湖南省2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1湖南高一年级3月阶段性考试物理本试卷满分100分，考试用时75分钟。注意事项：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题〖答案〗后，用铅笔把答题卡上对应题目的〖答案〗标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他〖答案〗标号。回答非选择题时，将〖答案〗写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。4．本试卷主要考试内容：人教版必修第一册，必修第二册第五章、第六章。一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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.某质点做匀速圆周运动时向心加速度的大小保持不变，其做圆周运动的某物理量随半径r变化的图像如图所示，则图像纵轴对应的物理量可能为（）A.线速度大小v B.周期的平方 C.角速度的平方 D.转速n〖答案〗B〖解析〗某质点做匀速圆周运动时向心加速度的大小保持不变，根据可得，，，故选B。2.如图所示，河两岸有正对的A、B两点，河水各处的流速大小均为3m/s。一小船在静水中的速度大小为5m/s，河的宽度为100m。小船自A点出发，下列说法正确的是（）A.无论小船船头指向何方，小船运动的合速度始终大于5m/sB.调整小船船头方向，小船的最短渡河时间为15sC.若小船从A点出发到达正对面的B点，则小船渡河所用时间为20sD.若小船从A点出发到达正对面的B点，则小船的实际速度大小为4m/s〖答案〗D〖解析〗A．小船船头指向左上方时，小船运动的合速度可能小于5m/s，故A错误；B．小船的最短渡河时间为故B错误；CD．若小船从A点出发到达正对面的B点，合速度为小船渡河所用时间故C错误，D正确。故选D。3.如图所示，某汽车在水平路面上通过一段半径为160m的圆弧形弯道时做匀速圆周运动。汽车可视为质点，不考虑车道的宽度，已知汽车与路面间的径向最大静摩擦力为汽车所受重力的，取重力加速度大小，下列说法正确的是（）A.汽车通过该弯道时驾驶员处于失重状态B.汽车安全通过该弯道时的最大角速度为0.2rad/sC.汽车安全通过该弯道时的最大线速度大小为16m/sD.汽车安全通过该弯道时的最大向心加速度大小为〖答案〗C〖解析〗A．汽车通过该弯道时，竖直方向的加速度为0，驾驶员不是处于失重状态，故A错误；BCD．根据可得汽车安全通过该弯道时的最大角速度为汽车安全通过该弯道时的最大线速度大小为汽车安全通过该弯道时的最大向心加速度大小为故BD错误，C正确。故选C。4.竖井的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。某一升降机从竖井的井底由静止做匀加速直线运动，在上升16m达到最大速度8m/s的瞬间立即做匀减速直线运动，运行到井口时的速度恰好为0，此次升降机运行的总时间为12s。下列说法正确的是（）A.升降机减速时的加速度大小为 B.升降机加速时的加速度大小为C.升降机此次运行上升的总距离为32m D.升降机减速上升的距离为8m〖答案〗B〖解析〗B．由可得升降机加速时的加速度大小为，故B正确；A．加速所用时间为升降机减速时的加速度大小为故A错误；D．升降机减速上升的距离为故D错误；C．升降机此次运行上升的总距离为故C错误。故选B。5.某次灭火时，消防员在A处用高压水枪将水喷出，水柱经最高点B后落在失火处C，已知喷出的水在空中的轨迹在同一竖直面内，A、B间的高度差与B、C间的高度差之比为9∶4，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.水从A处运动到B点与从B点运动到C处的速度变化量大小之比为3∶2B.水从A处运动到B点与从B点运动到C处的水平位移大小之比为9∶4C.水从A处运动到B点与从B点运动到C处的时间之比为9∶4D.水在A处的速度大小与在C处的速度大小之比为3∶2〖答案〗A〖解析〗ABC．设水从A处运动到B点的时间为，从B点运动到C处的时间为，竖直方向有，可得水从A处运动到B点与从B点运动到C处的时间之比为根据可得水从A处运动到B点与从B点运动到C处的速度变化量大小之比为根据可得水从A处运动到B点与从B点运动到C处的水平位移大小之比为故A正确，BC错误；D．根据可得水在A处的竖直分速度大小与在C处的竖直分速度大小之比为则水在A处的速度大小与在C处的速度大小之比满足故D错误。故选A。6.如图所示，用一根长为1m的细绳将质量为0.1kg的小球（可视为质点）悬挂在水平杆右端，水平杆右端到竖直转轴的距离为0.6m。当整个装置绕转动时，绳子与竖直方向的夹角，取重力加速度大小，，。下列说法正确的是（）A.小球的向心加速度大小为 B.小球受到的合力大小为1.25NC.小球的角速度大小为 D.小球的线速度大小为〖答案〗D〖解析〗AB．以小球为对象，根据牛顿第二定律可得可得小球受到的合力大小为小球的向心加速度大小为故AB错误；CD．根据可得小球的角速度大小为小球的线速度大小为故C错误，D正确。故选D。二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7.如图所示，某乘客坐在该摩天轮的座椅上随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，整个过程座椅始终保持水平。已知乘客到摩天轮圆心的距离为r，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）A.座舱处于最高点时乘客处于失重状态B.座舱在最高点时乘客的线速度不能小于C.座舱处于最低点时乘客对座椅的压力比乘客受到的重力小D.座舱处在与圆心等高的位置时乘客受到的合力沿水平方向〖答案〗AD〖解析〗A．座舱处于最高点时，加速度方向向下，乘客处于失重状态，故A正确；B．在最高点时，由重力和支持力的合力提供向心力，合力向下，则有可以看出当支持力大于零时，有故在最高点时乘客线速度可以小于，故B错误；C．座舱处于最低点时，加速度方向向上，处于超重状态，乘客对座椅的压力比乘客受到的重力大，故C错误；D．座舱处在与圆心等高的位置时，乘客受到的合力提供所需的向心力，则合力沿水平方向，故D正确。故选AD。8.如图甲所示，在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，具体如图乙所示。当火车以规定的行驶速度转弯（可视为在做半径为R的匀速圆周运动）时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，此时的速度大小为规定转弯速度，已知弯道处斜坡的倾角为，重力加速度大小为g，以下说法正确的是（）A.火车在该弯道的规定转弯速度为B.当火车质量增大时，规定转弯速度不变C.当遇雨雪天气轨道变湿滑时，规定转弯速度减小D.当火车速率大于规定转弯速度时，外轨可能受到轮缘的挤压〖答案〗BD〖解析〗ABC．当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，此时解得火车在该弯道的规定转弯速度为可知当火车质量增大时，规定转弯速度不变；当遇雨雪天气轨道变湿滑时，规定转弯速度不变，故AC错误，B正确；D．当火车速率大于规定转弯速度时，重力和支持力的合力不足以提供做圆周运动的向心力，此时火车有做离心运动的趋势，则外轨可能受到轮缘的挤压，故D正确。故选BD。9.如图所示，半径为R的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。子弹（可视为质点）以大小为的水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上，不计空气阻力及圆筒对子弹运动的影响，重力加速度大小为g，圆筒足够长，下列说法正确的是（）A.子弹在圆筒中的运动时间为B.两弹孔的高度差为C.圆筒转动的周期可能为D.若仅改变圆筒的转速，则子弹可能在圆筒上只打出一个弹孔〖答案〗BC〖解析〗AB．子弹做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，子弹在圆筒中的运动时间为竖直方向有可得两弹孔的高度差为故A错误，B正确；C．根据题意可知子弹在圆筒中的运动时间内，圆筒转动的角度满足（，，）则有可得圆筒转动的周期满足（，，）当，可得故C正确；D．若仅改变圆筒的转速，由于子弹一定有向下运动的位移，所以子弹不可能在圆筒上只打出一个弹孔，故D错误。故选BC。10.河北省某国家体育训练基地中有一台我国自主研发、世界首创的转盘滑雪训练机。运动员的某次训练过程可简化为如图所示的模型，转盘滑雪训练机绕垂直于盘面的固定转轴以恒定的角速度转动，盘面边缘处离转轴距离为r的运动员（可视为质点）始终相对于盘面静止。已知运动员的质量为m，运动员运动到最高点时恰好不受摩擦力，接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面的夹角为，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（）A.圆盘的角速度大小为B.运动员与盘面间的动摩擦因数可能为C.运动员在最低点受到的摩擦力大小为D.若仅减小圆盘的转速，则运动员可能相对于圆盘滑动〖答案〗AC〖解析〗A．运动员运动到最高点时恰好不受摩擦力，则有解得圆盘的角速度大小为故A正确；BC．当运动员在最低点受到的摩擦力最大，根据牛顿第二定律可得解得又可得运动员与盘面间的动摩擦因数应满足故B错误，C正确；D．若仅减小圆盘的转速，即角速度减小，运动员在最低点时有可知随着角速度的减小，运动员在最低点受到的静摩擦力减小，当角速度减小为0时，根据受力平衡可知，摩擦力大小为可知运动员不可能相对于圆盘滑动，故D错误。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共56分。11.为了体会向心力大小与哪些因素有关，小张同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子一端拴一个小沙袋，绳上打上绳结A、B，绳结A、B离小沙袋的距离分别为L、2L。如图乙所示，小张同学将手举过头顶，进行了四次操作，同时另一位同学用秒表计时。实验中沙袋所受向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。操作1：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周，体会此时绳子拉力的大小。操作2：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周，体会此时绳子拉力的大小。操作3：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周，体会此时绳子拉力的大小。操作4：手握绳结A，增大沙袋质量到原来的2倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周，体会此时绳子拉力的大小。（1）为体会向心力大小和圆周运动周期的关系，应进行的是操作1与操作______________，这里用到的实验方法为______________。（2）通过操作1与操作4，该同学能体会的是向心力大小和______________的关系。（3）操作1中，可视为质点的沙袋做圆周运动的实际半径r______________（填“大于”“小于”或“等于”）L。〖答案〗（1）3控制变量法（2）质量（3）小于〖解析〗【小问1详析】为体会向心力大小和圆周运动周期的关系，应控制半径和质量一定，则应进行的是操作1与操作3，这里用到的实验方法为控制变量法。【小问2详析】通过操作1与操作4，可知半径和周期一定，该同学能体会的是向心力大小和质量的关系。【小问3详析】操作1中，由于绳子拉力需要提供竖直分力与沙袋的重力平衡，设绳子与竖直方向的夹角为，则沙袋做圆周运动的实际半径为可知沙袋做圆周运动的实际半径r小于L。12.小辉利用如图甲所示的实验装置研究平抛运动的规律。（1）下列实验要求正确的是______。A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽末端的切线不需要确保水平C.应选择密度小、体积大的小球进行实验D.多次实验时，应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放（2）该同学在实验中得到的坐标纸如图乙所示，A、B、C三点分别为小球运动的三个位置，已知方格纸的每个方格边长为L，重力加速度大小为g，则A点______（填“是”或“不是”）小球的抛出点，从A点运动到B点的时间间隔______，小球的初速度大小______（后两空均用g、L表示）〖答案〗（1）D（2）不是〖解析〗【小问1详析】AD．为了保证小球的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽不一定需要光滑，故A错误，D正确；B．为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需切线水平，故B错误；C．为了减小阻力影响，选择质量大一些，体积小一些的球做实验，即选择密度大一些的，故C错误；故选D。【小问2详析】平抛运动在竖直方向做自由落体运动，相同时间内相邻两点的位移差为1：3：5，由图可知A点不是抛出点；根据竖直方向的运动规律有解得根据水平方向的运动规律有13.2023年10月7日，在杭州亚运会女子排球决赛中，中国队以3比0战胜日本队，获得冠军。某次排球比赛时的场地如图所示，排球场的场地长，排球网处于场地中线位置，排球网上边缘离水平地面的高度。距离中线位置处的进攻线将左、右两个场区分为前场区和后场区。处于进攻线中点A处的运动员将排球从离水平地面高处正对着球网平面水平击出，取重力加速度大小，不计空气阻力。（1）要确保排球不触网，求排球被水平击出的最小速度；（2）要确保排球不出界，求排球落到水平地面的最大速度。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）要确保排球不触网，排球刚好从排球网上边缘经过时，排球被水平击出的速度最小，根据平抛运动规律有解得水平方向有解得排球被水平击出的最小速度为（2）要确保排球不出界，当排球刚好落在左侧边界时，排球落到水平地面的速度最大，则有解得则落地时的竖直分速度为落地时的水平分速度为则排球落到水平地面的最大速度为14.火车转弯模型同样可以用来解释飞机盘旋时倾斜的问题．如图甲所示，飞机盘旋时空气对飞机的升力与机翼平面垂直，飞机受到的升力与重力的合力提供飞机盘旋时所需的向心力，其模型可简化为图乙．某架飞机在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时，机翼平面与水平方向的夹角为θ（大小未知），飞机在t时间内运动的路程为s．已知飞机的质量为m，重力加速度大小为g，求：（1）飞机的角速度ω和向心加速度大小；（2）飞机机翼平面与水平方向的夹角的