；
（3）若木块到达圆弧底端B点时速度大小vB=5 m/s，求此时木块对轨道的压力。
【答案】（1）2 m；（2）s= m；（3）120 N，方向竖直向下。
【解析】
【详解】（1）由木块运动到M点后水平抛出，恰好沿粗糙圆弧AB的A点的切线方向进入圆弧可得，M点的速度为
v=vAcs θ=3 m/s
木块在水平面上滑行时的加速度大小
a=μg=4 m/s2
P到M的距离
（2）由题图可知，木块运动至A点时竖直方向的分速度为
vy=vAsin θ=4m/s
设M点与A点的水平距离为x，竖直高度为h，有
vy=gt
vy2=2gh
x=vt
解得
（3）设木块到达圆弧底端时，底端对木块的支持力为FN，根据
FN-mg=m
可得
FN=120 N
由牛顿第三定律可知，木块对轨道的压力大小
FN′=FN=120 N
方向竖直向下