精品解析：四川省广元市实验中学2024-2025学年高一下学期4月月考物理试题

广元市实验中学高2024级2025年春第一次阶段性考试物理试题 第Ⅰ卷（选择题，共46分） 一、选择题（1-7小题单选，每小题4分，8-10小题多选，每小题6分，共46分） 1. 人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，在此进程中，以下说法中正确的是（　　） A. 卫星的速率将变小 B. 卫星的周期将增大 C. 卫星的向心加速度将增大 D. 卫星的角速度将变小 2. 如图所示，质量为m的物块从半径为R的半球形碗边向碗底滑动，滑到最低点时的速度为v，若物块滑到最低点时受到的摩擦力是Ff，则物块与碗的动摩擦因数为（　　） A. B. C. D. 3. 2018年6月2日，“高分六号”光学遥感卫星在酒泉卫星发射中心成功发射，这是我国第一颗实现精准农业观测的高分卫星。其运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了“高分六号”经过相等时间间隔（Δt＝，T为“高分六号”沿椭圆轨道运行的周期）的有关位置。则下列说法正确的是（　　） A. 面积S1>S2 B. 卫星在轨道A点的速度小于B点的速度 C. T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴 D. T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴 4. 如图所示的传动装置：在大齿轮盘内嵌有三个等大的小齿轮。若齿轮的齿很小，大齿轮半径（内径）是小齿轮半径的3倍，则当大齿轮顺时针匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A. 小齿轮逆时针匀速转动 B. 小齿轮的每个齿的线速度均相同 C. 小齿轮的角速度是大齿轮角速度的倍 D. 小齿轮每个齿的向心加速度是大齿轮每个齿的向心加速度的3倍 5. 如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球静止卫星。三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为、、，角速度大小分别为、、，周期分别为、、，向心加速度大小分别为、、，则（　　） A. B. C. D. 6. 某行星为质量分布均匀的球体，半径为R，质量为m。科研人员研究同一物体在该行星上的重力时，发现物体在“两极”处的重力为“赤道”上某处重力的1.1倍。已知引力常量为G，则该行星自转的角速度为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，甲、乙两颗卫星在同一平面上绕地球做匀速圆周运动，公转方向相同。已知卫星甲的公转周期为T，每经过最短时间9T，卫星乙都要运动到与卫星甲同居地球一侧且三者共线的位置上，则卫星乙的公转周期为（　　） A. T B. T C. T D. T 8. 下列说法正确的是( ) A. 万有引力定律适用于两质点间的作用力计算 B. 据 ，当r→0时，物体M、m间引力F趋于无穷大 C. 把质量为m的小球放在质量为M、半径为r的大球球心处，则大球与小球间万有引力 D. 两个质量分布均匀的分开的球体之间的相互作用力也可以用计算，r是两球体球心间的距离 9. 如图所示，P、Q是质量均为m的两个质点，分别置于地球表面不同纬度上，如果把地球看成是一个质量分布均匀的球体，P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A. P、Q受地球引力大小相等 B. P、Q做圆周运动的向心力大小相等 C. P、Q做圆周运动的角速度大小相等 D. P、Q两质点的重力大小相等 10. 我市某公园有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目，模型如图所示，已知模型飞机质量为m，固定在长为L的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为（小于），当模型飞机以恒定角速度绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ） A. 模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力 B. 旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直 C. 旋臂对模型飞机的作用力大于 D. 若仅减小夹角，则旋臂对模型飞机的作用力减小 第Ⅱ卷（非选择题，共54分） 二、填空题（本题共2小题，共16分） 11. 某同学利用如图所示的向心力演示器，探究小球做匀速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系。实验过程如下： （1）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与________的关系，将实验数据记录在表格中。 （2）保持两个小球质量不变，调整轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径______（选填“>”“=”或“<”），保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系，将实验数据记录在表格中。 （3）使两小球的运动半径和转速相同，改变两个小球的质量，探究向心力的大小与质量的关系，将实验数据记录在表格中。 实验次数 转速之比 球的质量m/g 运动半径r/cm 向心力大小F/红白格数 1 1 12 12 20 10 4 2 2 1 12 24 10 10 2 4 3 2 12 12 10 10 8 2 （4）根据表中数据，小球做匀速圆周运动的向心力的大小F与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是（ ） A. B. C. D. 12. 同步卫星的发射过程，先把卫星送入近地圆轨道Ⅰ，运行速度为，在A点________（选填“加速”或“减速”）后速度为，加速度为，经椭圆轨道Ⅱ到达B点时速度为，加速度为，在B点变速后进入同步圆轨道Ⅲ的运行速度为，如图所示。则：____、____、____ 、____（选填“<”“>”或“=”）。 三、计算题（本题共3小题，共38分。要有必要的文字说明和演算步骤，有数值计算的题注明单位） 13. 飞行员的质量为，驾驶飞机在竖直面内做飞行表演，可看作半径不变的圆周运动。已知当飞机以 的速度飞过最高点时，飞行员和座椅之间的弹力恰好为零，已知飞行员能承受的最大压力为，取，求： （1）该圆周运动轨迹半径； （2）当最高点速度为时，座椅对人的弹力； （3）最低点的最大速度。 14. 如图所示装置可绕竖直轴OO′转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，当细线AB沿水平方向绷直时，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°，已知小球的质量m=1kg，细线AC长L=1m（重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。 （1）若装置匀速转动，细线AB刚好被拉直成水平状态，求此时的角速度ω1； （2）若装置匀速转动的角速度ω2=rad/s，求细线AB和AC上的张力大小FTAB、FTAC； 15. 火星探测器在火星表面着陆时，一般使用降落伞和保护罩的方式减速缓冲。“毅力号”火星探测器由于质量太大，在抛掉降落伞时，速度还很大，无法保障探测器安全降落，于是立即启动喷气式着陆器进一步减速，当到达火星表面时，恰好减速为零。忽略火星的自转及探测器运动过程中受到稀薄气体的阻力。 （1）若已知火星的半径为，引力常量为，火星探测器在火星表面高处做匀速圆周运动的周期为，求火星的质量和密度； （2）若探测器竖直降到距火星表面高处时速度为，立即开启喷气式着陆器，当到达火星表面时，速度恰好减为零。已知着陆器推力恒为，探测器质量为，火星的半径为，引力常量为，求火星表面的重力加速度大小和火星的质量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 广元市实验中学高2024级2025年春第一次阶段性考试物理试题 第Ⅰ卷（选择题，共46分） 一、选择题（1-7小题单选，每小题4分，8-10小题多选，每小题6分，共46分） 1. 人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，在此进程中，以下说法中正确的是（　　） A. 卫星的速率将变小 B. 卫星的周期将增大 C. 卫星的向心加速度将增大 D. 卫星的角速度将变小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由万有引力提供向心力得 解得 A．当卫星的轨道半径变小时，线速度变大，故A错误； B．当卫星的轨道半径变小时，周期变小，故B错误； C．当卫星的轨道半径变小时，向心加速度变大，故C正确； D．当卫星的轨道半径变小时，角速度变大，故D错误； 故选C。 2. 如图所示，质量为m的物块从半径为R的半球形碗边向碗底滑动，滑到最低点时的速度为v，若物块滑到最低点时受到的摩擦力是Ff，则物块与碗的动摩擦因数为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在最低点有 而 FN=N 则 联立可得 故选B。 3. 2018年6月2日，“高分六号”光学遥感卫星在酒泉卫星发射中心成功发射，这是我国第一颗实现精准农业观测的高分卫星。其运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了“高分六号”经过相等时间间隔（Δt＝，T为“高分六号”沿椭圆轨道运行的周期）的有关位置。则下列说法正确的是（　　） A. 面积S1>S2 B. 卫星在轨道A点的速度小于B点的速度 C. T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴 D. T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，故满足 S1＝S2 A错误； B．从A点到B点，引力做负功，动能减小，故卫星在轨道A点的速度大于在轨道B点的速度，B错误； CD．根据开普勒第三定律可知 整理得 其中C为常数，a为椭圆半长轴，C正确，D错误。 故选C。 4. 如图所示的传动装置：在大齿轮盘内嵌有三个等大的小齿轮。若齿轮的齿很小，大齿轮半径（内径）是小齿轮半径的3倍，则当大齿轮顺时针匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A. 小齿轮逆时针匀速转动 B. 小齿轮的每个齿的线速度均相同 C. 小齿轮的角速度是大齿轮角速度的倍 D. 小齿轮每个齿的向心加速度是大齿轮每个齿的向心加速度的3倍 【答案】D 【解析】 【详解】A．小齿轮的运动方向和大齿轮的运动方向相同，所以小齿轮也是顺时针匀速转动。故A错误； B．大齿轮和小齿轮的线速度大小相等，小齿轮的每个齿的线速度大小相等、方向不同。故B错误； C．根据 可知，线速度大小相等，大齿轮半径（内径）是小齿轮半径的3倍时，小齿轮的角速度是大齿轮角速度的3倍。故C错误； D．根据 大齿轮半径（内径）是小齿轮半径的3倍，可知小齿轮每个齿的向心加速度是大齿轮每个齿的向心加速度的3倍。故D正确。 故选D。 5. 如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球静止卫星。三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为、、，角速度大小分别为、、，周期分别为、、，向心加速度大小分别为、、，则（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．静止卫星C的角速度等于地面上的特发射卫星A的角速度，即 B、C均为卫星，由万有引力提供向心力有 解得 由于卫星B的轨道半径小于C的轨道半径，则 所以 故A正确； B．静止卫星C的周期等于地面上的特发射卫星A的周期，即 TA=TC B、C均为卫星，根据开普勒第三定律可知B的周期小于C的周期，即 TC＞TB 所以有 TA=TC＞TB 故B错误； C．静止卫星C的角速度等于地面上的特发射卫星A的角速度，即 根据可知 由万有引力提供向心力有 解得 可知B的线速度大于C的线速度，即 所以有 故C错误； D．静止卫星C的角速度等于地面上的特发射卫星A的角速度，即 根据可知 根据牛顿第二定律可得 解得 B的向心加速度大于C的向心加速度，即 所以有 故D错误。 故选A。 6. 某行星为质量分布均匀的球体，半径为R，质量为m。科研人员研究同一物体在该行星上的重力时，发现物体在“两极”处的重力为“赤道”上某处重力的1.1倍。已知引力常量为G，则该行星自转的角速度为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设赤道处的重力加速度为，物体在两极时自转向心力为零，则万有引力等于重力 在赤道时万有引力分为重力和自转的向心力由万有引力定律得 由以上两式解得，该行星自转的角速度为 故选B。 7. 如图所示，甲、乙两颗卫星在同一平面上绕地球做匀速圆周运动，公转方向相同。已知卫星甲的公转周期为T，每经过最短时间9T，卫星乙都要运动到与卫星甲同居地球一侧且三者共线的位置上，则卫星乙的公转周期为（　　） A. T B. T C. T D. T 【答案】A 【解析】 【详解】已知甲卫星的周期为T，所以甲卫星的角速度 每经过最短时间9T，乙卫星都要运动到与甲卫星同居于地球一侧且三者共线的位置上，所以有 解得 故选A。 8. 下列说法正确的是( ) A. 万有引力定律适用于两质点间的作用力计算 B. 据 ，当r→0时，物体M、m间引力F趋于无穷大 C. 把质量为m的小球放在质量为M、半径为r的大球球心处，则大球与小球间万有引力 D. 两个质量分布均匀的分开的球体之间的相互作用力也可以用计算，r是两球体球心间的距离 【答案】AD 【解析】 【详解】万有引力定律适用于两质点间的相互作用，当两球体质量分布均匀时，可认为球体质量分布在球心，然后计算万有引力，故AD正确；当r→0时，两物体不能视为质点，万有引力定律不再适用，故B错误；大球M球心周围物体对小球m的引力合力为零，故C错误．所以AD正确，BC错误． 9. 如图所示，P、Q是质量均为m的两个质点，分别置于地球表面不同纬度上，如果把地球看成是一个质量分布均匀的球体，P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A. P、Q受地球引力大小相等 B. P、Q做圆周运动的向心力大小相等 C. P、Q做圆周运动的角速度大小相等 D. P、Q两质点的重力大小相等 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据万有引力公式可知 P、Q距球心的距离相等，故P、Q受地球引力大小相等，A正确； BC．P、Q做圆周运动的轨道圆心在地轴上，做同轴转动，且它们的运动半径，根据向心力的公式可知 又，则 B错误，C正确； D．物体的重力是万有引力的一个人力，赤道处最小，两极处最大，D错误。 故选AC。 10. 我市某公园有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目，模型如图所示，已知模型飞机质量为m，固定在长为L的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为（小于），当模型飞机以恒定角速度绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ） A. 模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力 B. 旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直 C. 旋臂对模型飞机的作用力大于 D. 若仅减小夹角，则旋臂对模型飞机的作用力减小 【答案】CD 【解析】 【详解】A．当模型飞机以角速度绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，模型飞机受到重力和支持力的作用，而向心力属于效果力，由重力和支持力的合力产生，故模型飞机受到的力为重力和旋臂的作用力，故A错误； B．旋臂对模型飞机的作用力方向可以与旋臂不垂直，但在竖直方向和水平方向有分力，且竖直方向的分力等于重力，水平方向的分力提供向心力，故B错误； C．由力的合成关系可知，旋臂对模型飞机的作用力大小为 故C正确； D．根据旋臂对模型飞机的作用力大小的表达式，若夹角减小，则旋臂对模型飞机的作用力减小，故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷（非选择题，共54分） 二、填空题（本题共2小题，共16分） 11. 某同学利用如图所示的向心力演示器，探究小球做匀速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系。实验过程如下： （1）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与________的关系，将实验数据记录在表格中。 （2）保持两个小球质量不变，调整轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径______（选填“>”“=”或“<”），保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系，将实验数据记录在表格中。 （3）使两小球的运动半径和转速相同，改变两个小球的质量，探究向心力的大小与质量的关系，将实验数据记录在表格中。 实验次数 转速之比 球的质量m/g 运动半径r/cm 向心力大小F/红白格数 1 1 12 12 20 10 4 2 2 1 12 24 10 10 2 4 3 2 12 12 10 10 8 2 （4）根据表中数据，小球做匀速圆周运动的向心力的大小F与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是（ ） A. B. C. D. 【答案】 ①. 转速 ②. = ③. B 【解析】 【详解】（1）[1] 根据题意知控制小球的质量和运动半径相同，探究向心力的大小与转速的关系； （2）[2]需保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径=，保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系； （4）[3] 根据表中数据第1次：；；； 结论1：转速相等，质量相等时，向心力的大小与运动半径成正比，即； 第2次：；；； 结论2：转速相等，运动半径相等时，向心力的大小与质量成正比，即 第3次：；；； 结论3：质量相等，运动半径相等，向心力的大小与转速的平方成正比，即； 综上所述：向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是 故选B。 12. 同步卫星的发射过程，先把卫星送入近地圆轨道Ⅰ，运行速度为，在A点________（选填“加速”或“减速”）后速度为，加速度为，经椭圆轨道Ⅱ到达B点时速度为，加速度为，在B点变速后进入同步圆轨道Ⅲ的运行速度为，如图所示。则：____、____、____ 、____（选填“<”“>”或“=”）。 【答案】 ①. 加速 ②. > ③. > ④. ⑤. > 【解析】 【详解】[1] 卫星在近地圆轨道Ⅰ上的A点加速，做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ； [2][3]根据万有引力提供向心力有 解得 则>，> [4]根据变轨原理可知 [5] 根据万有引力提供向心力有 解得 则> 三、计算题（本题共3小题，共38分。要有必要的文字说明和演算步骤，有数值计算的题注明单位） 13. 飞行员的质量为，驾驶飞机在竖直面内做飞行表演，可看作半径不变的圆周运动。已知当飞机以 的速度飞过最高点时，飞行员和座椅之间的弹力恰好为零，已知飞行员能承受的最大压力为，取，求： （1）该圆周运动轨迹半径； （2）当最高点速度为时，座椅对人的弹力； （3）最低点的最大速度。 【答案】（1）250m （2）1500N （3） 【解析】 【小问1详解】 飞过最高点时，飞行员和座椅之间弹力恰好为零，则 解得m 【小问2详解】 当最高点速度时有 解得N 【小问3详解】 最低点时，根据 其中 解得 14. 如图所示装置可绕竖直轴OO′转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，当细线AB沿水平方向绷直时，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°，已知小球的质量m=1kg，细线AC长L=1m（重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。 （1）若装置匀速转动，细线AB刚好被拉直成水平状态，求此时的角速度ω1； （2）若装置匀速转动的角速度ω2=rad/s，求细线AB和AC上的张力大小FTAB、FTAC； 【答案】（1）rad/s；（2）2.5N，12.5N 【解析】 【详解】（1）当细线AB刚好被拉直时，细线AB的拉力为零，细线AC的拉力和小球重力的合力提供小球做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律有 又 解得 ω1=rad/s=rad/s （2）若装置匀速转动的角速度 ω2=rad/s>ω1 竖直方向 FTACcos37°=mg 水平方向 FTACsin37°＋FTAB=mLABω22 代入数据解得 FTAC=12.5N FTAB=2.5N 15. 火星探测器在火星表面着陆时，一般使用降落伞和保护罩的方式减速缓冲。“毅力号”火星探测器由于质量太大，在抛掉降落伞时，速度还很大，无法保障探测器安全降落，于是立即启动喷气式着陆器进一步减速，当到达火星表面时，恰好减速为零。忽略火星的自转及探测器运动过程中受到稀薄气体的阻力。 （1）若已知火星的半径为，引力常量为，火星探测器在火星表面高处做匀速圆周运动的周期为，求火星的质量和密度； （2）若探测器竖直降到距火星表面高处时速度为，立即开启喷气式着陆器，当到达火星表面时，速度恰好减为零。已知着陆器推力恒为，探测器质量为，火星的半径为，引力常量为，求火星表面的重力加速度大小和火星的质量。 【答案】（1）， （2）， 【解析】 【小问1详解】 已知火星探测器在火星表面高处做匀速圆周运动的周期为，由万有引力提供向心力得 解得火星的质量为 根据 可得火星的密度为 【小问2详解】 探测器减速下落到地面过程，根据运动学公式可得 由牛顿第二定律得 联立解得火星表面的重力加速度大小为 在火星表面有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $