精品解析：福建省厦门市国祺中学2023-2024学年高一下学期第二次月考物理试题

厦门市国祺中学2023—2024年下学期高一年物理第二次月考试卷 （满分：100分 考试时间：75分钟） 一、单项选择题（每题4分，4*4=16分） 1. 下列关于曲线运动说法正确的是（　　） A. 平抛运动的物体，在相同时间内速度的变化量不同 B. 平抛运动是匀变速曲线运动 C. 匀速圆周运动的加速度恒定不变 D. 当质量和半径一定时，向心力大小与角速度成正比 【答案】B 【解析】 【详解】AB．平抛运动物体只受到重力的作用，由牛顿第二定律可知，其加速度不变，为匀变速曲线运动，由 所以相同时间内速度变化量相同，故A错误，B正确； C．匀速圆周运动的物体其加速度的大小不变，方向时刻改变，故C项错误； D．由公式 当质量和半径一定时，向心力的大小与角速度的平方成正比，故D项错误。 故选B。 2. 如图所示，一轻质软杆下端固定在水平地面上，上端连接一质量为m的小球（视为质点），小球在水平面内做半径为R、线速度大小为v的匀速圆周运动。不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 小球所受的合力为0 B. 小球所受杆的弹力大小为 C. 小球受到重力和杆对球的弹力两个力的作用 D. 小球受到重力、杆对球的弹力和向心力三个力的作用 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球做匀速圆周运动，则所受的合力不为0，选项A错误； B．弹力和重力的合力充当向心力，则小球所受杆的弹力大小为 选项B错误； CD．小球受到重力和杆对球的弹力两个力的作用，两个力的合力充当向心力，选项C正确，D错误。 故选C。 3. 如图所示的皮带传动装置，主动轮上两轮的半径分别为3r和r，从动轮上轮的半径为2r，A、B、C分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则下列比例关系错误的是（　　） A. A、B、C三点的加速度大小之比为 B. A、B、C三点的线速度大小之比为 C. A、B、C三点的角速度之比为 D. A、B、C三点的周期之比为 【答案】D 【解析】 【详解】BC．A点和B点是同轴转动，具有相同的角速度，根据 可知 B点与C点是共传送带转动，具有相同的线速度，根据 可知 则有 ， 故BC正确； A．由向心加速度公式 可得 故A正确； D．根据周期公式 可得 故D错误。 本题选错误项，故选D。 4. 如图所示，a是准备发射的一颗卫星，在地球赤道表面上随地球一起转动，b是地面附近近地轨道上正常运行的卫星，c是地球同步卫星，则下列说法正确的是（　　） A. 卫星a的向心加速度等于重力加速度g B. 卫星c的线速度小于卫星a C. 卫星b所受的向心力一定大于卫星c D. 卫星b运行的线速度大小约等于地球第一宇宙速度 【答案】D 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力 可知 、、、 A．卫星在a处向心加速度 地面上a卫星的周期是T=24 h，地球半径为R=6 400 km，计算可知，该处向心加速度远远小于重力加速度，选项A错误； B．a、c具有相同的角速度，根据v=ωr可知，vc>va，选项B错误； C．由于不知道卫星的质量，所以向心力无法比较，选项C错误； D．卫星b是近地卫星，因此根据可知，其速度大小约等于地球第一宇宙速度，选项D正确。 故选D。 二、多项选择题（4*6=24分，全部选对得6分，少选得3分，多选错选不给分） 5. 铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压，重力加速度为g。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ） A. 轨道的设计速度 B. 轨道的设计速度 C. 火车实际速度小于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压 D. 火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，如图 则 解得 故A正确，B错误； C．当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有近心运动趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨内轨相互挤压，故C正确； D．由受力分析图可知，当火车速度为设计速度时，铁轨对火车的作用力等于，当火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力不等于，由于外轨对火车车轮的挤压作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向下两个分力，由于竖直向下的分力的作用，使铁轨对火车的作用力变大。故D错误。 故选AC。 6. 将篮球从同一位置斜向上抛出，其中有两次篮球垂直撞在竖直墙上，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　） A. 篮球第二次撞墙的速度较大 B. 从抛出到撞墙，第二次球在空中运动的时间较短 C. 篮球两次抛出时速度的竖直分量可能相等 D. 抛出时的速率，第一次一定比第二次大 【答案】AB 【解析】 【详解】ABC．将篮球的运动反向处理，即为平抛运动，由 第二次下落的高度较小，所以运动时间较短；由vy=gt，可知，第二次抛出时速度的竖直分量较小；水平射程相等，由x=v0t得知第二次水平分速度较大，即篮球第二次撞墙的速度较大，故AB正确，C错误； D．根据速度的合成 可知，不能确定抛出时的速度大小，故D错误。 故选AB。 7. 发射一颗人造地球同步卫星，先将卫星发射至近地轨道Ⅰ，在近地轨道Ⅰ的Q点调整速度进入转移轨道Ⅱ，在转移轨道Ⅱ上的远地点P调整速度后进入目标轨道Ⅲ。下列说法中正确的是（ ） A. 卫星在轨道Ⅱ上的P点需要加速才能进入轨道Ⅲ B. 卫星在轨道Ⅱ上Q点的加速度大于轨道I上Q的加速度 C. 卫星在轨道Ⅱ上Q点的线速度小于轨道Ⅱ上P点的线速度 D. 卫星在轨道Ⅱ上从Q到P运行的时间小于卫星在轨道Ⅲ上绕行的半周期 【答案】AD 【解析】 【详解】A．卫星从低轨道变轨到高轨道需要在变轨处点火加速，所以卫星在轨道Ⅱ上的P点需要加速才能进入轨道Ⅲ，故A正确； B．根据牛顿第二定律可得 可得 可知卫星在轨道Ⅱ上Q点的加速度等于轨道I上Q的加速度，故B错误； C．根据开普勒第二定律可知，卫星在近地点的速度大于远地点的速度，则卫星在轨道Ⅱ上Q点的线速度大于轨道Ⅱ上P点的线速度，故C错误； D．根据开普勒第三定律 由于轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅲ的半径，则卫星在轨道Ⅱ上的运行周期小于在轨道Ⅲ上的运行周期，所以卫星在轨道Ⅱ上从Q到P运行的时间小于卫星在轨道Ⅲ上绕行的半周期，故D正确。 故选AD。 8. “玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。机器人“玉兔号”在距月球表面高h处绕月球做匀速圆周运动的周期为T，已知月球半径为R，月球自转周期为，引力常量为G。则（　　） A. 月球质量为 B. 月球同步卫星的线速度为 C. 月球表面重力加速度大小为 D. 月球第一宇宙速度为 【答案】CD 【解析】 【详解】AC．在月球表面有 对“玉兔号”有 又因为 重力加速度大小为 月球的质量 故A错误，C正确； B．对月球同步卫星有 又因为 故B项错误； D．当卫星轨道半径为月球的半径时，其速度为第一宇宙速度，有 解得 故D项正确。 故选CD。 三、填空题（第9题2分，第10题4分，第11题3分，共9分） 9. 有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1∶2，由开普勒第三定律可知，它们绕地球运转的周期之比为_______。 【答案】 【解析】 【详解】由开普勒第三定律知 可得 10. 如图所示，长L=0.8m的细绳，其下端拴一个质量为m＝100g的小球，上端固定在A点，将小球拉至水平位置B且拉直绳子，然后由静止释放，小球到达最低点C时的速度大小为______，此时小球对细绳的拉力大小为______. 。 【答案】 ①. 4 m/s ②. 3 N 【解析】 【详解】[1]由机械能守恒定律可知 解得，小球到达最低点C时的速度大小为 [2]由向心力公式可知 解得，小球对细绳拉力大小为 11. 如图所示，质量为的汽车在水平公路上行驶，当汽车经过半径为40m的弯路时，车速为20m/s。此时汽车转弯所需的向心力大小为_______N。若轮胎与路面间的最大静摩擦力为，请你判断这辆车在这个弯道处会不会发生侧滑_______（填“会”或“不会”）。 【答案】 ①. ②. 会 【解析】 【详解】[1]由向心力公式 [2]最大静摩擦力小于汽车所需向心力，会发生侧滑。 四、实验题（每空2分，共6空，2*6=12分） 12. 在“研究平拋运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 （1）在图甲所示实验中，小锤打击弹性金属片，A球水平拋出，同时B球被松开自由下落。下列说法正确的是__________； A. 所用两球的质量必须相等 B. 可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动 C. 可研究平拋运动水平方向是否为匀速直线运动 D. 用较大的力敲击弹性金属片，两球仍能同时落地 （2）在实验中用方格纸，每个格的边长，记录了小球在运动途中经过A、B、C三个位置，如图丙所示，取，则该小球做平拋运动的初速度大小__________（计算结果取两位有效数字） （3）小球在B点的竖直分速度大小__________。（计算结果取两位有效数字） 【答案】（1）BD （2）1.5 （3）2.0 【解析】 【小问1详解】 BC．本实验应改变装置高度多次实验，发现两球的下落时间总是相同，进而说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，但不能说明水平分运动是匀速直线运动，故B正确，C错误； AD．由自由落体运动规律有 下落时间 与球质量无关，两球质量可以不等，下落时间也与初速度无关，即与否大力敲击弹性金属片无关，故D正确，A错误。 故选BD。 【小问2详解】 竖直方向有 水平方向有 解得该小球做平抛运动的初速度大小为 【小问3详解】 竖直方向根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则小球在B点的竖直速度大小为 13. 探究“向心力大小F与物体的质量m、角速度和轨道半径r的关系”实验。 （1）本实验所采用的实验探究方法是__________； A. 类比法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 实验与推理法 （2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示： 三个情境中，图__________是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。 （3）在甲情境中，若左右两钢球所受向心力的比值为1∶9，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为__________。 【答案】（1）C （2）丙 （3）3:1 【解析】 【小问1详解】 本实验所采用的实验探究方法是控制变量法，故选C。 【小问2详解】 三个情境中，图丙中两球的质量不同，转动半径和角速度相同，是探究向心力大小F与质量m关系。 【小问3详解】 在甲情境中，若左右两钢球质量和转动半径都相等，则所受向心力的比值为1∶9，根据 F=mω2r 则角速度之比为1:3，则实验中选取左右两个变速塔轮边缘的线速度相等，则根据 v=ωr 可知左右两个变速塔轮半径之比为3:1。 五、计算题（第14题11分，第15题12分，第16题16分，共39分） 14. 如图所示，一质量为的小球，用长为的轻杆拴着在其竖直平面内做圆周运动。g取，求： （1）小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为多大； （2）当小球在最高点的速度为时，求小球对轻杆的作用力大小； （3）当小球在最高点的速度为时，求小球对轻杆的作用力。 【答案】（1）0；（2）10N；（3）20N，方向向上 【解析】 【详解】（1）由于是轻杆，其可以提供支持力，所以要做完整的圆周运动，在最高点的临界状态其速度可以为0。 （2）在最高点，对小球有 解得 有牛顿第三定律可知，轻杆对小球的作用力与小球对轻杆的作用力大小相同，即小球对轻杆的作用力大小为10N，方向向下。 （3）在最高点，对小球有 解得 有牛顿第三定律可知，轻杆对小球的作用力与小球对轻杆的作用力大小相同，即小球对轻杆的作用力大小为20N，方向向上。 15. 某快乐星球的一颗非静止轨道卫星a在轨道上绕行n圈所用时间为t。如图所示。已知该快乐星球的半径为R，快乐星球表面处的重力加速度为g，万有引力常量为G，求： （1）快乐星球的质量M； （2）快乐星球的第一宇宙速度； （3）卫星a离快乐星球表面的高度h。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由 可得 （2）由 可得 （3）卫星a的周期为 由 可得 16. 如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘L处放着一质量为的小铁球（可看作质点），现用水平向右推力F作用于铁球，作用一段时间后撤去，铁球继续运动，到达水平桌面边缘A点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知，A、B、C、D四点在同一竖直平面内，水平桌面离B端的竖直高度，圆弧轨道半径，C点为圆弧轨道的最低点，求：（取，，） （1）铁球运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小； （2）铁球运动到B点时速度大小以及此时轨道对铁球的支持力大小； （3）铁球从B运动到D的过程中圆弧轨道BCD的对铁球所做的功。 【答案】（1）;（2）, ;（3） 【解析】 【详解】（1）小球恰好通过D点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得 可得 （2）小球从A点到B点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有 解得 小球沿切线进入圆弧轨道，则 小球在B点的向心力由支持力和重力在半径方向的分力的合力提供，则有 （3）设铁球从B运动到D的过程中圆弧轨道BCD的对铁球所做的功为，由动能定理得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 厦门市国祺中学2023—2024年下学期高一年物理第二次月考试卷 （满分：100分 考试时间：75分钟） 一、单项选择题（每题4分，4*4=16分） 1. 下列关于曲线运动说法正确的是（　　） A. 平抛运动的物体，在相同时间内速度的变化量不同 B. 平抛运动是匀变速曲线运动 C. 匀速圆周运动的加速度恒定不变 D. 当质量和半径一定时，向心力大小与角速度成正比 2. 如图所示，一轻质软杆下端固定在水平地面上，上端连接一质量为m的小球（视为质点），小球在水平面内做半径为R、线速度大小为v的匀速圆周运动。不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 小球所受的合力为0 B. 小球所受杆的弹力大小为 C. 小球受到重力和杆对球的弹力两个力的作用 D. 小球受到重力、杆对球的弹力和向心力三个力的作用 3. 如图所示的皮带传动装置，主动轮上两轮的半径分别为3r和r，从动轮上轮的半径为2r，A、B、C分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则下列比例关系错误的是（　　） A. A、B、C三点的加速度大小之比为 B. A、B、C三点的线速度大小之比为 C. A、B、C三点角速度之比为 D. A、B、C三点的周期之比为 4. 如图所示，a是准备发射一颗卫星，在地球赤道表面上随地球一起转动，b是地面附近近地轨道上正常运行的卫星，c是地球同步卫星，则下列说法正确的是（　　） A. 卫星a的向心加速度等于重力加速度g B. 卫星c的线速度小于卫星a C. 卫星b所受的向心力一定大于卫星c D. 卫星b运行的线速度大小约等于地球第一宇宙速度 二、多项选择题（4*6=24分，全部选对得6分，少选得3分，多选错选不给分） 5. 铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压，重力加速度为g。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ） A. 轨道的设计速度 B. 轨道的设计速度 C. 火车实际速度小于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压 D. 火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于 6. 将篮球从同一位置斜向上抛出，其中有两次篮球垂直撞在竖直墙上，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　） A. 篮球第二次撞墙的速度较大 B. 从抛出到撞墙，第二次球在空中运动的时间较短 C. 篮球两次抛出时速度竖直分量可能相等 D. 抛出时的速率，第一次一定比第二次大 7. 发射一颗人造地球同步卫星，先将卫星发射至近地轨道Ⅰ，在近地轨道Ⅰ的Q点调整速度进入转移轨道Ⅱ，在转移轨道Ⅱ上的远地点P调整速度后进入目标轨道Ⅲ。下列说法中正确的是（ ） A. 卫星在轨道Ⅱ上的P点需要加速才能进入轨道Ⅲ B. 卫星在轨道Ⅱ上Q点的加速度大于轨道I上Q的加速度 C. 卫星在轨道Ⅱ上Q点的线速度小于轨道Ⅱ上P点的线速度 D. 卫星在轨道Ⅱ上从Q到P运行的时间小于卫星在轨道Ⅲ上绕行的半周期 8. “玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。机器人“玉兔号”在距月球表面高h处绕月球做匀速圆周运动的周期为T，已知月球半径为R，月球自转周期为，引力常量为G。则（　　） A. 月球质量为 B. 月球同步卫星线速度为 C. 月球表面重力加速度大小为 D. 月球第一宇宙速度为 三、填空题（第9题2分，第10题4分，第11题3分，共9分） 9. 有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1∶2，由开普勒第三定律可知，它们绕地球运转的周期之比为_______。 10. 如图所示，长L=0.8m的细绳，其下端拴一个质量为m＝100g的小球，上端固定在A点，将小球拉至水平位置B且拉直绳子，然后由静止释放，小球到达最低点C时的速度大小为______，此时小球对细绳的拉力大小为______. 。 11. 如图所示，质量为的汽车在水平公路上行驶，当汽车经过半径为40m的弯路时，车速为20m/s。此时汽车转弯所需的向心力大小为_______N。若轮胎与路面间的最大静摩擦力为，请你判断这辆车在这个弯道处会不会发生侧滑_______（填“会”或“不会”）。 四、实验题（每空2分，共6空，2*6=12分） 12. 在“研究平拋运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 （1）在图甲所示实验中，小锤打击弹性金属片，A球水平拋出，同时B球被松开自由下落。下列说法正确是__________； A. 所用两球的质量必须相等 B. 可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动 C. 可研究平拋运动水平方向是否为匀速直线运动 D. 用较大的力敲击弹性金属片，两球仍能同时落地 （2）在实验中用方格纸，每个格的边长，记录了小球在运动途中经过A、B、C三个位置，如图丙所示，取，则该小球做平拋运动的初速度大小__________（计算结果取两位有效数字） （3）小球在B点的竖直分速度大小__________。（计算结果取两位有效数字） 13. 探究“向心力大小F与物体的质量m、角速度和轨道半径r的关系”实验。 （1）本实验所采用的实验探究方法是__________； A. 类比法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 实验与推理法 （2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示： 三个情境中，图__________是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。 （3）在甲情境中，若左右两钢球所受向心力的比值为1∶9，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为__________。 五、计算题（第14题11分，第15题12分，第16题16分，共39分） 14. 如图所示，一质量为的小球，用长为的轻杆拴着在其竖直平面内做圆周运动。g取，求： （1）小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为多大； （2）当小球在最高点的速度为时，求小球对轻杆的作用力大小； （3）当小球在最高点的速度为时，求小球对轻杆的作用力。 15. 某快乐星球的一颗非静止轨道卫星a在轨道上绕行n圈所用时间为t。如图所示。已知该快乐星球的半径为R，快乐星球表面处的重力加速度为g，万有引力常量为G，求： （1）快乐星球的质量M； （2）快乐星球的第一宇宙速度； （3）卫星a离快乐星球表面的高度h。 16. 如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘L处放着一质量为的小铁球（可看作质点），现用水平向右推力F作用于铁球，作用一段时间后撤去，铁球继续运动，到达水平桌面边缘A点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知，A、B、C、D四点在同一竖直平面内，水平桌面离B端的竖直高度，圆弧轨道半径，C点为圆弧轨道的最低点，求：（取，，） （1）铁球运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小； （2）铁球运动到B点时的速度大小以及此时轨道对铁球的支持力大小； （3）铁球从B运动到D的过程中圆弧轨道BCD的对铁球所做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$