精品解析：江苏省苏州市吴县中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试卷

2024-2025学年第二学期高一年级3月阶段性测试 物理试卷 （试卷分值：100分；考试时间：75分钟） 一、单项选择题：共11小题，每题4分，计44分。每小题只有一个选项最符合题意。 1. 手指陀螺如图所示，陀螺上有两个固定点A、B，其中A离转动轴较远。当陀螺转动时，下列说法不正确的是（　　） A. A点的周期和B点的周期相等 B. A点的角速度和B点的角速度相等 C. A点的线速度大于B点的线速度 D. A点的向心加速度小于B点的向心加速度 2. 关于向心力，以下说法不正确的是(　　) A. 是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力 B. 向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合外力 C. 向心力是线速度方向变化的原因 D. 只要物体受到向心力的作用，物体就做匀速圆周运动 3. 下列有关生活中圆周运动的实例分析，说法正确的是（　　） A. 图甲中，附着在脱水桶内壁上随筒一起转动的衣服受到的摩擦力随角速度增大而增大 B. 图乙为汽车通过拱桥最高点时的情形，汽车受到的支持力大于重力 C. 图丙为水平圆盘转动时的示意图，物体离转盘中心越近，越容易做离心运动 D. 在空间站用细绳系住小瓶做成“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，其中a、c部分是食用油 4. 开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础，根据开普勒定律，以下说法中正确的是（　　） A. 开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕地球的运动 B. 若某一人造地球卫星的轨道是椭圆，则地球处在该椭圆的一个焦点上 C. 开普勒第三定律中的k值，不仅与中心天体有关，还与绕中心天体运动的行星（或卫星）有关 D. 在探究太阳对行星的引力规律时，得到了开普勒第三定律，它是可以在实验室中得到证明的 5. 万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律。以下说法正确的是（　　） A. 物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的 B. 人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大 C. 人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供 D. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用 6. 荡秋千是儿童喜爱的运动，当秋千从P向Q荡的过程中，经过E点时的小孩加速度方向可能是图中的 A. 竖直向下的1方向 B. 沿切线的2方向 C. 3方向 D. 指向圆心的4方向 7. 一个小球质量为m，用长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处钉有一根长钉，把悬线沿水平方向拉直后无初速度地释放小球。当悬线碰到钉子的前后瞬间，下列说法中错误的是（　　） A. 小球的线速度突然增大 B. 小球的角速度突然增大 C. 小球的向心力突然增大 D. 悬线对球拉力突然增大 8. 过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为，该中心恒星与太阳的质量比约为（ ） A. B. 1 C. 5 D. 10 9. 如图，一个细圆管轨道竖直放置，管内壁光滑，管内有一个质量为m的小球从最高点p以一个微小初速度开始运动，途中经过a、b、c、d四个位置，其中a与d等高，b与c等高，小球直径略小于圆管内径，则小球与圆管无作用力的位置可能是（　　） A. a和b B. a和d C. b和c D. c和d 10. 一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图（a）示，曲线上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径ρ叫做A点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v0抛出，如图（b）示，则在其轨迹最高点P处的曲率半径是（　　） A. B. C. D. 11. 如图所示为水平转台的俯视图，转台上放有两个小物块A、B，A物块的质量为m，B物块的质量为2m，两物块到圆心的距离满足rB=2rA，A、B间用沿直径方向的细线相连，A、B与转台之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当转台以不同的角速度ω匀速转动时，两物块均未滑动，A与转台间的摩擦力fA与ω2的关系图像是（　　） A. B. C. D. 二、非选择题：共5小题，计56分。其中第13题~第16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. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验： ①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1和3：1。回答以下问题： （1）本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是______； A探究小车速度随时间变化规律 B.探究两个互成角度的力的合成规律 C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D.探究平抛运动的特点 （2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（填“一”“二”或“三”）。 ②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题： （3）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为ω=______； （4）实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，作出F-ω2图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.45m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由F-ω2图线可得滑块P质量m=______kg（结果保留2位有效数字）。 13. 有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长 为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动．当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与 竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系． 14. “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想，“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体从静止自由下落高度的时间为，已知月球半径为，自转周期为，引力常量为。求： （1）月球表面重力加速度的大小和月球的质量； （2）月球静止卫星离月球表面高度。 15. 如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台以一定角速度ω匀速转动。一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO'之间的夹角θ为。重力加速度的大小为g。 （1）若ω=ω0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求ω0。 （2）若，求小物块受到的摩擦力大小和方向。 16. 如图，轻杆长21，中点装在水平轴点，两端分别固定着小球和球。质量为球质量为，两者一起在竖直平面内绕轴做圆周运动。 （1）若球在最高点时，杆的端恰好不受力，求此时球的速度？ （2）若球到最高点时的速度等于第（1）问中的速度，则此时轴的受力大小、方向？ （3）在杆的转速逐渐变化的过程中，能否出现轴不受力的情况？若不能，请说明理由；若能，求出此时球的速度大小？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年第二学期高一年级3月阶段性测试 物理试卷 （试卷分值：100分；考试时间：75分钟） 一、单项选择题：共11小题，每题4分，计44分。每小题只有一个选项最符合题意。 1. 手指陀螺如图所示，陀螺上有两个固定点A、B，其中A离转动轴较远。当陀螺转动时，下列说法不正确的是（　　） A. A点的周期和B点的周期相等 B. A点的角速度和B点的角速度相等 C. A点的线速度大于B点的线速度 D. A点的向心加速度小于B点的向心加速度 【答案】D 【解析】 【详解】AB．AB同轴转动可知A点的角速度和B点的角速度相等，根据 可知A点的周期和B点的周期相等。故AB正确； C．根据圆周运动规律 可知角速度相同，半径越大，线速度越大，即A点的线速度大于B点的线速度。故C正确； D．根据向心加速度公式 可知角速度相同，半径越大，向心加速度越大。即A点的向心加速度大于B点的向心加速度。故D错误。 题目要求选择不正确的，故选D。 2. 关于向心力，以下说法不正确的是(　　) A. 是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力 B. 向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合外力 C. 向心力是线速度方向变化的原因 D. 只要物体受到向心力的作用，物体就做匀速圆周运动 【答案】AD 【解析】 【详解】A．向心力是一种效果力，可以由重力、弹力、摩擦力等提供，不是一种新力，故A错误，符合题意； B．做匀速圆周运动的物体，向心力就是它所受的合外力，故B正确，不符合题意； C．向心力指向圆心，与线速度垂直，改变线速度的方向，故C正确，不符合题意； D．当向心力等于物体所受合外力时，物体才做匀速圆周运动，故D错误，符合题意。 故选AD。 3. 下列有关生活中圆周运动的实例分析，说法正确的是（　　） A. 图甲中，附着在脱水桶内壁上随筒一起转动的衣服受到的摩擦力随角速度增大而增大 B. 图乙为汽车通过拱桥最高点时的情形，汽车受到的支持力大于重力 C. 图丙为水平圆盘转动时的示意图，物体离转盘中心越近，越容易做离心运动 D. 在空间站用细绳系住小瓶做成“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，其中a、c部分是食用油 【答案】D 【解析】 【详解】A．图甲中衣服附着在脱水桶内壁上随桶一起转动，竖直方向由平衡得可知，摩擦力大小不变，故A错误； B．图乙中汽车通过拱形桥的最高点时，加速度竖直向下，根据牛顿第二定律可知 即汽车受到的支持力小于重力，故B错误； C．图丙中水平圆盘转动时，圆盘对物体的摩擦力提供其做圆周运动的向心力，即 可知离圆盘中心越远，物体的摩擦力越大，越容易达到最大静摩擦力，越容易做离心运动，故C错误； D．图丙中水的密度大，单位体积水的质量大，瓶子中的油和水做匀速圆周运动的角速度相同，根据 可知水做圆周运动所需要的向心力大，当合力不足以提供向心力时，水先做离心运动，所以油和水分离后，油在水的内侧，故a、c部分是食用油，故D正确。 故选D。 4. 开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础，根据开普勒定律，以下说法中正确的是（　　） A. 开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕地球的运动 B. 若某一人造地球卫星的轨道是椭圆，则地球处在该椭圆的一个焦点上 C. 开普勒第三定律中的k值，不仅与中心天体有关，还与绕中心天体运动的行星（或卫星）有关 D. 在探究太阳对行星的引力规律时，得到了开普勒第三定律，它是可以在实验室中得到证明的 【答案】B 【解析】 【详解】A．开普勒行星运动三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，故A错误； B．根据开普勒第一定律，若人造地球卫星的轨道是椭圆，则地球在椭圆的一个焦点上，故B正确； C．开普勒第三定律式中的k值，与中心天体的质量有关，与绕中心天体运动的行星（或卫星）无关，故C错误； D．开普勒第三定律是开普勒在观察太阳系行星运动时得到的规律，在实验中不能验证，故D错误。 故选B。 5. 万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律。以下说法正确的是（　　） A. 物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的 B. 人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大 C. 人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供 D. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用 【答案】C 【解析】 【详解】A．物体的重力是由地球的引力而产生的，A正确； B．根据万有引力公式，B错误； C．人造地球卫星围绕地球做圆周运动，万有引力完全提供向心力，C正确； D．宇航员处于完全失重状态，是万有引力完全提供向心力，D错误。 故选C。 6. 荡秋千是儿童喜爱的运动，当秋千从P向Q荡的过程中，经过E点时的小孩加速度方向可能是图中的 A. 竖直向下的1方向 B. 沿切线的2方向 C. 3方向 D. 指向圆心的4方向 【答案】C 【解析】 【详解】荡秋千时做变速圆周运动，有绳的拉力和重力的分力之和沿半径方向提供向心加速度，用来改变线速度的方向；还有沿着切线方向的重力分力提供切向向加速度，用来改变线速度的大小，故两加速度的合加速度方向沿3方向，故选C． 【点睛】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，速度的方向与该点曲线的切线方向相同；由牛顿第二定律可以判断加速度的方向． 7. 一个小球质量为m，用长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处钉有一根长钉，把悬线沿水平方向拉直后无初速度地释放小球。当悬线碰到钉子的前后瞬间，下列说法中错误的是（　　） A. 小球的线速度突然增大 B. 小球的角速度突然增大 C. 小球的向心力突然增大 D. 悬线对球拉力突然增大 【答案】A 【解析】 【详解】AC．把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放，当悬线碰到钉子的前后瞬间，由于重力与拉力都与速度垂直，所以小球的线速度大小不变，根据向心力公式得，线速度大小不变，半径变小，则向心力变大，故C正确，不符合题意，A错误，符合题意； B．根据知线速度大小不变，半径变小，则角速度增大，故B正确，不符合题意； D．根据牛顿第二定律得 得 半径变小，则拉力变大，故D正确，不符合题意； 本题选择错误选项； 故选A。 8. 过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为，该中心恒星与太阳的质量比约为（ ） A. B. 1 C. 5 D. 10 【答案】B 【解析】 【详解】研究行星绕恒星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得 解得 “51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的，所以该中心恒星与太阳的质量比约为 故选B。 9. 如图，一个细圆管轨道竖直放置，管内壁光滑，管内有一个质量为m的小球从最高点p以一个微小初速度开始运动，途中经过a、b、c、d四个位置，其中a与d等高，b与c等高，小球直径略小于圆管内径，则小球与圆管无作用力的位置可能是（　　） A. a和b B. a和d C. b和c D. c和d 【答案】B 【解析】 【详解】小球在b、c位置的合力提供向心力，由于向心力指向圆心，则小球与圆管一定有作用力； 若小球在a、d位置受重力的分力提供向心力，有 则此时小球与圆管无作用力。 故选B。 10. 一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图（a）示，曲线上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径ρ叫做A点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v0抛出，如图（b）示，则在其轨迹最高点P处的曲率半径是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】物体在其轨迹最高点P处只有水平速度，其水平速度大小为 在最高点，把物体的运动看成圆周运动的一部分，物体的重力作为向心力，由向心力的公式得 所以在其轨迹最高点P处的曲率半径是 故B正确。 故选B。 11. 如图所示为水平转台的俯视图，转台上放有两个小物块A、B，A物块的质量为m，B物块的质量为2m，两物块到圆心的距离满足rB=2rA，A、B间用沿直径方向的细线相连，A、B与转台之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当转台以不同的角速度ω匀速转动时，两物块均未滑动，A与转台间的摩擦力fA与ω2的关系图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】当转动的角速度很小的时候，细线上没有拉力，对于A物块有 对于B物块有 当B物块的摩擦力达到最大静摩擦时，细线上开始有拉力，此时有 则A的摩擦力大小为 此后绳子有拉力，对于A物块有 对于B物块有 联立以上的两个式子可知 可知后半段图像斜率较大。 故选D。 二、非选择题：共5小题，计56分。其中第13题~第16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. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验： ①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1和3：1。回答以下问题： （1）本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是______； A探究小车速度随时间变化规律 B.探究两个互成角度的力的合成规律 C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D.探究平抛运动的特点 （2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（填“一”“二”或“三”）。 ②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题： （3）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为ω=______； （4）实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，作出F-ω2图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.45m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由F-ω2图线可得滑块P质量m=______kg（结果保留2位有效数字）。 【答案】（1）C （2）一 （3） （4）0.20 【解析】 【小问1详解】 在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。 A．探究小车速度随时间变化规律，利用极限思想计算小车的速度，故A错误； B．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故C正确； D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D错误； 故选C。 【小问2详解】 把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 【小问3详解】 挡光条的线速度为 则滑块P的角速度为 【小问4详解】 根据向心力大小公式 所以图线的斜率为 解得滑块P质量为 13. 有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长 为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动．当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与 竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系． 【答案】ω＝ 【解析】 【详解】对飞椅受力分析：重力mg和钢绳的拉力F，由合力提供向心力，则根据牛顿第二定律得： 竖直方向上 Fcosθ=mg 水平方向上 Fsinθ=mω2R 其中 R=Lsinθ+r 解得 14. “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想，“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体从静止自由下落高度的时间为，已知月球半径为，自转周期为，引力常量为。求： （1）月球表面重力加速度的大小和月球的质量； （2）月球静止卫星离月球表面高度。 【答案】（1），；（2） 【解析】 【详解】（1）由自由落体运动规律有 解得 在月球表面的物体受到的重力等于万有引力 解得 （2）月球静止卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力 解得 15. 如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台以一定角速度ω匀速转动。一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO'之间的夹角θ为。重力加速度的大小为g。 （1）若ω=ω0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求ω0。 （2）若，求小物块受到的摩擦力大小和方向。 【答案】（1） （2），沿物块所处位置相切斜向下 【解析】 【小问1详解】 当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，受力分析如图所示，有 由牛顿第二定律得mgtan60°＝mRsin60° 解得ω0＝ 【小问2详解】 陶罐以角速度转动时，，小物块受力如图所示    重力和支持力的合力小于所需的向心力，所以摩擦力方向沿罐壁切线向下与水平方向夹角成60°，由牛顿第二定律得 水平方向，有 竖直方向，有 联立两式解得 16. 如图，轻杆长21，中点装在水平轴点，两端分别固定着小球和球。质量为球质量为，两者一起在竖直平面内绕轴做圆周运动。 （1）若球在最高点时，杆的端恰好不受力，求此时球的速度？ （2）若球到最高点时的速度等于第（1）问中的速度，则此时轴的受力大小、方向？ （3）在杆的转速逐渐变化的过程中，能否出现轴不受力的情况？若不能，请说明理由；若能，求出此时球的速度大小？ 【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）当球的速度大小为时轴不受力 【解析】 【分析】 【详解】(1)A在最高点时，对A根据牛顿第二定律 解得 因为A、B球的角速度相等，半径相等 (2)在最高点时，对根据牛顿第二定律 代入（1）中的，可得 对A有 可得 根据牛顿第三定律，轴所受的力的大小为，方向竖直向下 (3)要使轴不受力，根据的质量大于的质量，可判断球应在最高点 对有 对A有 轴不受力时 可得 所以当A、B球的速度大小为时轴不受力 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $