遼寧省大連市濱城高中聯(lián)盟2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期4月考試物理試卷（解析版）

高級中學(xué)名校試卷PAGEPAGE1濱城高中聯(lián)盟2023-2024學(xué)年度下學(xué)期高一4月份考試物理試卷命題人：大連二十高中高一物理備課組校對人：大連二十高中高一物理備課組注意事項：本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分，共100分，考試時間75分鐘。第Ⅰ卷選擇題（共46分）一、選擇題（本題共10小題，共46分。第1-7題只有一項符合題目要求，每小題4分；第8-10題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。）1.關(guān)于天體物理，下列說法中正確的是（）A．丹麥天文學(xué)家第谷通過對行星運動的觀測研究得出了行星運動的規(guī)律B．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并測出了引力常量G的數(shù)值C．海王星是利用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的一顆行星，被人們稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”D．伽利略用“月一地檢驗”證實了萬有引力定律的正確性2.如圖所示，在圓規(guī)勻速轉(zhuǎn)動畫圓的過程中，下列說法正確的是（）A．筆尖的線速度不變B．兩相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度不同C．任意相等時間內(nèi)通過的位移大小相同D．任意相等時間內(nèi)通過的路程不同3.如圖甲所示，游樂場有一種叫作“快樂飛機”的游樂項目，模型如圖乙所示。已知模型飛機的質(zhì)量為m，固定在長為L的旋臂上，旋臂與豎直方向的夾角為θ。重力加速度為g。當模型飛機以角速度ω繞中央軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時，下列說法正確的是（）A．模型飛機受到重力、旋臂的作用力和向心力B．旋臂對模型飛機的作用力方向一定沿旋臂C．旋臂對模型飛機的作用力方向一定豎直向上，大小為mgD．旋臂對模型飛機的作用力大小為4.如圖所示，質(zhì)量為m的小明坐在秋千上擺動到最高點時懸線與豎直方向夾角為30°，下列說法正確的是（）A．小明在最低點的加速度為零，速度最大B．小明在最高點的速度為零，合力為零C．在最低點時，秋千對小明的作用力為mgD．在最高點時，秋千對小明的作用力為5.“嫦娥五號”月球探測器實現(xiàn)了中國首次無人月面取樣返回，為中國探月工程的收官之戰(zhàn)。已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，。月球質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為k，月球半徑與地球半徑之比為q。則月球表面和地球表面的重力加速度之比為（）A．k：q2 B．q2：k C．k：q D．q：k6.A、B、C三顆地球衛(wèi)星，A還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動；B處于近地軌道上；C是地球同步衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，則它們做勻速圓周運動的（）A：角速度關(guān)系是B．線速度關(guān)系是C．周期關(guān)系是D．向心加速度關(guān)系是7.中國科學(xué)院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)的國際編號為381323號的小行星被命名為“樊錦詩星”。如圖，“樊錦詩星”繞日運行的橢圓軌道面與地球圓軌道面間的夾角為20.11度，軌道半長軸為3.18天文單位（日地距離為1天文單位），遠日點到太陽中心距離為4.86天文單位。若只考慮太陽對行星的引力，關(guān)于“樊錦詩星”，下列說法正確的是（）A．繞太陽一圈大約需要3.18年B．在遠日點的速度小于地球的公轉(zhuǎn)速度C．在遠日點的速度大于地球的公轉(zhuǎn)速度D．在遠日點的加速度與地球的加速度大小之比為8.下列有關(guān)生活中圓周運動實例的分析，說法正確的是（）A．圖甲中汽車通過凹形路面的最低點時，速度越大，越不容易爆胎B．圖乙在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，目的是讓火車以設(shè)計速度行駛時，輪緣與軌道間無擠壓C．圖丙中雜技演員表演“水流星”，當“水流星”通過最高點時繩子中的拉力不能為零D．圖丁中滾筒洗衣機里衣物隨著滾筒做高速勻速圓周運動，衣物運動到最低點B點時脫水效果更好9.如圖所示，一輕桿一端固定一質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直面內(nèi)做半徑為r的圓周運動。以下說法正確的是（）A．小球過最高點時，桿受力可以是零B．小球過最高點時的最小速率為C．小球過最高點時，桿對球的作用力一定豎直向下D．若小球在最高點時的速度大小為2，則此時小球?qū)U的作用力大小為3mg10.地月系統(tǒng)可認為是月球繞地球做勻速圓周運動如圖甲所示，月球繞地球運動的周期為T?；也可認為地月系統(tǒng)是一個雙星系統(tǒng)如圖乙所示，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點做勻速圓周運動，月球繞O點運動的周期為T2。若地球、月球質(zhì)量分別為M、m，兩球心相距為r，地球半徑為R，萬有引力常量為G，下列說法正確的是（）A．圖甲中，地球密度可表示為B．圖甲中月球繞地球運動的周期T?等于圖乙中月球繞O點運動的周期T2C．圖乙中地月雙星軌道中O點到地心距離為D．圖乙中地月雙星轉(zhuǎn)動的角速度與地月質(zhì)量之和成正比第Ⅱ卷非選擇題（共54分）二、實驗題（本題共2小題，每空2分，11題8分，12題6分，共14分。）11.（8分）如圖所示，向心力演示儀的擋板A，C到轉(zhuǎn)軸距離為R，擋板B到轉(zhuǎn)軸距離為2R，塔輪①④半徑相同，①②③半徑之比為1：2：3，④⑤⑥半徑之比為3：2：1.現(xiàn)在用該裝置探究向心力大小與角速度、運動半徑、質(zhì)量的關(guān)系。（1）在這個實驗中，利用了（選填“理想實驗法”“等效替代法”或“控制變量法”）來探究向心力的大小與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。（2）當質(zhì)量和角速度一定時，探究向心力大小與運動半徑之間的關(guān)系，應(yīng)將皮帶套在塔輪上（選填①②③④⑤⑥中的兩個），應(yīng)將質(zhì)量相同的小球放在擋板C與擋板處（選填“A”或“B”）。（3）在某次實驗過程中，皮帶帶動的兩個變速塔輪的半徑相同，該同學(xué)將兩個大小完全相同的鋁球和鋼球分別放置在如圖所示的AC兩處（其軌道半徑相同），如圖所示，可判斷該同學(xué)是在研究。A．向心力與半徑之間的關(guān)系B．向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系C．向心力與角速度之間的關(guān)系D．向心力與線速度之間的關(guān)系12.（6分）某興趣小組的同學(xué)設(shè)計了圖甲所示的裝置測量滑塊和水平臺面間的動摩擦因數(shù)。水平轉(zhuǎn)臺能繞豎直的軸勻速轉(zhuǎn)動，裝有遮光條的小滑塊放置在轉(zhuǎn)臺上，細線一端連接小滑塊，另一端連到固定在轉(zhuǎn)軸上的力傳感器上，傳感器連接到計算機以顯示細線的拉力大小，安裝在鐵架臺上的光電門可以讀出遮光條通過光電門的遮光時間。已知滑塊上遮光條的擋光寬度為d，旋轉(zhuǎn)半徑為R。穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時，滑塊與水平轉(zhuǎn)臺相對靜止。（1）某次旋轉(zhuǎn)過程中遮光片經(jīng)過光電門時的遮光時間為Δt，則角速度ω=（用題中所給物理量的字母表示）；（2）控制轉(zhuǎn)臺以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動，記錄力傳感器和光電門的示數(shù)，分別為F1和4Δt1；依次增大轉(zhuǎn)臺的角速度，并保證每次都做勻速轉(zhuǎn)動，滑塊與水平轉(zhuǎn)臺相對靜止，記錄對應(yīng)的力傳感器示數(shù)F2、F3…和光電門的示數(shù)、……。以力傳感器的示數(shù)F為縱軸，對應(yīng)的擋光時間平方倒數(shù)為橫軸，建立直角坐標系，描點后擬合為一條直線，如圖乙所示，圖中a、b的值已知，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g，則滑塊和臺面間的滑動摩擦因數(shù)μ=。（3）該小組同學(xué)換用相同材料的質(zhì)量更大的滑塊再次做了該實驗，作出的新圖像，將兩圖像繪制于同一坐標系中，可能是下圖中的（）三、計算題（本題共3小題，共40分。其中13題13分、14題12分、15題15分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后〖答案〗的不能得分，有數(shù)值計算的題〖答案〗中必須明確寫出數(shù)值和單位。）13.（13分）某同學(xué)設(shè)想，月球車在月球軟著陸后，自動機器人在月球表面h高處自由釋放一個小球，測得小球經(jīng)時間t落到月球表面。已知該月球半徑為R，萬有引力常量為G，月球質(zhì)量分布均勻。求：（1）月球的質(zhì)量；（2）月球的密度；（3）月球的第一宇宙速度大小。14.（12分）如圖所示，半徑為R的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對稱軸OO'重合。轉(zhuǎn)臺以一定角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時間后，小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動且相對罐壁靜止，它和O點的連線與OO'之間的夾角θ為37°。物塊與半球形容器間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.75，物塊與半球形容器間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。已知重力加速度大小為g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。（1）若物塊所受的摩擦力恰好為零，求此時轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的角速度大??；（2）為使物塊相對于陶罐一直靜止，求轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的最大角速度。15.（15分）如圖所示，在水平圓盤上，沿半徑方向放置物體A和B，mA=3kg，mB=1kg，它們位于圓心兩側(cè)，到圓心距離，rB=0.2m，中間用細線相連，A、B與盤間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，若圓盤從靜止開始繞中心轉(zhuǎn)軸非常緩慢地加速轉(zhuǎn)動，g取10m/s2，穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時，（結(jié)果若含根號，用最簡根式表示即可）（1）角速度增至多大時輕繩上開始出現(xiàn)拉力，此時A、B所受的摩擦力分別多大；（2）A、B兩物體相對圓盤即將滑動時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度多大；（3）在坐標中畫出B物體相對圓盤滑動前摩擦力Ff隨ω2的變化圖象，標明相應(yīng)坐標值（無需論證），設(shè)指向圓心方向摩擦力為正。——★參考答案★——1.〖答案〗C〖解析〗開普勒通過對第谷行星運動觀測數(shù)據(jù)的研究得出了行星運動的規(guī)律，故A錯誤；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，但卡文迪許測出了引力常量G的數(shù)值，故B錯誤；海王星是利用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的一顆行星，故C正確；牛頓用“月—地檢驗“證實了萬有引力定律的正確性，故D錯誤；故選C2.〖答案〗C〖解析〗在圓規(guī)勻速轉(zhuǎn)動畫圓的過程中，筆尖的線速度大小不變，但方向改變；兩相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，任意相等時間內(nèi)通過的位移大小相等；任意相等時間內(nèi)通過的路程相同。故選C。3.〖答案〗D〖解析〗向心力是效果力，是合力作用，物體實際不受向心力作用，故A錯誤；飛機在水平面內(nèi)勻速圓周運動，豎直方向平衡，所以桿的一個分力平衡了飛機的重力，另一個分力提供了飛機勻速圓周運動的向心力，所以旋臂對模型飛機的作用力方向不是豎直向上，也不一定沿旋臂，故BC錯誤；旋臂對模型飛機的作用力大?。海蔇正確4.〖答案〗D〖解析〗小明在最低點速度最大，受力分析如圖甲所示，由牛頓第二定律，可得，易知，加速度不為零，秋千對小明的作用力F1大于mg，故A、C錯誤；小明在最高點時，速度為零，受力分析如圖乙所示，F(xiàn)合=mgsin30，F(xiàn)2=mgcos30°，解得，，故B錯誤，D正確。5.〖答案〗A〖解析〗“嫦娥五號”在月球表面，由萬有引力定律及牛頓第二定律可得“嫦娥五號”在地球表面，有聯(lián)立得月球表面和地球表面的重力加速度之比為k：q2故選A。6.〖答案〗B〖解析〗赤道上的物體與同步衛(wèi)星的角速度和周期相同，即，TA=TC，根據(jù)v=ωr可得vc>vA，根據(jù)a=ω2r可得ac>aA。對于近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星，由萬有引力提供向心力，即，可得，，，，由于近地衛(wèi)星的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，所以，，，。綜上可得。7.〖答案〗B〖解析〗根據(jù)開普勒第三定律有解得年故A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力可知則地球公轉(zhuǎn)速度“樊錦詩星”在遠日點做向心運動則“樊錦詩星”在遠日點的速度由于r遠>r地，所以“樊錦詩星”在遠日點的速度小于地球的公轉(zhuǎn)速度，故B正確，C錯誤；根據(jù)牛頓第二定律可知“樊錦詩星”在遠日點的加速度與地球的加速度大小之比為故D錯誤。故選D。8.〖答案〗BD〖解析〗汽車通過凹形路面的最低點時，根據(jù)牛頓第二定律，有，速度越大，汽車輪胎所受地面支持力越大，越容易爆胎，故A錯誤；在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，當火車按規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此時輪緣與軌道間無擠壓，故B正確；雜技演員表演“水流星”，當“水流星”恰好通過最高點時，其自身所受重力提供向心力，繩子中的拉力為零，故C錯誤；根據(jù)牛頓第二定律可知，在最低點有，在最高點有，則FN1>FN2，衣物運動到最低點B點時脫水效果更好，故D正確。9.〖答案〗AD〖解析〗小球過最高點時，如果速度等于，，則只由重力提供向心力，有，桿受力可以是零，A正確；如果速度大于，，則由重力和桿對小球豎直向下的拉力的合力提供向心力，有，如果速度小于，，則由重力和桿對小球豎直向上的支持力的合力提供向心力，且重力大于支持力，有，所以小球通過最高點的最小臨界速度為0，故BC錯誤；小球在最高點時的速度大小為時，對小球由牛頓第二定律得，代入解得F=3mg，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)U的作用力大小為3mg，故D正確。10.〖答案〗AC〖解析〗圖甲中，根據(jù)萬有引力提供向心力設(shè)地球的半徑為R，地球的體積為圖甲中，地球密度為故A正確；根據(jù)萬有引力提供向心力解得圖甲中月球繞地球運動的周期為地月系統(tǒng)是一個雙星系統(tǒng)，設(shè)地月雙星軌道中O點到地心距離為r1，地月雙星軌道中O點到月球圓心距離為r2，則可得且解得，，可知圖甲月球繞地球運動的周期T1大于圖（b）中月球繞O點運動的周期T2，故B錯誤C正確，D錯誤；11.（8分）〖答案〗（1）控制變量法（2）①④B（3）B〖解析〗（1）在此實驗中，要分別探究向心力的大小與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系，所以需要用到控制變量法。（2）角速度一定，皮帶應(yīng)套在半徑相等的①④塔輪；需要控制兩小球做圓周運動的半徑不同，故應(yīng)放在到轉(zhuǎn)軸距離為R的C處和到轉(zhuǎn)軸距離為2R的B處；（3）皮帶帶動的兩個變速塔輪的半徑相同，則兩小球的角速度ω相同，兩個大小完全相同的鋁球和鋼球，即質(zhì)量m不相同，其軌道半徑相同，根據(jù)F=mω2r知，在半徑和角速度一定的情況下