精品解析：福建省宁德市博雅培文学校2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题

2024年宁德博雅培文学校高中部高一5月月考高试题 （考试形式：闭卷 满分：100分 时间：75分钟） 一、单选题（每题4分，共16分，每个题只一个选项符合要求） 1. 发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（　　） A. 开普勒、卡文迪许 B. 牛顿、伽利略 C. 牛顿、卡文迪许 D. 开普勒、伽利略 【答案】C 【解析】 【详解】万有引力定律是由牛顿发现的，而万有引力常量是由卡文迪许通过扭秤实验测定的。 故选C。 2. 在公路上开车经常会遇到凸形和凹形的路面。如图所示，一质量为m的汽车，通过凸形路面的最高处时对路面的压力为，通过凹形路面最低处时对路面的压力为，重力加速度为g，则（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】汽车通过凸形路面的最高处时，根据牛顿第二定律有 所以 汽车通过凹形路面的最低处时，根据牛顿第二定律有 所以 故ACD错误，B正确。 故选B。 3. 如图所示，质量为m的小球固定在长为L的细杆一端，绕细杆的另一端O点在竖直面内做圆周运动，小球转到最高点A时，线速度大小为，则此时小球对细杆的作用力方向和大小分别为(　　) A. 向下， B. 向上， C. 向上， D. 向下， 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】设杆对小球向上的支持力为F，则根据牛顿第二定律得 代入数据解得 根据牛顿第三定律得小球对细杆的作用力向下，大小为。 故选A。 4. 火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7小时39分。火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（　　） A. 火卫一距火星表面较近 B. 火卫二的角速度较大 C. 火卫一的运动速度较小 D. 火卫二的向心加速度较大 【答案】A 【解析】 【详解】卫星绕火星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为，轨道半径为，火星质量为M，有 则得 ，，， 可知，卫星的轨道半径越大，T越大，而角速度、线速度和向心加速度越小。由题火卫一的周期较小，则轨道半径较小，角速度、速度和向心加速度都较大，故A正确，BCD错误。 故选A。 二、双项选择题（本题共4小题，每题6分，共24分，每个题只有两项符合要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，不选或错选得0分） 5. 对于万有引力的表达式，下列说法正确的是（ ） A. 公式中的为引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的 B. 当趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C. 质量为的物体和质量为的物体受到的引力总是大小相等，而与、是否相等无关 D. 质量为的物体与质量为的物体受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力 【答案】AC 【解析】 【详解】A.公式中的为引力常量，它是由实验得出的，不是人为规定的，故A正确； B.万有引力定律是适用于两质点间的作用力的规律，当趋近于零时，两物体不能再看作质点，故B错误； CD.质量为的物体与质量为物体受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力，与它们的质量是否相等无关，故C正确D错误。 故选AC。 6. 图示是行星m绕恒星M做椭圆运动的示意图，下列说法正确的是（　　） A. 恒星M位于该椭圆的一个焦点上的 B. 恒星M位于该椭圆的中心 C. 行星在A点时的速度最大 D. 行星在C点时的速度最小 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据开普勒第一定律可知，恒星M位于椭圆的一个焦点上，故A正确，B错误； CD．根据开普勒第二定律的推论可知，行星在远日点时的速度最小，在近日点时的速度最大，故C正确，D错误。 故选AC。 7. 如所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动。圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时下列表述正确的是（重力加速度为g）（ 　） A. 小球对圆环的压力大小等于mg B. 重力mg充当小球做圆周运动所需的向心力 C. 小球的线速度大小等于0 D. 小球的向心加速度大小等于g 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】小球刚好能通过最高点，说明此时小球和圆环之间没有力的作用，小球对圆环的压力大小等于0，小球的重力完全充当向心力，故 解得 此时小球的向心加速度为g，所以AC错误，BD正确。 故选BD。 8. 如图所示，质量均为m的木块A、B叠放在一起，B通过轻绳与质量为2m的木块C相连。三木块放置在可绕固定转轴OO′转动的水平转台上。木块A、B与转轴OO′的距离为2L，木块C与转轴OO′的距离为L．A与B间的动摩擦因数为5μ，B、C与转台间的动摩擦因数为μ。（取最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，直到有木块即将发生相对滑动为止。用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　） A. 当时，轻绳的拉力为零 B. B木块与转台间摩擦力一直增大 C. 当时，C木块与转台间摩擦力为零 D. ω的最大值为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．A开始滑动的角速度为 解得 假设没有绳，B开始滑动时的角速度为 解得 假设没有绳，C开始滑动时的角速度为 解得 A所以当，绳开始有拉力，当时，轻绳已经有拉力，A错误； B．当时，再增大加速转动，绳开始有拉力，至C滑动前，B的摩擦力不变，B错误； C．当 C木块与转台间摩擦力为零时 解得 所以，当C木块与转台间摩擦力为零，C正确； D．当最大角速度时 解得 所以，ω的最大值为，D正确。 故选CD。 三、填空题（每空2分，共22分） 9. 直径的飞轮匀速转动，每分钟600转。则转动的周期是___________，边缘上的质点的线速度是___________。 【答案】 ①. 0. 1 ②. 【解析】 【详解】[1] 由题意可知 所以 [2] 由角速度和周期的关系可知 由线速度和角速度的关系 10. 如图所示，A、B分别是两颗围绕地球做匀速圆周运动的卫星，则两颗卫星的线速度大小关系为____（填“>”“<”下同），周期关系为____。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1][2]根据万有引力提供向心力可知 解得 其中 则 11. 2020年7月23日，我国的“天问一号”火星探测器，搭乘着长征五号遥四运载火箭，成功从地球飞向了火星。如图所示为“天问一号”发射过程的示意图，从地球上发射之后经过地火转移轨道被火星捕获，进入环火星圆轨道。在变轨的过程中需要在A点向运动方向的____（填“反”“同”）方向喷气从而使探测器____（填“加速”“减速”）才能被捕获。 【答案】 ①. 同 ②. 减速 【解析】 【详解】[1][2]经过地火转移轨道被火星捕获，进入环火星圆轨道，则火星探测器做减速运动，则在变轨的过程中需要在A点向运动方向的同方向喷气，使探测器减速做向心运动。 12. 如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心r处的P点不动。 （1）关于小强的受力，下列说法正确的是______； A.小强在P点不动，因此不受摩擦力作用 B.小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力 C.小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力 D.当使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力不变 （2）如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力是否指向圆心______。 【答案】 ①. C ②. 不指向圆心 【解析】 【详解】小强的向心力由其合力沿半径方向的分力提供。 （1）[1]ABC．由于小强随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能充当向心力，因而他会受到摩擦力作用，且摩擦力充当向心力，A、B两项错误，C项正确； D．由于小强随圆盘转动，半径不变，当圆盘角速度变小时，由Fn=mω2r可知，所需向心力变小，摩擦力变小，故D项错误。 故选C。 （2）[2]由于小强的运动在水平面内，小强在竖直方向上受力平衡，当小球随圆盘一起做变速圆周运动时，合力不再指向圆心，则摩擦力不再指向圆心。 13. 如图1所示，在使用向心力演示器探究向心力大小的表达式实验中： （1）下列实验的实验方法与本实验相同的是_____。 A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与力、质量的关系 C．伽利略对自由落体的研究 （2）通过本实验可以得到的结果有______。 A．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 B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比 C．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 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 （3）某同学用传感器测出小球做圆周运动向心力F的大小和对应的周期T，获得多组数据，画出了如图2所示的图像，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是_____（填或）。 【答案】 ①. B ②. A ③. T-2 【解析】 【详解】（1）[1]本实验所用的研究方法是控制变量法，与验证牛顿第二定律的实验方法相同；而探究两个互成角度的力的合成规律采用了等效替代的方法；伽利略对自由落体运动的研究，采用了把实验和逻辑推理（包括数学演算）相结合的实验方法；故选B。 （2）[2] A．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，选项A正确； BC．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比，选项BC错误； D．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，选项D错误； 故选A。 （3）[3]根据 可知纵坐标表示F，则图像的横坐标x表示的物理量是，即。 四、解答题（共38分） 14. 我国自行研制的“天问1号”火星探测器于2021年5月19日成功着陆火星。设着陆前探测器对火星完成了“绕、着、巡”三项目标考查。探测器经过一系列的制动减速进入火星近地圆轨道绕火星做匀速圆周运动，之后再经过制动在火星表面着陆。着陆后，探测器上的科研装置，将一个小球从离地面h的高度由静止释放，做自由落体运动，测得小球经过时间t落地。已知引力常量为G，火星的半径为R，求： （1）火星表面重力加速度大小； （2）火星的质量M及平均密度。 【答案】（1） （2）， 【解析】 【小问1详解】 由自由落体运动得 解得 【小问2详解】 设火星表面有一质量为m的物体，则 解得火星的质量为 又 解得火星的平均密度为 15. 如图所示，粗糙的水平面AB与光滑的竖直半圆轨道相切于B点，BC为竖直直径，半圆轨道的半径，一质量的小球从A点以初速度向右运动，从A到B的过程中克服摩擦力做功，不计空气阻力，重力加速度取，求： （1）小球运动到B点时，小球对圆弧轨道的压力多大？ （2）小球运动到C点的向心力大小。 （3）小球从C点抛出后，落回到水平地面时与B点的水平距离为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）从A到B，由动能定理 在B点，由牛顿第二定律 由牛顿第三定律 解得 （2）从B到C，由动能定理 在C点，由牛顿第二定律 解得 （3）由平拋知识 解得 16. 如图所示，质量为m的小球，由长为l的细线系住，线能承受的最大拉力是9mg，细线的另一端固定在A点，AB是过A的竖直线，E为AB上的一点，且AE=0.5l，过E作水平线EF，在EF上钉铁钉D，现将小球拉直水平，然后由静止释放，小球在运动过程中，不计细线与钉子碰撞时的能量损失，不考虑小球与细线间的碰撞。 （1）若钉铁钉位置在E点，求细线与钉子碰撞前后瞬间，细线的拉力分别是多少； （2）若小球能绕钉子在竖直面内做完整的圆周运动，求钉子位置在水平线EF上距E点距离的取值。 【答案】（1），（2）≤ x ≤ 【解析】 【详解】（1）小球释放后沿圆周运动，运动过程中机械能守恒，设运动到最低点速度为v，由机械能守恒定律得 碰钉子瞬间前后小球运动的速率不变，碰钉子前瞬间圆周运动半径为l，碰钉子前瞬间线的拉力为F1，碰钉子后瞬间圆周运动半径为，碰钉子后瞬间线的拉力为F2，由圆周运动、牛顿第二定律得 得 （2）设在D点绳刚好承受最大拉力，记DE=x1，则 AD = 悬线碰到钉子后，绕钉做圆周运动的半径为 r1=l－AD = l－ 当小球落到D点正下方时，绳受到的最大拉力为F，此时小球的速度v1，由牛顿第二定律有 F－mg = 结合 F ≤ 9mg 由机械能守恒定律得 mg (+r1) = mv12 由上式联立解得 x1 ≤ 随着x的减小，即钉子左移，绕钉子做圆周运动的半径越来越大，转至最高点的临界速度也越来越大，但根据机械能守恒定律，半径r越大，转至最高点的瞬时速度越小，当这个瞬时速度小于临界速度时，小球就不能到达圆的最高点了。 设钉子在G点小球刚能绕钉做圆周运动到达圆的最高点，设EG=x2，则 AG= r2=l－AG = l－ 在最高点 mg ≤ 由机械能守恒定律得 mg (—r2) = mv22 联立得 x2 ≥ 钉子位置在水平线EF上距E点距离的取值范围是 ≤ x ≤ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024年宁德博雅培文学校高中部高一5月月考高试题 （考试形式：闭卷 满分：100分 时间：75分钟） 一、单选题（每题4分，共16分，每个题只一个选项符合要求） 1. 发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（　　） A. 开普勒、卡文迪许 B. 牛顿、伽利略 C. 牛顿、卡文迪许 D. 开普勒、伽利略 2. 在公路上开车经常会遇到凸形和凹形的路面。如图所示，一质量为m的汽车，通过凸形路面的最高处时对路面的压力为，通过凹形路面最低处时对路面的压力为，重力加速度为g，则（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，质量为m的小球固定在长为L的细杆一端，绕细杆的另一端O点在竖直面内做圆周运动，小球转到最高点A时，线速度大小为，则此时小球对细杆的作用力方向和大小分别为(　　) A. 向下， B. 向上， C. 向上， D. 向下， 4. 火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7小时39分。火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（　　） A. 火卫一距火星表面较近 B. 火卫二的角速度较大 C. 火卫一的运动速度较小 D. 火卫二的向心加速度较大 二、双项选择题（本题共4小题，每题6分，共24分，每个题只有两项符合要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，不选或错选得0分） 5. 对于万有引力的表达式，下列说法正确的是（ ） A. 公式中的为引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的 B. 当趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C. 质量为的物体和质量为的物体受到的引力总是大小相等，而与、是否相等无关 D. 质量为的物体与质量为的物体受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力 6. 图示是行星m绕恒星M做椭圆运动的示意图，下列说法正确的是（　　） A. 恒星M位于该椭圆的一个焦点上的 B. 恒星M位于该椭圆的中心 C. 行星在A点时的速度最大 D. 行星在C点时的速度最小 7. 如所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动。圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时下列表述正确的是（重力加速度为g）（ 　） A. 小球对圆环的压力大小等于mg B. 重力mg充当小球做圆周运动所需的向心力 C. 小球的线速度大小等于0 D. 小球的向心加速度大小等于g 8. 如图所示，质量均为m的木块A、B叠放在一起，B通过轻绳与质量为2m的木块C相连。三木块放置在可绕固定转轴OO′转动的水平转台上。木块A、B与转轴OO′的距离为2L，木块C与转轴OO′的距离为L．A与B间的动摩擦因数为5μ，B、C与转台间的动摩擦因数为μ。（取最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，直到有木块即将发生相对滑动为止。用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　） A. 当时，轻绳的拉力为零 B. B木块与转台间摩擦力一直增大 C. 当时，C木块与转台间摩擦力为零 D. ω的最大值为 三、填空题（每空2分，共22分） 9. 直径的飞轮匀速转动，每分钟600转。则转动的周期是___________，边缘上的质点的线速度是___________。 10. 如图所示，A、B分别是两颗围绕地球做匀速圆周运动的卫星，则两颗卫星的线速度大小关系为____（填“>”“<”下同），周期关系为____。 11. 2020年7月23日，我国的“天问一号”火星探测器，搭乘着长征五号遥四运载火箭，成功从地球飞向了火星。如图所示为“天问一号”发射过程的示意图，从地球上发射之后经过地火转移轨道被火星捕获，进入环火星圆轨道。在变轨的过程中需要在A点向运动方向的____（填“反”“同”）方向喷气从而使探测器____（填“加速”“减速”）才能被捕获。 12. 如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心r处的P点不动。 （1）关于小强的受力，下列说法正确的是______； A.小强在P点不动，因此不受摩擦力作用 B.小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力 C.小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力 D.当使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力不变 （2）如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力是否指向圆心______。 13. 如图1所示，在使用向心力演示器探究向心力大小的表达式实验中： （1）下列实验的实验方法与本实验相同的是_____。 A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与力、质量的关系 C．伽利略对自由落体的研究 （2）通过本实验可以得到的结果有______。 A．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 B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比 C．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 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 （3）某同学用传感器测出小球做圆周运动向心力F的大小和对应的周期T，获得多组数据，画出了如图2所示的图像，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是_____（填或）。 四、解答题（共38分） 14. 我国自行研制的“天问1号”火星探测器于2021年5月19日成功着陆火星。设着陆前探测器对火星完成了“绕、着、巡”三项目标考查。探测器经过一系列的制动减速进入火星近地圆轨道绕火星做匀速圆周运动，之后再经过制动在火星表面着陆。着陆后，探测器上的科研装置，将一个小球从离地面h的高度由静止释放，做自由落体运动，测得小球经过时间t落地。已知引力常量为G，火星的半径为R，求： （1）火星表面重力加速度大小； （2）火星的质量M及平均密度。 15. 如图所示，粗糙的水平面AB与光滑的竖直半圆轨道相切于B点，BC为竖直直径，半圆轨道的半径，一质量的小球从A点以初速度向右运动，从A到B的过程中克服摩擦力做功，不计空气阻力，重力加速度取，求： （1）小球运动到B点时，小球对圆弧轨道的压力多大？ （2）小球运动到C点的向心力大小。 （3）小球从C点抛出后，落回到水平地面时与B点的水平距离为多少？ 16. 如图所示，质量为m的小球，由长为l的细线系住，线能承受的最大拉力是9mg，细线的另一端固定在A点，AB是过A的竖直线，E为AB上的一点，且AE=0.5l，过E作水平线EF，在EF上钉铁钉D，现将小球拉直水平，然后由静止释放，小球在运动过程中，不计细线与钉子碰撞时的能量损失，不考虑小球与细线间的碰撞。 （1）若钉铁钉位置在E点，求细线与钉子碰撞前后瞬间，细线的拉力分别是多少； （2）若小球能绕钉子在竖直面内做完整的圆周运动，求钉子位置在水平线EF上距E点距离的取值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $