山东省平度某中学2023-2024学年高一年级下册4月月考物理试卷(含答案)

山东省平度第一中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试卷

学校：___________姓名：班级：___________考号：

一,单选题

1.关于物体运动加速度的方向，下列说法正确的是（）

A.物体做直线运动时，其加速度的方向一定与速度方向相同

B.物体做变速率曲线运动时，其加速度的方向一定改变

C.物体做圆周运动时，其加速度的方向指向圆心

D.物体做匀速率曲线运动时，其加速度的方向与速度方向垂直

2.下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是（）

A.汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态

B.“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压

力

C.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力帮助火

车转弯

D.脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出

3.明代出版的《天工开物》一书中就有牛力齿轮翻车的图画（如图所示），记录了我们

祖先的劳动智慧。若A、3、C三齿轮的半径大小关系如图，则（）

A.齿轮A的角速度比C的大

B.齿轮A与3的角速度大小相等

C.齿轮3与C边缘的线速度大小相等

D.齿轮A边缘的线速度比C边缘的线速度大

4.2020年8月1日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京人民大会堂举

行，宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通。北斗导航系统中部分卫星的轨道示意

图如图所示，已知a,b,c三颗卫星均做圆周运动，。是地球同步卫星。下列说法正确

的是（）

A.卫星a的角速度小于c的角速度

B.卫星a的加速度大于b的加速度

C.卫星a的运行速度大于第一宇宙速度

D.卫星》的周期大于24h

5.一物体在地球表面重100N,某时刻它在以4m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重

为65N,则此时火箭离地球表面的高度为地球半径的（地球表面g=10m/s2）（）

A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍

6.如图所示，是卡文迪什测量万有引力常数的实验示意图，根据胡克定律及转动理论

可知，两平衡球受到的等大反向且垂直水平平衡杆的水平力R与石英丝N发生扭转的

角度△。成正比，即尸左的单位为N/rad,可以通过固定在T形架上平面镜

〃的反射点在弧形刻度尺上移动的弧长求出来，弧形刻度尺的圆心正是光线在平面镜

上的入射点，半径为凡已知两平衡球质量均为加两施力小球的质量均为加，与对

应平衡球的距离均为「，施加给平衡球的力水平垂直平衡杆，反射光线在弧形刻度尺

上移动的弧长为A/,则测得万有引力常数为（平面镜〃扭转角度为时，反射光线扭

转角度为2A6）（）

,4k户-A/2kr2-A/kr2-A/kr2-A/

A.---------B.----------C.--------D.--------；

Rmm'Rmm'Rmm'2Rmm'

7.如图是内燃机中一种传动装置，车轮和滑块上分别设置可以绕轴A、3转动的轻

杆，。轴固定。工作时高压气体驱动活塞在汽缸中做往复运动，再通过连杆驱动滑块

在斜槽中做往复运动，最终驱动车轮做角速度为0的匀速圆周运动。已知轻杆长

度为L,运动到图示位置时A3、3C垂直，（z=〃=60。，那么此时活塞的速度大小为

（）

A.'SL^.-CDLC巫①LD.B^L

2223

8.如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，是轨道的水平直径，。为圆心，一个

小球静止在轨道的最低点A。现给小球水平向左的初速度，小球沿圆轨道向上运动到

。点时刚好离开圆轨道，此后小球恰能通过E点，E为。点上方与。等高的位置，

与水平方向的夹角为仇不计小球的大小，则（）

A.e=30°B.e=37°C.e=45°D.6>=53°

二、多选题

9.如图所示，垂直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球（直径略

小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为V,

已知重力加速度为g,则下列叙述中正确的是（）

A.v的最小值为旅

B.v由零逐渐增大的过程中，轨道对球的弹力先减小再增大

C.当v由旅值逐渐增大的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐增大

D.当v由旅值逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐减小

10.2023年10月26日H时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号厂遥十七运

载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组

合体完成自主快速交会对接。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道I的A点第

一次变轨进入椭圆轨道II,到达椭圆轨道的远地点5时，再次变轨进入空间站的运行

轨道in,与变轨空间站实现对接。假设轨道I和in都近似为圆轨道，不计飞船质量的

变化，空间站轨道距地面的高度为力，地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,下

列说法正确的是（）

III

\涕二次

1/变轨

B：

A.飞船在椭圆轨道II经过A点的速度大于飞船在圆轨道I经过A点的速度

B.飞船在椭圆轨道II经过A点的速度一定大于7.9km/s

C.飞船在椭圆轨道II经过A点的加速度与飞船在圆轨道I经过A点的加速度大小相等

D.飞船沿轨道n由A点到3点的时间为迎士外、近”

RNg

11.如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间

夹角为仇一条长度为/的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点。处，另一端拴着一个质

量为机的小球（可看作质点），小球以角速度。绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，细

线拉力R随）变化关系如图2所示。重力加速度g取lOm/s?,由图2可知（）

〃(rad2/s2)

A.小球的角速度为2.5rad/s时，小球刚离开锥面

B.母线与轴线之间夹角6=30。

C.小球质量为0.6kg

D.绳长为/=2m

12.如图所示，粗柱圆盘沿同一直径放置正方体A、C,及侧面光滑的圆柱体3,一轻

绳绕过3连接A、C,初始时轻绳松弛。已知

7%：7强：7%=2：3:1,BO=CO=r,AO=2r,A,B,C与圆盘的动摩擦因数分别为

3〃，〃和3〃。现使圆盘从静止开始缓慢加速转动，转动过程中AB,C始终未倾倒,

重力加速度为g,下列说法中正确的是（）

A.物体与圆盘相对滑动前，A物体所受的向心力最大

B.细绳最初绷紧时，圆盘的角速度。、呼

V2r

c.圆盘上恰好有物块开始滑动时。=扪，

D.物体与圆盘相对滑动前，C所受的摩擦力先减小后增大

三、实验题

13.为“探究向心力大小与角速度的关系”，某实验小组通过如图甲所示的装置进行实

验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细

绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d,光电门可以记录

遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为/。实验过程中细绳始终被拉直。

（1）滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获

得一组拉力R和遮光时间3则滑块的角速度。=（用力I,d表示）。

（2）为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出R与（填

V,“L户或“1”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过

tr

程中向心力与成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。

（3）若作出图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是。

14.用如图甲所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在硬板上，

钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从。点飞出，落在水平挡板上，由于挡板靠近硬板一

侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点，在如图乙所示

的白纸上建立以抛出点为坐标原点、水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。（已

知当地重力加速度为g）

（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是。

A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平

B.每次小球释放的初始位置可以任意选择

C.实验时应先确定x轴再确定y轴

D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接

⑵如图乙所示，根据印迹描出平抛运动的轨迹（。为抛出点）。在轨迹上取C,。两点，

0c与CD的水平间距相等且均为x,测得0c与。的竖直间距分别是％和%;重复

上述步骤，测得多组数据，计算发现始终满足&=,由此可初步得出结论：平

%

抛运动的水平分运动是匀速直线运动。

(3)如图丙所示，若实验过程中遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数

据：在轨迹上取A,5,C三点，A3和的水平间距相等且均为1,测得A3和的

竖直间距分别是4和饱，可求得钢球平抛的初速度大小为,3点距离抛出点

的高度差为。(用已知量和测量量的字母符号表示)

四、计算题

15.“MarsOne”研究所推出了2025年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划。如

果让小球从火星上一定高度自由下落，测得它在第2s内的位移是6m,已知火星的半

径约为地球半径的;，地球表面的重力加速度g取lOm/sz,求：

(1)火星表面的重力加速度g火的大小；

(2)火星质量M火和地球质量M之比；

(3)火星的第一宇宙速度v火和地球第一宇宙速度v之比。

16.如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘x=3.2m处放着一质量为772=0.1kg的小铁

块(可看作质点)，铁块与水平桌面间的动摩擦因数〃=02。现用方向水平向右、大

小为1.0N的推力R作用于铁块，作用一段时间后撤去R铁块继续运动，到达水平桌

面边缘A点时飞出，恰好从竖直圆弧轨道3。的3端沿切线进入圆弧轨道，碰撞过程

速度不变，且铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点已知8=37。，AB,C,。四点

在同一竖直平面内，水平桌面离3端的竖直高度〃=0.45m,圆弧轨道半径

7?=0.5m,C点为圆弧轨道的最低点。(取sin37o=0.6,cos37o=0.8)

(1)求铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小％；

(2)若铁块以％=6m/s的速度经过圆弧轨道最低点C,求此时铁块对圆弧轨道的压力

心；

(3)求铁块运动到3点时的速度大小vB；

17.如图所示，水平面内某短道速滑训练场的测试区域由一段长为/=80m,左右两边

界线AC、3。间宽为d=4m的直道和一段相同宽度的半圆环形弯道组成，半圆环形

弯道两边界线DE,CF均以。点为圆心，其内侧边界圆半径厂=4m。为确保安全，运

动员训练时所允许的最大滑行速率为%=12m/s,在直道上变速滑行时所允许的最大加

速度大小为q=2m/s2,而在弯道上允许的最大加速度大小为出=8m/s2o现要求运动

员以最大速度由入口滑入测试区域，经历直道测试区域和半圆形弯道测试区后从

EF出口离开便完成了一次测试。

(1)若要求运动员沿着测试道路的内侧边界线滑行完成测试，求运动员在弯道区域滑行

的最大速率；

(2)若要求运动员沿着测试道路的外侧边界线滑行完成测试，求运动员在直道区域运动

的最短时间；

(3)若某次测试中要求运动员能精准地由C点滑入弯道区域，经圆周运动从歹点滑出弯

道区域，求运动员在弯道区域运动的最短时间。(结果可保留根号和兀)

18.小华站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为机的小

球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断

掉，球飞行水平距离d后落地，如图所示。已知握绳的手离地面高度为d,手与球之

间的绳长为:d,重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。

(1)求绳断时球的速度多大？

(2)问绳能承受的最大拉力多大？

(3)改变绳长，绳能承受的最大拉力不变。使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低

点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？

参考答案

1.答案：D

解析：物体做直线运动时，加速度方向可能与速度方向相反，故A错误；平抛运动物体

运动速度大小不断改变,方向不断改变，但平抛运动的合外力恒为重力，物体加速度大小

方向都不变，故B错误；物体做匀速率圆周运动时，其加速度的方向一定指向圆心；物

体做变速率圆周运动时，其加速度的方向一定不指向圆心，故C错误；物体做匀速率曲

线运动时，则合外力不改变速度大小，只改变速度方向，则物体所受合外力必须与速度方

向始终垂直，其加速度的方向总是与速度方向垂直，故D正确.故选D.

2.答案：B

解析：A.汽车通过凹形桥最低点时，具有向上的加速度(向心加速度)，处于超重状

态，故A错误；

2

B.演员表演“水流星"，当"水流星”通过最高点时，FN1+mg=ma)r,解得

G-在最低点，-mg=ma)2r,解得数？=根疗r+mg,故然在

最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的压力，故B正确；

C.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支

持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故C错误；

D.洗衣机脱水桶的脱水原理是水滴受到的力小于它所需要的向心力，所以衣服上的水

做离心运动，故D错误；

3.答案：D

解析：由图可知，A、B,C三齿轮半径大小的关系为

rA>rB>rc

齿轮A的边缘与齿轮5的边缘接触，齿轮3与C同轴转动，故

%=以

①B=①c

根据

v-or

可得

%〉以

a)A<a)c

VB>VC

VA>VC

故选D。

4.答案：A

解析：由图得，a,"c三颗卫星做圆周运动的轨道半径q=

A项，万有引力提供向心力：G^=m6r,解得。=J器，则轨道半径越大，角

速度越小，故卫星。的角速度小于卫星c的角速度，故A正确；

B项，万有引力提供向心力：G件=.,解得。="，则轨道半径越大，加速度

rr

越小，卫星a和卫星6的半径相同，故其加速度大小相同，故B错误；

C项，第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，即近地卫星的环绕速

度，根据万有引力提供向心力：G^=m-,解得V、鲤,则轨道半径越大，线

rrVr

速度越小，故。的运行速度小于第一宇宙速度，故c错误；

D项，万有引力提供向心力6粤=加”厂，解得丁=史之，卫星a和卫星6轨道

r~T“VGM

半径相同，周期相等，所以6的周期同步卫星的周期，等于24h,故D错误；综上所

述，故选A。

5.答案：A

解析：在地球表面mg=100N

解得力=10kg

在离地高度力处，根据牛顿第二定律

65N-mgr=mx4m/s2

解得g，=2.5m/s2=-g

根据G粤=

r

GM

解得a=,2

解得此时火箭离地球表面的高度/i=H,A正确，BCD错误。故选A。

6.答案：D

解析：施力小球所施加的力为万有引力，即E=G"，根据平面镜反射定律及几何

r

关系可知，石英丝N发生扭转的角度M嗖，根据广山得到6=公，故选

Do

7.答案：B

解析：A点的线速度为

v=a)L

A点的线速度沿A3水平杆的分速度为

V=vsma=—coL

2

滑块在斜槽中的速度分解为沿BC向上和沿AB水平向左的分速度，滑块沿A3方向的

分速度与A点线速度沿A3方向的分速度相等，即

_,_6T

VAB=VUfSL

结合图可知活塞的速度等于滑块在斜槽中沿竖直向上的分速度，所以滑块在斜槽中竖

直向上的分速度为

"BC="ABtanP=-^―coL--\/3——coL

故选Bo

8.答案：C

2

解析：小球刚要脱离圆轨道时，小球的速度大小为匕，此时对小球机gsin，

R

小球脱离轨道后，小球将做斜抛运动，则小球在。点时的水平方向

vx-V]sin0,xDE=Rcos0,t-

,匕

2V

在竖直方向匕,=cos0,t---

以上各式联立，解得sin。=巫

2

即，=45。，故选C。

9.答案：BC

解析：A.小球恰好通过最高点6时，小球在少点的速度为零，故A错误。

BCD.在人点，若v＞阚，轨道对小球的作用力方向向下，根据

N+=知，速度越大，管壁对球的弹力越大，若v〈点，轨道对小球的作用

R

2

力方向向上，根据机g-N=L知，速度越大，管壁对球的作用力越小，故BC正确，

R

D错误。故选BC。

10.答案：AC

解析：A.根据变轨原理，飞船在圆轨道I的A点需加速做离心运动进入椭圆轨道n,

故飞船在椭圆轨道经过A点的速度大于飞船在圆轨道I经过A点的速度，故A正确；

B.第一宇宙速度为7.9km/s,是最大环绕速度，故飞船在椭圆轨道经过A点的速度一

定小于7.9km/s,故B错误；

C.根据牛顿第二定律G—=ma

r

故飞船在椭圆轨道经过A点的加速度与飞船在圆轨道I经过A点的加速度大小相等,

故C正确；

D.根据万有引力与重力的关系G翳

二mg

Min47r2

根据万有引力提供向心力G消琳=加枭(R+〃)

解得飞船在轨道的周期为丁=网£士为,餐

R7g

3

根据开普勒第三定律a,=左

轨道的半轴长小于轨道而的半径，故飞船在轨道II的周期小于轨道百的周期，飞船沿

轨道II由A点到3点的时间为/=!与＜!?=曳出£尸工故口错误。故选AC。

22R飞g

11.答案：AD

解析：A.根据图乙可知，当小球的角速度满足

CD2=^(rad/s)2

小球恰好要离开锥面，此时角速度为

5

—rad/s

2

可知小球的角速度为？rad/s时，小球刚离开锥面，故A正确；

2

BCD.当小球将要离开锥面时，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有

方sin6=mco2lsin6

即

F=ma^l

当小球离开锥面后，设绳子与竖直方向的夹角为Q,绳子拉力与小球重力的合力提供

向心力，有

Fsina=ma^lsina

即

F=ma^l

则根据图乙，结合所得绳子拉力尸与病的函数关系可知，当小球离开锥面后

ml=1kg-m

当小球未离开锥面时，分析小球受力情况，水平方向，根据牛顿第二定律有

Fsin0-Ncos0=mo^lsin6

竖直方向根据平衡条件有

77cose+Nsin。=mg

联立可得

F=mlsin20-co2+mgcos0

根据图乙，结合所得函数关系可得

mlsin2。二石9kg-m,mgcos0=4N

联立解得

6=37°,I=2m？m=0.5kg

故D正确，BC错误。

故选ADo

12.答案：AC

解析：根据题目已知条件，假设C的质量为机，那么"%=3加,%=2根

22

A.由向心力公式F=加疗厂得以=2mw~-2r=4mwr,FB=3mwr

2

Fc=mwr,因此物体与圆盘相对滑动前，A物体所受的向心力最大，故A正确；

B.当三个物体中开始某一个物体向心力等于静摩擦力时，绳子便开始紧绷。由受力公

式得3〃•2mg=2m@：•2r%=，］u3mg=3ma)l-ra)B=,

3〃mg=mgrg=yl^，所以物体3所能保持静止的角速度最小，因此绳子最初紧

绷时，圆盘的角速度为m=杵，故B错误；

C.当圆盘角速度开始大于三个物体能保持静止的最大角速度时，恰好就有物体开始滑

动,由B选项知该角速度为①=楞1,故C正确；

D.因为物体。能保持静止的最大角速度是三者中最大的，为祀=旧1,所以细绳对

它的力为向。点的拉力，故物体与圆盘相对滑动前，在细绳紧绷前C所受的摩擦力是

增大的，然后细绳紧绷后摩擦力开始减小，故D错误。故选AC。

13.答案：(1)乌⑵士；角速度平方(3)滑块与水平杆之间有摩擦力

tlr

解析：(1)滑块的角速度为。=2=4

Itl

(2)根据F=ma>2l=——\

Ir

可知为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出R与1的关系

图像。

若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与角速度平方成正

比。

(3)装置转速较小时，滑块与水平杆之间的摩擦力提供滑块做圆周运动的向心力。若作

出图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是：滑块与水平杆之间有摩擦力。

14.答案：(1)A(2)：⑶x乒

3N后一九8(/72-/7J

解析：(1)A.为了保证小球抛出后做平抛运动，安装斜槽轨道，使其末端保持水平，A

正确；

B.为了保证每次小球抛出的初速度相同，每次小球必须在同一位置静止释放，B错

误；

C.应先利用重锤线确定y轴再确定x轴，C错误；

D.为描出小球的运动轨迹，应用平滑的曲线将描绘的点连接起来，D错误。故选A。

(2)在轨迹上取C,。两点，0C与。的水平间距相等且均为x,测得0C与。的竖直

间距分别是3和%;若平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，则。C与CD所用时

间相等，设为3则有为」g/，M+y2=(g(2/)2,可得力=£r则有2L=_L

(3)在轨迹上取C三点，45和的水平间距相等且均为x,测得43和的竖

直间距分别是九和均，可知A3和所用时间相等，设为T,竖直方向根据A/z=gT2

解得T=样=花匕水平方向有x=v°T

(4)可得钢球平抛的初速度大小为v0=13点的竖直分速度为

4c=4±%=4七%口二则3点距离抛出点的高度差为〃脸二(4+4)2

IT2T2N『九2g8他-4)

15.答案：(l)4m/s2(2)—(3)^

105

解析：(1)第2s内的位移是6m,则有;g火力-火彳=6m

解得g火=4m/s2

GMm

(2)物体在星球表面受到的重力近似等于万有引力，则有/ng=

R-

可得M=

G

g火破

则火星质量M火和地球质量M之比为丝上=—SI=J_

人MgR^10R210

GMmv2

(3)星球第一宇宙速度等于表面轨道卫星的运行速度，则有=mg=m一

R

可得星球第一宇宙速度为

则火星的第一宇宙速度，火和地球第一宇宙速度,之v比为幺=云=3=?

16.答案：⑴&