山东省莱州市第一中学2024-2025学年高一下学期3月第一次质量检测物理试题

2024级高一下学期第一次质量检测物理试题 3 月 20 日 1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。 2．选择题答案必须用 2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须用 0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔 迹清楚。 3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面 清洁，不折叠、不破损。 一、单项选择题：本题共 10小题，每小题 3分，共 30分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.下列说法正确的是( ) A．做匀速圆周运动的物体，线速度不变 B．做圆周运动的物体，所受的合力方向一定指向圆心 C．做匀速圆周运动的物体，任意相等时间内速度变化相等 D．向心加速度是反映速度方向变化快慢程度的物理量 2.无级变速汽车变速箱的工作原理可以简化为如图所示的装置，两个相同锥体 A、B 水平放置，它们的中 心轴分别与动力输入端和动力输出端连接，动力输入端的中心轴带动锥体 A 转动，锥体 A 带动钢带转动 的同时，钢带在锥体上前后移动，改变转速比，实现变速。a、b 是锥体上与钢带接触的两动点，不计钢 带的形变且钢带所在的平面始终与两中心轴垂直，若保持动力输入端中心轴转速不变，则钢带由后向前 运动的过程中（ ） A．动点 a、b 的线速度相等且逐渐减小 B．锥体 B 的转速增大 C．汽车在减速 D．动点 a、b 的向心加速度大小之和减小 3.C919 是中国首款按照国际通行适航标准自行研制，具有自主知识产权的喷气式中程干线客机，2023 年 5 月 29 日 8时 25 分，C919 大型客机平稳降落成都天府国际机场，开启常态化商业运行．C919 是中国航 空工业取得的重大历史突破，也是中国创新驱动战略的重大时代成果．如图 C919 正在空中沿半径为 r 的 水平圆周做匀速盘旋，飞行速率为𝒗 = √ 𝒈𝒓 𝟐 ，重力加速度大小为 g，则飞机受到的升力为自身重力的 （ ） A． 3 2 倍 B． 5 2 倍 C． 5 4 倍 D． 5 倍 4.如图所示，小明同学采用“背跃式”---身体横着恰好越过了高度为 2 米的横杆，获得了校运动会跳高 冠军，若小明体重为 60kg，身高为 1.8 米，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ） A．起跳离地在上升过程，小明克服重力做功约为 1200J B．达到最高点时，小明所受重力的瞬时功率为零 C．地面支持力对小明做功约为 660J D．起跳时地面对小明的支持力大于他对地面的压力 5.2020 年 3 月 9 日 19 时 55 分在西昌卫星发射中心，我国利用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗三号 GE0﹣2 地球同步轨道卫星，图为北斗三号卫星。2020 年 6 月 11 日 2 时 31 分在太原卫星发射中心，我国 利用长征二号丙运载火箭，成功发射海洋一号 D 星，海洋一号 D 星离地高度约 800km。月球是地球唯一 的天然卫星，环绕周期为 27.3 天。三颗卫星绕地球的运动均看作匀速圆周运动。关于这三颗卫星，下列 说法正确的是（ ） A．北斗三号 GEO﹣2 卫星的环绕周期大于海洋一号 D 星的环绕周期 B．月球环绕地球的向心加速度最大 C．北斗三号 GE0﹣2 卫星环绕地球的线速度大于海洋一号 D．月球环绕地球的角速度大于北斗三号 GEO﹣2 环绕地球的角速度 6.如图所示，一轻弹簧一端固定于 O 点，另一端系一重物，将重物从与悬点 O 在同一水平面且使弹簧保 持原长的 A 点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由 A 点摆至 O 点正下方 B 点的过程 中（ ） A．重力做正功，弹力不做功 B．弹力做负功，弹性势能增加 C．在 O 点正下方 B 点时，重力的功率为零 D．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功的功率一直增大 7.如图所示，在细绳的拉动下，半径为 r 的卷轴可绕其固定的中心点 O 在水平面内转动。卷轴上沿半径 方向固定着长度为 l 的细管，管底在 O 点。细管内有一根原长为 𝒍 𝟑 、劲度系数为 k 的轻质弹簧，弹簧底端 固定在管底，顶端连接质量为 m、可视为质点的插销。当匀速拉动细绳时，插销以角速度 ω 做匀速圆周 运动。若 ω 过大，插销会卡进固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要使卷 轴转动不停止，ω 的最大值为（ ） A． 2 3 k r m B． k l m C． 2 3 k m D． k m 8.“天关”卫星是中国研制的一颗空间科学卫星，用于探寻黑洞、引力波等重要预言。如图所示，“天 关”卫星离地高度约为 600 千米，其轨道平面与赤道平面的夹角约为29，轨道半径为 0r 。某时刻，“天 关”卫星刚好从另一高轨卫星的正下方经过，高轨卫星的轨道位于赤道上空，经过一段时间后，“天 关”卫星在地球另一侧从高轨卫星下方经过（忽略地球自转），两卫星轨道均视为圆轨道，则该高轨卫星 的半径可能的值为（ ） A．√( 𝟓 𝟐 ) 𝟑 𝒓𝟎 B．√( 𝟓 𝟑 ) 𝟑 𝒓𝟎 C．√( 𝟓 𝟐 ) 𝟐𝟑 𝒓𝟎 D．√( 𝟓 𝟑 ) 𝟐𝟑 𝒓𝟎 9.如图所示，粗糙水平转盘上，质量相等的 A、B 两个物块（均可视为质点）叠放在一起，随转盘一起做 匀速圆周运动，它们到转轴的距离均为 r，A、B 之间的动摩擦因数为𝝁𝟏，B 与转盘之间的动摩擦因数为 𝝁𝟐，各接触面之间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 𝒈。则下列说法正确的是（ ） A．在随转盘做匀速圆周运动过程中，B 运动所需的向心力大于 A 运动所需的向心力 B．A、B 均未发生滑动时，A、B 之间的摩擦力和 B 与转盘之间的摩擦力大小相等 C．若𝝁𝟏 > 𝝁𝟐，随着转盘角速度的增加，则 A 先相对 B 发生滑动 D．若𝝁𝟏 < 𝝁𝟐，为保证 A、B 均不发生滑动，转盘转动的角速度不能大于√ 𝝁𝟏𝒈 𝒓 10.如图，水平轨道 AD 足够长，BC 段部分粗糙且长度为 1mL = ，其余部分光滑。质量为 1kg、长度为 2L 的均匀木板以 0 5m/sv = 的初速度穿过 BC 部分，木板与粗糙部分的动摩擦因数为 0.8 = ，重力加速度 g 取 210m/s ，木板穿过粗糙段过程克服阻力所做的功（ ） A．𝝁𝒎𝒈𝒍 B． 𝟏 𝟐 𝝁𝒎𝒈𝒍 C． 𝟑 𝟐 𝝁𝒎𝒈𝒍 D．𝟐𝝁𝒎𝒈𝒍 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 3 分，共 12分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得 3 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 11 关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（ ） A．图甲：轻质细绳一端系一小球在竖直面内做圆周运动，小球在最高点处于超重状态 B．图乙：汽车过凸形桥最高点时速度越大，对桥面的压力越小 C．图丙：铁路弯道处的外轨略高于内轨，当火车的质量改变时，规定的行驶速度不改变 D．图丁：洗衣机脱水过程中，吸附在衣服上的水所受合力小于所需向心力 12.把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。 把几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，就是动车组，如图所示。 假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定 功率都相等。若𝟏节动车加𝟑节拖车编成的动车组的最大速度为𝟏𝟔𝟎km/h；现在我国往返北京和上海的动 车组的最大速度为𝟒𝟖𝟎km/h，则此动车组可能（ ） A．由𝟔节动车加𝟐节拖车编成的 B．由𝟔节动车加𝟒节拖车编成的 C．由 9 节动车加 6 节拖车编成的 D．