湖南省娄底市涟源市2023-2024学年高一下学期5月月考物理试卷（解析版）

这是一份湖南省娄底市涟源市2023-2024学年高一下学期5月月考物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了单选题，实验题等内容，欢迎下载使用。
时量：75分钟 满分：100分
一、单选题（每小题4分，共24分。）
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 牛顿利用实验测出了引力常量G的数值
B. 开普勒通过研究发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆
C. 相同时间内，火星和太阳连线扫过的面积与地球和太阳连线扫过的面积相等
D. 万有引力定律只适用于太阳和行星之间，不适用于行星与它的卫星之间
【答案】B
【解析】A．牛顿总结前人的研究，提出了万有引力定律，但万有引力常量不是他测量的，是卡文迪许用实验测出了万有引力常量，故A错误；
B．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳的运动都是椭圆，故B正确；
C．根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，故C错误；
D．万有引力适用于一切天体之间，故D错误。
故选B。
2. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点时重力提供向心力
B. 图b所示是一圆锥摆，合力沿绳指向悬点
C. 如图c，小球在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，合力指向圆心
D. 如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用
【答案】C
【解析】A．汽车通过拱桥得最高点时，向心力方向向下，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；
B．圆锥摆的合力指向圆心，B错误；
C．小球在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，支持力和重力的合力提供向心力，指向圆心，C正确；
D．火车速度过大时，外轨对外轮缘有挤压作用，D错误。
故选C。
3. 如图所示，一直流电动机与阻值的电阻串联在电源上，电源的电动势，内阻．闭合开关，用理想电压表测出电动机两端的电压，已知电动机线圈的电阻，则下列说法中正确的是( )
A. 通过电动机的电流为10A
B. 电动机的输入功率为20W
C. 电源的输出功率为4W
D. 电动机的输出功率为18W
【答案】B
【解析】A．根据闭合电路欧姆定律有
解得：，故A错误；
BCD．电动机的输入功率：
电源的输出功率：
电动机的输出功率：
故B正确；CD错误
4. 如图所示，李磊在商场超市购物，提一袋质量为的大米从二楼乘自动扶梯到一楼，自动扶梯以的速率匀速运行，与水平面之间的夹角为，楼层高度差为，取重力加速度，则（ ）
A. 下楼过程中，这袋大米的重力做功为400J
B. 下楼过程中，李磊对这袋大米做功为200J
C. 下楼过程中，李磊对这袋大米做功平均功率为50W
D. 在自动扶梯上，这袋大米的重力做功的瞬时功率为25W
【答案】D
【解析】A．下楼过程中，这袋大米的重力做功
A错误；
B．由于匀速运动，李磊提大米的力与重力平衡，下楼过程中，李磊对这袋大米做功
B错误；
C．下楼所用时间
这个过程中。李磊对这袋大米做功的平均功率
C错误；
D．在自动扶梯上，这袋大米的重力做功的瞬时功率
D正确。
故选D。
5. 如图所示，水平传送带以速度v做匀速转动。现将一质量为m小工件无初速度放到传送带上，当它在传送带上滑动一段距离后速度达到速度v而与传送带保持相对静止。则在工件相对传送带滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 摩擦力对工件做的功为
B. 工件的机械能增量为
C. 摩擦力对皮带做的功为
D. 系统产生的内能为
【答案】D
【解析】A．根据动能定理，摩擦力对工件做的功为，A错误；
B．工件的机械能增量也就是动能增量，大小为，B错误；
C．由于达到共速之前工件的平均速度等于皮带速度的一半，则在此过程中皮带的位移等于工件位移的2倍，摩擦力对皮带做的功等于摩擦力对工件做功的2倍，且摩擦力对皮带做负功，即为，C错误；
D．系统产生的内能等于摩擦力对皮带和对工件做功的代数和，即为，D正确。故选D。
6. 汽车爬坡时，驾驶员的操作是：加大油门，同时将变速器换成低速挡。加大油门是使发动机发挥最大的功率，换用低速挡是为了减速。那么，在爬坡时，减少汽车的速度是为了（ ）
A. 保证安全B. 获取更大的动力
C. 省油D. 增大惯性
【答案】B
【解析】根据功率方程
当汽车爬坡时，汽车重力沿斜面向下的分力成为汽车运动的阻力，阻力增大，所以汽车减小速度以获得更大的牵引力。
故选B。
二、多项选择题，每小题5分，共20分。
7. 如图所示，从倾角为的足够长的斜面顶端P以速度抛出一个小球，落在斜面上某处Q点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角为，若把初速度变为，则以下说法正确的是（ ）
A. 小球在空中的运动时间变为原来的2倍
B. 夹角将变大
C. PQ间距一定大于原来间距的4倍
D. 夹角与初速度大小无关
【答案】AD
【解析】A．根据
解得小球在空中运动时间为
若初速度变为原来2倍，则小球在空中的运动时间变为原来的2倍，故A正确；
BD．速度与水平方向夹角的正切值
可知速度方向与水平方向夹角正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍。因为位移与水平方向夹角不变，则速度与水平方向夹角不变，所以两个角度之差，即α不变，与初速度无关，故B错误，D正确；
C．根据
可知初速度变为原来的2倍，则水平位移变为原来的4倍，由几何关系得
则PQ间距变为原来的4倍，故C错误。
故选AD。
8. 如图所示的电路中，灯泡L的额定电压和额定功率分别为5 V、2.5 W，K为单刀双掷开关。当开关接在位置1时，灯泡正常发光；当开关接在位置2时，理想电压表和理想电流表的读数分别为4 V、1 A。则下列说法正确的是（ ）
A. 定值电阻的阻值为10Ω
B. 开关接在位置2时，电源内阻分的电压为2 V
C. 电源的电动势为6 V
D. 电源的内阻为1Ω
【答案】BC
【解析】A．由题意可知，定值电阻的阻值
故A错误；
CD．当开关接位置1 时，根据闭合电路欧姆定律有
其中
当开关接在位置2时，根据闭合电路欧姆定律有
其中
联立解得
故C正确D错误；
B．由以上分析可知，当开关接在位置2时，电源内阻分的电压为2 V，故B正确。
故选BC。
9. 2021年5月15日7时18分，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。太阳系中，火星是离地球较近且环境与地球最相似的星球，其自转周期与地球自转周期近似相等，火星绕太阳的公转周期约为地球绕太阳公转周期的两倍。已知火星直径约为地球直径的，火星质量约为地球质量的，若将火星和地球看作为均匀球体，两者绕太阳公转的轨道可近似为圆轨道，根据以上信息可知（ ）
A. “天问一号”在火星上的重力与在地球上的重力之比约为4∶9
B. 火星的同步卫星轨道半径与地球同步卫星轨道半径之比约为1∶3
C. 火星绕太阳公转的半径与地球绕太阳公转的半径之比约为
D. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为2∶3
【答案】AC
【解析】A．根据万有引力和重力的关系可知，在地面上时
在火星表面上
由于
，
代入可得
A正确；
B．由于火星自转周期与地球自转周期近似相等，设为T，因此
联立可得
B错误；
C．由于火星绕太阳的公转周期约为地球绕太阳公转周期的两倍，根据开普勒第三定律可得
C正确；
D．由于
联立可得
D错误。
故选AC。
10. 如图所示，A、B两物块质量均为m，两物块由一轻质弹簧拴接，质量为M的物块C放在足够高的水平桌面上，物块C与B之间由绕过固定光滑定滑轮的细线相连，C与水平桌面之间的动摩擦因数为，初始时，系统处于静止，细线恰好伸直且无作用力．现对物块C施加一个水平方向的力F，物块C在F作用下向右匀加速运动，位移为x时速度为v，此时物块A恰好离开地面．则此过程中( )
A. 细线的拉力T为恒力
B. F的最小值为
C. 弹簧弹性势能变化量为零
D. F做的功为
【答案】BC
【解析】A.物块C做匀加速直线运动，因为细线长度不变，所以物块B也做匀加速直线运动，物块B受重力、弹簧弹力和细线拉力T，由牛顿第二定律得：
得到：
由于弹簧开始阶段被压缩，后来伸长，式中的先为正后为负，其大小方向都变化，所以细线拉力T大小变化，不为恒力，故A错误；
B.以物块B、C为研究对象，当弹簧的压缩量最大时F值最小，由牛顿第二定律得：
又因为：
得到：
故B正确；
C.因为初始状态细线对B无拉力，弹簧处于压缩状态，由胡克定律得压缩量，物块A恰好刚刚离开地面时，物块A不受地面支持力，弹簧处于伸长状态，由胡克定律得伸长量，所以初、末状态弹簧形变量相等，弹簧弹性势能相等，故C正确；
D.设力F做的功为，对BC组成的系统．由功能关系得：
而且：
解得：
故D错误．
三、实验题（每小题6分，共12分。）
11. 用如图甲所示的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），所用电源的频率为。已知。则（结果均保留两位有效数字）
（1）在打下计数点5时m2的速度大小为v=______m/s；
（2）在打下0点到打下计数点5的过程中系统重力势能的减少量为______J；（当地的重力加速度g取）
（3）某同学测出多个计数点的速度大小v及对应下落的高度h，作出的图像如图丙所示，则图像的斜率表达式______。（用、和g表示）
【答案】（1）1.7 （2） 0.60 （3）
【解析】（1）由题意知相邻两计数点间的时间间隔为
打下计数点5时m2的速度大小等于计数点4、6之间的平均速度大小，即
（2）在打下0点到打下计数点5的过程中系统重力势能的减少量为
（3）由机械能守恒定律可得
解得
所以图像的斜率表达式为
12. “验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法（取g=10m/s2）
(1)用公式=mgh时，对纸带上起点的要求是初速度为___________，为达到此目的，选择的纸带第一、第二两点间距应接近________________mm。
(2)若实验中所用重锤质量m=1kg打点纸带如图所示，打点纸带如图所示,打点时间间隔为0.02s，则记录B点时、重锤速度=___________，重锤的动能=_________，从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是___________J（保留两位有效数字），因此可得出的结论是_____________。
【答案】(1) 0 2mm (2)0.59 0.174 0.176 误差允许的范围内，机械能守恒
【解析】(1)用公式=mgh来验证机械能守恒定律时，对纸带上起点的要求是重锤是从初速度为零开始；
打点计时器的打点频率为50Hz，打点周期为0.02s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度所以所选的纸带最初两点间的距离接近
(2)利用匀变速直线运动的推论
重锤的动能
从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量
得出的结论是在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒
四、计算题，必须写出必要的过程，求解步骤。（13题14分，14题和15题各15分，共44分）
13. 如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关S后，标有“8 V，12 W”的灯泡恰能正常发光，电动机M的内阻R0＝4 Ω，求：
（1）电源的输出功率P出；
（2）10 s内电动机产生的热量Q；
（3）电动机的机械功率。
【答案】（1）16 W；（2）10 J；（3）3 W
【解析】(1)由题意知，并联部分电压为
U＝8 V
故内电压为
U内＝E－U＝2 V
总电流
电源的输出功率
P出＝UI＝16 W
(2)流过灯泡的电流
则流过电动机的电流
I2＝I－I1＝0.5 A
电动机的热功率
P0＝I22R0＝1 W
10s内电动机产生的热量
Q＝P0t＝10 J
(3)电动机的总功率
P＝UI2＝4W
电动机的机械功率
P机＝P－P0＝3W
14. 据中国气象局表示，针对我国出现的持续性雾霾天气，“风云三号”卫星已经成为及时监测雾霾覆盖省份、覆盖面积和强度等情况的重要手段．“风云三号”卫星属于极地轨道气象卫星，已知“风云三号”在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动．已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g．求：
（1）“风云三号”卫星在轨道上的运行周期T；
（2）“风云三号”卫星在轨道上的运行速率v．
【答案】（1）（2）
【解析】（1）对“风云三号”卫星，万有引力等于向心力，故：
对地面附近质量为m0的物体，在地面附近，重力等于万有引力，故：
联立解得
（2）对“风云三号”卫星，由
解得
15. 天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，确立了万有引力定律的地位。哈雷彗星的轨道是一个椭圆，其轨道周期为地球公转周期的76.1倍，若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，地球公转半径为R，公转周期为T，取，求：
（1）哈雷彗星在远日点与太阳中心的距离；
（2）哈雷彗星在近日点的加速度大小a。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由开普勒第三定律得
①
由①式得
（2）设太阳质量为M，地球质量为，哈雷彗星质量为，由万有引力提供向心力得
②
由牛顿第二定律得
③
由②③式得