精品解析：安徽省怀宁县高河中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

2024年春高河中学高一第一次月考物理试题 一、选择题（本题共10小题，共46分，第1~7小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10小题有多项符合题目要求，每小题4分，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 1. 下列有关合运动和分运动的说法中正确的是 A. 分运动位移的大小一定小于合运动位移的大小 B. 分速度的大小一定小于合速度的大小 C. 两个匀速直线运动的合运动可能是匀变速直线运动 D. 分运动和合运动的位移、速度、加速度的关系均符合平行四边形定则 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据平行四边形定则知合位移可能比分位移大，可能比分位移小，可能与分位移相等.故A错误. B．根据平行四边形定则知合速度可能比分速度大，可能比分速度小，可能与分速度相等.故B错误. C．两个匀速直线运动因都没有加速度，故合运动也没有加速度，只能是匀速直线运动，故C错误. D．分运动和合运动的位移、速度、加速度都是矢量，故它们的关系均符合平行四边形定则.故D正确. 2. 如图所示，在河面上方20 m的岸上有人用跨过定滑轮的长绳栓住一条小船，开始时绳与水面的夹角为30°。人以恒定的速率v=3 m/s拉绳，使小船靠岸，那么5 s时（　　） A. 绳与水面的夹角为60° B. 小船前进了15 m C. 小船的速率为5 m/s D. 小船到岸边距离为10 m 【答案】C 【解析】 【详解】AD．由几何关系可知，开始时河面上的绳长为 此时船离岸的距离 5s后，绳子向左移动了 则河面上绳长为 则此时，小船离河边的距离 5s时绳与水面的夹角为，则有 解得 故AD错误； B．小船前进的距离 故B错误； C．船的速度为合速度，由绳收缩的速度及绳摆动的速度合成得出，如图 则由几何关系可知5s时小船的速率为 故C正确。 故选C。 3. 如图所示，一物体在某液体中运动时只受到重力G和恒定的浮力F的作用，且。如果物体从M点以水平初速度v0开始运动，最后落在N点，MN间的竖直高度为h，则下列说法正确的是（　　） A. 从M运动到N的时间为 B. M与N之间的水平距离为v0 C. 从M运动到N的轨迹为抛物线 D. 减小水平初速度v0，运动时间将变长 【答案】C 【解析】 【详解】A．受力分析可知 由牛顿第二定律可知 方向竖直向下，与初速度方向垂直，故该物体做类平抛运动，所以有 解得 故A选项错误； B．水平距离 故B选项错误； C．该物体做类平抛运动，所以轨迹为抛物线，故C选项正确； D．做类平抛运动物体的运动时间与初速度无关，故D选项错误。 故选C。 4. 如图所示，轻质且不可伸长的细绳一端系一质量为的小球，另一端固定在天花板上的点。则小球在竖直平面内摆动的过程中，以下说法正确的是（　　） A. 小球在摆动过程中受到的外力的合力即为向心力 B. 在最高点A、B，因小球的速度为零，所以小球受到的合力为零 C. 小球在最低点所受的合力，即为向心力 D. 小球在摆动过程中绳子的拉力使其速率发生变化 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球摆动过程中，沿绳子方向的合力提供向心力，不是受到的外力的合力提供向心力，故A错误； B．在最高点A和B，小球的速度为零，向心力为零，但是小球所受的合力不为零，合力的方向沿切线方向，故B错误； C．小球在最低点，受重力和拉力，两个力的合力竖直向上，合力提供向心力，故C正确； D．小球在摆动的过程中，由于绳子的拉力与速度方向垂直，拉力不会致使小球速率的变化，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，内壁光滑的细圆管用轻杆固定在竖直平面内，其质量为0.22kg，半径为0.5m。质量为0.1kg的小球，其直径略小于细圆管的内径，小球运动到圆管最高点时，杆对圆管的作用力为零，重力加速度的值取。则小球在最高点的速度大小为（ ） A. 2m/s B. 4m/s C. 6m/s D. 8m/s 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意，对圆管受力分析，由平衡条件可知，小球在最高点给圆管竖直向上的作用力，大小等于圆管的重力，由牛顿第三定律可知，圆管给小球竖直向下的作用力，大小等于圆管的重力，在最高点，对小球，由牛顿第二定律有 代入数据解得 故选B。 6. 如图是某船采用甲、乙、丙三种过河方式的示意图（河宽相同），船在静水中的速度不变，河中各处的水流速度不变，图中小船尖端指向为船头方向。下列判断正确的是（　　） A. 由甲图可判断出 B. 乙图过河方式过河时间最长 C. 甲、乙、丙三种过河方式中，丙图过河方式过河速度最大 D. 甲、丙两图过河方式过河时间不可能相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图甲可知，船的合速度方向垂直于河岸，船在静水中的速度方向指向上游，根据运动的合成有 则有 A错误； B．根据图乙可知，船在静水中的速度方向垂直于河岸，此时过河时间最短，则有 B错误； C．根据上述，在图甲中有 在图乙中，根据运动的合成有 解得 在图丙中，令船头指向与下游河岸夹角为，该夹角为锐角，根据运动的合成有 解得 可知 即甲、乙、丙三种过河方式中，丙图过河方式过河速度最大，C正确； D．甲、丙两图过河方式，当船头指向与垂直于河岸方向夹角均为时，这两种过河发生时间相等，令河宽为d，根据分运动的等时性与独立性有 即甲、丙两图过河方式过河时间可能相同，D错误。 故选C。 7. 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tan 37°=，tan 53°=）（　　） A. d B. 2d C. d D. d 【答案】C 【解析】 【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 x=d 故选C。 8. 如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细绳相连的两个物体A和B，A的质量为，B的质量为，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，，它们与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若开始时细线刚好处于自然伸直状态（即细线对木块的拉力为0），现使圆盘缓慢加速转动直到细绳即将断裂的过程，下面说法正确的有（　　） A. 绳子刚好出现拉力时，圆盘的角速度为 B. 绳子出现拉力后，B受到的摩擦力大小保持不变 C. A与B各自受到的摩擦力始终等大 D. 当绳子出现拉力后，随着转盘缓慢加速，A受到的摩擦力增大 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．绳子刚好出现拉力时，B物体达到最大静摩擦，有 可得圆盘的角速度为 故A正确； B．绳子出现拉力后B受到的摩擦力达到最大值，大小不在变化，故B正确； C．由 可知，在B的摩擦力达到最大值前，AB受到的摩擦力等大，在B的摩擦力达到最大值之后，设绳的拉力为F，对B分析 对A 且同一根绳上拉力相同，所以 AB受到的摩擦力大小不等，故C正确； D．有C的分析可知，AB的向心力等大，所以当绳子出现拉力后，A、B的向心力都等于 可知，A的摩擦力也不变，故D错误。 故选ABC。 9. 假设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球，如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的频闪照片的一部分。已知照片上方格的实际边长为a，频闪周期为T，据此可以得出（　　） A. 月球上的重力加速度为 B. 小球平抛的初速度为 C. 照片上A点一定是平抛的起始位置 D. 小球运动到D点时速度大小为 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．由频闪照片可知，在竖直方向上，相邻相等时间内小球位移差为2a，由 Δy＝gT2 可得，月球上的重力加速度为 g＝ A错误； B．由小球在水平方向上做匀速直线运动可得 3a＝v0T 解得 v0＝ B正确； C．AB、BC、CD间竖直位移之比为1∶3∶5，所以照片上A点一定是平抛的起始位置， C正确； D．小球运动到D点时竖直速度 vy＝g·3T＝×3T＝ 水平速度为 v0＝ 小球运动到D点时速度大小为 v＝＝ D错误。 故选BC。 10. 如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让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，受到的弹力为F，速度大小为v，其图像如图乙所示。已知重力加速度为g，则（　　） A. 小球的质量为 B. 小球的质量为 C. v2=c时，小球对杆的弹力方向向下 D. v2=2b时，小球受到的弹力与重力大小相等 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】AB．由图可知，当时 故有 可得小球的质量 故B正确，A错误； C．由图可知，当时，有 则杆对小球的作用力向下，根据牛顿第三定律可知，小球对杆的作用力向上，故C错误； D．由图像可知，当时，由 可得 由图可得当时，由 联立解得 故D正确 故选BD。 二、实验题（每空3分，共18分） 11. 用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示。拍摄时，光源的频闪频率为10Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始自由下落，背景的小方格为相同的正方形。重力加速度g取10m/s2，不计阻力。 （1）根据所记录的a球的数据，则平抛运动的初速度v0___________。 （2）照片中，a球经过C点时的速度大小等于___________m/s。（结果可含根号） （3）a球和b球之间的距离最小是___________。 【答案】（1）1 （2） （3）0.1 【解析】 【小问1详解】 对a球竖直方向 水平方向 其中T=0.1s，解得 v0=1m/s l=0.05m 【小问2详解】 a球经过C点时的竖直速度 C点时的速度大小 小问3详解】 两球在竖直方向上均做自由落体运动，相等时间内的竖直方向上下降的位移相等，即竖直方向的位移之差恒定，当两球在同一竖直线上时，距离最短，最短距离等于初始状态时竖直方向上的距离，即 d=2l=2×0.05m=0.1m 12. 某同学利用如图所示向心力演示器探究小球做匀速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 实验过程如下： (1)把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与_____的关系，将实验数据记录在表格中； (2)保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径___（选填“＞”、“＝”或“＜”），保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系，将实验数据记录在表格中； (3)使两小球运动半径和转速相同．改变两个小球的质量，探究向心力的大小与质量的关系，将实验数据记录在表格中； 次数 转速之比/ 球的质量 运动半径 向心力大小/红白格数 1 1 12 12 20 10 4 2 2 1 12 24 10 10 2 4 3 2 12 12 10 10 8 2 (4)根据表中数据，向心力F与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是_______。 A． B． C． D． 【答案】 ①. 转速 ②. ③. B 【解析】 【详解】(1)[1]根据 解得 把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与转速的关系，将实验数据记录在表格中； (2)[2]保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径，保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系，将实验数据记录在表格中； (4)[3]根据表中数据 第1次： 结论1：转速相等，质量相等时，向心力与半径成正比，即 ； 第2次： 结论2：转速相等，半径相等时，向心力与质量成正比，即 ； 第3次： 结论3：质量相等，半径相等，向心力与转速的平方成正比，即； 综上所述：向心力F与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是。 故选B。 三、计算题（共36分） 13. 如图甲所示，一辆轿车正在水平路面上转弯，已知圆弧形弯道半径，汽车与路面间的动摩擦因数、设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取. （1）为确保弯道行车安全，汽车进入弯道前必须减速，要确保汽车进入弯道后不侧滑，求汽车在弯道上行驶的最大速度； （2）为了进一步增加安全性，通常将弯道路面设计成外高内低，如图乙所示，若路面倾角为，，弯道半径仍为，要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应为多大？ 【答案】（1）10m/s；（2）5m/s 【解析】 【详解】（1）汽车进入弯道后静摩擦力充当向心力，当摩擦力达到最大静摩擦力时，行驶速度最大 解得 （2）要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则重力与支持力的合力提供向心力 解得 14. 如图所示，一个少年脚踩滑板沿倾斜街梯扶手从A点由静止滑下，经过一段时间后从C点沿水平方向飞出，落在倾斜街梯扶手上的D点。已知C点是第二段倾斜街梯扶手的起点，倾斜的街梯扶手与水平面的夹角θ=37°，C、D间的距离s=3.0m，少年的质量m=60kg。滑板及少年均可视为质点，不计空气阻力。取sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g=10m/s2，求： (1)少年从C点水平飞出到落在倾斜街梯扶手上D点所用的时间t； (2)少年从C点水平飞出时的速度大小； (3)少年飞行过程中，离街梯最远时的速度大小。 【答案】(1) 0.6s；(2) 4.0m/s；(3) 5.0m/s 【解析】 【详解】(1)少年从点水平飞出做平抛运动，在竖直方向 解得 (2)在水平方向 解得 (3)离街梯最远时，速度方向与水平方向的夹角为，则 合速度为 代入数据得 15. 游乐场的悬空旋转椅可以抽象为如图所示的模型：一质量m＝20kg的球通过长L＝10m的轻绳悬于竖直面内的直角杆上，水平杆长，整个装置绕竖直杆转动，绳子与竖直方向成角。当时，（取，，）求： （1）绳子的拉力大小； （2）该装置转动的线速度大小。（结果可保留根号） 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】(1)对球受力分析如图所示 则 代入数据得 (2)小球做圆周运动的向心力由绳拉力和重力的合力提供，则 ， 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024年春高河中学高一第一次月考物理试题 一、选择题（本题共10小题，共46分，第1~7小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10小题有多项符合题目要求，每小题4分，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 1. 下列有关合运动和分运动的说法中正确的是 A. 分运动位移的大小一定小于合运动位移的大小 B. 分速度大小一定小于合速度的大小 C. 两个匀速直线运动的合运动可能是匀变速直线运动 D. 分运动和合运动的位移、速度、加速度的关系均符合平行四边形定则 2. 如图所示，在河面上方20 m的岸上有人用跨过定滑轮的长绳栓住一条小船，开始时绳与水面的夹角为30°。人以恒定的速率v=3 m/s拉绳，使小船靠岸，那么5 s时（　　） A. 绳与水面的夹角为60° B. 小船前进了15 m C. 小船的速率为5 m/s D. 小船到岸边距离为10 m 3. 如图所示，一物体在某液体中运动时只受到重力G和恒定的浮力F的作用，且。如果物体从M点以水平初速度v0开始运动，最后落在N点，MN间的竖直高度为h，则下列说法正确的是（　　） A. 从M运动到N的时间为 B. M与N之间的水平距离为v0 C. 从M运动到N轨迹为抛物线 D. 减小水平初速度v0，运动时间将变长 4. 如图所示，轻质且不可伸长的细绳一端系一质量为的小球，另一端固定在天花板上的点。则小球在竖直平面内摆动的过程中，以下说法正确的是（　　） A. 小球在摆动过程中受到的外力的合力即为向心力 B. 在最高点A、B，因小球的速度为零，所以小球受到的合力为零 C. 小球在最低点所受的合力，即为向心力 D. 小球在摆动过程中绳子的拉力使其速率发生变化 5. 如图所示，内壁光滑的细圆管用轻杆固定在竖直平面内，其质量为0.22kg，半径为0.5m。质量为0.1kg的小球，其直径略小于细圆管的内径，小球运动到圆管最高点时，杆对圆管的作用力为零，重力加速度的值取。则小球在最高点的速度大小为（ ） A. 2m/s B. 4m/s C. 6m/s D. 8m/s 6. 如图是某船采用甲、乙、丙三种过河方式的示意图（河宽相同），船在静水中的速度不变，河中各处的水流速度不变，图中小船尖端指向为船头方向。下列判断正确的是（　　） A. 由甲图可判断出 B. 乙图过河方式过河时间最长 C. 甲、乙、丙三种过河方式中，丙图过河方式过河速度最大 D. 甲、丙两图过河方式过河时间不可能相同 7. 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tan 37°=，tan 53°=）（　　） A. d B. 2d C. d D. d 8. 如图所示，在匀速转动水平盘上，沿半径方向放着用细绳相连的两个物体A和B，A的质量为，B的质量为，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，，它们与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若开始时细线刚好处于自然伸直状态（即细线对木块的拉力为0），现使圆盘缓慢加速转动直到细绳即将断裂的过程，下面说法正确的有（　　） A. 绳子刚好出现拉力时，圆盘的角速度为 B. 绳子出现拉力后，B受到的摩擦力大小保持不变 C. A与B各自受到的摩擦力始终等大 D. 当绳子出现拉力后，随着转盘缓慢加速，A受到的摩擦力增大 9. 假设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球，如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的频闪照片的一部分。已知照片上方格的实际边长为a，频闪周期为T，据此可以得出（　　） A. 月球上的重力加速度为 B. 小球平抛初速度为 C. 照片上A点一定是平抛的起始位置 D. 小球运动到D点时速度大小为 10. 如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让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，受到的弹力为F，速度大小为v，其图像如图乙所示。已知重力加速度为g，则（　　） A. 小球的质量为 B. 小球的质量为 C. v2=c时，小球对杆的弹力方向向下 D. v2=2b时，小球受到的弹力与重力大小相等 二、实验题（每空3分，共18分） 11. 用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示。拍摄时，光源的频闪频率为10Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始自由下落，背景的小方格为相同的正方形。重力加速度g取10m/s2，不计阻力。 （1）根据所记录的a球的数据，则平抛运动的初速度v0___________。 （2）照片中，a球经过C点时的速度大小等于___________m/s。（结果可含根号） （3）a球和b球之间的距离最小是___________。 12. 某同学利用如图所示的向心力演示器探究小球做匀速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 实验过程如下： (1)把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与_____的关系，将实验数据记录在表格中； (2)保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带位置，使与皮带相连的左、右两轮半径___（选填“＞”、“＝”或“＜”），保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系，将实验数据记录在表格中； (3)使两小球的运动半径和转速相同．改变两个小球的质量，探究向心力的大小与质量的关系，将实验数据记录在表格中； 次数 转速之比/ 球的质量 运动半径 向心力大小/红白格数 1 1 12 12 20 10 4 2 2 1 12 24 10 10 2 4 3 2 12 12 10 10 8 2 (4)根据表中数据，向心力F与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是_______。 A． B． C． D． 三、计算题（共36分） 13. 如图甲所示，一辆轿车正在水平路面上转弯，已知圆弧形弯道半径，汽车与路面间的动摩擦因数、设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取. （1）为确保弯道行车安全，汽车进入弯道前必须减速，要确保汽车进入弯道后不侧滑，求汽车在弯道上行驶的最大速度； （2）为了进一步增加安全性，通常将弯道路面设计成外高内低，如图乙所示，若路面倾角为，，弯道半径仍为，要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应为多大？ 14. 如图所示，一个少年脚踩滑板沿倾斜街梯扶手从A点由静止滑下，经过一段时间后从C点沿水平方向飞出，落在倾斜街梯扶手上的D点。已知C点是第二段倾斜街梯扶手的起点，倾斜的街梯扶手与水平面的夹角θ=37°，C、D间的距离s=3.0m，少年的质量m=60kg。滑板及少年均可视为质点，不计空气阻力。取sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g=10m/s2，求： (1)少年从C点水平飞出到落在倾斜街梯扶手上D点所用的时间t； (2)少年从C点水平飞出时的速度大小； (3)少年飞行过程中，离街梯最远时的速度大小。 15. 游乐场的悬空旋转椅可以抽象为如图所示的模型：一质量m＝20kg的球通过长L＝10m的轻绳悬于竖直面内的直角杆上，水平杆长，整个装置绕竖直杆转动，绳子与竖直方向成角。当时，（取，，）求： （1）绳子的拉力大小； （2）该装置转动的线速度大小。（结果可保留根号） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$