由 9 节动车加 3 节拖车编成的 13. 如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,管道内侧壁半径为 R,小球半径为 r,小球直 径略小于管道内径．则下列说法中正确的是( ) A．小球若恰能通过管道的最高点，则此时内外侧管壁对小球均无作用力 B．小球若恰能通过与圆心等高点，则此时内外侧管壁对小球均无作用力 C．小球在与圆心等高的水平线 ab 以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力 D．小球在与圆心等高的水平线 ab 以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 14.如图所示是竖直放置的内壁光滑的长方体容器的纵截面图，𝑨𝑩𝑪𝑫是一个矩形，AB=5m，BC=3m，有一 个可视为质点、质量 m=1kg 的小球用长 L=5m 的轻绳悬挂在 A 点。小球随容器一起绕𝑨𝑩边做匀速圆周运 动，取重力加速度 g=10m/s2，已知 sin37°=0.6，cos37°=0.8 下列说法正确的是（ ） A．当 2rad / s = 时，器壁 CD 对小球的弹力大小是 4.5N B．当 1rad / s = 时，器壁 CD 对小球的弹力大小是 4.5N C．小球刚接触器壁 CD 时的角速度是 10 rad / s 2 D．小球刚接触器壁 CD 时的角速度是 5 rad / s 2 三、实验题：（每空 2 分，共 18 分） 15.（8 分）向心力演示器可用来验证向心力的大小 F 与质量 m、角速度和半径 r 之间的关系。两个变 速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮 1 和变速塔轮 2 匀速转动，槽内的钢 球做匀速圆周运动，钢球对挡板的作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，露出标尺，根据标 尺上露出的红白相间等分格可以粗略计算出两个钢球所受向心力的比值。图示是验证过程中某次实验时 装置的状态。 （1）在验证向心力的大小 F 与质量 m、角速度和半径 r 之间的关系时主要用到了物理学中的______。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法 （2）在小球质量和转动半径相同，皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为2:1的情况下，某同学逐渐加 速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左、右两侧露出的标尺格数之比应为 ；其他条件 不变，若增大手柄转动的速度，则左、右两标尺露出格数 （选填“变多”“变少”或“不 变”），两标尺露出格数的比值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 16（10 分）小组设计了“利用圆锥摆验证圆周运动向心力表达式”实验。实验器材包括：直流电动机 （可调节转速）、细竹棒、细线、小球（质量为 m，可看成质点）、铁架台（带铁夹）、刻度尺、细棉线长 度为 L、胶水。实验步骤： ①如图 1，用胶水把细竹棒中心固定在电动机转轴上； ②按图 2 把直流电动机固定在铁架台上，细竹棒保持水平，用导线把电动机接入电路中； ③把一端系有小球的细棉线系牢在细竹棒的一端，测出系线处到转轴距离 x；合上开关，电动机转动， 使小球在水平面上做匀速圆周运动，调节电动机的转速，使小球转速在人眼可分辨范围为宜。 ④测出小球做圆周运动的半径 r。 ⑤用秒表测出小球转 20 圈所用时间 t，求出小球转动周期 T。 ⑥实验中小球做圆周运动时摆角为 θ，改变电动机转速，重复上述过程多次（5 次），作出 2tan - r T  图像 如图 3. 根据实验请完成以下内容： （1）如图 2 可求 sinθ= （用 L、x、r 表示）；向心力 F = （用 m、θ、重力加速度 g 表示）。 （2）步骤⑤可求小球圆周运动的周期 T = 。 （3）分析图 3：如果 tanθ 与 𝒓 𝑻𝟐 成 关系（选填“正比”“反比”），直线的斜率值与表达式： （用 π 和重力加速度 g 表示）相等，则向心力公式的正确性得到验证。 四、计算题（共 40 分） 17.（8 分）如图所示为赛车场的一个“梨形”赛道，两个弯道分别为半径 R 的大圆弧和半径 r 的小圆 弧，直道与弯道相切，直道长度 L．赛车沿弯道路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重 力的 k 倍，假设赛车在直道上做匀变速直线运动，在圆心角为 120°和 240°的弯道上做匀速圆周运动， 且 R＝4r．若赛车不侧滑且绕赛道一圈时间最短，发动机功率足够大，重力加速度为 g．求： (1)赛车行驶的最大速率． (2)赛车绕赛道一圈的最短时间． 18.（9 分）质量为 2t 的汽车，沿倾角为 37°的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力 大小恒为 2000N，汽车发动机的额定输出功率为 126kW（𝒔𝒊𝒏 𝟑 𝟕° = 𝟎. 𝟔，𝒄𝒐𝒔 𝟑 𝟕° = 𝟎. 𝟖）。 （1）若汽车以额定功率启动，汽车所能达到的最大速度是多少？ （2）当汽车的速度为 4m/s 时，加速度是多少？ （3）若汽车以恒定的加速度 2m/s 启动，这一过程能维持多长时间？ 19.（12 分）万有引力定律清楚地向人们揭示，复杂运动隐藏着简洁的科学规律；它明确地向人们宣 告，天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则；它可以计算两个质点间的万有引力，或球体之间 的万有引力.已知地球的质量为 M（视为质量分布均匀的球体），半径为 R，引力常量为 G. （1）不考虑地球的自转，求地球表面附近的重力加速度大小。 （2）已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。求深度为 d 的矿井底部的重力加速度大小。 （3）电影《流浪地球》中的人们住在“地下城”。假设“地下城”建在半径为 r 的巨大空腔中，空腔与 地球表面相切，如图所示。O 和 O′分别为地球和空腔的球心，地球表面上空某处 P 离地球表面的距离为 H，空腔内另一处 Q 与球心 O′的距离为 L，P、Q、O′和 O 在同一直线上。对于质量为 m 的人，求 ①在 P 处受到地球的万有引力大小； ②在 Q 处受到地球的万有引力大小。 20 （11分）暗物质的研究是目前粒子物理学、天文物理学等学科研究的课题。构建模型研究暗物质，是 一直重要的科学思维方法，暗物质与星体间的相互作用遵守万有引力定律。 (1)科学家发现，宇宙中有许多双星系统。双星系统是由两个星体构成，其中每个星体的线度（直径）都 远小于两星体间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当做孤立系统处理。已知某双星系统中 每个星体的质量都是𝑀0，两者相距𝐿，它们正围绕两者连线的中点做匀速圆周运动，已知引力常量为𝐺。 求： ①该双星系统的运动的角速度大小； ②科学家通过光学实验观测计算得到的角速度大小与上述①中角速度有些差异，为了解释这个问 题，目前有理论认为，在宇宙中可能存在一种观测不到的暗物质可以提供依据。其模型简化为：假定在 以这两个星体连线为直径的球体内，均匀分布着密度为𝝆的暗物质，不考虑其它星体影响，根据这一模 型可以计算该双星系统的运动的角速度𝝎′，试求出角速度大小之比 𝝎′ 𝝎 。 (2)螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为 R的球体内，球体外仅有极少的恒星，球体 内物质总质量为𝑴，可认为均匀分布。且已知球壳对壳内物体的引力为零。球体内外的所有恒星都绕星 系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心的距离为 r ，科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位 置的恒星做匀速圆周运动的角速度大小𝝎随 𝟏 𝒓 的变化关系如图所示。根据在𝒓 > 𝑹范围内的恒星运动的𝝎 与 𝟏 𝒓 成正比，科学家预言螺旋星系周围区域（𝒓 > 𝑹）存在一种暗物质。若暗物质质量均匀分布，请建 构模型，估算该区域 𝒓 = 𝒏𝑹内暗物质密度是球体 𝒓 = 𝑹内物质密度的多少倍？