精品解析：新疆维吾尔自治区喀什地区莎车县第九中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题

莎车县第九中学2024-2025学年第二学期 高一年级第一次月考试卷（物理） （满分：100分 考试时间：90分钟） 一、单项选择题（本题共有10小题，每小题3分，共30分） 1. 关于匀速圆周运动下列说法正确的是（ ） A. 匀速圆周运动是匀速运动 B. 匀速圆周运动是向心力不变的运动 C. 匀速圆周运动是线速度不变的运动 D. 匀速圆周运动是线速度大小不变的运动 2. 甲、乙两个做匀速圆周运动的质点，它们的角速度之比为，线速度之比，那么下列说法中正确的是（ ） A. 它们的半径之比是 B. 它们的半径之比是 C. 它们的周期之比是 D. 它们的加速度之比是 3. 2021年11月8日，中国载人航天工程空间站顺利完成第三次航天员出舱活动，本次出舱先后完成了机械臂悬挂装置与转接件安装测试工作。机械臂绕图中O点旋转时，旋转臂上A、B两点的线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a的关系正确的是（　　） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 4. 如图所示，操场跑道的弯道部分是半圆形，最内圈的半径大约是36m。一位同学沿最内圈匀速率跑过一侧弯道的时间约为12s，则这位同学在沿弯道跑步时（　　） A. 角速度约为 B. 线速度约为3m/s C. 转速约为 D. 向心加速度约为 5. 火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定若在某转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法中正确的是　　 当以速度v通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力； 当以速度v通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力； 当速度大于v时，轮缘挤压外轨； 当速度小于v时，轮缘挤压外轨． A. B. C. D. 6. 在一段半径为R的圆弧形水平弯道上，已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的倍，则汽车拐弯时的安全速度是（ ） A. B. C. D. 7. 如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上的质量为m的小环（可视为质点），从大圆环的最高处由静止滑下，重力加速度为g．当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对轻杆拉力的大小为（ ） A. Mg-5mg B. Mg+mg C. Mg+5mg D. Mg+10mg 8. 中国古代为区分季节有节气之说，如题图所示，从现代物理学可知，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（　　） A. 地球做匀速椭圆轨道运动 B. 太阳在椭圆的一个焦点上 C. 冬至时地球公转速度最小 D. 秋分时地球公转速度最大 9. 如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动且无相对滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为，两圆盘和小物体A、B之间的动摩擦因数相同，A、B的质量分别为m1、m2，A距O点为2r，B距O′点为r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时（　　） A. A与B都没有相对圆盘滑动时，角速度之比ω1:ω2=3:1 B. A与B都没有相对圆盘滑动时，向心加速度之比a1:a2=1:3 C. 随转速慢慢增加，A先开始滑动 D. 随转速慢慢增加，B先开始滑动 10. 年，牛顿研究“是什么力量使得行星围绕太阳运转”的问题。若把质量为的行星运动近似看作匀速圆周运动，运用开普勒第三定律，则可推得（　　） A. 行星受太阳的引力为 B. 行星受太阳的引力都相同 C. 行星受太阳的引力 D. 质量越大的行星受太阳的引力一定越大 二、多项选择题（本题有4小题，每小题4分，共16分） 11. 如图所示，三颗质量均为m的地球卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. 地球对一颗卫星的引力大小为 B. 一颗卫星对地球的引力大小为 C. 两颗卫星之间的引力大小为 D. 三颗卫星对地球引力的合力大小为 12. 如图所示，A，B两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和B点，让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动，若OB绳上的拉力为F1，AB绳上的拉力为F2，OB=AB，则（　　） A. A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1 B. A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1-F2 C. F1:F2=3:1 D. F1:F2=3:2 13. 如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则 （　　） A. 衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力、向心力的作用 B. 增大脱水筒转动的角速度，筒壁对衣服的摩擦力也变大 C. 当衣服对水滴的作用力不足以提供水滴需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动 D. 增大脱水筒转动的角速度，脱水效果会更好 14. 如图所示，轻杆长为，在杆的A、B两端分别固定质量均为的球A和球B，杆上距球A为处的点装在光滑的水平转动轴上，外界给予系统一定的能量后，杆和球在竖直面内转动，在转动的过程中，忽略空气的阻力。某时刻若球B运动到最高点，且球B对杆恰好无作用力，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　） A. 此时球B在最高点时的速度为 B. 此时球B在最高点时的速度为 C. 此时杆对水平轴的作用力为 D. 此时杆对水平轴的作用力为 三、实验题（本题每空1分，共11分） 15. 下图是探究做匀速圆周运动的物体的向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置：转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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，标尺上的红白相间的等分格就能显示出两个球所受向心力的比值。 （1）图甲探究的是向心力与质量之间的关系，图乙探究的是向心力与角速度之间的关系，图丙探究的是向心力与半径之间的关系，这种探究用到的方法是________________。 （2）图甲中，左右两边露出的标尺分别是2格和4格，则左右两边所放小球的质量比为：________。 （3）图乙中，左右两边露出的标尺分别是1格和9格，则左右两边所放小球的转动的角速度之比为：________。 （4）通过本实验，可以得到实验结论：________________________。 16. 人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的________提供它做圆周运动的向心力，则有：________________________，由此可得________，________，________。 四、计算题（本题共有4小题，17题9分、18题10分、19、20每题12分，共43分） 17. 某物体做匀速圆周运动的周期为，半径为，计算结果保留3位有效数字，求： (1)角速度的大小； (2)线速度的大小； (3)向心加速度的大小 18. 有一质量为、半径为R、质量分布均匀的球体，在距球心O为的地方有一质量为的质点，记此时m与的引力大小为。现在从大球体R中心处挖去半径为的小球体，记剩余部分对的引力大小为，已知引力常量为G，求： （1）为多少； （2）与的比值。 19. 有圆形转盘的圆桌是多人宴会时常用的设备，菜品放在水平圆形转盘上可以通过转动方便每个人夹菜。如图是某种圆形转盘的示意图，O为转盘的圆心，虚线为竖直转轴所在的直线，P是转盘上放置的物体（可视为质点）。已知物体P到圆心O的距离为r=40cm，转盘匀速转动（g取10m/s2，π2取10）。 （1）若圆盘角速度=1rad/s，求物体P的线速度大小； （2）若圆盘匀速转动周期T=5s，求物体P的向心加速度大小。 20. 如图所示，质量的汽车以相同的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的图弧半径均为，如果桥面承受的压力不超过，则：（g取） （1）汽车允许的最大速率是多少？ （2）若以所求速率行驶，汽车在桥面最高点时，对桥面的压力是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 莎车县第九中学2024-2025学年第二学期 高一年级第一次月考试卷（物理） （满分：100分 考试时间：90分钟） 一、单项选择题（本题共有10小题，每小题3分，共30分） 1. 关于匀速圆周运动下列说法正确的是（ ） A. 匀速圆周运动是匀速运动 B. 匀速圆周运动是向心力不变的运动 C. 匀速圆周运动是线速度不变的运动 D. 匀速圆周运动是线速度大小不变的运动 【答案】D 【解析】 【详解】ACD．匀速圆周运动的“匀速”是指线速度大小不变，但线速度方向时刻改变，因此它不是匀速运动，线速度也不是恒定的，故AC错误，D正确。 B．向心力的方向始终指向圆心，随物体位置变化而变化，故B错误。 故选D。 2. 甲、乙两个做匀速圆周运动的质点，它们的角速度之比为，线速度之比，那么下列说法中正确的是（ ） A. 它们的半径之比是 B. 它们的半径之比是 C. 它们的周期之比是 D. 它们的加速度之比是 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由 整理得 所以，故A正确，B错误。 C．由 整理得，故C错误； D．由 整理得，故D错误。 故选A。 3. 2021年11月8日，中国载人航天工程空间站顺利完成第三次航天员出舱活动，本次出舱先后完成了机械臂悬挂装置与转接件安装测试工作。机械臂绕图中O点旋转时，旋转臂上A、B两点的线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a的关系正确的是（　　） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 【答案】B 【解析】 【详解】在旋转过程中，各点都绕O点转动，所以各点的周期是相同的，根据 可知，A、B两点的角速度也是相等的，根据 可知，B点线速度要大，故ACD错误； B正确。 故选B。 4. 如图所示，操场跑道的弯道部分是半圆形，最内圈的半径大约是36m。一位同学沿最内圈匀速率跑过一侧弯道的时间约为12s，则这位同学在沿弯道跑步时（　　） A. 角速度约为 B. 线速度约为3m/s C. 转速约为 D. 向心加速度约为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意知，同学在沿弯道跑步时角速度约为 故A错误； B．根据 可得线速度约为 故B错误； C．根据 得转速约为 故C错误； D．根据 得向心加速度约为 故D正确。 故选D。 5. 火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定若在某转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法中正确的是　　 当以速度v通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力； 当以速度v通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力； 当速度大于v时，轮缘挤压外轨； 当速度小于v时，轮缘挤压外轨． A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】①②火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，①正确，②错误； ③④如果实际转弯速度大于v，有离心趋势，与外侧铁轨挤压，反之，挤压内侧铁轨，故③正确，④错误，故选项D正确，ABC错误． 6. 在一段半径为R的圆弧形水平弯道上，已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的倍，则汽车拐弯时的安全速度是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】汽车在水平弯道做圆周运动，路面对轮胎的静摩擦力提供向心力。为避免侧滑，应满足 解得 故选A。 7. 如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上的质量为m的小环（可视为质点），从大圆环的最高处由静止滑下，重力加速度为g．当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对轻杆拉力的大小为（ ） A. Mg-5mg B. Mg+mg C. Mg+5mg D. Mg+10mg 【答案】C 【解析】 【详解】试题分析：小圆环到达大圆环低端时满足：，对小圆环在最低点，有牛顿定律可得：；对大圆环，由平衡可知：，解得，选项C正确． 考点：牛顿定律及物体的平衡． 8. 中国古代为区分季节有节气之说，如题图所示，从现代物理学可知，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（　　） A. 地球做匀速椭圆轨道运动 B. 太阳在椭圆的一个焦点上 C. 冬至时地球公转速度最小 D. 秋分时地球公转速度最大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．地球在椭圆轨道上运动，根据开普勒第二定律可知，不可能做匀速椭圆运动，故A错误； B．根据开普勒第一定律可知，太阳在椭圆的一个焦点上，故B正确； CD．冬至时，地球在近日点，根据开普勒第二定律可知，公转速度最大，故CD错误。 故选B。 9. 如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动且无相对滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为，两圆盘和小物体A、B之间的动摩擦因数相同，A、B的质量分别为m1、m2，A距O点为2r，B距O′点为r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时（　　） A. A与B都没有相对圆盘滑动时，角速度之比ω1:ω2=3:1 B. A与B都没有相对圆盘滑动时，向心加速度之比a1:a2=1:3 C. 随转速慢慢增加，A先开始滑动 D. 随转速慢慢增加，B先开始滑动 【答案】D 【解析】 【详解】A．甲、乙两轮子边缘上的各点线速度大小相等，有 则得 所以物块相对盘开始滑动前，A与B的角速度之比为1：3，故A错误； B．物块相对盘开始滑动前，根据 得A与B的向心加速度之比为 故B错误； CD．当两个物体所受的静摩擦力达到最大，对有 解得 对有 解得 根据甲乙的角速度之比为：3，当转速增加时，设先达到临界角速度，此时的角速度为 说明此时的角速度还没有达到临界值，故B先开始滑动，故C错误，D正确。 故选D。 10. 年，牛顿研究“是什么力量使得行星围绕太阳运转”的问题。若把质量为的行星运动近似看作匀速圆周运动，运用开普勒第三定律，则可推得（　　） A. 行星受太阳的引力为 B. 行星受太阳的引力都相同 C. 行星受太阳的引力 D. 质量越大的行星受太阳的引力一定越大 【答案】C 【解析】 【详解】AC．行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳对行星的引力提供向心力，可得 结合开普勒第三定律 可得 故A错误，C正确； BD．由 可知引力F与距离r和行星的质量m有关，行星受太阳的引力不都相同；m越大，F不一定越大，则质量越大的行星受太阳的引力不一定越大，故BD错误。 故选C。 二、多项选择题（本题有4小题，每小题4分，共16分） 11. 如图所示，三颗质量均为m的地球卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. 地球对一颗卫星的引力大小为 B. 一颗卫星对地球的引力大小为 C. 两颗卫星之间的引力大小为 D. 三颗卫星对地球引力的合力大小为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据题意，由万有引力定律可得，地球与每一颗卫星之间的引力大小为 故AB错误； C．根据题意，由几何关系可得，两颗卫星之间的距离为 由万有引力定律可得，两颗卫星之间的引力大小为 故C正确； D．卫星对地球的引力均沿卫星地球间的连线向外，由于三颗卫星质量大小相等，对地球的引力大小相等，又因为三颗卫星等间隔分布，根据几何关系可知，地球受到三个卫星的引力大小相等方向成角，所以合力为0，故D错误。 故选C。 12. 如图所示，A，B两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和B点，让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动，若OB绳上的拉力为F1，AB绳上的拉力为F2，OB=AB，则（　　） A. A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1 B. A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1-F2 C. F1:F2=3:1 D. F1:F2=3:2 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，设角速度为ω，AB绳对A球的拉力提供向心力，则A球的向心力为F2，OB绳与AB绳对B球两个拉力的合力提供向心力，则B球的向心力为F1-F2，故A错误，B正确； CD．由牛顿第二定律，对A球有 对B球有 已知，各式联立解得 故C错误，D正确。 故选BD。 13. 如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则 （　　） A. 衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力、向心力的作用 B. 增大脱水筒转动的角速度，筒壁对衣服的摩擦力也变大 C. 当衣服对水滴的作用力不足以提供水滴需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动 D. 增大脱水筒转动的角速度，脱水效果会更好 【答案】CD 【解析】 【详解】A．衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力作用，筒壁的弹力提供向心力，向心力是效果力，A错误； B．衣服随脱水筒一起转动而未滑动，衣服所受摩擦力与重力平衡，脱水筒转速增大后，衣服所受摩擦力仍与重力平衡，摩擦力大小不变，B错误； CD．脱水筒转速越大，衣服上的水滴做圆周运动所需的向心力越大，当衣服对水滴的作用力不足以提供水滴需要的向心力时，水滴就会做离心运动而飞出，CD正确。 故选CD。 14. 如图所示，轻杆长为，在杆的A、B两端分别固定质量均为的球A和球B，杆上距球A为处的点装在光滑的水平转动轴上，外界给予系统一定的能量后，杆和球在竖直面内转动，在转动的过程中，忽略空气的阻力。某时刻若球B运动到最高点，且球B对杆恰好无作用力，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　） A. 此时球B在最高点时的速度为 B. 此时球B在最高点时的速度为 C. 此时杆对水平轴的作用力为 D. 此时杆对水平轴的作用力为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．当球B运动至最高点时恰好对杆无作用力，则可知此时恰好由重力充当向心力，由牛顿第二定律有 解得 故A错误，B正确； CD．由于球A与球B为同轴转动，根据 可知，此时A、B两球的线速度之比即为半径之比，由此可知此时A球的线速度为 设此时杆对A球的作用力为，则对A球由牛顿第二定律有 解得 由于此时B球对杆恰好无作用力，则仅有A球对杆有作用力，因此此时球对杆的作用力大小为，则此时杆对水平轴的作用力为，故C错误，D正确。 故选BD。 三、实验题（本题每空1分，共11分） 15. 下图是探究做匀速圆周运动的物体的向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置：转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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，标尺上的红白相间的等分格就能显示出两个球所受向心力的比值。 （1）图甲探究的是向心力与质量之间的关系，图乙探究的是向心力与角速度之间的关系，图丙探究的是向心力与半径之间的关系，这种探究用到的方法是________________。 （2）图甲中，左右两边露出的标尺分别是2格和4格，则左右两边所放小球的质量比为：________。 （3）图乙中，左右两边露出的标尺分别是1格和9格，则左右两边所放小球的转动的角速度之比为：________。 （4）通过本实验，可以得到实验结论：________________________。 【答案】（1）控制变量法 （2）1:2 （3）1:3 （4）向心力的大小与物体的质量、角速度的平方、运动半径的乘积成正比 【解析】 【小问1详解】 探究向心力与质量、角速度和运动半径中某一因素的关系时，要保持另外两个因素不变，采用的是控制变量法。 【小问2详解】 图甲中两球的角速度和运动半径相同，由 可知，所以 【小问3详解】 图乙中两球的质量和运动半径相同，由 可知，所以 【小问4详解】 在误差允许范围内，分别改变质量、角速度和运动半径，可得、、，即向心力的大小与物体的质量、角速度的平方、运动半径的乘积成正比。 16. 人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的________提供它做圆周运动的向心力，则有：________________________，由此可得________，________，________。 【答案】 ①. 万有引力 ②. ③. ④. ⑤. ⑥. ⑦. 【解析】 【详解】略 四、计算题（本题共有4小题，17题9分、18题10分、19、20每题12分，共43分） 17. 某物体做匀速圆周运动的周期为，半径为，计算结果保留3位有效数字，求： (1)角速度的大小； (2)线速度的大小； (3)向心加速度的大小 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【分析】 【详解】(1)根据 得 (2)线速度的大小 (3)向心加速度的大小 18. 有一质量为、半径为R、质量分布均匀的球体，在距球心O为的地方有一质量为的质点，记此时m与的引力大小为。现在从大球体R中心处挖去半径为的小球体，记剩余部分对的引力大小为，已知引力常量为G，求： （1）为多少； （2）与的比值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由万有引力定律有 解得 （2）设挖去部分的小球质量为，由 可得 由补缺法可知，有 联立解得 则 19. 有圆形转盘的圆桌是多人宴会时常用的设备，菜品放在水平圆形转盘上可以通过转动方便每个人夹菜。如图是某种圆形转盘的示意图，O为转盘的圆心，虚线为竖直转轴所在的直线，P是转盘上放置的物体（可视为质点）。已知物体P到圆心O的距离为r=40cm，转盘匀速转动（g取10m/s2，π2取10）。 （1）若圆盘角速度=1rad/s，求物体P的线速度大小； （2）若圆盘匀速转动周期T=5s，求物体P的向心加速度大小。 【答案】（1）0.4m/s；（2）0.64m/s2 【解析】 【详解】（1）根据可得物体P的线速度大小 （2）物体P的向心加速度大小 20. 如图所示，质量的汽车以相同的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的图弧半径均为，如果桥面承受的压力不超过，则：（g取） （1）汽车允许的最大速率是多少？ （2）若以所求速率行驶，汽车在桥面最高点时，对桥面的压力是多少？ 【答案】（1）20m/s；（2） 【解析】 【详解】（1）在最低点，汽车对桥面的压力最大，即桥面对汽车的支持力最大。在最低点根据牛顿第二定律有 当汽车受到桥面的支持力时，汽车在该处具有最大行驶速度，解得 可知汽车允许的最大速度为20m/s （2）当汽车以20m/s的速度行驶时，在凸形桥的最高点根据牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律可得此时汽车对桥面的压力等于 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $