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嘉祥外国语高级中学2024-2025学年高一下学期第一次月考
物理试题
注意事项：
1.在作答前，考生务必将自己的姓名、考号涂写在试卷和答题卡规定的地方。考试结束，监考人员只将答题卡收回，试卷请考生自己妥善保存。
2．选择题部分必须用2B铅笔填涂；非选择题部分必须使用0.5毫米黑色墨水签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在答题卡上各题目对应的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题均无效。
4.保持答题卡清洁，不得折叠、污染、破损等。
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
一、单项选择题：本题共7小题。每小题4分，共28分。在每个小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．在中国省会城市中，成都位置比较特殊，它不仅与武汉、杭州和拉萨位于同一纬度(北纬30°)附近，还与兰州几乎位于同一经度(东经103°)。下列有关这几座城市随地球自转，描述正确的是
A．成都与武汉的角速度大小相等
B．成都与兰州的线速度大小相等
C．成都与拉萨的向心加速度相同
D．成都与杭州的向心加速度方向均指向地心
2．如图所示，下列关于生活中圆周运动的实例分析，说法正确的是
A．图1汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B．图2“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．图3铁路转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
D．图4脱水桶脱水时，转速越大，衣服受到的摩擦力也越大
3．如图所示，一半径为R的圆筒可绕其轴心在水平面内匀速转动。一质量为m可视为质点的物块紧贴在圆筒的内壁随圆筒一起转动而不滑下，物块与圆筒内壁之间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是
A．小球受重力、弹力、摩擦力和向心力
B．由重力、弹力和摩擦力的合力提供物块运动的向心力
C．圆筒转动的角速度越大时，物块所受的摩擦力越大
D．圆筒转动的周期不能低于
4．今年的学校运动会，高三(3)班的小明参加跳高比赛，成绩为1.50m，若将他跳高的上升运动视为竖直上抛运动，如果小明以与在地球上相同的初速度在月球上起跳，已知月球的半径大约是地球半径的，质量是地球质量的，忽略月球的自转影响，则小明能达到的最大高度大约为
A．1m B．4m C．8m D．16m
5．在俄乌战争中，无人机发挥了重要作用。如图是某固定翼无人机在目标上空高度为h的水平面内盘旋，做匀速圆周运动，测得与目标的距离为s，无人机质量为m，巡航速度为v，所在地重力加速度为g。以下说法正确的是（ ）
A．无人机圆周运动的周期为
B．无人机匀速圆周运动过程中，竖直面内受重力、升力和向心力作用
C．无人机获得的升力大小等于mg
D．机翼与水平面的夹角θ满足关系式：
6．中国空间站运行在距离地球表面约400千米高的近地轨道上，而地球同步卫星离地高度约为36000千米。如图所示，ɑ为静止在地球赤道上的物体，b为中国空间站，c为地球同步卫星，则下列说法正确的是（ ）
A．线速度的大小关系为va > vb > vc
B．周期关系为Ta = Tc > Tb
C．向心加速度的关系ac > ab > aa
D．同步卫星C的发射速度要大于11.2 km/s
7．某同学将手机用充电线悬挂于固定点，拉开一定角度(小于45°)释放，手机在竖直面内沿圆弧往复运动，手机传感器记录速率v随时间t变化的关系如图所示。不计空气阻力。则手机
A．在A、C两点时，速度方向相反
B．在B点时，手机受到合力为零
C．在C点时，线中拉力最小
D．在B、D两点时，线中拉力相同
二、多项选择题：本题共3小题。每小题6分，共18分。在每个小题给出的四个选项中至少有两个选项是符合题目要求的。
8．2024年4月26日，神舟十八号宇航员乘组进驻中国空间站，宇航员叶光富、李聪和李广苏承担着多项空间实验任务。如图所示，将中国空间站绕地球的运动视为匀速圆周运动，一名宇航员手拿一个小球“静立”在“舱底面”上。下列说法正确的是
A．宇航员不受地球引力的作用
B．空间站运行的线速度小于第一宇宙速度
C．宇航员处于完全失重状态，对“舱底面”的压力为零
D．若宇航员相对于太空舱无初速度地释放小球，小球将做自由落体运动
9．如图所示，两根长度相同的细线、的下端分别系有两个完全相同的小球、，细线的上端都系于O点。现在两个小球均在水平面上做匀速圆周运动，且细线与水平方向的夹角为，细线与水平方向的夹角为，下列说法正确的是
A．小球和的线速度大小之比为
B．小球和的角速度大小之比为∶3
C．细线和细线所受的拉力大小之比为
D．小球和的向心力大小之比为3∶1
10．如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块与O点连线与间的夹角，已知小物块与罐壁之间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。则下列关于小物块在此位置做匀速转动时的说法正确的是
A．若以大小为的角速匀速转动时，小物块与罐壁间摩擦力恰好为0
B．若匀速转动的角速度，则小物块一定无法保持与罐壁相对静止
C．若匀速转动的角速度，则小物块所受摩擦力沿罐壁切线向下
D．若匀速转动的角速度，则小物块所受摩擦力沿罐壁切线向下
第Ⅱ卷(实验题与计算题 共54分)
三、实验题：共两小题，共14分
11．(7分)某同学利用如图所示的装置来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，调节装置，转动手柄，使长槽和短槽分别随变速塔轮在水平面内匀速转动，槽内的钢球做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的弹力提供向心力，钢球对挡板的弹力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的大小。图中左侧短槽的挡板距标尺1的距离与右侧挡板距标尺2的距离相等。
(1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______；
A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．演绎推理法
(2)实验时，为使两钢球角速度相同，则应将皮带连接在半径 (选填“相同”或“不同”)的变速轮上；
(3)在探究向心力大小与角速度关系时，应选用质量与钢球1质量 (选填“相同”或“不同”)的钢球2，并放在图中 (选填“A”或“B”)位置。通过本实验的定性分析可以得到：在小球质量和运动半径一定的情况下，小球做圆周运动的角速度越大，受到的向心力就越 (选填“大”或“小”)；
(4)在某次探究实验中，当a、b两个相同小球转动的半径相等时，若左右标尺上红白相间的等分格显示出a、b两个小球所受向心力的比值为1:9，由此可知皮带连接的左右两个变速塔轮对应的半径之比为 。
12．(7分)某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲，电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。
(1)圆盘转动时，宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间为，则遮光片的线速度大小为 ，圆盘半径为R，可计算出滑块做圆周运动的角速度为 。(用所给物理量的符号表示)
(2)保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度ω，并记录数据，做出F-ω2图线如图乙所示，从而验证F与ω2关系。该同学发现图乙中的F-ω2图线不过坐标原点，且图线在横轴上的截距为ω02，滑块做圆周运动的半径为r，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则滑块与圆盘间的动摩擦因数为 。(用所给物理量的符号表示)
四、计算题：共三小题，共40分
13．(10分) 为实现嫦娥六号探测器在月球背面与地面顺利进行通信，中国又发射了“鹊桥二号”中继卫星，作为嫦娥六号探测器与地面联系的桥梁，“鹊桥二号”中继卫星在环绕月球的大椭圆轨道上运行，其运行周期为。已知嫦娥六号探测器环绕月球表面飞行的周期为，月球半径为，引力常量为，求：
(1)“鹊桥二号”中继卫星的轨道半长轴与月球半径之比；
(2)月球表面的重力加速度；
(3)月球的密度。
14．(13分)如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道(管道内径可忽略)，其半径为R=0.5m，平台与轨道的最高点等高，一质量m=0.8kg的小球从平台边缘的A处水平射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径OP与竖直线的夹角为53°。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2，求：
(1)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P的运动时间t；
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离L；
(3)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时的速度vQ=vP，则小球对轨道的内壁还是外壁有弹力？并求出该弹力的大小和方向？
15．(17分) 2022年北京冬奥会上，中国花样滑冰队的隋文静、韩聪不负众望，在双人滑项目上强势夺冠，这也是中国队时隔12年之后再次登上奥运会最高领奖台。该项目有一项技术动作叫双人螺旋线，如图(a)所示，以男选手成为轴心，女选手围绕男选手旋转。将这一情景抽象成，如图(b)所示：一细线一端系住一小球，另一端固定在一竖直细杆上，小球以一定大小的速度随着细杆在水平面内做匀速圆周运动，细线便在空中划出一个圆锥面，这样的模型叫“圆锥摆”。圆锥摆是研究水平面内质点做匀速圆周运动动力学关系的典型特例。小球(可视为质点)质量为m，细线AC长度为L，重力加速度为g。
(1)在紧贴着小球运动的水面上加一光滑平板，使球在板上做匀速圆周运动，此时细线与竖直方向所成夹角为θ，如图(c)所示，当小球的角速度ω大于某一值ω1时，小球将脱离平板，则ω1为多大？
(2)撤去光滑平板，让小球在空中旋转，测试发现，当小球的角速度ω小于某一值ω2时，细线会缠绕在竖直杆上，最后随细杆转动，如图(d)所示，则ω2为多大？
(3)在题(2)情境下，再用一根细线，同样一端系在该小球上，另一端固定在细杆上的B点，且当两条细线均伸直时，如图(e)所示，各部分长度之比=5:4:3。则当小球以匀速转动时，两细线的对小球的拉力分别多大？
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B B C D B D BC BD AD
11．(1)B
(2)相同
(3) 相同 A 大
(4)
12．(1)
(2)
13（1）；（2）；（3）
14．（1）；（2）；（3）2
【详解】(1)对A球，在最高点时对管壁上部的压力为2mg，即管壁对小球向下的压力为2mg，合力提供向心力有
解得
(2)对B球，在最高点时对管壁下部和管壁上部的压力都为零，故有
解得
(3)两球离开轨道后均做平抛运动，设落地时间为t，则有
得
A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差，对A球
对B球
A、B两球落地点间的距离
联立解得
15．（1）；（2）；（3），
【详解】（1）当平板对小球支持力为零时，小球恰好脱离平板，此时重力和绳子拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得
解得
（2）撤去平板后，小球重力和绳子拉力提供向心力，当绳子没有绕在竖直杆时，设绳子与竖直杆的夹角为，由牛顿第二定律可得
解得
随着角速度的减小，减小，当时，细线开始绕在竖直杆上，解得此时角速度为
（3）当细线BC恰好伸直时，有几何关系得，AC与竖直方向所成夹角为37°，同理可得，此时小球的角速度为
则时细线BC未伸直，即，设此时细线AC与竖直方向的夹角为β，由上得
解得
根据平衡条件得
