山东省济宁市嘉祥第一中学2021学年下学期高一年级4月月考物理试卷

山东省济宁市嘉祥第一中学2020-2021学年下学期高一年级4月月考物理试卷一、单项选择题：（本题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1．如图所示，游乐园的游戏项目——旋转飞椅，飞椅从静止开始缓慢转动，经过一小段时间，坐在飞椅上的游客的运动可以看作匀速圆周运动．整个装置可以简化为如图所示的模型．忽略转动中的空气阻力．设细绳与竖直方向的夹角为θ，则A．飞椅受到重力、绳子拉力和向心力作用B．θ角越大，小球的向心加速度就越大C．只要线速度足够大，θ角可以达到90°D．飞椅运动的周期随着角θ的增大而增大2．洗衣机的甩干桶匀速转动时有一衣物附在筒壁上，下列不正确的是A．筒壁对衣物的摩擦力随筒的转速的增大而增大B．筒壁对衣服的弹力随筒的转速的增大而增大C．衣服随筒壁做圆周运动的向心力是由所受的合力提供D．衣服受到重力、筒壁的弹力、摩擦力3．如图所示，天车下吊着两个质量都是m的工件A和B，整体一起向左匀速运动．系A的吊绳较短，系B的吊绳较长，若天车运动到g B．FA<FB<mgC．FA＝FB＝mg D．FA＝FB>mg4．如图所示，一长为L的轻质细杆一端与质量为m的小球可视为质点相连，另一端可绕O点转动，现使轻杆在同一竖直面内做匀速转动，测得小球的向心加速度大小为2gg为当地的重力加速度，下列说法正确的是A．小球的线速度大小为eq\r2gLB．小球运动到最高点时，轻杆对小球作用力向上C．杆在匀速转动过程中，轻杆对小球作用力的最大值为2mgD．当轻杆转到水平位置时，轻杆对小球作用力方向指向圆心O5．如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是A．A的速度比B的大B．A与B的向心加速度大小相等C．悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等D．悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小6如图所示,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端等高;质量为m的质点自轨道端点g,重力加速度大小为g。质点自/s2。下列说法正确的是A．该汽车的质量为3000gB．v0＝6m/sC．在前5s内，阻力对汽车所做的功为25JD．在5～15s内，汽车的位移大小约为m8．如图，竖直平面内放一直角杆MON，OM水平，ON竖直且光滑，用不可伸长的轻绳相连的两小球A和B分别套在OM和ON杆上，B球的质量为2g，在作用于A球的水平力F的作用下，A、B两球均处于静止状态，此时OA＝m，OB＝m，改变水平力F的大小，使A球向右加速运动，已知A球向右运动m时速度大小为3m/s，则在此过程中绳的拉力对B球所做的功为取g＝10m/s2A．11JB．16JC．18JD．9J二、多项选择题：（本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）9．如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为30°和60°，有A、B两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动．下列说法正确的是A．A、B球受到的支持力之比为eq\r3∶3B．A、B球的向心力之比为eq\r3∶1C．A、B球运动的角速度之比为3∶1D．A、B球运动的线速度之比为1∶110．质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，绳a与水平方向成θ角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是A．a绳的张力不可能为零B．a绳的张力随角速度的增大而增大C．当角速度ω>eq\r\fgcotθ,l时，b绳将出现弹力D．若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化11．物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲、乙所示。取g＝10m/s2，则下列说法正确的是A．物体的质量m＝gB．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝C．第2s内物体克服摩擦力做的功W＝2JD．前2s内推力F做功的平均功率eq\\to的石块从距地面高h处斜向上方抛出，石块抛出时的速度大小为v0，由于空气阻力作用石块落地时速度大小为v，方向竖直向下。已知重力加速度为g，下列说法正确的是A．刚抛出时重力的瞬时功率为mgv0B．落地时重力的瞬时功率为mgvC．石块在空中飞行过程中合外力做的功为eq\f1,2mv02－eq\f1,2mv2D．石块在空中飞行过程中阻力做的功为eq\f1,2mv2－eq\f1,2mv02－mgh三、填空题（每空3分，共15分）13．10分下图是“DIS向心力实验器”，研究向心力与哪些因素有关．当质量为m的物体随旋转臂一起做半径为r的圆周运动时，同时获得一组向心力F和角速度ω的数据后，连成平滑的曲线，经验证为一条抛物线，改变实验条件重复三次实验三次实验的条件见表，得到的抛物线分别如图中的①、②、③所示．实验次数123半径r/m质量m/g1实验中，若挡光片的挡光宽度为Δs，某次挡光片经过传感器时的遮光时间为Δt，则计算机计算角速度的计算式为ω＝________2分析比较表格和图像可得到的结论为A．匀速圆周运动物体所受向心力与质量成正比B．匀速圆周运动物体所受向心力与角速度的平方成正比C．半径相同，一定质量的物体做圆周运动，物体所受向心力与角速度的平方成正比D．在质量相同的情况下，圆周运动物体所受向心力与半径成正比14如图所示为一小球做平抛运动的频闪照相照片的一部分,A、B、C三点是连续相等时间间隔拍摄的,图中背景方格的边长均为5cm,如果取g=10m/s2,那么:1照相机的闪光频率是____________H;

2小球运动中水平分速度的大小是____________m/s;

3小球经过B点时的竖直分速度大小是____________m/s。

四计算题（共4个小题共37分，15题6分，16题9分，17题10分、18题12分）15．6分如图所示，小球A质量为m，固定在长为L的轻细直杆一端，并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动．当小球经过最高点时，杆对球产生向下的拉力，拉力大小等于球的重力．求：1小球到达最高点时速度的大小．2当小球经过最低点时速度为eq\r6gL，杆对球的作用力的大小．16．9分如图所示，A在光滑的水平面上做匀速圆周运动，B在水平向右的外力F作用下，从静止开始沿圆的直径方向向A靠近．A、B两物体同时分别从，求：1A物体做匀速圆周运动的周期．2A物体做匀速圆周运动的旋转半径．3若已知m＝1g，F＝4N，则A做匀速圆周运动所需的向心力大小为多少（用π表示）17（10分）如图甲所示,长为4m的水平轨道AB与半径为R=m的竖直半圆弧轨道BC在B处平滑连接,有一质量为1g的滑块大小不计从A处由静止开始受水平力F作用而运动,F随位移变化的关系如图乙所示水平向右为正,滑块与AB间的动摩擦因数为μ=,与BC间的动摩擦因数未知,g取10m/s21求滑块到达B处时的速度大小。2若到达B点时撤去力F,滑块沿半圆弧轨道内侧上滑,并恰好能到达最高点C,则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少1812分．如图所示，光滑圆弧AB在竖直平面内，圆弧B处的切线水平，A、B两端的高度差为h1＝m，B端高出水平地面h2＝m，O点在B点的正下方，将一确定的滑块从A端由静止释放，落在水平面上的C点处。取g＝10m/s2。求：1落地点C到O的距离OC；2在B端平滑连接一水平固定放置长为L＝m的木板MN，滑块从A端释放后正好运动到N端停止，求木板MN与滑块间的动摩擦因数u；3若将木板右端截去长为ΔL的一段，滑块从A端释放后将滑离木板落在水平面上gtanθ＝man，则向心加速度为大小为an＝gtanθ，可知θ角越大，小球的向心加速度就越大，故B正确；若夹角可以达到90°，则在水平方向绳子的拉力提供向心力，竖直方向合力为零，但是竖直方向只有重力作用，合力不可能为零，故C错误；设绳长为L，则根据牛顿第二定律可知mgtanθ＝meq\b\lc\\rc\\a\vs4\al\co1\f2π,T2Lsinθ＋d，整理可以得到T＝eq\r\f4π2Lsinθ＋d,gtanθ，当θ增大则T减小，故D错误．2【答案】A【解析】衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用，靠弹力提供向心力，在竖直方向上，衣服所受的重力和摩擦力平衡，所以摩擦力不变，因弹力提供向心力，由F＝mω2r知，当转速增大，向心力增大，则弹力F增大，故A错误，B、D正确；衣服做匀速圆周运动，向心力是由所受的合力提供，故C正确．3【答案】A【解析】当天车突然停止时，A、B工件均绕悬点做圆周运动．由F－mg＝meq\fv2,r，得拉力F＝mg＋meq\fv2,r，因为m相等，A的绳长小于B的绳长，即rA>rB，则A的拉力大于B的拉力，即FA>FB>mg，故A正确．4【答案】A【解析】根据向心加速度a＝eq\fv2,r＝2g，得v＝eq\r2gL，故A正确；小球在最高点的加速度为2g，设轻杆对小球作用力F向上，根据牛顿第二定律，F＋mg＝man，得F＝－mg，所以轻杆对小球作用力F向下，故B错误；在最低点轻杆对小球的作用力最大，即F－mg＝m×2g，解得F＝3mg，故C错误；当轻杆转到水平位置时，杆子和重力的合力指向圆心，重力方向竖直向下，若轻杆对小球的作用力方向指向圆心O，则合力不能指向圆心，故D错误．5【答案】D【解析】在转动过程中，A、B两座椅的角速度相等，但由于B座椅的半径比较大，故B座椅的速度比较大，向心加速度也比较大，A、B错误；A、B两座椅所需向心力不等，而重力相同，故缆绳与竖直方向的夹角不等，C错误；根据F＝mω2r判断A座椅的向心力较小，所受拉力也较小，D正确．6【答案】选C。在Q点,质点受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,两力的合力充当向心力,所以有FN-mg=m,FN=2mg,联立解得v=,下落过程中重力做正功,摩擦力做负功,根据动能定理可得mgR-Wf=mv2,解得Wf=mgR,所以克服摩擦力做功mgR,C正确。7【答案】D解析：由图像可得，汽车匀加速阶段的加速度a＝eq\fΔv,Δt＝1m/s2，汽车匀加速阶段的牵引力为F＝eq\fa，解得m＝1000g，A错误；牵引力功率为15W，汽车所受阻力F1＝＝2000N时，汽车行驶的速度最大，为v0＝eq\f/s，B错误；前5s内，汽车的位移＝eq\f1,2at2＝m，阻力做的功WF1＝－＝－25J，C错误；5～15s内，由动能定理得veq\o\al2,0－eq\f1,2mv2，解得s≈m，D正确。8．【答案】C【解析】A球向右运动m时，vA＝3m/s，OA′＝m，OB′＝m，设此时∠B′A′O＝α，则有tanα＝eq\f3,4。由运动的合成与分解可得vAcosα＝vBsinα，解得vB＝4m/s。以B球为研究对象，此过程中B球上升高度h＝m，由动能定理，W－mgh＝eq\f1,2mvB2，解得轻绳的拉力对B球所做的功为W＝mgh＋eq\f1,2mvB2＝2×10×J＋eq\f1,2×2×42J＝18J，选项C正确。二、多选题9【答案】CD设小球受到的支持力为FN，向心力为F，则有FNsinθ＝mg，FNA∶FNB＝eq\r3∶1，A错误；F＝eq\fmg,tanθ，FA∶FB＝3∶1，B错误；小球运动轨道高度相同，则半径R＝htanθ，RA∶RB＝1∶3，由F＝mω2R，得ωA∶ωB＝3∶1，C正确；由v＝ωR，得vA∶vB＝1∶1，D正确．10【答案】AC【解析】对小球受力分析，可得a绳的弹力在竖直方向的分力平衡了小球的重力，解得Ta＝eq\fmg,sinθ为定值，A正确，B错误；当Tacosθ＝mω2l，即ω＝eq\r\fgcotθ,l时，b绳的弹力为零，若角速度大于该值，则b绳将出现弹力，C正确；由于绳b可能没有弹力，故绳b突然被剪断，则a绳的弹力可能不变，D错误．11．【答案】ABC【解析】由题图甲、乙可知，在1～2s，推力F2＝3N，物体做匀加速直线运动，其加速度a＝2m/s2，由牛顿运动定律可得，F2－μmg＝ma；在2～3s，推力F3＝2N，物体做匀速直线运动，由平衡条件可知，μmg＝F3；联立解得物体的质量m＝g，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝，选项A、B正确；由速度—时间图象所围的面积表示位移可得，第2s内物体位移＝1m，克服摩擦力做的功Wf＝μmg＝2J，选项C正确；第1s内，由于物体静止，推力不做功；第2s内，推力做功W＝F2＝3J，即前2s内推力F做功为W′＝3J，前2s内推力F做功的平均功率eq\\togv0cosα，选项A错误；落地时重力的瞬时功率为mgv，选项B正确；根据动能定理，石块在空中飞行过程中合外力做的功为W＝eq\f1,2mv2－eq\f1,2mveq\o\al2,0，选项C错误；设石块在空中飞行过程中阻力做的功为Wf，由动能定理得mgh＋Wf＝eq\f1,2mv2－eq\f1,2mveq\o\al2,0，解得Wf＝eq\f1,2mv2－eq\f1,2mveq\o\al2,0－mgh，选项D正确。三、填空题13【答案】1eq\fΔs,rΔt2C【解析】1物体转动的线速度v＝eq\fΔs,Δt，根据ω＝eq\fv,r，解得ω＝eq\fΔs,rΔt2图中抛物线说明向心力F和ω2成正比，再结合表格数据可知：在半径相同的情况下，一定质量的物体做圆周运动，物体所受向心力与角速度的平方成正比，故C正确，A、B、D错误．14【解析】1在竖直方向上,根据Δy=2L=gT2得相等的时间间隔:T=2Lg=2×0.则闪光的频率:f=1T=10.12小球运动的水平分速度:v=3LT=3×0.3B点的竖直分速度:vBy=8L2T=8×0.05答案:110232四、计算题156分【答案】1eq\r2gL27mg【解析】1小球A在最高点时，对球做受力分析，如图所示．根据小球做圆周运动的条件，合外力等于向心力，即mg＋F＝meq\fv2,L，①F＝mg②联立①②式，可得v＝eq\r2gL2小球A在最低点时，对球做受力分析，如图所示．重力mg、拉力F，设向上为正，根据小球做圆周运动的条件，合外力等于向心力F－mg＝meq\fv′2,L，F＝mg＋meq\fv′2,L＝7mg16．12分【答案】1eq\r\fdm,2F2eq\f9,32d39π2N【解析】1物体B做匀加速运动，有F＝ma，d＝eq\f1,2at2，解得AB相遇经过的时间t＝eq\r\f2dm,F因当A运动两周时，恰好与B相遇，可知A的周期为TA＝eq\f1,2