精品解析：重庆市铁路中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题

重庆市铁路中学校2024-2025学年3月月考测试题 高一（下）物理试题 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1. 圆周运动是一种最常见的曲线运动，例如电动机转子、车轮、皮带轮等都做圆周运动。关于圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 质点做匀速圆周运动受到的合力和向心加速度恒定不变 B. 向心加速度是描述做圆周运动的质点线速度大小变化快慢的物理量 C. 做圆周运动的质点受到的合外力一定指向圆心，加速度一定指向圆心 D. 质点做匀速圆周运动是变加速运动，其角速度、周期、转速均恒定不变 2. 升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为（　　） A. mgh B. mgh+mah C. mah D. mgh﹣mah 3. 如图所示为黄桷坪某社区车库道闸设备，N为杆右端点，M为杆的中点。道闸启动后，杆绕左端沿逆时针方向匀速转动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. M、N两点的角速度大小之比为1∶2 B. M、N两点的周期之比为1∶2 C. M、N两点的线速度大小之比为1∶1 D. M、N两点的向心加速度大小之比为1∶2 4. 如图所示，物体在大小为8N、方向与水平地面成角的拉力F作用下，3s内水平向右运动6m，此过程中拉力F对物体做的功和平均功率分别是（　　） A. 24J、8W B. 48J、8W C. 24J、16W D. 48J、16W 5. 月球，地球唯一的一颗天然卫星，是太阳系中第五大的卫星。航天员登月后，观测羽毛的自由落体运动，得到羽毛的速度随时间变化的图像如图所示。已知月球半径为，引力常量为，则（　　） A. 月球表面的重力加速度大小为 B. 月球表面的重力加速度大小为 C. 月球的平均密度为 D. 月球的平均密度为 6. 一箱土豆在转盘上随转盘以角速度做匀速圆周运动，其中一个处于中间位置的土豆质量为，它到转轴的距离为，则其它土豆对该土豆的作用力为（　　） A. mg B. mω2R C. D. 7. 如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到最低点B点过程中空气阻力的大小恒为F，则在该过程中（　　） A. 重力做功的功率先增大后减小 B. 悬线的拉力做功为mgL C. 重力做功为 D. 空气阻力做功为 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分，全选正确的得5分，选对但未选全的得3分，选错得0分） 8. 如图甲所示，一长为L的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动。小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系如图乙所示，重力加速度为g，下列判正确的是（　　） A. 图像函数表达式为 B 重力加速度 C. 绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大 D. 绳长不变，用质量较大的球做实验，图像上b点的位置不变 9. 如图所示，两根长度不同的细线分别系有1、2两个质量相同的小球，细线的上端都系于O点，细线长L1大于L2现使两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动，下列说法中正确的有（　　） A. 球2运动的角速度大于球1的角速度 B. 球1运动的线速度比球2大 C. 球1运动的周期等于球2运动的周期 D. 球2运动的加速度比球1大 10. “天问一号”火星探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发射到火星，地球轨道和火星轨道近似看成圆形轨道，霍曼转移轨道是一个在近日点M和远日点P分别与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示）。“天问一号”在近日点短暂点火后进入霍曼转移轨道，接着沿着这个轨道运行直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法正确的是。（　　） A. 两次点火喷射方向都与速度方向相反 B. “天问一号”在霍曼转移轨道上P点的加速度比在火星轨道上P点的加速度小 C. 两次点火之间的时间间隔为 D. “天问一号”在地球轨道上的角速度小于在火星轨道上的角速度 三、实验题（本题共两小题，11题12分，12题4分共16分） 11. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么： （1）下列实验实验方法与本实验相同的是___________。 A．验证力的平行四边形定则 B．验证牛顿第二定律 C．伽利略对自由落体研究 （2）若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于2：1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板___________处（选填“A”、“B”或“C”中的两个），则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为___________。若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与___________成正比。 （3）利用传感器升级实验装置，用力传感器测压力F，用光电计时器测周期进行定量探究。某同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是___________。 A． T B． C． D． 12. 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L，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： （1）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=_________； （2）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=0.3m，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） 四、计算题（本题共三小题，其中13题10分，14题13分，15题18分共41分） 13. 如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块处于静止状态，用长为L的细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为θ，绳子刚好拉直且绳中张力为零。物块与转台间的动摩擦因数为μ（μ<tan θ），最大静摩擦力可近似等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动。求： （1）当绳中刚出现拉力时，转台的角速度大小； （2）若物块的角速度增大到时，保持角速度不变，求此时绳子的拉力？ 14. 图甲所示为某汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，OA为过原点的倾斜直线，BC为水平直线，AB是与OA和BC都相切的曲线。已知0～5s内汽车的牵引力恒为F=8000N，t=5s时，汽车的功率达到额定功率80kW，且在之后的运动过程中保持该功率不变。假设汽车行驶中所受的阻力大小恒为f=2000N。则 （1）求t=5s时汽车速度的大小； （2）求t=35s时汽车速度的大小； （3）在图乙中作出0～35s内牵引力的功率P随时间t变化的图像，并计算35s内牵引力所做的功。 15. 如图甲所示，长的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度的匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。 （1）小球运动到最高点时，求轻杆对小球的作用力F1； （2）小球运动到水平位置A时，求轻杆对小球的作用力大小F2； （3）若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的B点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度抛出，如图乙所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 重庆市铁路中学校2024-2025学年3月月考测试题 高一（下）物理试题 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1. 圆周运动是一种最常见的曲线运动，例如电动机转子、车轮、皮带轮等都做圆周运动。关于圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 质点做匀速圆周运动受到的合力和向心加速度恒定不变 B. 向心加速度是描述做圆周运动的质点线速度大小变化快慢的物理量 C. 做圆周运动的质点受到的合外力一定指向圆心，加速度一定指向圆心 D. 质点做匀速圆周运动是变加速运动，其角速度、周期、转速均恒定不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．质点做匀速圆周运动受到合力作为向心力，故合力、向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，时刻在改变，A错误； B．向心加速度是描述做圆周运动的质点线速度方向变化快慢的物理量，B错误； C．做匀速圆周运动的质点受到的合外力一定指向圆心，加速度一定指向圆心，而做变速圆周运动的质点，由于线速度的大小也在变化，存在切线方向的加速度，故其受到的合外力不会指向圆心，加速度不会指向圆心，C错误； D．质点做匀速圆周运动是变加速运动，其角速度、周期、转速均恒定不变，D正确。 故选D。 2. 升降机中有一质量为m物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为（　　） A. mgh B. mgh+mah C. mah D. mgh﹣mah 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】物体增加的重力势能等于克服重力做的功mgh。 故选A。 3. 如图所示为黄桷坪某社区车库的道闸设备，N为杆右端点，M为杆的中点。道闸启动后，杆绕左端沿逆时针方向匀速转动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. M、N两点的角速度大小之比为1∶2 B. M、N两点的周期之比为1∶2 C. M、N两点的线速度大小之比为1∶1 D. M、N两点的向心加速度大小之比为1∶2 【答案】D 【解析】 【详解】AB．M、N两点一起随转轴一起转动，角速度相同，M、N两点的角速度大小之比为1：1，则M、N两点的周期之比为1∶1，故AB错误； C．根据可知M、N两点的线速度大小之比为1：2，故C错误； D．根据可知M、N两点的向心加速度大小之比为1∶2，故D正确； 故选D。 4. 如图所示，物体在大小为8N、方向与水平地面成角的拉力F作用下，3s内水平向右运动6m，此过程中拉力F对物体做的功和平均功率分别是（　　） A. 24J、8W B. 48J、8W C. 24J、16W D. 48J、16W 【答案】A 【解析】 【详解】由力对物体做功的计算公式可得，拉力F对物体做的功为 由功率的定义式，可得平均功率 故选A。 5. 月球，地球唯一的一颗天然卫星，是太阳系中第五大的卫星。航天员登月后，观测羽毛的自由落体运动，得到羽毛的速度随时间变化的图像如图所示。已知月球半径为，引力常量为，则（　　） A. 月球表面的重力加速度大小为 B. 月球表面的重力加速度大小为 C. 月球的平均密度为 D. 月球的平均密度为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由图像斜率表示加速度，得月球表面的重力加速度大小为 故AB错误； CD．根据月球表面上的物体受到的万有引力等于重力，即 月球密度 联立以上各式得月球的平均密度为 故C错误，D正确。 故选D。 6. 一箱土豆在转盘上随转盘以角速度做匀速圆周运动，其中一个处于中间位置的土豆质量为，它到转轴的距离为，则其它土豆对该土豆的作用力为（　　） A. mg B. mω2R C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意可知，土豆做匀速圆周运动，合力提供向心力，受重力和其它土豆对该土豆的作用力，根据牛顿第二定律和向心力公式可得，土豆所受合力为 方向沿转盘平面指向转轴，由平行四边形法则和几何关系可得，其它土豆对该土豆的作用力为 故选C。 7. 如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到最低点B点的过程中空气阻力的大小恒为F，则在该过程中（　　） A. 重力做功的功率先增大后减小 B. 悬线的拉力做功为mgL C. 重力做功为 D. 空气阻力做功为 【答案】A 【解析】 【详解】A．摆球下落过程中，在重力方向（竖直方向）上的分速度vy先增大后减小，则由 知重力做功的功率先增大后减小，故A正确； B．悬线的拉力始终与速度方向垂直，故悬线的拉力做功为0，故B错误； C．重力做功为，故C错误； D．空气阻力的大小不变，方向始终与速度方向相反，故空气阻力做功为 ，故D错误。 故选A。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分，全选正确的得5分，选对但未选全的得3分，选错得0分） 8. 如图甲所示，一长为L的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动。小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系如图乙所示，重力加速度为g，下列判正确的是（　　） A. 图像函数表达式为 B. 重力加速度 C. 绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大 D. 绳长不变，用质量较大的球做实验，图像上b点的位置不变 【答案】BD 【解析】 【详解】A．在最高点，对小球进行分析由牛顿第二定律 可知，图像函数表达式为 故A错误； B．根据上述，结合图像可知，将代入函数表达式中有 解得重力加速度大小为 故B正确； C．根据上述可知，图像的斜率为 可知，绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更小，故C错误； D．根据上述，结合图像有 解得 可知，绳长不变，用质量较大的球做实验，图线b点的位置不变，故D正确。 故选BD。 9. 如图所示，两根长度不同的细线分别系有1、2两个质量相同的小球，细线的上端都系于O点，细线长L1大于L2现使两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动，下列说法中正确的有（　　） A. 球2运动的角速度大于球1的角速度 B. 球1运动的线速度比球2大 C. 球1运动的周期等于球2运动的周期 D. 球2运动的加速度比球1大 【答案】BC 【解析】 【详解】D．设细线与竖直方向的夹角为θ，小球的质量为mg，加速度大小为a，细线的拉力大小为T，小球在竖直方向合力为零，则 在水平方向根据牛顿第二定律有 联立解得， 因为，所以 所以球2运动的加速度比球1小，故D错误； AC．设小球的角速度大小为ω，在水平方向根据牛顿第二定律有 其中 联立解得 因为两小球在同一水平面上做匀速圆周运动，则相同，所以两小球的角速度大小相同，根据可得球1运动的周期等于球2运动的周期，故A错误，C正确； B．球1的运动半径比球2的运动半径大，根据可知球1运动的线速度比球2大，故B正确。 故选BC。 10. “天问一号”火星探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发射到火星，地球轨道和火星轨道近似看成圆形轨道，霍曼转移轨道是一个在近日点M和远日点P分别与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示）。“天问一号”在近日点短暂点火后进入霍曼转移轨道，接着沿着这个轨道运行直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法正确的是。（　　） A. 两次点火喷射方向都与速度方向相反 B. “天问一号”在霍曼转移轨道上P点的加速度比在火星轨道上P点的加速度小 C. 两次点火之间的时间间隔为 D. “天问一号”在地球轨道上的角速度小于在火星轨道上的角速度 【答案】AC 【解析】 【详解】A．两次点火都是从低轨道向高轨道转移，需要加速，所以喷气方向与运动方向相反，故A正确； B．在P点受到的万有引力相等，根据牛顿第二定律可知加速度大小相等。故B错误； C．探测器在地球轨道上由万有引力提供向心力有 由开普勒第三定律得 两次点火之间的时间为 联立，可得 故C正确； D．由万有引力提供向心力有 解得 因为“天问一号”在地球轨道上的半径小于在火星轨道上的半径，所以“天问一号”在地球轨道上的角速度大于在火星轨道上的角速度。故D错误。 故选AC。 三、实验题（本题共两小题，11题12分，12题4分共16分） 11. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么： （1）下列实验实验方法与本实验相同的是___________。 A．验证力的平行四边形定则 B．验证牛顿第二定律 C．伽利略对自由落体的研究 （2）若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于2：1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板___________处（选填“A”、“B”或“C”中的两个），则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为___________。