2021-2022学年重庆南开中学高一第二学期4月第一次月考 物理试题

2021-2022学年重庆南开中学高一第二学期4月第一次月考物理试题本试卷分四个大题，满分100分，考试用时90分钟。注意事项：1．答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、考试科目填写在规定的位置上。2．第Ⅰ卷每小题选出答案后，用2B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。3．第Ⅱ卷必须用0.5毫米黑色签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应的位置；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案，不得使用涂改液，胶带纸、修正带和其他笔。4.考试范围：第五章~第七章抛体运动圆周运动万有引力与宇宙航行一、单项选择题（共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题意）1．如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球（视为质点），某次乒乓球与墙壁上的P点碰撞后水平弹离，恰好垂直落在球拍上的Q点。取重力加速度大小，不计空气阻力．若球拍与水平方向的夹角为，乒乓球落到球拍前瞬间的速度大小为，则P、Q两点的高度差为（）A． B． C． D．2．如图所示，滑板爱好者先后两次从坡道A点滑出，均落至B点，第二次的滞空时间比第一次长，则（）A．两次滑出速度方向相同 B．两次腾空最大高度相同C．第二次滑出速度一定大 D．第二次在最高点速度小3．如图所示，长均为L的两根轻绳，一端共同系住质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间的距离也为L。重力加速度大小为g。现使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v时，两根绳的拉力恰好均为零，则小球在最高点速率为2v时，每根绳的拉力大小为（） B． C． D．4．如图所示为“行星减速机的一种工作原理图”。在该种状态下，“行星架”为固定件，中心“太阳轮”为从动件，其半径为R1，周围四个“行星轮”的半径为R2，“齿圈”为主动件，其中R1=2R2，A、B、C分别是“太阳轮”“行星轮”“齿圈”边缘上的点，则（）A．A点与B点的角速度相同B．A点与C点的角速度之比为3：1C．B点与C点的转速之比为4：1D．A点与C点的周期之比为2：15．某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示．该行星与地球的公转半径比为A． B．C． D．6．“天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道是一个近日点M和远日点P都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示）。在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知万有引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。下列说法正确的是（）A．两次点火时喷气方向都与运动方向相同B．两次点火之间的时间为C．“天问一号”与太阳连线单位时间在地球轨道上扫过的面积等于在火星轨道上扫过的面积D．“天问一号”在转移轨道上近日点的速度大小v1比远日点的速度大小v2大，且满足7．如图所示，a为放在地球赤道上相对地面静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（）A．a、b、c做匀速圆周运动的角速度大小关系为B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为C．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为D．卫星b的线速度大小大于卫星c的线速度大小8．图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测．下列说法正确的是A．发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B．在绕月圆轨道上，卫星的周期与卫星质量有关C．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D．在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力二、多项选择题（每题有两个或者两个以上正确答案，每题5分，少选得3分，共30分）9．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（）A．汽车通过凹形桥的最低点时，速度越大，乘客快感越强，越不容易爆胎B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压C．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时绳子中的拉力可能为零D．洗衣机脱水桶的脱水原理是因为衣服太重，把水从衣服内压出来了10．设计师设计了一个非常有创意的募捐箱，如图甲所示，把硬币从投币口放入，接着在募捐箱上类似于漏斗形的部位（如图丙所示，O点为漏斗形口的圆心）滑动很多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱。如果硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆周运动，摩擦阻力忽略不计，则关于某一枚硬币通过a、b两处时运动和受力情况的说法正确的是（）A．在a、b两处做圆周运动的圆心都为O点B．向心力的大小C．角速度的大小D．向心力速度的大小11．如图所示，不可伸长的轻绳绕过光滑定滑轮C与物体A连接，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体B连接，开始时，BC连线沿水平方向。B从当前位置下滑，当下滑至BC连线与水平方向的夹角为θ时，B的速率为v0，A的速率为v。下列说法正确的是（）A． B．C．该过程B下降的高度等于A上升的高度 D．该过程B下降的高度大于A上升的高度12．2020年7月23日12时41分，在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，“天问一号”火星探测器发射成功，一次实现火星环绕和着陆巡视探测。假设航天员登上火星后进行科学探测与实验，航天员在火星的极地表面放置了一倾角为的斜坡，然后从斜坡顶端以初速度水平抛出一个小物体，经时间t落回到斜坡上。已知火星的半径为R，自转周期为，引力常量为G，不计阻力。则火星的（）A．质量为 B．第一宇宙速度为C．密度为 D．同步卫星离地面高度为13．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。如2021年8月2日土星冲日，8月20日木星冲日，9月14日海王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。下列说法正确的是（）地球火星木星土星天王星海王星轨道半径（）1.01.55.29.51930A．每年都会发生“天王星冲日”现象B．2022年会发生“土星冲日”现象C．木星相邻两次冲日的时间间隔约为火星的一半D．某一年可能出现两次“海王星冲日”现象14．中国科幻电影流浪地球讲述了地球逃离太阳系的故事，假设人们在逃离过程中发现一种三星组成的孤立系统，三星的质量相等、半径均为，稳定分布在等边三角形的三个顶点上，三角形的边长为，三星绕O点做周期为的匀速圆周运动。已知万有引力常量为，忽略星体的自转，下列说法正确的是（）A．匀速圆周运动的半径为B．每个星球的质量为C．每个星球表面的重力加速度大小为D．每个星球的第一宇宙速度大小为三、实验题（满分10分。请书写工整，保持卷面整洁，规范答题）15．一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系．实验装置如下图甲所示，在离地面高为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小刚球接触．将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．重力加速度为g（1）若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s，则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为_________；（2）该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据：结合（1）问与表中数据，弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为________；（3）完成实验后，该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变：（I）在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；（II）将木板向右平移适当的距离固定，再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板上得到痕迹P；（III）用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y．若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L，则（II）步骤中弹簧的压缩量应该为_______．16．用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN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。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。（1）下列实验条件必须满足的有___________。A．斜槽轨道光滑B．斜槽轨道末端水平C．挡板高度等间距变化D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。①取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的___________（选填“最上端”“最下端”或“球心”）对应白纸上的位置即为坐标原点；在确定y轴时___________（选填“需要”或“不需要”）确保y轴与铅垂线平行。②若遗漏记录平抛运动轨迹的起始点也可按下述方法处理数据：如图乙所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则___________（选填“大于”“等于”或“小于”），可求得钢球平抛的初速度大小为___________（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。（3）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体___________。A．在水平方向上做匀速直线运动B．在竖直方向上做自由落体运动C．在下落过程中机械能守恒（4）牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。同样是受地球引力，随着抛出速度的增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因___________。四、解答题（本题共包括4个小题，满分36分。请书写工整，规范答题）17．如图所示，在粗糙水平台阶上静止放置一质量m=2kg的小物块，它与水平台阶表面的动摩擦因数，在台阶右侧固定了一个1/4圆弧挡板，圆弧半径R=3m，圆弧的圆心也在O点。今以O点为原点建立平面直角坐标系。现用F=20N的水平恒力拉动小物块，到O点时撤去拉力，小物块水平拋出并击中挡板（g取）。（1）求小物块在水平恒力F=20N作用下，沿水平面运动时的加速度大小；（2）若小物块击中挡板上的P点（OP与水平方向夹角为37°，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8），求平抛的初速度大小；（3）改变拉力F的作用时间，可使小物块击中挡板的不同位置，求击中挡板时速度的最小值和击中点的位置坐标。（结果可保留根式）18．如图甲所示，在水平转台上开有一小孔O，一根轻绳穿过小孔，一端拴一质量为m的物体A，另一端连接拉力传感器（拉力传感器质量可忽略不计），再把拉力传感器通过轻绳连接质量为0.5kg的物体B，已知O与A间的距离r为10cm，A与转台的滑动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转台从静止开始缓慢加速转动，开始时绳子拉直但张力为0，且物体A（可视为质点）始终与转台相对静止，现测得转台以不同的角速度匀速转动时拉力传感器的读数F与对应的图像如图乙所示。（轻绳和小孔无摩擦，取）（1）求物体A的质量m和A与转台的滑动摩擦因数；（2）当转台角速度时，B对地面的压力？（3）要使物体B离开地面，则转台旋转的角速度至少为多大？19．北斗卫星导航系统已组网成功，55颗卫星全部发射入网，标志着北斗跻身世界顶尖导航定位系统。如图所示，某卫星在地球赤道上空的圆形轨道运行，轨道半径为r1，运行周期为T，卫星绕行方向与地球自转方向相同，不计空气阻力，万有引力常量为G。（1）求该卫星向心加速度的大小；（2）假设某时刻因为任务的需要调整轨道，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心的距离为r2，求卫星由A点运动到B点所需要的最短时间；（3）该卫星在半径为r1的圆形轨道上运行期间，正好在赤道某城市的天文爱好者杰克观察到，某时刻该卫星正处于自己头顶的正上方（他把这种状态称为相遇），此后，每过16小时卫星与自己相遇一次，那么该卫星的周期为多少小时？20．开普勒发现了行星运动的三大定律，分别是轨道定律、面积定律和周期定，这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美名，开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等即：(1)若将行星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，圆周运动半径为r，行星质量为m太阳质量为M，如图所示，请你结合开普勒定律、圆周运动、牛顿定律等知识，证明太阳之间的引力与它们之间的质量的乘积成正比，距离平方成反比即：F引(2)如图所示，人造地球卫星在I轨道做匀速圆周运动时，卫星距地面高度为h=3R，R为地球的半径，卫星质量为m，地球表面的重力加速度为g，椭圆轨道的长轴PQ=10R。①a．求卫星在I轨道运动时的速度大小；b．根据开普勒第三定律，求卫星在Ⅱ轨道运动时的周期大小；②在牛顿力学体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时具有的势能，称为引力势能，其大小为EP=(规定无穷远处势能为零)卫星在I轨道的P点点火加速，变轨到Ⅱ轨道a．根据开普勒第二定律，求卫星在椭圆轨道Ⅱ运动时，在近地点P与在远地点Q的速率之比b．卫星在I轨道的P点，变轨到Ⅱ轨道，求则至少需对卫星做多少功(不考虑卫星质量的变化和所受的阻力)．物理学科考试试题（期中复习）参考答案1．D【解析】【详解】由于恰好垂直落在球拍上的Q点，根据几何关系得解得根据乒乓球在竖直方向上的运动规律，由解得故选D。2．D【解析】【详解】AB．对运动员运动分析可知，从坡道A点滑出后，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性，即上升时间等于下降时间，由题知第二次的滞空时间比第一次长，所以第二次下降时间大于第一次，由知，第二次腾空最大高度大于第一次，又因为两次水平位移相等，所以两次位移角不同，即两次滑出速度方向不相同，故AB错误；CD．因为第二次下降时间大于第一次，且两次水平位移相等，由知，第二次滑出后水平分速度小于第一次，即第二次在最高点速度小。又由可知，第二次滑出后竖直分速度大于第一次，所以第二次滑出速度不一定大。故C错误，D正确。故选D。3．A【解析】【详解】设小球在竖直面内做圆周运动的半径为r，小球运动到最高点时轻绳与圆周运动轨道平面的夹角为则根据题述小球在最高点速率为v时，两根绳的拉力恰好均为零，有小球在最高点速率为时，设每根绳的拉力大小为，则有解得故选A。4．C【解析】【分析】【详解】由题意可知，三点的线速度大小相等，根据可知根据可得转速之比为根据得故选C。5．B【解析】【详解】由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的N分之一，N年后地球转了N圈，比行星多转1圈，即行星转了N-1圈，从而再次在日地连线的延长线上．所以行星的周期是年，根据开普勒第三定律有，即：

故选B.点睛：解答此题的关键由题意分析得出每过N年地球比行星多围绕太阳转一圈，由此求出行星的周期，再由开普勒第三定律求解即可.6．B【解析】【分析】【详解】A．两次点火都是从低轨道向高轨道转移，需要加速，所以时喷气方向都与运动方向相反，故A错误；B．由得由开普勒第三定律得两次点火之间的时间为联立可得故B正确；C．根据开普勒第二定律可知“天问一号”与太阳连线单位时间内在同一个轨道上扫过的面积相等，故C错误；D．由开普勒第二定律可知，“天问一号”在转移轨道上近日点的速度大小v1比远日点的速度大小v2大，“天问一号”在椭圆轨道上运动，则所以故D错误。故选B。7．D【解析】【分析】【详解】A．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa=ωc；根据万有引力定律有解得因为rb<rc，所以ωb>ωc=ωa选项A错误；B．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa=ωc，根据a=rω2知，c的向心加速度大于a的向心加速度，根据a=得b的向心加速度大于c的向心加速度，即ab>ac>aa选项B错误；C．卫星c为地球同步卫星，所以Ta=Tc根据T=2π得c的周期大于b的周期，即Ta=Tc>Tb选项C错误；D．在b、c中，根据万有引力定律有解得因为rb<rc，所以b的线速度比c的线速度大，选项D正确。故选D。8．C【解析】【详解】第三宇宙速度是卫星脱离太阳系的最小发射速度，所以“嫦娥一号”卫星的发射速度一定小于第三宇宙速度，A项错误；设卫星轨道半径为r，由万有引力定律知卫星受到引力F＝G，C项正确．设卫星的周期为T，由G＝mr得T2＝r3，所以卫星的周期与月球质量有关，与卫星质量无关，B项错误．卫星在绕月轨道上运行时，由于离地球很远，受到地球引力很小，卫星做圆周运动的向心力主要是月球引力提供，D项错误．9．BC【解析】【分析】【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律，有速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大，越容易爆胎。故A错误；B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，由火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力，目的是减轻轮缘与外轨的挤压。故B正确；C．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，由自身重力提供向心力时，绳子中的拉力可以为零。故C正确；D．洗衣机脱水桶的脱水原理是附着在衣服上的小水滴做圆周运动的向心力大于衣服提供的力时，做离心运动，从而离开衣服。故D错误。故选BC。10．CD【解析】【详解】A．在a、b两处做圆周运动的圆心是分别过a、b两点做通过O点的竖直轴的垂线，垂足即为做匀速圆周运动的圆心，不是以O点为圆心的，故A错误；B．设在a、b所在弧的切线与水平方向的夹角为α、β，根据力的合成可得a的向心力Fa=mgtanαb的向心力Fb=mgtanβ而α＜β，故向心力的大小Fa＜Fb故B错误；C．根据向心力公式F=mrω2可知，Fa＜Fb，ra＞rb，则角速度的大小ωa＜ωb故C正确；D．根据F=ma，可知ab的向心加速度分别为aa=gtanαab=gtanβ而α＜β，故向心加速度的大小aa＜ab故D正确。故选CD。11．AD【解析】【详解】AB．由题意可知，将B的实际运动分解成两个分运动，如图所示根据矢量运算法则，有故A正确，B错误；CD．开始时，BC连线沿水平方向，设此时BC间的距离为d，当B下滑至BC连线与水平方向的夹角为θ时，设此时BC间的距离为L，设B下滑的高度为H，A上升的高度为h，则有根据三角形中两边之差小于第三边，则有即该过程B下降的高度大于A上升的高度，故C错误，D正确。故选AD。12．AD【解析】【分析】【详解】A．根据万有引力提供向心力有在火星上做平抛运动有联立解得，B．第一宇宙速度为v，根据重力提供向心力有解得所以B错误；C．火星的密度为所以C错误；D．同步卫星离地面高度为h，则有解得所以D错误；故选AD。13．BC【解析】【详解】根据开普勒第三定有解得故设两次行星冲日时间间隔为年，则地球多转动一周有解得故海王星相邻两次冲日的时间间隔为天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星相邻两次冲日的时间间隔为木星相邻两次冲日的时间间隔为火星相邻两次冲日的时间间隔为A．根据知不会每年都会发生“天王星冲日”现象，故A错误；B．2021年8月2日土星冲日，而土星相邻两次冲日的时间间隔为所以在2022年会发生“土星冲日”现象，故B正确；C．木星相邻两次冲日的时间间隔火星相邻两次冲日的时间间隔为故C正确；D．由分析可知，所有行星相邻两次冲日的时间间隔都大于1年，所以不可能某一年出现两次“海王星冲日”现象，故D错误。故选BC。14．BD【解析】【详解】A．如图所示，三星均围绕边长为d的等边三角形的中心做匀速圆周运动，由几何关系，匀速圆周运动的半径故A错误；B．设星球的质量为，星球间的万有引力，如下图所示星球做匀速圆周运动的向心力由牛顿第二定律综合可得故B正确；C．星球表面重力近似等于万有引力结合可得星球表面的重力加速度故C错误；D．由结合可得星球的第一宇宙速度故D正确。故选BD。15．

EP=

EP=

x=【解析】【详解】解：（1）[1]由平抛运动的知识可得小球的初速度，由能量守恒可得释放小球前弹簧的弹性势能表达式；由表格数据可知小球的水平位移s和弹簧压缩量x的关系，由此可得弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系。小球射出桌面后，做平抛运动，在水平方向上有s=vt在竖直方向上有h=gt2联立可得v=s运动过程中机械能守恒定律，故有EP=mv2=释放小球前弹簧的弹性势能表达式为EP=（2）[2]从表格数据中可以知道，在误差范围内小球的水平位移s和弹簧压缩量x的关系为s=200x因为EP=所以弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为EP=（3）[3]因为EP=小球释放前压缩弹簧的弹性势能为EP=由=可得弹簧的压缩量应该为x=16．

BD

球心

需要

大于

B

见解析【解析】【分析】【详解】（1）[1]B．斜槽的作用是提供一个恒定的水平速度，水平速度要求斜槽轨道末端水平，故B正确；AD．速度大小恒定，则要求应将钢球每次从斜槽上相同的位置无初速度释放，对斜槽轨道是否光滑无要求，故D正确，A错误；C．记录平抛运动的轨迹时，对挡板高度变化无要求，故C错误。（2）①[2][3]平抛运动的起点是球心对应的位置，确定y轴