精品解析：黑龙江省牡丹江市第一高级中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题

高一学年下学期3月份考试 物 理 试 题 考试时间：75分钟 分值：100分 一、选择题（1-6题为单选题，每题4分；7-10为多选题，每题6分，选不全3分，选错0分，共48分） 1. 如图所示，地球可视为质量分布均匀的球体，表面不同纬度有质量相等的P、Q两物体随地球一起自转，下列物理量中，P物体一定大于Q物体的是（　　） A. 线速度 B. 角速度 C. 向心加速度 D. 所在位置的重力加速度 2. 将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星 A. 角速度越大 B. 周期越大 C. 线速度越大 D. 向心加速度越大 3. 宇宙观测发现，在宇宙中甲、乙两个星体组成的双星系统，它们同时绕其连线上的某点O做匀速圆周运动，已知甲、乙的质量之比为7:1，由此可知（　　） A. 甲、乙的线速度大小之比为7:1 B. 甲、乙的向心力大小之比为7:1 C. 甲、乙的运行轨道半径之比是1:7 D. 甲、乙的周期之比为1:7 4. 游乐场有个魔力转盘项目，一个大转盘上设置了一圈供游客站立的位置，如图所示，项目开始时，游客面向转轴竖直站立，后背靠在平行于转轴的平板上，有安全绳防护，转盘绕竖直中轴线开始转动，当角速度逐渐增大到ω1时，供游客站立的托板下翻，游客处在了脚不沾地的状态，“魔力”使游客紧紧地贴在背上始终不动。已知站立位置到转轴的距离是5m，游客的厚度可以忽略，游客后背和靠背平板之间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为了保证游客足够安全（安全绳松脱，游客不会滑落），重力加速度为g=10m/s2，则ω1的最小值为（　　） A. 1rad/s B. 10rad/s C. πrad/s D. 5. 如图，地球赤道正上空有两颗卫星，其中a为地球同步卫星，轨道半径为r，b为另一颗卫星，轨道半径为同步卫星轨道半径的，从图示时刻开始计时，经30h，两颗卫星再次“相遇”的次数为（所谓相遇，是指两颗卫星距离最近）（　　） A. 2次 B. 3次 C. 4次 D. 5次 6. 天文学家发现一颗与地球类似的太阳系外行星，这颗行星距离地球约20亿光年，公转周期约为37年，这颗行星位于天秤座星群，它的半径大约是地球的1.9倍，该行星表面与地球表面的重力加速度相近，则下列说法正确的是（　　） A. 在地球上发射航天器到达该星球，航天器的发射速度至少要达到第二宇宙速度 B. 该行星的公转速度比地球大 C. 该行星的质量约为地球质量的3.6倍 D. 要在该行星表面发射人造卫星，发射速度至少要达到7.9km/s 7. 结合生活中常见的圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 当汽车驶过凸形拱形桥的顶端时会出现超重现象 B. 火车在拐弯时的速率小于规定速率时，内轨将给火车侧压力 C. 旋转雨伞，伞面上的水滴会更快被“甩”离伞面，这是一种离心现象 D. 在绕地运行的飞船中，将重物挂于弹簧测力计上其示数为零，因为此时该物体将不再受地球的引力 8. 中国于2023年5月30号成功发射“神舟十六号”载人飞船。如图，“神舟十六号”载人飞船发射后先在近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达点时，再次点火进入圆轨道Ⅲ。下列说法正确的是（　　） A. 飞船在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅲ上运行的周期 B. 飞船在处变轨要加速，在处变轨也要加速 C. 飞船在轨道Ⅰ上经过点的加速度小于在轨道Ⅱ上经过点的加速度 D. 飞船在轨道Ⅱ上经过点的速率小于在轨道Ⅲ上经过点的速率 9. 2021年中国选手胡旭威在第50届世界体操锦标赛上赢得男子单杠、双杠两项冠军，成为世锦赛双冠王，已知运动员重心到手支撑点的距离为L，运动员在竖直面内做圆周运动，其重心在最高点时的速度为v，与单杠间的弹力大小为FN，其FN-v2图像如图乙所示，则（　　） A. 当地的重力加速度大小 B. 运动员的质量为 C. v2=c时，在最高点单杠对运动员的弹力向下 D. 时，在最高点单杠对运动员的弹力为 10. 低轨道卫星的离地高度通常在200km以下，也称近地卫星。这种卫星由于由于离地高度较低，受地球影响较大。某近地卫星绕地球运动的周期为T，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”（无阳光照射）过程，如图所示。已知地球的半径为R，引力常量为G，地球自转周期为T0。太阳光可看作平行光，宇航员在A点测出的对地球的观察张角如图为α，则（　　） A. 飞船绕地球运动的线速度为 B. 一天内飞船经历“日全食”的次数为 C. 飞船每次经历“日全食”过程的时间为 D. 地球质量为 二、实验题（每空2分，共12分） 11. 卡文迪许利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量： （1）横梁一端固定有一质量为m的均匀铅球A，旁边有一质量为m'的均匀铅球B，A、B两球球心的距离L，已知引力常量为G，则A、B两球间的万有引力大小为F=_________。 （2）在下图所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是__________。（选填“甲”“乙”或“丙”） 12. 在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对此运动采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如乙图所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.20s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度值比为2：9，则： （1）由以上及图示信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为_______（结果保留到小数点后两位）。 （2）由以上及图示信息可以算出小球平抛的初速度是_______m/s（结果保留到小数点后两位）。 （3）若已知该星球的半径与地球半径之比为，则该星球的质量与地球质量之比________，第一宇宙速度之比_________（取）。 三、解答题（13题8分， 14题10分， 15题22分， 共40分） 13. 2017年4月22日，“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室顺利完成自动交会对接，“天舟一号”与“天宫二号”进入组合体飞行阶段，正按计划开展多项实验。已知组合体在距地面高度为h的圆轨道上做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，求： (1)地球的质量； (2)组合体绕地球运动的周期。 14. 某种手枪子弹的速度在300m/s到400m/s之间，为了粗略测定子弹的飞行速度进行了以下实验。如图所示，一直径d=4m的塑料圆筒以转速n=7200r/min绕轴O逆时针匀速转动，假设子弹穿过圆筒无速度损失，子弹可视为质点沿水平直径穿过圆筒，在圆筒上只留下一个弹孔，则： （1）圆筒转动的角速度； （2）子弹穿过纸筒的速度大小。 15. 粗糙程度处处相同的细杆一端固定在竖直转轴OO′上的O点，并可随竖直轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。杆未转动时，弹簧处于原长状态，此时圆环恰好静止在粗糙细杆上。当杆缓慢加速转动时，角速度为ω0（未知）时，圆环与杆之间恰好没有摩擦力，角速度为ω1（未知）时，弹簧刚好从原长开始伸长。已知杆与竖直转轴的夹角α始终为53°，弹簧原长L0=0.5m，弹簧劲度系数k=40N/m，圆环质量m=1kg，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取10m/s2，求： （1）圆环与粗糙细杆之间的动摩擦因数； （2）角速度ω0的大小； （3）当角速度ω=10rad/s时，弹簧的长度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一学年下学期3月份考试 物 理 试 题 考试时间：75分钟 分值：100分 一、选择题（1-6题为单选题，每题4分；7-10为多选题，每题6分，选不全3分，选错0分，共48分） 1. 如图所示，地球可视为质量分布均匀的球体，表面不同纬度有质量相等的P、Q两物体随地球一起自转，下列物理量中，P物体一定大于Q物体的是（　　） A. 线速度 B. 角速度 C. 向心加速度 D. 所在位置的重力加速度 【答案】D 【解析】 【详解】AB．P、Q两物体随地球一起自转，具有相等的角速度，根据 可知 AB错误； C．P、Q两物体随地球一起自转，具有相等的角速度，根据 可知 C错误； D．纬度越高，重力加速度越大，所以P所在位置的重力加速度较大，故D正确。 故选D。 2. 将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星 A. 角速度越大 B. 周期越大 C. 线速度越大 D. 向心加速度越大 【答案】B 【解析】 【详解】A. 根据公式可得，半径越大，角速度越小，故A错误 B.万有引力充当向心力，根据公式，解得，故离太阳越远，轨道半径越大，周期越大，B正确； C.根据公式，解得，故半径越大，线速度越小， C错误； D.根据公式可得，解得半径越大，向心加速度越小，D错误． 故选B。 3. 宇宙观测发现，在宇宙中甲、乙两个星体组成的双星系统，它们同时绕其连线上的某点O做匀速圆周运动，已知甲、乙的质量之比为7:1，由此可知（　　） A. 甲、乙的线速度大小之比为7:1 B. 甲、乙的向心力大小之比为7:1 C. 甲、乙的运行轨道半径之比是1:7 D. 甲、乙的周期之比为1:7 【答案】C 【解析】 【详解】BD．甲乙两星体可视为双星系统，所以甲、乙周期、角速度相等，向心力大小相等，故BD错误； C．根据万有引力提供向心力有 所以 故C正确； A．根据 可得 故A错误。 故选C。 4. 游乐场有个魔力转盘项目，一个大转盘上设置了一圈供游客站立的位置，如图所示，项目开始时，游客面向转轴竖直站立，后背靠在平行于转轴的平板上，有安全绳防护，转盘绕竖直中轴线开始转动，当角速度逐渐增大到ω1时，供游客站立的托板下翻，游客处在了脚不沾地的状态，“魔力”使游客紧紧地贴在背上始终不动。已知站立位置到转轴的距离是5m，游客的厚度可以忽略，游客后背和靠背平板之间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为了保证游客足够安全（安全绳松脱，游客不会滑落），重力加速度为g=10m/s2，则ω1的最小值为（　　） A. 1rad/s B. 10rad/s C. πrad/s D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据牛顿第二定律有 代入数据解得 D正确。 故选D。 5. 如图，地球赤道正上空有两颗卫星，其中a为地球同步卫星，轨道半径为r，b为另一颗卫星，轨道半径为同步卫星轨道半径的，从图示时刻开始计时，经30h，两颗卫星再次“相遇”的次数为（所谓相遇，是指两颗卫星距离最近）（　　） A. 2次 B. 3次 C. 4次 D. 5次 【答案】B 【解析】 【详解】根据开普勒第三定律 可得 a为地球静止卫星，在一昼夜内，卫星a转1周，卫星b转4周，卫星b转回原来位置，卫星a转过个周期，故当b追上a时，a转过的角度必然大于90°，第四次相遇时a转过的角度已经大于360°，因此a转一周的过程中两星只能相遇3次。 故选B。 6. 天文学家发现一颗与地球类似的太阳系外行星，这颗行星距离地球约20亿光年，公转周期约为37年，这颗行星位于天秤座星群，它的半径大约是地球的1.9倍，该行星表面与地球表面的重力加速度相近，则下列说法正确的是（　　） A. 在地球上发射航天器到达该星球，航天器的发射速度至少要达到第二宇宙速度 B. 该行星的公转速度比地球大 C. 该行星的质量约为地球质量的3.6倍 D. 要在该行星表面发射人造卫星，发射速度至少要达到7.9km/s 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于这颗行星在太阳系外，所以航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度，故A错误； B．由于不知道这颗行星的绕行中心体，故无法比较该行星的公转速度与地球的公转速度，故B错误； C．忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力 所以 解得这颗行星的重力加速度与地球相近，它的半径大约是地球的1.9倍，所以它的质量约为地球质量的3.6倍，故C正确； D．根据万有引力提供向心力有 所以 由于行星的半径大约是地球的1.9倍，则行星的第一宇宙速度为地球第一宇宙速度的，不等于7.9km/s，故D错误。 故选C。 7. 结合生活中常见的圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 当汽车驶过凸形拱形桥的顶端时会出现超重现象 B. 火车在拐弯时的速率小于规定速率时，内轨将给火车侧压力 C. 旋转雨伞，伞面上的水滴会更快被“甩”离伞面，这是一种离心现象 D. 在绕地运行的飞船中，将重物挂于弹簧测力计上其示数为零，因为此时该物体将不再受地球的引力 【答案】BC 【解析】 【详解】A．当汽车驶过凸形拱形桥的顶端时，加速度方向向下，会出现失重现象，故A错误； B．火车在拐弯时的速率小于规定速率时，有近心趋势，内轨将给火车侧压力，故B正确； C．旋转雨伞，伞面上的水滴会更快被“甩”离伞面，这是一种离心现象，故C正确； D．在绕地运行的飞船中，重物处于完全失重状态，则将重物挂于弹簧测力计上其示数为零，但此时该物体仍将受地球的引力作用，故D错误。 故选BC。 8. 中国于2023年5月30号成功发射“神舟十六号”载人飞船。如图，“神舟十六号”载人飞船发射后先在近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达点时，再次点火进入圆轨道Ⅲ。下列说法正确的是（　　） A. 飞船在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅲ上运行的周期 B. 飞船在处变轨要加速，在处变轨也要加速 C. 飞船在轨道Ⅰ上经过点的加速度小于在轨道Ⅱ上经过点的加速度 D. 飞船在轨道Ⅱ上经过点的速率小于在轨道Ⅲ上经过点的速率 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律可得，运行的轨道半径越大，周期越大，所以飞船在轨道Ⅰ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上运行的周期，故A错误； B．飞船在处变轨和在处变轨都是从低轨道变到高轨道，故都需要加速，故B正确； C．飞船在轨道Ⅰ上经过点和在轨道Ⅱ上经过点时受到的万有引力相同，故加速度相等，故C错误； D．根据前面分析，飞船在处变轨需要加速，所以飞船在轨道Ⅱ上经过点的速率小于在轨道Ⅲ上经过点的速率，故D正确。 故选BD。 9. 2021年中国选手胡旭威在第50届世界体操锦标赛上赢得男子单杠、双杠两项冠军，成为世锦赛双冠王，已知运动员重心到手支撑点的距离为L，运动员在竖直面内做圆周运动，其重心在最高点时的速度为v，与单杠间的弹力大小为FN，其FN-v2图像如图乙所示，则（　　） A. 当地的重力加速度大小 B. 运动员的质量为 C. v2=c时，在最高点单杠对运动员的弹力向下 D. 时，在最高点单杠对运动员的弹力为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．由图乙可知，当v2=b时，FN=0，此时运动员重力提供向心力，则有 可得当地的重力加速度大小为 故A正确； B．由图乙可知，当v2=0时，FN=a 此时运动员的重力和支持力平衡，则 则运动员的质量为 故B错误； C．当v2=c>b 此时单杠对运动员的弹力向下，故C正确； D．由图乙可知，当 在最高点单杠对运动员的弹力为，故D正确。 故选ACD。 10. 低轨道卫星的离地高度通常在200km以下，也称近地卫星。这种卫星由于由于离地高度较低，受地球影响较大。某近地卫星绕地球运动的周期为T，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”（无阳光照射）过程，如图所示。已知地球的半径为R，引力常量为G，地球自转周期为T0。太阳光可看作平行光，宇航员在A点测出的对地球的观察张角如图为α，则（　　） A. 飞船绕地球运动的线速度为 B. 一天内飞船经历“日全食”的次数为 C. 飞船每次经历“日全食”过程的时间为 D. 地球质量为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．飞船绕地球匀速圆周运动，所以线速度为 由几何关系知 解得 所以 故A正确； B．地球自转一圈时间为T0，飞船绕地球一圈时间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，则一天内飞船经历“日全食”的次数为，故B错误； C．如图所示 由几何关系，飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过 飞船每次“日全食”过程的时间为 故C正确； D．根据万有引力提供向心力有， 则 故D正确。 故选ACD。 二、实验题（每空2分，共12分） 11. 卡文迪许利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量： （1）横梁一端固定有一质量为m的均匀铅球A，旁边有一质量为m'的均匀铅球B，A、B两球球心的距离L，已知引力常量为G，则A、B两球间的万有引力大小为F=_________。 （2）在下图所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是__________。（选填“甲”“乙”或“丙”） 【答案】（1） （2）乙 【解析】 【小问1详解】 根据万有引力定律，A、B两球间的万有引力大小为 【小问2详解】 为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”，利用平面镜对光线的反射，来体现微小形变的，当增大刻度尺与平面镜的距离时，转动的角度更明显，而甲中采用的等效替代法，乙采用的放大法，丙采用的控制变量法。 故选乙。 12. 在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对此运动采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如乙图所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.20s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度值比为2：9，则： （1）由以上及图示信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为_______（结果保留到小数点后两位）。 （2）由以上及图示信息可以算出小球平抛的初速度是_______m/s（结果保留到小数点后两位）。 （3）若已知该星球的半径与地球半径之比为，则该星球的质量与地球质量之比________，第一宇宙速度之比_________（取）。 【答案】 ①. 2.25 ②. 0.45 ③. 9：250 ④. 3：10 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1] 由ab、bc、cd水平距离相同可知，a到b、b到c运动时间相同，设为T，在竖直方向有： 所以 (2)[2] 小球平抛的初速度是 (3)[3][4] 根据万有引力等于重力 ， 代入数据得，该星球的质量与地球质量之比 9:250 根据 ， 代入数据得，第一宇宙速度之比 3:10 三、解答题（13题8分， 14题10分， 15题22分， 共40分） 13. 2017年4月22日，“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室顺利完成自动交会对接，“天舟一号”与“天宫二号”进入组合体飞行阶段，正按计划开展多项实验。已知组合体在距地面高度为h的圆轨道上做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，求： (1)地球的质量； (2)组合体绕地球运动的周期。 【答案】(1)；(2) 【解析】 【分析】 【详解】(1)根据 可得 (2)根据 且 GM = gR2 联立解得 14. 某种手枪子弹的速度在300m/s到400m/s之间，为了粗略测定子弹的飞行速度进行了以下实验。如图所示，一直径d=4m的塑料圆筒以转速n=7200r/min绕轴O逆时针匀速转动，假设子弹穿过圆筒无速度损失，子弹可视为质点沿水平直径穿过圆筒，在圆筒上只留下一个弹孔，则： （1）圆筒转动的角速度； （2）子弹穿过纸筒的速度大小。 【答案】（1）240πrad/s （2）320m/s 【解析】 【小问1详解】 由于，根据可得 【小问2详解】 子弹水平方向穿过圆筒时间 与此同时，圆筒转过得圆心角（n=0，1，2……） 联立得（n=0，1，2……） 因为 解得， 15. 粗糙程度处处相同的细杆一端固定在竖直转轴OO′上的O点，并可随竖直轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。杆未转动时，弹簧处于原长状态，此时圆环恰好静止在粗糙细杆上。当杆缓慢加速转动时，角速度为ω0（未知）时，圆环与杆之间恰好没有摩擦力，角速度为ω1（未知）时，弹簧刚好从原长开始伸长。已知杆与竖直转轴的夹角α始终为53°，弹簧原长L0=0.5m，弹簧劲度系数k=40N/m，圆环质量m=1kg，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取10m/s2，求： （1）圆环与粗糙细杆之间的动摩擦因数； （2）角速度ω0的大小； （3）当角速度ω=10rad/s时，弹簧的长度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 杆未转动时，弹簧处于原长状态，此时圆环恰好静止在粗糙细杆上，有 解得 【小问2详解】 当杆开始缓慢加速转动时，先是斜向上的摩擦力逐渐减小，当摩擦力减为零时，圆环只受重力和支持力，合力沿径向提供向心力，有 解得 【小问3详解】 当杆继续加速转动时，角速度为ω1时，弹簧刚好从原长开始伸长，此时摩擦力沿杆向下达到最大，弹簧为原长，水平方向有 竖直方向有 解得 说明当ω=10rad/s时，弹簧已经伸长，设此时弹簧总长度为L1， 有 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $