精品解析：福建省莆田市莆田第十五中学2024-2025学年高一下学期第二次月考物理试题

莆田十五中2024-2025学年高一下学期物理第二次月考试卷 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题所给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。 1. 物理学发展中许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下面说法正确的是（　　） A. 根据开普勒第二定律，经过近日点的速度小于经过远日点的速度 B. 开普勒将第谷的观测数据归纳得出简洁的三定律，揭示了行星运动的规律 C. 牛顿用实验的方法测出引力常量G，因此被称为“第一个称量地球质量的人” D. 卡文迪什通过“月—地”检验验证了重力与地球对月亮的引力是同一性质的力 2. 如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮是相互关联的三个部分，它们的边缘有A、B、C三个点三个部分的半径分别为RA=8cm、RB=4cm、RC=32cm，用力骑行时，关于这三点的线速度、角速度周期和向心加速度的关系中正确的是（　　） A. B. C. D. 3. 在水平公路上行驶的汽车，当汽车以一定速度运动时，车轮与路面间的最大静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图的圆形路径（虚线）运动、当汽车行驶速度突然增大，则汽车的运动路径可能是 （　　） A. Ⅰ B. Ⅱ C. Ⅲ D. Ⅳ 4. 2022年3月24日，国家航天局发布了由“天问一号”环绕器近期拍摄到的巡视区高分辨率影像，以及“祝融号”火星车自拍照等多张最新火星影像图，如图所示。假设地球和火星均为质量分布均匀的球体，不考虑地球和火星的自转。已知地球与火星的质量之比为，半径之比为，则“祝融号”在地球表面与在火星表面所受重力之比为（　　） A. B. C. D. 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 关于如图a、b、c、d所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（　　） A. 如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，汽车对桥面的压力大于汽车的重力 B. 如图b所示，在固定光滑的圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力 C. 如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受合力可能为零 D. 如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力 6. 两根长度不同的细线下面分别悬挂两个完全相同的小球A、B，细线上端固定在同一点，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动已知A球细线跟竖直方向的夹角为，B球细线跟竖直方向的夹角为，下列说法正确的是　　 A. 细线和细线所受的拉力大小之比为：1 B. 小球A和B的向心力大小之比为1：3 C. 小球A和B的角速度大小之比为1：1 D. 小球A和B的线速度大小之比为1： 7. 在电影《流浪地球》中，科学家利用固定在地面的万台超级聚变发动机瞬间点火，使地球在地球轨道Ⅰ上的B点加速，进入运输轨道，再在运输轨道上的A点瞬间点火，从而进入木星轨道Ⅱ，关于地球的运动，下列说法中正确的是（　　） A. 在运输轨道上A点的速度小于B点的速度 B. 在地球轨道Ⅰ上B点的加速度等于在运输轨道上B点的加速度 C. 在木星轨道Ⅱ上的周期小于在运输轨道上的周期 D. 在运输轨道上从A到B加速度逐渐变小 8. 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，运动周期为T。已知地球半径为R，地表重力加速度为g，引力常量为G，则（　　） A. 卫星的速度为 B. 卫星的加速度为 C. 地球的质量为 D. 地球的密度为 三、非选择题：共60分 9. 如图所示，轻杆一端套在光滑水平转轴上，另一端固定一质量为的小球，使小球在竖直平面内做半径为的圆周运动。设运动轨迹的最低点为点，最高点为点，不计一切阻力，重力加速度取，若小球通过点的速度为，则在点小球对杆的作用力为_________，方向_________（选填“向上”或“向下”）；若小球能通过最高点，在点杆对小球的作用力大小________（选填“可能”或“不可能”）为0。 10. 铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道相对水平面倾角为，如图所示，弯道处的圆弧半径为，当火车转弯时的速度_____时，火车既不挤压内轨道也不挤压外轨道；当火车转弯时的速度小于此速度时，则火车挤压____轨道（填“内”或“外”），当火车转弯时的速度大于此速度时，则火车挤压____轨道（填“内”或“外”）。 11. 向心力演示器可以探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度、轨道半径r之间的关系，装置如图甲所示。两个变速塔轮通过皮带连接，变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动，左右每层半径之比由上至下分别为、和。 实验时，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随相应的变速塔轮匀速转动，槽内的金属小球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个金属球所受向心力的比值。 （1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系时，我们主要用到的物理方法是__________。 A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想实验法 （2）某次实验中，把传动皮带调至第一层塔轮，将两个质量相等的钢球放在B、C位置，可探究向心力的大小与__________的关系； （3）为探究向心力和角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在挡板__________处（选“A和B”、“A和C”、“B和C”）；传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径之比为，则左、右标尺显示的格子数之比为__________。 12. 如图所示，一轻质细绳与小球相连，一起在竖直平面内做圆周运动，小球质量，球心到转轴的距离，取重力加速度，不计空气阻力。 （1）若小球在最高点不掉下来，求其在最高点的最小速率； （2）若小球在最高点的速率，求绳子的拉力大小。 13. 我国自行研制的“天问1号”火星探测器于2021年5月19日成功着陆火星。设着陆前探测器对火星完成了“绕、着、巡”三项目标考查。探测器经过一系列的制动减速进入火星近地圆轨道绕火星做匀速圆周运动，之后再经过制动在火星表面着陆。着陆后，探测器上的科研装置，将一个小球从离地面h的高度由静止释放，做自由落体运动，测得小球经过时间t落地。已知引力常量为G，火星的半径为R，求： （1）火星表面重力加速度； （2）火星的质量M及平均密度。 14. 有一项荡绳过河的拓展项目，将绳子一端固定，人站在高台边缘抓住绳子另一端，像荡秋千一样荡过河面，落到河对岸的平地上。 为方便研究，将人看作质点A，如图所示。已知人的质量，A到悬点O的距离，A与平地的高度差，人站在高台边缘时，AO与竖直方向的夹角为。 某次过河中，人从高台边缘无初速度离开，在最低点B处松开绳子，落在水平地面上的C点。忽略空气阻力，取重力加速度，，，求： （1）人到达B点时的速率v； （2）人到达B点，松开绳之前，绳对人的拉力大小F； （3）若高台边缘到对面河岸共，请分析人能否安全荡到对岸。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 莆田十五中2024-2025学年高一下学期物理第二次月考试卷 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题所给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。 1. 物理学发展中许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下面说法正确的是（　　） A. 根据开普勒第二定律，经过近日点的速度小于经过远日点的速度 B. 开普勒将第谷的观测数据归纳得出简洁的三定律，揭示了行星运动的规律 C. 牛顿用实验的方法测出引力常量G，因此被称为“第一个称量地球质量的人” D. 卡文迪什通过“月—地”检验验证了重力与地球对月亮的引力是同一性质的力 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据开普列第二定律，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在近日点速度大于远日点的速度，故A错误； B．开普勒将第谷的几千个据归纳出简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，故B正确； C．卡文迪什测出了万有引力常量，引力常量测出后可以计算出地球的质量，因此被称为“第一个称量地球质量的人”，故C错误； D．牛顿通过“月—地”检验验证了重力与地球对月亮的引力是同一性质的力，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮是相互关联的三个部分，它们的边缘有A、B、C三个点三个部分的半径分别为RA=8cm、RB=4cm、RC=32cm，用力骑行时，关于这三点的线速度、角速度周期和向心加速度的关系中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．大齿轮与小齿轮是同缘传动，边缘点线速度相等，故 vA：vB=1：1 小齿轮与后轮是同轴传动，角速度相等，故 ωB：ωC=1：1 根据线速度与角速度关系公式 v=ωr 有 故 vA：vB：vC=1：1：8 ωA：ωB：ωC=1：2：2 故AB错误； C．因为 所以 TA：TB：TC=2：1：1 故C错误； D．根据向心加速度公式 可得 aA：aB：aC=1：2：16 故D正确。 故选D。 3. 在水平公路上行驶的汽车，当汽车以一定速度运动时，车轮与路面间的最大静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图的圆形路径（虚线）运动、当汽车行驶速度突然增大，则汽车的运动路径可能是 （　　） A. Ⅰ B. Ⅱ C. Ⅲ D. Ⅳ 【答案】B 【解析】 【详解】当汽车行驶速度突然增大时，最大静摩擦力不足以提供其需要的向心力，则汽车会发生离心运动，且合外力为滑动摩擦力，又因为合外力在运动轨迹的凹侧，即汽车的运动路径可能沿着轨迹Ⅱ。 故选B。 4. 2022年3月24日，国家航天局发布了由“天问一号”环绕器近期拍摄到的巡视区高分辨率影像，以及“祝融号”火星车自拍照等多张最新火星影像图，如图所示。假设地球和火星均为质量分布均匀的球体，不考虑地球和火星的自转。已知地球与火星的质量之比为，半径之比为，则“祝融号”在地球表面与在火星表面所受重力之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据 可得“祝融号”在地球表面与在火星表面所受重力之比为 故选C。 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 关于如图a、b、c、d所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（　　） A. 如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，汽车对桥面的压力大于汽车的重力 B. 如图b所示，在固定光滑的圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力 C. 如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受合力可能为零 D. 如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】A．图a中汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向竖直向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律知，汽车对桥面的压力小于汽车的重力，故A错误； B．图b中在固定光滑的圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力的作用，故B错误； C．图c中轻质细杆一端固定的小球，在最高点速度为零时，小球所受合力为零，故C正确； D．图d中火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。 故选CD。 6. 两根长度不同的细线下面分别悬挂两个完全相同的小球A、B，细线上端固定在同一点，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动已知A球细线跟竖直方向的夹角为，B球细线跟竖直方向的夹角为，下列说法正确的是　　 A. 细线和细线所受的拉力大小之比为：1 B. 小球A和B的向心力大小之比为1：3 C. 小球A和B的角速度大小之比为1：1 D. 小球A和B的线速度大小之比为1： 【答案】BC 【解析】 【详解】A项：两球在水平面内做圆周运动，在竖直方向上的合力为零，由：TAcos30°=mg，TBcos60°=mg，则，TB=2mg，所以，故A错误； B项：小球A做圆周运动的向心力FnA=mgtan30°=，小球B做圆周运动的向心力FnB=mgtan60°=，可知小球A、B的向心力之比为1：3，故B正确； C、D项：根据mgtanθ=m•htanθ•ω2= 得，角速度，线速度可知角速度之比为1：1，线速度大小之比为1：3，故C正确，D错误． 点晴：小球在水平面内做圆周运动，抓住竖直方向上的合力为零，求出两细线的拉力大小之比．根据合力提供向心力求出向心力大小之比，结合合力提供向心力求出线速度和角速度的表达式，从而得出线速度和角速度之比． 7. 在电影《流浪地球》中，科学家利用固定在地面的万台超级聚变发动机瞬间点火，使地球在地球轨道Ⅰ上的B点加速，进入运输轨道，再在运输轨道上的A点瞬间点火，从而进入木星轨道Ⅱ，关于地球的运动，下列说法中正确的是（　　） A. 在运输轨道上A点的速度小于B点的速度 B. 在地球轨道Ⅰ上B点的加速度等于在运输轨道上B点的加速度 C. 在木星轨道Ⅱ上的周期小于在运输轨道上的周期 D. 在运输轨道上从A到B加速度逐渐变小 【答案】AB 【解析】 【详解】A．根据开普勒第二定律可知，在运输轨道上A点的速度小于B点的速度，故A正确； B．在地球轨道Ⅰ上B点与在运输轨道上B点相比，受到的万有引力相同，则加速度相同，故B正确； C．轨道Ⅱ的半径大于运输轨道的半长轴，根据开普勒第三定律可知，在木星轨道Ⅱ上的周期大于在运输轨道上的周期，故C错误； D．在运输轨道上从A到B到太阳的距离逐渐变小，所受万有引力变大，由牛顿第二定律可知加速度逐渐变大，故D错误。 故选AB。 8. 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，运动周期为T。已知地球半径为R，地表重力加速度为g，引力常量为G，则（　　） A. 卫星的速度为 B. 卫星的加速度为 C. 地球的质量为 D. 地球的密度为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设卫星的质量为，地球的质量为，根据 解得 A错误； B．人造卫星的线速度，根据 人造卫星的加速度 B正确； C．在地球表面上的物体 解得 C正确； D．根据 地球的质量 地球的体积 地球的密度为 因为不是在地球表面运行，即不等于R，D错误。 故选BC。 三、非选择题：共60分 9. 如图所示，轻杆一端套在光滑水平转轴上，另一端固定一质量为的小球，使小球在竖直平面内做半径为的圆周运动。设运动轨迹的最低点为点，最高点为点，不计一切阻力，重力加速度取，若小球通过点的速度为，则在点小球对杆的作用力为_________，方向_________（选填“向上”或“向下”）；若小球能通过最高点，在点杆对小球的作用力大小________（选填“可能”或“不可能”）为0。 【答案】 ①. 7.5 ②. 向下 ③. 可能 【解析】 【详解】[1][2]若小球通过点的速度为，设杆对小球的作用力向上，以小球为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 根据牛顿第三定律可知，在点小球对杆的作用力为，方向向下； [3]若小球能通过最高点，当重力刚好提供向心力时，则有 解得 可知在点杆对小球的作用力大小可能为0。 10. 铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道相对水平面倾角为，如图所示，弯道处的圆弧半径为，当火车转弯时的速度_____时，火车既不挤压内轨道也不挤压外轨道；当火车转弯时的速度小于此速度时，则火车挤压____轨道（填“内”或“外”），当火车转弯时的速度大于此速度时，则火车挤压____轨道（填“内”或“外”）。 【答案】 ①. ②. 内 ③. 外 【解析】 【详解】[1]对火车进行受力分析，受竖直向下的重力，垂直于轨道斜面的轨道支持力 竖直方向，水平方向 由牛顿第二定律 联立解得 [2]当火车速度小于时，所需向心力小于重力与支持力的合力，火车有向圆心方向滑动的趋势，轮缘将挤压内轨道。 [3]当火车速度大于时，所需向心力大于重力与支持力的合力，火车有向外滑动的趋势，轮缘将挤压外轨道。 11. 向心力演示器可以探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度、轨道半径r之间的关系，装置如图甲所示。两个变速塔轮通过皮带连接，变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动，左右每层半径之比由上至下分别为、和。 实验时，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随相应的变速塔轮匀速转动，槽内的金属小球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个金属球所受向心力的比值。 （1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系时，我们主要用到的物理方法是__________。 A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想实验法 （2）某次实验中，把传动皮带调至第一层塔轮，将两个质量相等的钢球放在B、C位置，可探究向心力的大小与__________的关系； （3）为探究向心力和角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在挡板__________处（选“A和B”、“A和C”、“B和C”）；传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径之比为，则左、右标尺显示的格子数之比为__________。 【答案】（1）A （2）半径r （3） ①. A和C ②. 【解析】 【小问1详解】 该实验运用了控制变量的思想方法。 故选A。 【小问2详解】 把传动皮带调至第一层塔轮，塔轮半径相等，则角速度相等，将两个质量相等的钢球放在B、C位置，则钢球运动半径不同，探究向心力的大小与半径r的关系 【小问3详解】 [1] 为探究向心力和角速度的关系，运动半径应相等，应将小球放在A和C [2] 传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径之比为，根据 可知角速度之比为1:3，根据向心力公式 可知左、右标尺显示的格子数之比为1:9 12. 如图所示，一轻质细绳与小球相连，一起在竖直平面内做圆周运动，小球质量，球心到转轴的距离，取重力加速度，不计空气阻力。 （1）若小球在最高点不掉下来，求其在最高点的最小速率； （2）若小球在最高点的速率，求绳子的拉力大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）以小球为研究对象，在最高点恰好不掉下来，重力提供其做圆周运动所需的向心力 则所求的最小速率为 （2）设小球运动到最高点对绳的拉力为F，则重力和拉力共同提供向心力，根据牛顿第二定律 解得 13. 我国自行研制的“天问1号”火星探测器于2021年5月19日成功着陆火星。设着陆前探测器对火星完成了“绕、着、巡”三项目标考查。探测器经过一系列的制动减速进入火星近地圆轨道绕火星做匀速圆周运动，之后再经过制动在火星表面着陆。着陆后，探测器上的科研装置，将一个小球从离地面h的高度由静止释放，做自由落体运动，测得小球经过时间t落地。已知引力常量为G，火星的半径为R，求： （1）火星表面重力加速度； （2）火星的质量M及平均密度。 【答案】（1） （2）， 【解析】 【小问1详解】 由自由落体运动得 解得 【小问2详解】 设火星表面有一质量为m的物体，则 解得火星的质量为 又 解得火星的平均密度为 14. 有一项荡绳过河的拓展项目，将绳子一端固定，人站在高台边缘抓住绳子另一端，像荡秋千一样荡过河面，落到河对岸的平地上。 为方便研究，将人看作质点A，如图所示。已知人的质量，A到悬点O的距离，A与平地的高度差，人站在高台边缘时，AO与竖直方向的夹角为。 某次过河中，人从高台边缘无初速度离开，在最低点B处松开绳子，落在水平地面上的C点。忽略空气阻力，取重力加速度，，，求： （1）人到达B点时的速率v； （2）人到达B点，松开绳之前，绳对人的拉力大小F； （3）若高台边缘到对面河岸共，请分析人能否安全荡到对岸。 【答案】（1） （2） （3）人能安全荡到对岸 【解析】 【小问1详解】 人从离开高台到B点的过程中，由机械能守恒有 代入数据解得人到达B点时的速率 【小问2详解】 在B点由牛顿第二定律有 代入数据得人到达B点，松开绳之前，绳对人的拉力大小为 【小问3详解】 人从离开高台到B点的过程中水平位移为 人从B到C的运动过程Z做平抛运动，由平抛运动知识有， 则人从开始运动到落地水平位移为 联立解得 故人能安全荡到对岸 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $