遼寧省沈陽市和平區(qū)部分高中協作聯考2023-2024學年高一下學期4月月考物理試題（解析版）

高級中學名校試卷PAGE2024年沈陽鐵路實驗中學高一（下）4月物理階段性測評一、單選題（每題4分，共28分）1.在科學發(fā)展中，許多科學家對物理學的發(fā)展作出了巨大貢獻。下列表述正確的是（）A.笛卡爾通過分析第谷觀測的天文數據得出行星運動規(guī)律B.伽利略的理想斜面實驗說明物體的運動不需要力來維持C.牛頓進行了著名的“月—地檢驗”并通過實驗測出了引力常量D.牛頓認為慣性是物體的固有屬性，速度大的物體慣性大〖答案〗B〖解析〗A．開普勒通過分析第谷觀測的天文數據得出行星運動規(guī)律，故A錯誤；B．伽利略的理想斜面實驗說明物體的運動不需要力來維持，故B正確；C．牛頓進行了著名的“月—地檢驗”，卡文迪什通過實驗測出了引力常量，故C錯誤；D．慣性是物體的固有屬性，只與物體質量有關，與其他任何因素無關，故D錯誤。故選B。2.如圖所示，輕桿一端固定在O點，另一端固定一小球，現讓小球在豎直平面內做半徑為R的圓周運動。小球運動到最高點時，受到的彈力大小為F，則下列說法中正確的是（）A.小球在最高點時受到的彈力F的方向一定豎直向下B.小球在最高點時受到的彈力F的方向可能豎直向上C.小球在最高點時受到的彈力F的大小一定不能為零D.小球在最高點時受到的彈力F的大小一定不能與小球的重力等大〖答案〗B〖解析〗小球在最高點時，根據牛頓第二定律有由于速度大小不確定，則彈力大小可能為0，也可能與小球等重；方向可能向上，也可能向下。故選B。3.如圖所示，一直徑為d紙質圓筒以角速度ω繞軸O高速轉動，現有一顆子彈沿直徑穿過圓筒，若子彈在圓筒轉動不到半周時，在筒上留下a、b兩個彈孔，已知aO、bO間夾角為，則子彈的速率為()A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗設子彈的速度為，由題意知，子彈穿過兩個孔所需時間，若子彈穿過圓筒時間小于半個周期，紙質圓筒在這段時間內轉過角度為，由角速度的公式有，聯立解得：，故D正確．4.在地球上觀察，月球和太陽的角直徑（直徑對應的張角）近似相等，如圖所示。若月球繞地球運動的周期為T?，地球繞太陽運動的周期為T?，地球半徑是月球半徑的k倍，則地球與太陽的平均密度之比約為（）A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗設月球繞地球運動的軌道半徑為r?，地球繞太陽運動的軌道半徑為r?，根據可得其中聯立可得5.已知物體在地球赤道上的重力加速度為g，在極點處的重力加速度為，引力常量為G，地球自轉周期為T，將地球視為質量均勻分布的球體，則地球的平均密度為（）A. B. C. D.〖答案〗B〖解析〗設地球質量為，地球半徑為，地球平均密度為；在極點處有在赤道處有又聯立解得故選B。6.如圖所示，傳送帶以恒定速率v0順時針運行。一個小物體無初速放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達傳送帶頂端。下列說法中正確的是（）A.第一階段摩擦力對小物體做正功，第二階段摩擦力對小物體不做功B.第一階段摩擦力對小物體做功的功率逐漸減少C.第一階段傳送帶克服摩擦力做功的功率恒定D.第一階段滑動摩擦力對小物體和傳送帶做的總功為正〖答案〗C〖解析〗A．第一階段物體受到沿斜面向上的滑動摩擦力，則滑動摩擦力對小物體做正功，第二階段物體受向上的靜摩擦力，則靜摩擦力對小物體也做正功，故A錯誤；B．第一階段小物體受到的摩擦力不變，速度增大，所以摩擦力的功率逐漸增大，故B錯誤；C．第一階段摩擦力大小不變，傳送帶速度不變，所以第一階段傳送帶克服摩擦力做功的功率恒定，故C正確；D．第一階段物體的位移為傳送帶的位移為第一階段滑動摩擦力對小物體和傳送帶做總功為故D錯誤。故選C。7.已知汽車在平直路面上由靜止啟動，阻力恒定，最終達到最大速度后以額定功率勻速行駛，ab、cd平行于v軸，bc反向延長線過原點O，汽車質量為M，已知M、、、，下列說法不正確的是（）A.汽車額定功率為 B.汽車從b到c過程作變加速運動C.汽車勻加速運動持續(xù)的時間為 D.汽車從a到b過程克服阻力做功〖答案〗C〖解析〗A．根據可得汽車額定功率為圖象的斜率，有故A正確；B．汽車從b到c過程中功率保持不變，隨著汽車速度的增大，牽引力減小，根據牛頓第二定律有可知隨著牽引力的減小，汽車的加速度減小，故汽車從b到c過程作變加速運動，故B正確；C．汽車所受的阻力為由于額定功率等于圖象斜率有即汽車從a到b，根據牛頓第二定律有汽車從a到b勻加速運動持續(xù)的時間為故C錯誤；D．汽車從a到b過程的位移汽車從a到b過程克服阻力做功故D正確。本題選不正確的，故選C。二、多選題（每題6分共18分）8.如圖所示，質量相等的兩個小球A和B緊貼倒圓錐筒的光滑內壁各自做水平面內的勻速圓周運動，則（）A.A球受到的支持力較大B.A球與B球向心加速度大小相同CA球與B球線速度大小相同D.A球運動的角速度較小〖答案〗BD〖解析〗A．對小球受力分析如圖所示小球受到重力和支持力，它們的合力提供向心力F=mgtanθ筒對小球的支持力與軌道半徑無關，故A錯誤；B．根據牛頓第二定律，有可知向心加速度與軌道半徑也無關，B正確；C．根據牛頓第二定律，有解得由于A球的轉動半徑較大，A線速度較大，故C錯誤；D．根據牛頓第二定律，有F=mgtanθ=mω2r解得由于A球的轉動半徑較大，A角速度較小，故D正確。故選BD。9.如圖所示，兩個星球A和B在引力作用下都繞O點做勻速圓周運動，星球A和B的距離為L。已知A、B和O點三點始終共線，A和B分別在O點的兩側，引力常量為G，星球A的質量為，星球A的軌道半徑為，兩星球均可視為質點。則（）A.星球B的質量為B.星球B的質量為C.兩星球做圓周運動的周期為D.兩星球做圓周運動的周期為〖答案〗BD〖解析〗AB．設B星的軌道半徑為，則由題意有兩星做圓周運動時的向心力由萬有引力提供，則有聯立各式解得故B正確，A錯誤；CD．由上述分析可解得解得解得故D正確，C錯誤。故選BD。10.如圖所示，兩木塊A、B的質量分別為m1和m2，兩輕質彈簧的勁度系數分別為k1和k2，兩彈簧分別連接A、B，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現緩慢向上提木塊A，直到下面的彈簧對地面的壓力恰好為零，在此過程中以下說法正確的有（）A.A重力勢能增加了B.A的重力勢能增加了C.B的重力勢能增加了D.B的重力勢能增加了〖答案〗BD〖解析〗對m1與m2整體分析，在初始狀態(tài)（m1+m2）g=k2x2，故m2上升的距離為：；B的重力勢能增加了，選項C錯誤，D正確；初始狀態(tài)的m1，根據胡克定律，有：k1x1=m1g，故；末狀態(tài)時的m2，根據胡克定律，有：k1x1＇＝m2g，故；所以m1上升的距離為：；A重力勢能的增加量；選項B正確，A錯誤；故選BD.三、實驗題（其余每空2分共14分）11.用如圖所示的實驗裝置來探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系，轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉動，槽內的球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對球的壓力提供了向心力，球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值。實驗用球分為鋼球和鋁球，請回答相關問題：（1）在探究向心力與半徑、質量、角速度的關系時，用到的實驗方法是______。A．理想實驗B．等效替代法C．微元法D．控制變量法（2）在某次實驗中，某同學把兩個質量相等的鋼球放在A、C位置，A、C到塔輪中心距離相同，將皮帶處于左右塔輪的半徑不等的層上。轉動手柄，觀察左右露出的刻度，此時可研究向心力的大小與______的關系。A．質量mB．角速度ωC．半徑r（3）在（2）的實驗中，某同學勻速轉動手柄時，左邊標尺露出1格，右邊標尺露出4格，則皮帶連接的左、右塔輪半徑之比為______；（4）在（2）的實驗中,其他條件不變，若增大手柄轉動的速度，則下列符合實驗實際的是______A.左右兩標尺的示數將變大，兩標尺示數的比值變小B.左右兩標尺的示數將變大，兩標尺示數的比值不變C.左右兩標尺的示數將變小，兩標尺示數的比值變小D.左右兩標尺的示數將變大，兩標尺示數的比值變大〖答案〗（1）D（2）B（3）2∶1（4）B〖解析〗解：（1）在探究向心力大小F與半徑r、質量m、角速度ω的關系時，需要先控制某些量不變，探究其中的兩個物理量的關系，即用控制變量法，ABC錯誤，D正確。故選D。（2）兩個鋼球的質量相等，轉動的半徑相同，此時可研究向心力的大小與角速度ω的關系，AC錯誤，B正確。故選B。（3）由可知，兩球的向心力之比為1∶4，兩球的質量相等，轉動半徑相同，則有轉動的角速度之比為1∶2，因用皮帶連接的左、右塔輪，輪緣的線速度大小相等，由v=ωr可知，左、右塔輪半徑之比為2∶1。（4）其他條件不變，若增大手柄轉動的速度，則有兩鋼球所需的向心力都增大，左右兩標尺的示數將變大，可是向心力之比不變，即兩標尺示數的比值不變，因此ACD錯誤，B正確。故選B。12.某實驗小組通過如圖所示的裝置驗證向心力公式。一個體積較小，質量為m的滑塊套在水平桿上（不會翻倒），力傳感器通過一根細繩連接滑塊，用來測量繩中拉力F的大小，最初整個裝置靜止，細繩剛好伸直但無張力，然后讓整個裝置逐漸加速轉動，最后滑塊隨桿一起繞豎直桿做勻速圓周運動，滑塊的中心固定一塊擋光片，寬度為d，滑塊的中心到轉軸的距離為L，每經過光電門一次，通過力傳感器和光電計時器就同時獲得一組細繩拉力F和擋光片經過光電門時的擋光時間的數據。（1）某次旋轉過程中擋光片經過光電門時的擋光時間為，則滑塊轉動的線速__________。（2）認為繩的張力充當向心力，如果F=__________（用已知量和待測量的符號表示），則向心力的表達式得到驗證。（3）該小組驗證向心力的表達式時，經多次實驗，儀器正常、操作和讀數均沒有問題，發(fā)現拉力F的測量值與滑塊的向心力的理論值相比__________（填“偏大”或“偏小”）?！即鸢浮剑?）（2）（3）偏小〖解析〗【小問1詳析】擋光片寬度為d，擋光片經過光電門時的擋光時間為Δt，則滑塊轉動的線速度為【小問2詳析】繩的張力充當向心力，由向心力公式，如果則向心力的表達式得到驗證?！拘?詳析】滑塊做圓周運動時，滑塊受到水平桿的摩擦力，設滑塊受水平桿的摩擦力大小為f，方向沿水平桿指向圓心，對滑塊由牛頓第二定律可得解得可知拉力F的測量值與滑塊的向心力的理論值相比偏小。四、解答題（13題10分，14題12分，15題18分）13.我國計劃在2030年前后完成載人登月計劃，若宇航員登月后站在一斜坡上，從P點沿水平方向以初速度v0拋出一小石塊，測得小球經時間t落到斜坡另一點Q上，斜坡的傾角為α，已知月球的半徑為R，引力常量為G。求：（1）月球表面的重力加速度g；（2）月球的質量M；（3）月球的第一宇宙速度v?！即鸢浮剑?）；（2）；（3）〖解析〗（1）小石塊做平拋運動，水平方向有豎直方向有根據幾何關系有月球表面的重力加速度為（2）根據萬有引力與重力的關系月球的質量為（3）根據萬有引力提供向心力月球的第一宇宙速度為14.如圖所示，AB為豎直轉軸，細繩AC和BC的結點C系一質量為m的小球，兩繩能承擔的最大拉力均為2mg，當AC和BC均拉直時，ABC能繞豎直軸AB勻速轉動，因而C球在水平面內做勻速圓周運動，當小球的線速度增大時，兩繩均會被拉斷，求：（1）哪根繩最先被拉斷，被拉斷時線速度的大??；（2）另一根繩被拉斷時小球的線速度的大小。（已知，）〖答案〗（1）BC繩先斷，5.25m/s；（2）5m/s〖解析〗(1)當小球線速度增大時，BC逐漸被拉直，當BC被拉直后，設細繩AC、BC的拉力分別為TA、TB，根據牛頓第二定律得對小球有可求得AC繩中的拉力當線速度再增大些，TA不變而TB增大，所以BC繩先斷，當BC繩剛要斷時，拉力為TB=2mg，代入解得(2)當BC線斷后，AC與豎直方向夾角設為α，當小球角速度再增大時，角α隨小球速度增大而增大，當TA=2mg時，此時AC也斷開，則有，又因為代入數據解得α=60°，v2=5m/s15.—建筑工地在建設一高樓時，利用升降機將建筑材料運到高的地方，已知建筑材料的質量為，所用的時間為，重力加速度(1)當以恒定的速度將建筑材料運到目的地時，升降機做功的平均功率是多少？