若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与___________成正比。 （3）利用传感器升级实验装置，用力传感器测压力F，用光电计时器测周期进行定量探究。某同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是___________。 A． T B． C． D． 【答案】 ①. B ②. AC ③. 1：4 ④. ⑤. D 【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实验的实验方法相同，故选B； （2）[2]在探究向心力和角速度的关系时，则要保持质量和半径不变，即要将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C上； [3]若将传动皮带套在两半径之比等于2：1的轮盘上，因两轮盘边缘的线速度相同，则角速度之比为，则向心力之比为，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为1：4； [4]若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与成正比。 （3）[5]根据 纵标表示向心力F，则图像横坐标x表示的物理量是T2。 故选D。 12. 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L，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： （1）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=_________； （2）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=0.3m，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） （2）030 【解析】 【小问1详解】 挡光条的线速度为 又因为 联立解得，滑块P的角速度表达式为 【小问2详解】 根据向心力大小公式有 所以图线的斜率为 解得滑块P质量为 四、计算题（本题共三小题，其中13题10分，14题13分，15题18分共41分） 13. 如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块处于静止状态，用长为L的细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为θ，绳子刚好拉直且绳中张力为零。物块与转台间的动摩擦因数为μ（μ<tan θ），最大静摩擦力可近似等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动。求： （1）当绳中刚出现拉力时，转台的角速度大小； （2）若物块的角速度增大到时，保持角速度不变，求此时绳子的拉力？ 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）转台由静止加速时，静摩擦力提供向心力，且逐渐增大，当静摩擦力达到最大时，绳中刚要出现拉力，此时最大静摩擦力提供向心力，有 μmg=mω2Lsin θ 解得 ω= （2）当转台对物块的支持力为零时，摩擦力为零，重力和拉力的合力提供向心力，设此时物块的角速度为ω0，有 得 ω0=<ω1= 所以当角速度增大到时物块已经离开转台。设绳子与竖直方向的夹角为α，设绳子的拉力为T，则有 解得 14. 图甲所示为某汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，OA为过原点的倾斜直线，BC为水平直线，AB是与OA和BC都相切的曲线。已知0～5s内汽车的牵引力恒为F=8000N，t=5s时，汽车的功率达到额定功率80kW，且在之后的运动过程中保持该功率不变。假设汽车行驶中所受的阻力大小恒为f=2000N。则 （1）求t=5s时汽车速度的大小； （2）求t=35s时汽车速度的大小； （3）在图乙中作出0～35s内牵引力的功率P随时间t变化的图像，并计算35s内牵引力所做的功。 【答案】（1）10m/s；（2）40m/s；（3）见解析图，2.6×106J 【解析】 【详解】（1）t=5s时，汽车速度 （2）t=35s时，汽车做匀速运动，由二力平衡知，牵引力 F2=f=2000N 故汽车的速度为 （3）0～5s内，v与t成正比关系，F=8000N，根据 P=Fv 由此可知P与t成正比关系；0～35s内，功率保持额定功率不变。故牵引力功率P随时间t变化的图像如图所示 35s内牵引力所做的功在数值上和P-t图像上图线所围成梯形面积相等，则 15. 如图甲所示，长的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度的匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。 （1）小球运动到最高点时，求轻杆对小球的作用力F1； （2）小球运动到水平位置A时，求轻杆对小球的作用力大小F2； （3）若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的B点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度抛出，如图乙所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间t。 【答案】（1）杆对球的作用力的大小为3N，方向竖直向上；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）假设F1的方向向上，对小球有： 解得 所以杆对球的作用力的大小为3N，方向竖直向上； （2）小球运动到水平位置时，杆对球的竖直方向分力 水平分力 故杆对球的作用力大小 代入数据解得 （3）小球将做平抛运动，运动轨迹如图中实线所示，有 代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $