湖南省衡陽市衡陽縣第四中學(xué)2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期第一次月考 物理試題

衡陽縣第四中學(xué)2023-2024年下學(xué)期高一第一次月考物理試題第Ⅰ卷（選擇題）一、選擇題：本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9～12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。1．倫敦眼是英國倫敦標(biāo)志性建筑，直徑約為136米，共有32個(gè)乘坐艙，每個(gè)乘坐艙可載客約16名，轉(zhuǎn)動(dòng)一圈大概需要30分鐘。坐在其中的游客隨乘坐艙的轉(zhuǎn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．游客受到乘坐艙的作用力等于其重力B．該運(yùn)動(dòng)的線速度大小約為0.24m/sC．該運(yùn)動(dòng)是一種勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D．游客所處的乘坐艙運(yùn)動(dòng)到摩天輪最低點(diǎn)時(shí)，游客處于失重狀態(tài)2．如圖是無人機(jī)繞拍攝主體飛行時(shí)，在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖。已知無人機(jī)的質(zhì)量為m，軌道平面距拍攝對(duì)象高度為h，無人機(jī)與拍攝對(duì)象距離為r，飛行時(shí)線速度大小為v，則無人機(jī)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)（）A．無人機(jī)所受空氣作用力為mgB．無人機(jī)所需的向心力為C．無人機(jī)飛行時(shí)速度不變D．無人機(jī)繞行一周的周期為3．如圖所示，B為繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，橢圓的半長軸為a，運(yùn)行B周期為；C為繞地球沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，圓周的半徑為r，運(yùn)行周期為。下列說法或關(guān)系式中正確的是()A．地球位于B衛(wèi)星軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，位于C衛(wèi)星軌道的圓心上B．衛(wèi)星B和衛(wèi)星C運(yùn)動(dòng)的速度大小均不變C．，該比值的大小與地球和衛(wèi)星有關(guān)D．，該比值的大小不僅與地球有關(guān)，還與太陽有關(guān)4．火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度約為（）A．0.2g B．0.4gC．2.0gD．2.5g5．有一質(zhì)量為m、半徑為R、密度均勻的球體，在距離球心O為2R的地方有一質(zhì)量為m0的質(zhì)點(diǎn)?，F(xiàn)從m中挖去半徑為0.5R的球體，如圖所示，則剩余部分對(duì)m0的萬有引力大小為（）A．B．C．D．6．太空垃圾是圍繞地球軌道的有害人造物體，如圖所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意圖，對(duì)此有如下說法，正確的是（）A．離地越高的太空垃圾運(yùn)行加速度越小B．離地越低的太空垃圾運(yùn)行角速度越小C．離地越高的太空垃圾運(yùn)行速率越大D．太空垃圾一定能跟同一軌道上同向飛行的航天器相撞7．無縫鋼管的制作原理如圖所示，豎直平面內(nèi)，管狀模型置于兩個(gè)支承輪上，支承輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過摩擦力帶動(dòng)管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)，鐵水注入管狀模型后，由于離心作用，緊緊地覆蓋在模型的內(nèi)壁上，冷卻后就得到無縫鋼管。已知管狀模型內(nèi)壁半徑R，則下列說法正確的是()A．鐵水是由于受到離心力的作用才覆蓋在模型內(nèi)壁上B．模型各個(gè)方向上受到的鐵水的作用力相同C．管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω最大為D．若最上部的鐵水恰好不離開模型內(nèi)壁，此時(shí)僅重力提供向心力8．一根輕質(zhì)細(xì)線一端系一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，小球的質(zhì)量為m，細(xì)線另一端固定在一光滑圓錐頂上，如圖甲所示，設(shè)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω，線的張力T隨變化的圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．細(xì)線的長度為B．細(xì)線的長度為C．細(xì)線的長度為D．細(xì)線的長度為9．人造地球衛(wèi)星的軌道可近似為圓軌道。下列說法正確的是()A．周期是24小時(shí)的衛(wèi)星并不都是地球同步衛(wèi)星B．地球同步衛(wèi)星的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)的角速度小C．近地衛(wèi)星的向心加速度大小比地球兩極處的重力加速度大D．近地衛(wèi)星運(yùn)行的速率比地球表面赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的速率大10．有一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，由碗邊滑向碗底，碗內(nèi)表面是半徑為R的圓弧，由于摩擦力的作用，木塊運(yùn)動(dòng)的速率不變，則()A．它的加速度為零B．它所受合力為零C．它所受的合外力大小一定、方向改變D．它的加速度大小恒定11．如圖，一長為L的輕質(zhì)細(xì)桿一端與質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）相連，另一端可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)使輕桿在同一豎直面內(nèi)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)得小球的向心加速度大小為g（g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?，下列說法正確的是（）A．小球的線速度大小為gLB．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的作用力豎直向上C．當(dāng)輕桿轉(zhuǎn)到水平位置時(shí)，輕桿對(duì)小球作用力方向不可能指向圓心OD．輕桿在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，輕桿對(duì)小球作用力的最大值為2mg12．我國神舟載人飛船與空間站完成對(duì)接過程簡化示意圖如圖所示，空間站在距地面約400km、半徑為r2的圓軌道III上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。神舟十三號(hào)飛船在半徑為r1的軌道I上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T1，通過變軌操作后，沿橢圓軌道II運(yùn)動(dòng)，到達(dá)A處與空間站對(duì)接后，隨空間站在軌道III上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知地球同步衛(wèi)星距地面的高度約為36000km，則()A．空間站繞地球運(yùn)行的周期大于24小時(shí)B．空間站繞地球運(yùn)行的速度大于7.9km/sC．神舟十三號(hào)飛船沿軌道II運(yùn)行的周期為D．神舟十三號(hào)飛船在A點(diǎn)處減速和空間站完成對(duì)接第Ⅱ卷（非選擇題）二、非選擇題：本題共6小題，共52分。按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。13．(4分)小張同學(xué)采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)下列哪些操作是必需的________（填序號(hào)）。①將斜槽軌道的末端調(diào)成水平。②用天平稱出小球的質(zhì)量。③每次都要讓小球從同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)小張同學(xué)忘記在白紙上記錄小球拋出點(diǎn)的位置，于是他根據(jù)實(shí)驗(yàn)中記錄的點(diǎn)跡描出運(yùn)動(dòng)軌跡曲線后，在該段曲線上任取水平距離均為Δx＝10.00cm的三點(diǎn)A、B、C，如圖乙所示，其中相鄰兩點(diǎn)間的豎直距離分別為y1＝10.00cm，y2＝20.00cm。小球運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力忽略不計(jì)。請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù)幫助他計(jì)算出小球初速度v0＝________m/s。（g取10m/s2）14．(8分)某實(shí)驗(yàn)小組通過如圖所示的裝置驗(yàn)證向心力公式。一個(gè)體積較小，質(zhì)量為m的滑塊套在水平桿上（不會(huì)翻到），力傳感器通過一根細(xì)繩連接滑塊，用來測(cè)量繩中拉力F的大小，最初整個(gè)裝置靜止，細(xì)繩剛好伸直但無張力，然后讓整個(gè)裝置逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)，最后滑塊隨桿一起繞豎直桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。滑塊的中心固定一塊擋光片，寬度為d，滑塊的中心到轉(zhuǎn)軸的距離為L，每經(jīng)過光電門一次，通過力傳感器和光電計(jì)時(shí)器就同時(shí)獲得一組細(xì)繩拉力F和擋光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間的數(shù)據(jù)。(1)某次旋轉(zhuǎn)過程中擋光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間為，則滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的線速；(2)認(rèn)為繩的張力充當(dāng)向心力，如果（用已知量和待測(cè)量的符號(hào)表示），則向心力的表達(dá)式得到驗(yàn)證。(3)該小組驗(yàn)證向心力的表達(dá)式時(shí)，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，儀器正常，操作和讀數(shù)均沒有問題，發(fā)現(xiàn)拉力F的測(cè)量值與滑塊的向心力的理論值相比（填“偏大”或“偏小”），主要原因是。15．(8分)如圖所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為和，筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半，內(nèi)壁上能靜止放置著一個(gè)質(zhì)量為的小物塊，，求：（1）當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且其所受到的摩擦力為零時(shí)，筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；（2）若圓錐筒以第（2）問求得的角速度的兩倍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且物塊在A點(diǎn)與圓錐筒仍相對(duì)靜止，此時(shí)物塊所受的摩擦力。16．(8分)2023年7月12日，中國載人航天工程辦公室副總師張海聯(lián)披露，我國計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)載人登月。若宇航員在月球表面的h高處由靜止釋放一個(gè)小球，經(jīng)過時(shí)間t小球落到月球表面，將月球視為質(zhì)量均勻的球體，已知月球的半徑為R，引力常量為G，問：（1）月球的密度是多少？（2）若在月球表面發(fā)射繞月球飛行的衛(wèi)星，則最小的發(fā)射速度要達(dá)到多少？17．(10分)已知月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，飛船在繞月球的圓形軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，r=5R，到達(dá)軌道Ⅰ的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，到達(dá)軌道Ⅱ的近月點(diǎn)B時(shí)再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道Ⅲ繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)。已知引力常量G，求：（1）第一次點(diǎn)火和第二次點(diǎn)火分別是加速還是減速；（2）飛船在軌道Ⅰ上的運(yùn)行速率；（3）飛船在軌道Ⅱ上繞月運(yùn)行一周所需的時(shí)間。18．(14分)如圖所示，豎直平面內(nèi)固定有一半徑R＝1m的eq\f(1,4)光滑圓軌道AB和一傾角為45°且高H＝5m的斜面CD，二者間通過一水平光滑平臺(tái)BC相連，B點(diǎn)為圓軌道最低點(diǎn)與平臺(tái)的切點(diǎn)?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的一小球從圓軌道A點(diǎn)正上方h處(h大小可調(diào))由靜止釋放，已知重力加速度g＝10m/s2，且小球在A點(diǎn)時(shí)對(duì)圓軌道的壓力總比在最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)圓軌道的壓力小3mg。(1)若h＝0，求小球在B點(diǎn)的速度大小；(2)若h＝0.8m，求小球落點(diǎn)到C點(diǎn)的距離；(結(jié)果可用根式表示)(3)若在斜面中點(diǎn)豎直立一擋板，使得無論h為多大，小球不是越不過擋板，就是落在水平地面上，則擋板的最小長度l為多少？物理答案一、選擇題：本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9～12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。1.【答案】B【解析】游客隨著摩天輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度不為零，則游客受到乘坐艙的作用力大小不等于游客的重力，座艙的作用力和重力的合力提供向心力，故A錯(cuò)誤；游客做的是線速度約為，故B正確；游客隨摩天輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，做的是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；游客所處的乘坐艙運(yùn)動(dòng)到摩天輪最低點(diǎn)時(shí)，加速度向上，則游客處于超重狀態(tài)，故D錯(cuò)誤。2.【答案】D【解析】無人機(jī)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力方向豎直向下，所需向心力水平方向，則空氣對(duì)無人機(jī)的作用力斜向上方，大于重力，故A錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可得，無人機(jī)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，則無人機(jī)所需的向心力為，故B錯(cuò)誤；無人機(jī)飛行時(shí)速度大小不變，方向改變，故C錯(cuò)誤；無人機(jī)繞行一周的周期為，故D正確。3.【答案】A【解析】根據(jù)開普勒第一定律和行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知地球位于B衛(wèi)星的橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，位于C衛(wèi)星圓軌道的圓心上，故A正確；衛(wèi)星B為橢圓軌道，不斷的在做離心運(yùn)動(dòng)和近心運(yùn)動(dòng)，近地點(diǎn)的線速度最大，遠(yuǎn)地點(diǎn)的線速度最?。欢l(wèi)星C為圓軌道，運(yùn)動(dòng)的速度大小均不變，故B錯(cuò)誤；由開普勒第三定律可知，k值與中心天體地球的質(zhì)量有關(guān)，而與環(huán)繞天體衛(wèi)星無關(guān)，取橢圓軌道的半長軸或圓軌道的半徑，故CD錯(cuò)誤。4.【答案】B【解析】根據(jù)萬有引力與重力的關(guān)系，可得，則，火星表面的重力加速度約為，故選B。5.【答案】C【解析】根據(jù)題意，由萬有引力公式可得，未挖去之前，球體和質(zhì)點(diǎn)間的引力為，挖去部分球體和質(zhì)點(diǎn)間的引力為，由公式及可得，則有，則剩余部分對(duì)的萬有引力為，故選C。6.【答案】A【解析】根據(jù)，得，可知離地越高的太空垃圾運(yùn)行加速度越小，故A正確；根據(jù)，得，可知離地越低的太空垃圾運(yùn)行角速度越大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)，得，可知離地越高的太空垃圾運(yùn)行速率越小，故C錯(cuò)誤；根據(jù)，得，在同一軌道上的航天器與太空垃圾線速度相同，如果它們繞地球飛行的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同，它們不會(huì)碰撞，故D錯(cuò)誤。7.【答案】D【解析】離心力不是真實(shí)存在的力，故A錯(cuò)；模型最下部受到鐵水的作用力最大，最上方受到的作用力最小，B錯(cuò)誤；最上部的鐵水如果恰好不離開模型內(nèi)壁，則重力提供向心力，由mg＝mω2R可得，故管狀模型轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω至少為，C錯(cuò)誤，D正確。8.【答案】A【解析】設(shè)線長為L，錐體母線與豎直方向的夾角為，當(dāng)時(shí)，小球靜止，受重力mg、支持力N和線的拉力T而平衡，此時(shí)有，ω增大時(shí)，T增大，N減小，當(dāng)時(shí)，角速度為，當(dāng)時(shí)，由牛頓第二定律有，，解得，當(dāng)時(shí)，小球離開錐面，線與豎直方向夾角變大，設(shè)為，由牛頓第二定律得，所以，此時(shí)圖線的反向延長線經(jīng)過原點(diǎn)，可知圖線的斜率變大，結(jié)合圖像可得，則細(xì)線的長度為，故選A。9.【答案】AD【解析】周期為24h的衛(wèi)星不一定是同步衛(wèi)星，故A正確；地球同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，故B錯(cuò)誤；近地衛(wèi)星的向心加速度大小等于地球表面的重力加速度，故與地球兩極處的重力加速度大小相等，故C錯(cuò)誤；近地衛(wèi)星運(yùn)行周期比地球自轉(zhuǎn)周期小，則根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)可知近地衛(wèi)星角速度大于地球自轉(zhuǎn)角速度，根據(jù)v＝ωr可知，近地衛(wèi)星運(yùn)行速率比地球表面赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的速度大，故D正確。10.【答案】CD【解析】物塊下滑過程速率保持不變，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度不等于零，合外力不等于零，故AB錯(cuò)誤；物塊所受合外力提供向心力，合外力的大小不變，向心加速度大小不變，但方向指向圓心，故CD正確。11.【答案】CD【解析】根據(jù)向心加速度，代入得小球的線速度，所以A錯(cuò)誤；小球在最高點(diǎn)需要的向心力Fn=ma=mg，所以在最高點(diǎn)桿對(duì)小球的作用力為零，故B錯(cuò)誤；小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力提供向心力，故合外力指向圓心，當(dāng)輕桿轉(zhuǎn)到水平位置時(shí)，輕桿對(duì)小球的作用力，方向不指向圓心O，所以C正確；輕桿在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)至最低點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力最大，根據(jù)牛頓第二定律，其中，解得輕桿對(duì)小球作用力的最大值為F=2mg，所以D正確。12.【答案】C【解析】根據(jù)牛頓第二定律，解得，空間站的公轉(zhuǎn)半徑小于同步衛(wèi)星的公式半徑，所以，空間站繞地球運(yùn)行的周期小于24小時(shí)，A錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律，解得，空間站的公轉(zhuǎn)半徑大于表面衛(wèi)星的軌道半徑，所以空間站繞地球運(yùn)行的速度小于7.9km/s，B錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律得，解得，C正確；神舟十三號(hào)飛船在A點(diǎn)處加速做離心運(yùn)動(dòng)和空間站完成對(duì)接，D錯(cuò)誤。二、非選擇題：本題共6小題，共52分。按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。13.【答案】(1)①③(2)1.00【解析】(1)為了保證小球離開斜槽時(shí)的速度沿水平方向，斜槽的末端要調(diào)整成水平，操作①是必需的。該實(shí)驗(yàn)不用測(cè)小球的質(zhì)量，操作②沒有必要。為了保證小球每次離開斜槽時(shí)的速度都相同，每次都要讓小球從斜槽上同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)，操作③是必需的。故填①③。(2)由于xAB＝xBC＝Δx＝10.00cm，所以小球從A運(yùn)動(dòng)到B與從B運(yùn)動(dòng)到C的時(shí)間相同，設(shè)此時(shí)間為t。據(jù)y2－y1＝gt2得t＝＝s＝0.1s，故初速度v0＝×10-2m/s＝1.00m/s。14.【答案】(1)(2)(3)偏小滑塊與水平桿間有摩擦力【解析】（1）擋光片寬度為d，擋光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間為，則滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的線速。（2）繩的張力充當(dāng)向心力，由向心力公式，如果，則向心力的表達(dá)式得到驗(yàn)證。（3）滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊受到水平桿的摩擦力，設(shè)滑塊受水平桿的摩擦力大小是，方向沿水平桿指向圓心，對(duì)滑塊由牛頓第二定律可得，解得，可知拉力F的測(cè)量值與滑塊的向心力的理論值相比偏小。偏小的主要原因是由于滑塊與水平桿間有摩擦力，因此會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差。15.【答案】（1）；（2），方向沿內(nèi)壁向下【解析】（1）當(dāng)物塊在A點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，由幾何關(guān)系可知，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為，其所受的摩擦力為零時(shí)，設(shè)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，由牛頓第二定律可得其中代入數(shù)據(jù)可解得。（2）當(dāng)圓錐以（1）求得的角速度兩倍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有此時(shí)物塊受到的摩擦力向下，受力分析如圖所示豎直方向滿足水平方向滿足聯(lián)立解得，方向沿內(nèi)壁向下。16.【答案】（1）；（2）【解析】（1）小球自由下落，有解得月球上的重力加速度為對(duì)月球表面的物體，有，聯(lián)立解得月球的密度。（2）近月衛(wèi)星貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有解得近月衛(wèi)星貼近月球表面繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為即最小發(fā)射速度為。17.【答案】（1）減速、減速；（2）；（3）【解析】（1）根據(jù)變軌原理，飛船在軌道Ⅰ的A點(diǎn)減速，做近心運(yùn)動(dòng)進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，飛船在軌道Ⅱ的近月點(diǎn)B點(diǎn)減速，做近心運(yùn)動(dòng)