精品解析：江苏省镇江市实验高级中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题

2023—2024学年度第二学期高一学情调研试卷 物理 2024.3 （考试时间：75分钟 总分100分） 注意事项：所有试题的答案均填写在答题纸上，答案写在试卷上的无效. 一、单选题：本题共11小题，每题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 关于圆周运动，下列说法正确是（　　） A. 物体在恒力作用下不可能做圆周运动 B. 做匀速圆周运动的物体，所受合力是恒定的 C. 做圆周运动的物体，其加速度一定时刻指向圆心 D. 做圆周运动的物体所受合力总是与速度方向垂直 【答案】A 【解析】 【详解】A．做圆周运动的物体由所受外力的合力沿半径方向的分力提供向心力，向心力方向总是指向圆心，方向不断发生改变，可知，做圆周运动的物体的合力方向不断发生变化，即物体在恒力作用下不可能做圆周运动，故A正确； B．做匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，即切向的合力为0，可知，做匀速圆周运动的物体由所受外力的合力提供向心力，其方向不断发生变化，可知，其所受合力大小不变，方向不断变化，故B错误； C．做变速圆周运动的物体，线速度大小发生变化，切向的加速度不为0，沿半径方向的合力提供向心力，可知，物体若做变速圆周运动，其加速度一定不指向圆心，故C错误； D．结合上述可知，物体若做变速圆周运动，物体所受合力方向与速度方向不垂直，故D错误。 故选A。 2. 某卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径是r，速度大小为v，其绕行周期为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据周期与线速度的关系有 故选D。 3. 摆壶铃是现在热门的健身运动。如图所示，某人屈身保持姿势不变，两手握住壶铃摆动，将该运动视为以两肩连线为轴、在竖直平面内的圆周运动，则摆至最低点时（　　） A. 壶铃的向心力大小与线速度成正比 B. 手对壶铃的作用力与壶铃的重力是一对平衡力 C. 手对壶铃的作用力及壶铃重力的合力提供壶铃的向心力 D. 手对壶铃的作用力大小大于壶铃对手的作用力大小 【答案】C 【解析】 【详解】A．对壶铃有 由此可知，壶铃的向心力与线速度的平方成正比，故A项错误； B．由于壶铃做圆周运动，所以其不是平衡态，即手对壶铃的作用力与壶铃的重力并不是一对平衡力，故B项错误； C．对壶铃分析可知，手对壶铃的作用力与壶铃重力提供壶铃的向心力，故C项正确； D．由于手对壶铃的作用力与壶铃对手的作用力是一对相互作用力，所以其大小相等，故D项错误。 故选C。 4. 轮椅可以帮助老年人移动。如图所示为一轮椅示意图。关于A、B、C三点物理量的比较，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图知，轮椅上A、B点属于同轴转动，角速度相同，线速度，则可知，A错误； B．轮椅上A、C点属于皮带传动，线速度相同，，线速度，则，B错误； C．轮椅上A、C点属于皮带传动，线速度相同，由向心力公式知，，则，C正确； D．轮椅上A、B点属于同轴转动，角速度相同，，，则，D错误； 故选C。 5. 旱冰爱好者在地面上滑行如图所示，若他正沿圆弧弯道以不变的速率滑行，则他（　　） A. 转弯过程所受的合力为0 B. 向心加速度大小不变 C. 仅受到重力和向心力作用 D. 向心加速度方向不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．匀速圆周运动的速度方向是时刻改变的，故匀速圆周运动是变速运动，合力不为0，故A错误； B．向心加速度大小不变，故B正确； C．受到重力，摩擦力作用，故C错误； D．向心加速度方向时刻改变，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，是生活中常见的圆周运动实例。下列说法正确的是（　　） A. 汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力等于汽车的重力 B. 杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用 C. 铁路转弯处，通常要求外轨比内轨高，铁轨对火车支持力与重力的合力提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压 D. 洗衣机脱水桶的原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出 【答案】C 【解析】 【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律有 根据牛顿第三定律有 解得车对桥的压力 故A错误； B．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态时，水流星仍然受到重力作用，只不过恰好由重力提供圆周运动的向心力，故B错误； C．铁路转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车速度较大时，铁轨倾斜面对火车支持力与重力的合力提供了一部分火车圆周运动所需的向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压，故C正确； D．离心力与向心力均是一种效果力，实际上不存在，洗衣机脱水桶的原理是水滴受到的衣物对水滴的作用力小于它受到的向心力，水滴将做离心运动，水滴将沿切线方向甩出，故D错误。 故选C。 7. 雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”，如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就会被甩下来。如图所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则下列说法正确的是（　　） A. 泥巴在a、b、c、d四个位置的向心加速度相同 B. 泥巴在b、d位置时最容易被甩下来 C. 泥巴在a位置时最容易被甩下来 D. 泥巴在c位置时最容易被甩下来 【答案】D 【解析】 【详解】A．泥巴在a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相同，但是方向不同，选项A错误； BCD．泥巴c位置时 即在c位置的泥巴要做圆周运动时轮子对泥巴所需的吸附力最大，最容易被甩下来，选项BC错误，D正确。 故选D。 8. 赛车弯道超车如图，外侧的赛车在水平弯道上加速超越前面的赛车。若外侧的赛车沿曲线由向行驶，速度逐渐增大。选项图中、、、分别画出了外侧的赛车在弯道超车时所受合力的四种方向。你认为正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】赛车做的是曲线运动，赛车受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧，由于赛车是从N向M运动的，并且速度在增大，所以合力与赛车的速度方向的夹角要小于90°。 故选C。 9. 某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运动半径的，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运行周期为（　　） A. 天 B. 天 C. 1天 D. 9天 【答案】C 【解析】 【详解】由于，，由开普勒第三定律可得 则 故选C。 10. 如图所示，等边三角形ABC边长为L，在三角形的三顶点A、B、C各固定三个小球，其质量为。已知万有引力常量为G，则C点小球受A、B两点小球的万有引力的合力为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】C点小球受A、B两点小球的万有引力的大小分别为 ， 由于A、B位置小球质量相等，则解得 根据矢量合成可知，合力大小为 解得 故选C。 11. 如图所示，不可伸长的柔软细绳穿过竖直放置固定的光滑细管，两端拴着质量分别为m和M的小球。当小球m绕细管的几何轴匀速转动时，m到管口的绳长为l，绳与竖直方向的夹角为，小球M处于静止状态。细管的半径可忽略不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小球m的运动周期 B. 小球m的线速度大小 C. 向下缓慢拉动M的过程中，夹角变小 D. 向下缓慢拉动M的过程中，夹角不变 【答案】A 【解析】 【详解】B．小球m在水平面内做匀速圆周运动，合力提供向心力，根据牛顿第二定律有 解得 故B错误； A．小球m的运动周期为 故A正确； CD．根据平衡条件可知 向下缓慢拉动M的过程中，F增大，夹角变大，故CD错误。 故选A。 二、非选择题：共5题，共56分其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 如图所示，用向心力演示器探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径分别记为r、2r、r。长槽左侧塔轮上三个圆盘的半径从上到下依次增大，右侧塔轮上三个圆盘的半径从上到下依次减小，左、右两塔轮最上面圆盘的半径大小相同。实验中提供两个质量相同的重球、一个质量为重球一半的轻球。 （1）通过本实验探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系，应用的思想方法是______。（填选项前字母序号） A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 模型建构法 （2）探究向心力大小F与圆周运动半径r的关系时，选用两个质量相同的重球，还应选择______。（填选项前字母序号） A. 半径相同的两个圆盘 B. 半径不同的两个圆盘 C. 两球分别放在挡板B、挡板C处 D. 两球分别放在挡板A、挡板B处 （3）按（2）中正确选择后，两次以不同的转速匀速转动手柄，左、右测力筒露出等分标记如图所示。则向心力大小F与球做圆周运动半径r的关系是______。 A. F与r成正比 B. F与r成反比 C. F与r2成正比 D. F与r2成反比 （4）皮带均放在左、右塔轮的中间圆盘，转动手柄，发现当长槽转动一周时，短槽刚好转动两周。则这种皮带放置方式时，长槽与短槽转动的角速度之比ω3:ω4=______。保持皮带放在中间圆盘，将重球放在档板B处、轻球放在档板C处，匀速转动手柄，左、右测力筒内露出等分标记的格子数之比的理论值为______。 【答案】（1）C （2）AC （3）A （4） ① 1:2 ②. 1:1 【解析】 【小问1详解】 实验探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系，每次研究两个物理量的关系时，需要保持其它物理量一定，可知，实验采用了控制变量法。 故选C。 【小问2详解】 探究向心力大小F与圆周运动半径r的关系时，根据 可知，需要保持质量与角速度一定，由于皮带传动时，与皮带接触的圆盘边缘的线速度大小增大，根据 可知，为了确保角速度一定，则皮带带动的两个圆盘半径需要相同，即实验时选用两个质量相同的重球，还应选择半径相同的两个圆盘，但实验探究小球向心力与小球运动半径的关系，则需要使得两球圆周运动的半径不相同，即需要将两球分别放在挡板B、挡板C处。 故选AC。 【小问3详解】 结合上述与题意可知，两球分别放在挡板B、挡板C处，即两小球圆周运动的半径之比为2:1，根据图示，两次露出的标尺刻度之比为2:1，即向心力之比为2:1，可知，向心力大小F与球做圆周运动半径r的关系是F与r成正比。 故选A。 小问4详解】 [1]当长槽转动一周时，短槽刚好转动两周，则有 根据 ， 解得 [2]重球放在档板B处、轻球放在档板C处，则有 ， 解得 即左、右测力筒内露出等分标记的格子数之比的理论值为1:1。 13. 某市现代有轨电车正以10m/s的速率水平通过一段圆弧弯道，已知电车在10s内匀速转过了30°。试求在此10s时间内。 （1）电车的运动距离； （2）电车转弯角速度； （3）电车的转弯半径。（π取3） 【答案】（1）100m；（2）；（3）200m 【解析】 【详解】（1）根据线速度的定义式有 解得 s=100m （2）根据角速度的定义有 其中 解得 （3）根据线速度与角速度的关系式有 解得 14. 篮球运动中拉球转身的动作是难点，如图a所示为为拉球转身的一瞬间，由于篮球规则规定手掌不能上翻，此过程可理想化为如图b所示的模型，薄长方体代表手掌，转身时球紧贴竖立的手掌，绕着转轴（中枢脚所在直线）做圆周运动，假设手掌和球之间的动摩擦因数，篮球的转动半径则要顺利完成此转身动作，篮球至少要有多大的角速度（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，）。 【答案】10rad/s 【解析】 【详解】对篮球竖直方向有 水平方向有 解得 15. “天问一号”一次性完成了“绕、落、巡”三大火星探测目标，惊艳了全世界。假设在火星上做如图所示的实验。用长L=1m的轻杆，一端固定质量为m=0.5kg的小球，另一端固定在距离星球表面2L的O点，让其在竖直面内做圆周运动。已知火星质量为地球质量的，火星半径为地球半径的，地球表面的重力加速度g地=10m/s2，忽略星球的自转。求： （1）火星表面的重力加速度g火； （2）若测得小球通过最高点A的速度v=3m/s，求此时杆对球的作用力； （3）若小球通过最低点B时，杆对球的拉力变为小球重力的6倍导致轻杆断裂，求小球落地点到B点的水平距离。（结果可保留根号） 【答案】（1）；（2）2.5N，方向竖直向下；（3） 【解析】 【详解】（1）在地球表面有 在火星表面有 其中 ， 解得 （2）小球通过最高点时，根据牛顿第二定律有 解得 表明杆对球的作用力大小为2.5N，方向竖直向下。 （3）小球通过最低点时，根据牛顿第二定律有 小球飞出后做平抛运动，则有 ， 解得 16. 如图所示，一半径为R=0.5m的水平转盘可以绕着竖直轴转动，水平转盘中心O处有一个光滑小孔，用一根长为L=1m的细线穿过小孔将质量分别为mA=0.2kg、mB=0.5kg的小球A和小物块B连接。现让小球和水平转盘各以一定的角速度在水平面内转动起来，小物块B与水平转盘间的动摩擦因数μ=0.3，且始终处于水平转盘的边缘处与转盘相对静止，取g=10m/s2，求： （1）若小球A的角速度ω=5rad/s，细线与竖直方向的夹角θ； （2）在满足（1）中的条件下，通过计算给出水平转盘角速度ωB的取值范围。（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且规定沿半径指向圆心为正方向）； （3）根据（2）中的范围在图中画出f—ω2图像 【答案】（1）；（2）；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）对小球A进行受力分析，由牛顿第二定律得 由几何关系知 解得 （2）对小球A进行分析可知，绳子拉力 当物块B受到的最大静摩擦力指向圆心时，转盘最大，此时有 解得 当物块B受到的最大静摩擦力背离圆心时，转盘最小，此时有 解得 水平转盘角速度的取值范围为 （3）上述（2）中的角速度范围 若取沿半径指向圆心方向为正方向，对B分析有 解得 作出图像，如图所示 若取沿半径背离圆心方向为正方向，对B分析有 解得 作出图像，如图所示 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023—2024学年度第二学期高一学情调研试卷 物理 2024.3 （考试时间：75分钟 总分100分） 注意事项：所有试题的答案均填写在答题纸上，答案写在试卷上的无效. 一、单选题：本题共11小题，每题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 关于圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 物体在恒力作用下不可能做圆周运动 B. 做匀速圆周运动的物体，所受合力是恒定的 C. 做圆周运动的物体，其加速度一定时刻指向圆心 D. 做圆周运动的物体所受合力总是与速度方向垂直 2. 某卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径是r，速度大小为v，其绕行周期为（　　） A. B. C. D. 3. 摆壶铃是现在热门的健身运动。如图所示，某人屈身保持姿势不变，两手握住壶铃摆动，将该运动视为以两肩连线为轴、在竖直平面内的圆周运动，则摆至最低点时（　　） A. 壶铃的向心力大小与线速度成正比 B. 手对壶铃的作用力与壶铃的重力是一对平衡力 C. 手对壶铃的作用力及壶铃重力的合力提供壶铃的向心力 D. 手对壶铃的作用力大小大于壶铃对手的作用力大小 4. 轮椅可以帮助老年人移动。如图所示为一轮椅示意图。关于A、B、C三点物理量的比较，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 5. 旱冰爱好者在地面上滑行如图所示，若他正沿圆弧弯道以不变的速率滑行，则他（　　） A. 转弯过程所受的合力为0 B. 向心加速度大小不变 C. 仅受到重力和向心力作用 D. 向心加速度方向不变 6. 如图所示，是生活中常见的圆周运动实例。下列说法正确的是（　　） A. 汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力等于汽车的重力 B. 杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用 C. 铁路转弯处，通常要求外轨比内轨高，铁轨对火车支持力与重力的合力提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压 D. 洗衣机脱水桶的原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出 7. 雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”，如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就会被甩下来。如图所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则下列说法正确的是（　　） A. 泥巴在a、b、c、d四个位置的向心加速度相同 B. 泥巴在b、d位置时最容易被甩下来 C. 泥巴在a位置时最容易被甩下来 D. 泥巴在c位置时最容易被甩下来 8. 赛车弯道超车如图，外侧的赛车在水平弯道上加速超越前面的赛车。若外侧的赛车沿曲线由向行驶，速度逐渐增大。选项图中、、、分别画出了外侧的赛车在弯道超车时所受合力的四种方向。你认为正确的是（　　） A. B. C. D. 9. 某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运动半径的，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运行周期为（　　） A. 天 B. 天 C. 1天 D. 9天 10. 如图所示，等边三角形ABC边长为L，在三角形的三顶点A、B、C各固定三个小球，其质量为。已知万有引力常量为G，则C点小球受A、B两点小球的万有引力的合力为（ ） A. B. C D. 11. 如图所示，不可伸长的柔软细绳穿过竖直放置固定的光滑细管，两端拴着质量分别为m和M的小球。当小球m绕细管的几何轴匀速转动时，m到管口的绳长为l，绳与竖直方向的夹角为，小球M处于静止状态。细管的半径可忽略不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小球m的运动周期 B. 小球m的线速度大小 C. 向下缓慢拉动M的过程中，夹角变小 D. 向下缓慢拉动M的过程中，夹角不变 二、非选择题：共5题，共56分其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 如图所示，用向心力演示器探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径分别记为r、2r、r。长槽左侧塔轮上三个圆盘的半径从上到下依次增大，右侧塔轮上三个圆盘的半径从上到下依次减小，左、右两塔轮最上面圆盘的半径大小相同。实验中提供两个质量相同的重球、一个质量为重球一半的轻球。 （1）通过本实验探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系，应用的思想方法是______。（填选项前字母序号） A 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 模型建构法 （2）探究向心力大小F与圆周运动半径r的关系时，选用两个质量相同的重球，还应选择______。（填选项前字母序号） A. 半径相同的两个圆盘 B. 半径不同的两个圆盘 C. 两球分别放在挡板B、挡板C处 D. 两球分别放在挡板A、挡板B处 （3）按（2）中正确选择后，两次以不同转速匀速转动手柄，左、右测力筒露出等分标记如图所示。则向心力大小F与球做圆周运动半径r的关系是______。 A. F与r成正比 B. F与r成反比 C. F与r2成正比 D. F与r2成反比 （4）皮带均放在左、右塔轮的中间圆盘，转动手柄，发现当长槽转动一周时，短槽刚好转动两周。则这种皮带放置方式时，长槽与短槽转动的角速度之比ω3:ω4=______。保持皮带放在中间圆盘，将重球放在档板B处、轻球放在档板C处，匀速转动手柄，左、右测力筒内露出等分标记的格子数之比的理论值为______。 13. 某市现代有轨电车正以10m/s的速率水平通过一段圆弧弯道，已知电车在10s内匀速转过了30°。试求在此10s时间内。 （1）电车的运动距离； （2）电车转弯的角速度； （3）电车的转弯半径。（π取3） 14. 篮球运动中拉球转身的动作是难点，如图a所示为为拉球转身的一瞬间，由于篮球规则规定手掌不能上翻，此过程可理想化为如图b所示的模型，薄长方体代表手掌，转身时球紧贴竖立的手掌，绕着转轴（中枢脚所在直线）做圆周运动，假设手掌和球之间的动摩擦因数，篮球的转动半径则要顺利完成此转身动作，篮球至少要有多大的角速度（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，）。 15. “天问一号”一次性完成了“绕、落、巡”三大火星探测目标，惊艳了全世界。假设在火星上做如图所示的实验。用长L=1m的轻杆，一端固定质量为m=0.5kg的小球，另一端固定在距离星球表面2L的O点，让其在竖直面内做圆周运动。已知火星质量为地球质量的，火星半径为地球半径的，地球表面的重力加速度g地=10m/s2，忽略星球的自转。求： （1）火星表面的重力加速度g火； （2）若测得小球通过最高点A的速度v=3m/s，求此时杆对球的作用力； （3）若小球通过最低点B时，杆对球的拉力变为小球重力的6倍导致轻杆断裂，求小球落地点到B点的水平距离。（结果可保留根号） 16. 如图所示，一半径为R=0.5m水平转盘可以绕着竖直轴转动，水平转盘中心O处有一个光滑小孔，用一根长为L=1m的细线穿过小孔将质量分别为mA=0.2kg、mB=0.5kg的小球A和小物块B连接。现让小球和水平转盘各以一定的角速度在水平面内转动起来，小物块B与水平转盘间的动摩擦因数μ=0.3，且始终处于水平转盘的边缘处与转盘相对静止，取g=10m/s2，求： （1）若小球A的角速度ω=5rad/s，细线与竖直方向的夹角θ； （2）在满足（1）中条件下，通过计算给出水平转盘角速度ωB的取值范围。（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且规定沿半径指向圆心为正方向）； （3）根据（2）中的范围在图中画出f—ω2图像 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$