2022-2023学年湖北省武昌重点中学高一（下）月考物理试卷及答案解析

第=page11页，共=sectionpages11页2022-2023学年湖北省武昌重点中学高一（下）月考物理试卷一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）1.如图所示，两等长轻绳一端打结，记为O点，并系在小球上。两轻绳的另一端分别系在同一水平杆上的A、B两点，两轻绳与固定的水平杆夹角均为53°。给小球垂直纸面的速度，使小球在垂直纸面的竖直面内做往复运动。某次小球运动到最低点时，轻绳OB从O点断开，小球恰好做匀速圆周运动。已知sin53°=0.8，coA.1:1 B.25:32 C.2.如图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面体上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现使斜面体水平向左匀速运动距离l，物体始终与斜面体保持相对静止．则在斜面体水平向左匀速运动距离l的过程中

(

)A.摩擦力对物体做的功为−μmglcosθ

B.斜面体对物体的支持力做的功为mglsinθcos2θ

C.3.如图所示，放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为R的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点，绳能承受的最大拉力为2mg.重力加速度的大小为g，当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时，下列说法错误的是(

)A.圆环角速度ω小于gR时，小球受到2个力的作用

B.圆环角速度ω等于2gR时，细绳恰好伸直

C.圆环角速度ω等于2gR时，细绳将断裂

4.科学家通过研究双中子星合并的引力波，发现：两颗中子星在合并前相距为L时，二者绕连线上的某点每秒转n圈；经过缓慢演化一段时间后，二者的距离变为kL，每秒转pn圈，则演化一段时间后(

)A.两中子星的运动周期为之前的kp倍

B.两中子星运动的角速度为之前的kp倍

C.两中子星质量之和为之前的k3p2倍5.某人最多能提起质量为m的物体，如图，现在他在机场要把质量为M的行李箱通过倾角为α的斜坡AB拉上水平平台BC，已知行李箱与ABC路面的动摩擦因数均为tanβ，重力加速度为g，αA.在斜坡AB上，此人最多能匀速拉动质量为msinα+β的物体

B.拉力F与斜坡的夹角为(α+β)时最省力

C.若水平面上匀速拉物体，拉力F由水平变到竖直方向过程中，6.2022年9月27日的“木星冲日”是观测木星的一次好机会。木星冲日就是指木星、地球和太阳依次排列大致形成一条直线时的天象。已知木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动，木星质量约为地球质量的318倍，木星半径约为地球半径的11倍，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍，则下列说法正确的是(

)A.木星运行的加速度比地球运行的加速度大

B.木星表面的重力加速度比地球表面的重力加速度小

C.在木星表面附近发射飞行器的速度至少为7.9km/s

D.上一次“木星冲日”的时间大约在7.两个质量为m的物体A、B由轻质硬杆相连，可被视为一“哑铃”状的卫星，该卫星围绕一质量为M的天体旋转。如图所示，两物体和天体质心在一条直线上，两物体分别以r1和r2为半径绕中心天体做圆周运动。在某时刻连接两物体的杆突然断裂后，两物体的运动轨道会发生变化。引力常量为G，下列说法正确的是(

)A.若杆突然断裂，B一定做向心运动，A将做离心运动

B.若B在杆突然断裂后做离心运动，则A仍在原轨道上做圆周运动

C.杆断裂前，两物体的周期为T=2πr8.有一轨道平面与赤道平面重合的侦察卫星，轨道高度为R，飞行方向与地球自转方向相同。设地球自转周期为T0，半径为R，地球赤道处的重力加速度为g。位于赤道的某一地面基站在某时刻恰好与该卫星建立起通信链路，则该地面基站能不间断地从侦察卫星上下载侦察数据的时间为(

)A.2π3(gR−2πT二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）9.如图所示，有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的P点有一质量为m的质点，从M中挖去一个半径为12R的球体，设大球剩余部分对m的万有引力为F1。若把质点m移放在空腔中心O′点，设大球的剩余部分对该质点的万有引力为F2。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为0，引力常量为G，O、O′A.F1的大小为7GMm36R2

B.F2的大小为GMm4R2

C.若把质点m移放在O点右侧，距O点34R处，大球的剩余部分对该质点的万有引力与10.如图所示，一个被无弹性绳子牵引的小球，在光滑水平板上以速度v=2.0m/s做匀速圆周运动，A轨道运动半径r=30cm。现迅速松手使绳子放长A.实现这一过渡所需时间为2.0s

B.小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的线速度之比为5：3

C.小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的角速度之比为25：9

D.小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动时绳子拉力之比为5：11.联合国气候变化大会达成《哥本哈根协议》，为减少二氧化碳排放，我国城市公交推出新型节能环保电动车，在检测某款电动车性能的实验中，质量为8×102kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出F−1v图象A.在全过程中，电动车在B点时速度最大

B.电动车运动过程中所受的阻力

C.电动车的额定功率

D.电动车开始运动到刚好达到最大速度所用的时间12.建造一条能通向太空的电梯(如图甲所示)，是人们长期的梦想。材料的力学强度是材料众多性能中被人们极为看重的一种性能，目前已发现的高强度材料碳纳米管的抗拉强度是钢的100倍，密度是其16，这使得人们有望在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”。图乙中r为航天员到地心的距离，R为地球半径，a−r图像中的图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与r的关系，图线B表示航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系，关于相对地面静止在不同高度的航天员，地面附近重力加速度g取10m/s2，地球自转角速度ω=7.3A.随着r增大，航天员受到电梯舱的弹力减小

B.航天员在r=R处的线速度等于第一宇宙速度

C.图中r0为地球同步卫星的轨道半径

D.电梯舱停在距地面高度为5.6三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）13.为验证向心力公式的正确性，某同学用天平称出一物块的质量为m。再用绳子绑住物块，用力甩绳子，使物块绕点O在水平面内做匀速圆周运动(小球的重力远小于绳子拉力，可近似认为绳子水平)，物抉做圆周运动的半径为R，通过力传感器读出绳子的拉力F(空气阻力不计)，用以下两种方法验证：(1)方法一：用秒表记录物块运动n圈的时间为t0，那么物块做圆周运动的线速度大小v=________，需要的向心力表达式为Fn=________(2)方法二：当物块转到某一位置时，突然松手，物块落地，记录物块的落地点为C。用刻度尺量出松手处到地面的高度H，量出抛出点在水平地面的投影与落地点间的距离为s。由此求出物块做圆周运动的线速度大小v=________，需要的向心力表达式为Fn=________四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）14.已知某半径与地球相等的星球的第一宇宙速度是地球的12倍，地球表面的重力加速度为g0。在这个星球上用细线把小球悬挂在墙壁上的钉子O上，小球绕悬点O在竖直平面内做圆周运动。小球质量为m，绳长为L，悬点距地面的高度为H，小球运动至最低点时，细线恰好被拉断，小球着地时水平位移为s(1(2(315.“嫦娥一号”卫星开始绕地球在椭圆轨道运动，经过变轨、制动后，成为一颗绕月球做圆周运动的卫星。设卫星距月球表面的高度为h，做匀速圆周运动的周期为T。已知月球半径为R，引力常量为G，求：(1)月球的质量M及月球表面的重力加速度(2)在距月球表面高度为h0(h0<16.调速器可用来控制电动机的转速，其结构如图所示。圆筒状的外壳固定不动，中心转轴随电动机旋转，轴上两侧各有一轻质细杆，其上端与中心转轴链接，下端各有一个质量为m=1.0kg的摆锤，两细杆与中心转轴恒在同一平面，且此平面随中心转轴旋转时，细杆可以自由张开或合拢。当张角θ=45°(1(2)当中心转轴以角速度(3)若摆锤和外壳之间的动摩擦因数μ=

答案和解析1.【答案】B

【解析】轻绳OB断开前，小球沿以AB中点为圆心的圆弧做往复运动，设小球经过最低点时的速度大小为v，绳长为L，小球质量为m，

轻绳的张力为F1(轻绳OA和O轻绳OB断开后，小球在水平面内做匀速圆周运动，其圆心在A点的正下方，设轻绳OA的张力为F2，有F2cos 53故B正确。

2.【答案】D

【解析】物体与斜面体相对静止，对物体受力分析，竖直方向有mg=Ncos

θ+fsin

θ，水平方向有Nsin

θ=fcos

θ，可得N=mgcos

θ，f=mgsin

θ.摩擦力做功Wf=−

3.【答案】C

【解析】AB、设角速度ω在0～ω1范围时绳处于松弛状态，球受到重力与环的弹力两个力的作用，弹力与竖直方向夹角为θ，则有mgtan

θ=mRsin

θ⋅ω2，即ω=gRcosθ，当绳恰好伸直时，θ=60°，对应ω1=2gR，故AB正确；

CD、设在4.【答案】C

【解析】A.两颗双子星相距为L时，周期T=1n，缓慢演化一段时间后，周期TB.两颗双子星相距为L时，角速度ω=2nπ，缓慢演化一段时间后，角速度C.如图所示：(1)两颗双子星相距为L时：

对m，根据万有引力提供向心力，可得GMmL简化得GM=4π2n2r2L2，Gm=4D.根据GMmL2=mv2r，可得v当两颗双子星的距离变为kL时，线速度平方之和为G(M+m故选C。

5.【答案】A

【解析】A.如图(1)所示，设斜面对物体的支持力N与滑动摩擦力f的合力为Fμ，则μ=fN=tanβ，则Fμ与支持力N的夹角为β，Fμ与竖直方向的夹角为(α+β)B.由图(2)可知，最省力时F与水平方向的夹角为(α+βC.在水平面上，N竖直向上，Fμ与竖直方向的夹角为β，则拉力由水平转到竖直向上过程中，匀速阶段如图(3)D.加速时如图(4)所示，还是拉力与Fμ垂直时，获得的加速度最大，此时拉力F与水平面成β角，斜向上，D故选A。

6.【答案】D

【解析】A.由GMmr2=maB.由GM′m′R2=m′C.由GM′m′′RD.由(5r)3T木2=r3T地2故选D。

7.【答案】C

【解析】A.若断裂前杆对A的弹力方向背向圆心，杆对B的弹力方向指向圆心，则杆断裂后A将做向心运动，B将做离心运动；若断裂前杆对A的弹力方向指向圆心，杆对B的弹力方向背向圆心，则杆断裂后A将做离心运动，B将做向心运动；若断裂前杆的弹力刚好为零，则杆断裂后A、B仍在原轨道上做圆周运动，故A错误；B.若B在杆突然断裂后做离心运动，则断裂前杆对A的弹力方向背向圆心，杆对B的弹力方向指向圆心，杆断裂后A将做向心运动，故B错误；CD.杆断裂前，设杆对A、B的弹力大小均为F，若杆对A的弹力方向背向圆心，杆对B的弹力方向指向圆心，分别对A、B进行受力分析，根据牛顿第二定律，有GMmr12若杆对A的弹力方向指向圆心，杆对B的弹力方向背向圆心，分别对A、B进行受力分析，根据牛顿第二定律，有GMmr12+F−Gm2(r2−r1)2=m4π2T故选C。

8.【答案】B

【解析】设卫星的角速度为ω，卫星和地球的质量分别为m和M，根据万有引力提供向心力可得GM对于在地球赤道表面的物体，可知GM联立①②，解得ω如图所示：

可知卫星从A到B点(顺时针)，地面基站从C到D点，由几何关系可知，卫星在时间t内转过的角度比地球自转的角度多120∘，

则ωt−故选B。

9.【答案】AC【解析】A.设半径为12R的小球体的质量为M′，球体的密度为ρ，则有M=ρ⋅43πR3①，M′B.由质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为0可知，大球不挖走小球时，大球对O′点的质点的引力等于以O点为圆心，以R2为半径的小球对该点的引力，由补偿法可知，其余部分对O′处质点的引力等于大球对该质点的引力减去挖走的小球对该质点的引力。因为质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为0，故挖走的小球对该质点的引力为0，所以其余部分对该质点的引力等于实心大球对该质点的引力，即FCD.半径为34R、

14R的小球质量分别为M1=ρ⋅43π(34R)3=2764M，M2=ρ⋅43故选AC。

10.【答案】BC【解析】A.松手后小球沿切线方向做匀速直线运动，过渡时间为t=0.5B.小球到达B轨道后，沿绳方向的分速度变为零，垂直绳方向的分速度为B轨道的线速度，即v′=35vC.由v=ωr得小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的角速度之比为ωD.绳拉力提供向心力，由F=mω2r得小球在A轨道和B故选BC。

11.【答案】BC【解析】AB.由题图可知，电动车在C点达到最大速度，最大速度vmax=15m/s，此时的牵引力为C.电动车的额定功率P额=FD.电动车在BC段做变速直线运动，无法求解其运动位移，也就求不出阻力做的功，所以无法求出电动车开始运动到刚好达到最大速度所用的时间，D故选BC。

12.【答案】CD【解析】【分析】

本题注意题图乙中图线的交点表示万有引力产生的加速度和地球自转产生的加速度相等，又同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，因此交点的横坐标r0表示同步卫星所在的轨道半径。

【解答】

B.电梯舱内的航天员与地球一起同轴转动，当r=R时电梯中的航天员受到万有引力和电梯的弹力GMmR2−FN=mv2R

第一宇宙速度为只有万有引力提供向心力时，即上式中FN=0时匀速圆周运动的线速度，因此航天员在r=R处的线速度小于第一宇宙速度，故B错误；

CD.由公式GMmr2−FN=mω2r可得FN=GMmr2−13.【答案】(1)

2nπRt0【解析】【分析】

(1)根据线速度的定义得到线速度表达式，由F=mv2R得到向心力的表达式；

(2)根据