河北省承德市多校下学期4月高一质量检测物理试卷

4月高一质量检测 物理 注意事项：1.本试卷考试时间为75分钟，满分100分。 2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。 一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中， 只有一项符合题目要求的。 1.如图所示，“天问号”火星探测器在由地球飞向火星时，沿曲线从M点向N点 飞行的过程中动能逐渐增大，在某时刻“天问号”火星探测器所受合力方向可能 是下列图中的 M A 2.下列关于功与功率、动能与势能说法正确的是 A,一26J的功比+13J的功小 B.功率表示力做功快慢，力做功越快，功率越大 C.物体的动能不变，所受的合外力一定为零 D.弹簧弹力做负功，弹簧弹性势能减小 3.我国国产硬派越野“坦克500”搭载了国产9AT变速箱。变速箱的主体传动结 构如图所示，中间的轮叫作太阳轮，它是主动轮，从动轮称为行星轮，三个行星 轮用行星架连接起来，行星架可绕中心旋转。太阳轮、行星轮与最外面的大轮彼 此密切啮合在一起，通过改变锁死的结构可以改变不同的传动比，变速箱里有若 干该结构组合，构成了汽车行驶的挡位。如果太阳轮一周的齿数为1，行星轮 一周的齿数为2。此时锁死行星架，下列说法正确的是 A.所有齿轮的角速度大小相等 B.所有齿轮边缘的线速度大小不相等 C.太阳轮与行星轮的角速度之比为2：n D.太阳轮与行星轮的线速度大小之比为m:n2 4.如图所示，细线上端系在天花板上，下端悬挂的小球（可视为质点）在水平面内做 匀速圆周运动，细线的悬点到圆心的距离为h,绳长为1，细线与竖直方向的夹 角为0，小球质量为，重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是 高一物理第1页共6页 A.小球运动时受到重力，细线拉力和向心力的作用 B.小球做圆周运动的向心力大小为mgcos0 ih C.若增加绳长L,保持相同的角速度旋转，h变大 D.小球做匀速圆周运动的周期为2不√： 5.如图所示，I轨道和Ⅱ轨道为某火星探测器的两个轨道，相切于P点，图中两 阴影部分为探测器与火星的连线在相等时间内扫过的面积，下列说法正确的是 A.两阴影部分的面积一定相等 B.探测器在Ⅱ轨道上通过P点时的加速度小于在I轨 火星 道上通过P点时的加速度 Ⅱ轨道 C.探测器在Ⅱ轨道上通过P点时的动能大于在I轨道 I轨道 上通过P点时的动能 D.探测器在I轨道运行的周期大于在Ⅱ轨道运行的周期 6.如图所示，Q为地球赤道上的物体，b为近地卫星，c为地球静止卫星，地球半 径为R,静止卫星轨道半径为r,a、b、c均做匀速圆周运动。下列说法中正确 的是 A.a、b、c都仅由万有引力提供向心力 B.a、b、c周期之比为平：R: C.a、b、c线速度的大小关系为va>h>v. D.a、b、c向心加速度的大小之比为R3:r3:rR2 7.如图所示，地球可看作质量分布均匀、半径为R的球体，“蛟龙号”位于地球内 部的Q点距地心的距离为r,“天宫号”位于地球外部的b点距地心的距离为2r, 2>R。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，忽略地球的自转，则 “蛟龙号”与“天宫号”的重力加速度大小之比为 0 2r----b A C.2rRa 3 D.4R 二、多选题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中， 有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选0分。 高一物理第2页：共6贡 8。如图所示，某次训练中，运动员在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接 轮胎的拖绳与地面夹角为37°，绳子拉力大小为100N。若士兵拖着轮胎以6m/s的 速度匀速直线前进3s,sin37°=0.6，重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是 A.3s末，绳子拉力功率为600W B.0~3s内，绳子拉力对轮胎做功为1440J C.03s内、轮胎所受合力做功为0J D.0~3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为一680J 9.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当某行星恰好运 行到地球和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星凌 日”；当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现 象，天文学称为“行星冲日”。已知地球与火星绕太阳做匀速圆周运动的方向相 同。人造近火卫星“祝融号”做匀速圆周运动的周期为T,火星的公转周期为 T,,地球公转周期为T2,“祝融号”的质量为m,火星的半径为R,火星的轨道 半径为，万有引力常量为G,忽略自转影响，下列说法正确的是 A.火星的第一宇宙速度大小为贸 B.太阳的质量为4R GT C.火星的密度为 3π D,相邻两次“火星冲日”的时间间隔为一 10.如图所示，质量分别为m、2m的A、B两个物块（均可视为质点），用一根不可 伸长的轻绳连在一起，轻绳经过水平圆盘圆心的竖直线，开始时轻绳恰好拉直 但无拉力，A、B两物块的转动半径为rB=2rA=2r。A和B一起随圆盘绕竖直 中心轴OO'转动，转动角速度ω从零开始缓慢增大，直到两物块相对圆盘运动 为止。它们与圆盘间的动摩擦因数均为μ，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 重力加速度为g,下列说法正确的是 A,当圆盘的角速度小于√学时，绳中有拉力 B.当圆盘的角速度大于√时，绳中有拉力 C. 当圆盘的角速度等于√时，物块A受到的摩擦力为零 D.当圆盘的角速度等于，√时，物块A和B相对圆盘向A的一侧发生相对滑动 高一物理 第3页共6页 三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答应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得分；有数值计算的，答案中必须明确 写出数值和单位。 11,(6分)某同学想用实验验证动能定理，实验装置如图甲所示，已知小车与长木 板接触面光滑。首先，该同学测量了遮光片的宽度为，用天平测量出小车与 遮光片的总质量为m,小车到光电门传感器的距离为x,小车在向前运动过程 中弹簧测力计的示数恒定为F。 遮光片 光电 弹簧测力计 x 甲 乙 (1)该同学某次测量时的弹簧测力计示数如图乙所示，则此时F=。一N; (2)该同学将小车拉到光电门，测得遮光片通过光电门的时间为t,则此时小 车通过光电门的瞬时速度近似为 (用已知物理量表示)； (3)如果表达式（用F、x、m、d、t表示）近似成立，则动能定理得到验证。 12.(8分)如图甲所示为向心力演示仪，某同学探究小球做圆周运动所需向心力的大 小F与质量m、角速度w和轨道半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C 处分别到各自转轴中心距离之比为1：2：1，该同学设计了如图乙所示的三种组 合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为1：1、2：1和3：1。 标尺 长培短料 左塔 手柄 角速度时两测力筒 角速度必时两测力筒 (1)本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度。和轨道半径 x之间的关系，实验中采用的主要实验方法与下列实验相同的是 (选填正确选项前的字母) A,探究两个互成角度的力的合成规律 B.探究平抛运动的特点 C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)在某次实验中，探究向心力的大小与轨道半径的关系，则需要将传动皮带 调至第 (选填“一”“二”或“三”)层塔轮，质量相等的两个小球应分别 放在 （选填“A”或“B”)处和C处； 高一物理第4页共6页 (3)按(2)中正确选择后，两次以不同的转速匀速转动手柄，左、右测力筒露出 等分标记如图丙所示。则向心力大小F与小球做圆周运动的半径r的关系 是 (选填正确选项前的字母)。的同国 A.F与r2成反比 B.F与r2成正比 C.F与r成反比 D.F与r成正比 13.(9分)火星为太阳系里四颗类地行星之一，把火星和地球均看作质量分布均匀 的球体，忽略火星和地球的自转。已知火星和地球绕太阳公转半径之比为3：2， 火星与地球质量之比为1：10，火星的半径与地球的半径之比为1：2，求： (1)火星与地球表面重力加速度之比； (2)火星与地球公转周期之比；爽壶的快点气1重Ⅱ奇器科 (3)火星与地球的第一宇宙速度之比。 页班时的克9道 健1查干大筑临的切点丝士自鲜1市器料 道运的点以班 碳隔确司维棒正本干大麒面始个金业性「本器好剂国 半凝龈，星红箭数铁代，星王数趾比。，州牌雄土的未：战比，不圆 衡五中者衡换不，金卧圆表园烟此。，d,。,成静半面牌里耳前，牙比 14.(14分)一个小朋友在水泥管道内踢足球玩，足球从最低点水平射出，因管道 粗糙，运动第一圈足球恰好能通过管道最高点，足球绕管道转过一圈后继续运 动，在距离最低点高度为号R处脱离管道落人背篓，水泥管的内径为R=0.9m, 重力加速度g取10m/s2,小球始终在同一竖直面内运动。求：， (1)足球在最高点的速度大小；：牙长出小大曲奥赋小向 内粒(2)，足球脱离水泥管道时的速度大小。心世市公面的香面 ,8长离丽的心敬州点d的暗代粒时干粉“想官 观，其自的斑班都避，零代式中的州呼内壳恢 长日小大划数 中與数个网的出锥酸小孩亦。代江共，代0圆小母，腰小公共雪本：圆数途 。徐0数常，伦？码数高，纪分爵候数店金，案答解五王个两如个两青 高一物理第5页共6页 15.(17分)如图是由弧形轨道、圆轨道（轨道底端B略错开，图中未画出）、水平直 轨道平滑连接而成的力学探究装置。水平轨道AC右端装有理想轻弹簧（右端固 定)、圆轨道与水平直轨道相交于B点、且B点位置可在A(:间移动，现将B 点置于A('中点，质量m=2kg的滑块（可视为质点）从弧形轨道高H=0.6m处 静止释放。已知圆轨道半径R=0.1m,水平轨道长Lc=1.0m,滑块与AC间 的动摩擦因数u=0.2,弧形轨道、圆轨道以及C点右侧均视为光滑，不计空气 阻力的影响，重力加速度g取10m/s2。 79名wmw,SW (1)求滑块第一次滑至圆轨道最高点时对轨道的压力大小； (2)求轻弹簧获得的最大弹性势能； (3)撤掉弹簧和挡板，若C右端的水平轨道足够长。滑块从弧形轨道高H= 0.27m处静止释放，改变B点位置(B点始终在AC之间)，使滑块在整个 滑动过程中不脱离轨道，求AB长度满足的条件。 高一物理第6页共6页4月高一质量检测 物理答案 1.A 【详解】“天问号”火星探测器从M点运动到N,做曲线运动，速度逐渐增大，故合力指向凹 侧，且合力与速度的方向的夹角要小于90°，A正确。故选A。 2.B 【详解】功是标量，正负号仅表示做功的性质（动力做正功，阻力做负功），不代表大小，功 的大小由绝对值决定；A错误；功率表示力做功快慢，力做功越快，功率越大，B正确；物体 的动能不变，所受的合外力做功为零，合外力不一定为零，C错误；根据W=一△卫。，弹簧弹 力做负功，弹簧弹性势能增大，D错误。故选B。 3.C 【详解】太阳轮、行星轮与大轮分别用A、B、C表示，由于行星架锁死，B圆心保持静止，A 与B为齿轮传动，所以线速度大小相等，B与C也是齿轮传动，线速度大小也相等，所以A与 B、C的线速度大小相等，由@=：，A与B、C的角速度大小不同，A、B、D错误： 由齿数与周长关系 =尽-，4与B、C的线速度大小相等，得@，R=0,,联立可 2元R。Rgn2 得⊙-见- 0aR4乃 ,C正确。故选C。 4.D 【详解】小球运动时受到重力，细线拉力作用，二者的合力提供向心力，故A错误； 向心力大小为F,=gtan0,故B错误； 小球做匀速圆周运动的半径为r=an0,解得T=2π D正确； 角速度为ω= 2π 8 由此可知，o与绳长1无关，只与h有关，故C错误。故选D。 T 5.D 【详解】根据开普勒第二定律，对于同一轨道，探测器与火星的连线在相等时间内扫过的面积 相等。但轨道I和轨道IⅡ是不同的轨道，故两阴影部分的面积不一定相等，故A错误； 高一物理第1页共6页 根据牛顿第二定律和万有引力定往有G恤=，解得a-,在P点，深测器与火星的距离 r相同，故加速度大小相等，故B错误； 探测器从轨道I变轨到轨道I,需要在P点减速，使万有引力大于向心力，从而做近心运动进 入轨道IⅡ，所以探测器在I轨道上通过P点时的动能小于在I轨道上通过P点时的动能， 故C错误 根据开普勒第三定律，轨道I的半长轴大于轨道I的半长轴，所以探测器在I轨道运行的 周期大于在IⅡ轨道运行的周期，故D正确。故选D。 6.D 【详解】A.是地球赤道上的物体，向心力由万有引力的分力提供；b、c是卫星，向心力 由万有引力提供，故A错误： 是地球赤道上的物体，c是地球同步卫星，二者周期与地球自转周期相同，即T,=T。,根据 r 卫星周期公式T=2π1 ,b与c的周期之比为VR3:√r3,即a、b、c周期之比为 GM √：√R:√P,故B错误： a和c角速度相同，由v=or,c的轨道半径大，故v。>v。;b和c由万有引力提供向心力，由 GM b的轨道半径小，故y,>v。,因此y。>v。>V。,故C错误； a和c角速度相同，由a=or,a和c向心加速度之比为R:r,b和c是天上的卫星，二者都是 万有引力提供向心力，故有GM =a,所以向心加速度与轨道半径平方成反比，故b和c的向 心加速度之比为r2:R,联立得4、b、c向心加速度的大小之比为R3:r3:R2,故选D。 7.B 【详解】设地球密度为P,根据题意可知点距地心距离为r,且小于R,则只有半径为r的 球体对其产生万有引力，则有GM”=g。,M=p4,解得8。=πG 4 2 3 3，五点距地心的 距离为2，则有GM,"- 23，M,=P元R，解得8=32，解得S=4 4 (2)2 gR3，故选B。 8.BC 【详解】3s末，绳子拉力功率P=vcos37°，解得P=480W,故A错误： 高一物理第2页共6页 轮胎3s内的位移x=t=18,3s内，绳子拉力对轮胎做功W。=Fx cos37°，解得W=1440J,故B 正确； 轮胎做匀速直线运动，所受外力的合力为0，可知，3s内，轮胎所受合力做功为0J,故C正确： 结合上述可知，合力做功为0J,则有W-W克=0，结合上述解得Wt=1440J,即3s内，轮胎克 服地面摩擦力做功为1440J,故D错误。故选BC。 9.CD 【详解】“祝酸号在火星赤道表面附近做匀速圆周运动，由G=mR,解得火星质量 R2=m M=Ar'R G7，故B应为火星的质量而非太阳的质量，B错误： 由G血m,解得火星的第一字审速度大小=尺=，散A错误： R21 R 根据球体体积公式一R,与火星质量联立，火星的密度为票， 故C正确； 相邻两次火星冲日的时间间隔满足 2π 2π 2π，解得t元，故D正确。故选CD。 10.BC 【详解】物块随圆盘转动，静摩擦力提供向心力。由于B的半径大，根据F=or2可知，B需 要的向心力大，故B先达到最大静摩擦力。当B的静摩擦力达到最大值时，绳子即将产生拉力， 此时有2mg=2·o2·2r,解得临界角速度0 ,当o> 时，绳中有拉力；当ω< V 2r 2 时，绳中无拉力，故A错误，B正确： 当圆盘的角速度等于o= 2ug >@,时，绳中有拉力。对B分析，由牛顿第二定律得 V 3r 2 T+2img=2mw2.2r,解得T= 3g,对A分析，需要的向心力F4=mo2r= g, 此时绳子对4的拉力T=g恰好提供A所需的向心力，故A受到的摩擦力为零，故C正确： 3 当角速度继续增大，A受到的摩擦力方向变为指向圆外（背离圆心）。当A的静摩擦力也达到 最大值时，两物块即将相对滑动。对A有T'-g=1@r,对B有T'+2mg=2·o2·2r,联 立解得o, 此时若角速度再增大，B做离心运动（向B侧滑动），A在绳子拉力作用 高一物理第3页共6页 下向圆心运动（也是向B侧滑动），故整体向B的一侧发生相对滑动，故D错误。故选BC。 1.【答案】0210(2分)；②(2分)，= d (2分) 【详解】(1)由图乙可知弹簧测力计的分度值为0.1N,所以图中弹簧测力计读数为F=2.10N; (2)由于遮光片宽度d很小，通过光电门的时间t很短，根据瞬时速度近似等于平均速度的 原理，此时小车瞬时速度为-： (3)对小车进行受力分析可知，小车受到的合外力为弹簧测力计的拉力F,前进的位移为x, 则拉力微功为m=,小车的动能变化量为△返=m-0-m=子 (A 根据动能定理可知， 2 合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，即= 1 d 故如果表达式=n) 近似 2 成立，则动能定理得到验证。 12.【答案】(1)C(2分)：(2)一(2分)，B(2分)；(3)D(2分) 【详解】（1)A.本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度o和半径r之间 的关系，采用的实验方法是控制变量法。探究两个互成角度的力的合成规律，采用的实验方法 是等效替代法，故A错误： B.探究平抛运动的特点，采用的是等效思想，故B错误； C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C正确。 故选C。 (2)在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系时，应保持两小球质量、角速度ω相 同，半径r不同，需要将传动皮带调至第一层塔轮，质量相等的两个小球应分别放在B、C处： (3)角速度为，、@，时，左、右测力筒露出的格子数之比均为2：1，左右两标尺露出的格子 数之比表示向心力的比值，且B处、C处分别到各自转轴中心距离之比为2：1，可知F与r成 正比。故选D。 1B【答案】0号：36.。 3)5 4 5 【详解】(1)由G =g,解得g= GM …(1分) 由已知条件可知过0，是五，解得火星与地球表面重力加速度之比号 Mx-1 Rk-1 8地5 …(2分) 高一物理第4页共6页 (2)由万有引力提供向心力可得GM4=M4 4π2r3 2 1,解得T …（1分) GM 由己知条件可知=3 解得火星与地球公转周期之比乙-36 …（2分） T地4 (3)由G咖=m2 GM R = 解得v= …(1分) 由已知条件可知话0，及子，解得火星与地球的第一字宙速度之比华5 Mx1 Rx_1 …(2分) V地5 14【答案】(1)=3m6(2)y=3 -m/s 2 【详解】(1)恰好通过最高点，重力提供向心力，有g=m兰…(2分) R 解得y=3mg… …(2分) (2)在球即将脱离水泥管的瞬间，设此时速度方向与水平方向夹角为日，如图所示 3R-R c0s0=2 1…(2分) R 2 在脱离瞬间水泥管道对小球的支持力为零，重力在指向圆心方向的分力提供向心力…(2分) 则有gc0s日=号… …(3分) R 解得v2= 3W2 …(3分) 2 15.【答案】(1)100N;(2)8J;(3)0≤L48≤0.1m或0.85≤L4s≤1m 【详解】(1)从出发到第一次滑至圆轨道最高点过程，由动能定理可得 g1-mg令-g×R=m之0.（2分） 高一物理第5页共6页 在圆轨道最高点，由牛顿第二定律可得g+R=m …(1分) R 联立解得=100N…（1分) 由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小为100N… …(1分) (2)弹簧第一次被压缩到最短时，弹性势能有最大值；从出发到弹簧第一次被压缩到最短过 程，由动能定理可得gH-gL4c+W弹=0-0…(2分) 又有W=0-E。…(1分) 联立解得E。=8… …(1分) (3)滑块不脱离轨道有两种可能，一种能做完整的圆周运动，另一种不能过与圆心等高的点 ①若滑块恰好到达圆轨道的最高点，则有8=m 6…(1分） R 从开始到圆轨道最高点，由动能定理可得g(H-2R)-gS=二-0…(1分) 解得3=0.1m…（1分) 要使滑块不脱离轨道，AB之间的距离应该满足0≤L4s≤0.1m ②若滑块刚好达到圆轨道的圆心等高处，此时的速度为零；由动能定理可得 g(H-R)-g52=0… …(1分) 解得52=085m,…(1分) 要使滑块不脱离轨道，AB之间的距离应该满足0.85≤L48≤1m…(1分) 结合①②两种情况，符合条件的AB长度为0≤L48≤0.1m或0.85≤L48≤1m…(2分) 高一物理第6页共6页