辽宁省沈阳市和平区部分高中协作联考2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGE2024年沈阳铁路实验中学高一（下）4月物理阶段性测评一、单选题（每题4分，共28分）1.在科学发展中，许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献。下列表述正确的是（）A.笛卡尔通过分析第谷观测的天文数据得出行星运动规律B.伽利略的理想斜面实验说明物体的运动不需要力来维持C.牛顿进行了著名的“月—地检验”并通过实验测出了引力常量D.牛顿认为惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性大〖答案〗B〖解析〗A．开普勒通过分析第谷观测的天文数据得出行星运动规律，故A错误；B．伽利略的理想斜面实验说明物体的运动不需要力来维持，故B正确；C．牛顿进行了著名的“月—地检验”，卡文迪什通过实验测出了引力常量，故C错误；D．惯性是物体的固有属性，只与物体质量有关，与其他任何因素无关，故D错误。故选B。2.如图所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，受到的弹力大小为F，则下列说法中正确的是（）A.小球在最高点时受到的弹力F的方向一定竖直向下B.小球在最高点时受到的弹力F的方向可能竖直向上C.小球在最高点时受到的弹力F的大小一定不能为零D.小球在最高点时受到的弹力F的大小一定不能与小球的重力等大〖答案〗B〖解析〗小球在最高点时，根据牛顿第二定律有由于速度大小不确定，则弹力大小可能为0，也可能与小球等重；方向可能向上，也可能向下。故选B。3.如图所示，一直径为d纸质圆筒以角速度ω绕轴O高速转动，现有一颗子弹沿直径穿过圆筒，若子弹在圆筒转动不到半周时，在筒上留下a、b两个弹孔，已知aO、bO间夹角为，则子弹的速率为()A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗设子弹的速度为，由题意知，子弹穿过两个孔所需时间，若子弹穿过圆筒时间小于半个周期，纸质圆筒在这段时间内转过角度为，由角速度的公式有，联立解得：，故D正确．4.在地球上观察，月球和太阳的角直径（直径对应的张角）近似相等，如图所示。若月球绕地球运动的周期为T₁，地球绕太阳运动的周期为T₂，地球半径是月球半径的k倍，则地球与太阳的平均密度之比约为（）A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗设月球绕地球运动的轨道半径为r₁，地球绕太阳运动的轨道半径为r₂，根据可得其中联立可得5.已知物体在地球赤道上的重力加速度为g，在极点处的重力加速度为，引力常量为G，地球自转周期为T，将地球视为质量均匀分布的球体，则地球的平均密度为（）A. B. C. D.〖答案〗B〖解析〗设地球质量为，地球半径为，地球平均密度为；在极点处有在赤道处有又联立解得故选B。6.如图所示，传送带以恒定速率v0顺时针运行。一个小物体无初速放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端。下列说法中正确的是（）A.第一阶段摩擦力对小物体做正功，第二阶段摩擦力对小物体不做功B.第一阶段摩擦力对小物体做功的功率逐渐减少C.第一阶段传送带克服摩擦力做功的功率恒定D.第一阶段滑动摩擦力对小物体和传送带做的总功为正〖答案〗C〖解析〗A．第一阶段物体受到沿斜面向上的滑动摩擦力，则滑动摩擦力对小物体做正功，第二阶段物体受向上的静摩擦力，则静摩擦力对小物体也做正功，故A错误；B．第一阶段小物体受到的摩擦力不变，速度增大，所以摩擦力的功率逐渐增大，故B错误；C．第一阶段摩擦力大小不变，传送带速度不变，所以第一阶段传送带克服摩擦力做功的功率恒定，故C正确；D．第一阶段物体的位移为传送带的位移为第一阶段滑动摩擦力对小物体和传送带做总功为故D错误。故选C。7.已知汽车在平直路面上由静止启动，阻力恒定，最终达到最大速度后以额定功率匀速行驶，ab、cd平行于v轴，bc反向延长线过原点O，汽车质量为M，已知M、、、，下列说法不正确的是（）A.汽车额定功率为 B.汽车从b到c过程作变加速运动C.汽车匀加速运动持续的时间为 D.汽车从a到b过程克服阻力做功〖答案〗C〖解析〗A．根据可得汽车额定功率为图象的斜率，有故A正确；B．汽车从b到c过程中功率保持不变，随着汽车速度的增大，牵引力减小，根据牛顿第二定律有可知随着牵引力的减小，汽车的加速度减小，故汽车从b到c过程作变加速运动，故B正确；C．汽车所受的阻力为由于额定功率等于图象斜率有即汽车从a到b，根据牛顿第二定律有汽车从a到b匀加速运动持续的时间为故C错误；D．汽车从a到b过程的位移汽车从a到b过程克服阻力做功故D正确。本题选不正确的，故选C。二、多选题（每题6分共18分）8.如图所示，质量相等的两个小球A和B紧贴倒圆锥筒的光滑内壁各自做水平面内的匀速圆周运动，则（）A.A球受到的支持力较大B.A球与B球向心加速度大小相同CA球与B球线速度大小相同D.A球运动的角速度较小〖答案〗BD〖解析〗A．对小球受力分析如图所示小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力F=mgtanθ筒对小球的支持力与轨道半径无关，故A错误；B．根据牛顿第二定律，有可知向心加速度与轨道半径也无关，B正确；C．根据牛顿第二定律，有解得由于A球的转动半径较大，A线速度较大，故C错误；D．根据牛顿第二定律，有F=mgtanθ=mω2r解得由于A球的转动半径较大，A角速度较小，故D正确。故选BD。9.如图所示，两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B的距离为L。已知A、B和O点三点始终共线，A和B分别在O点的两侧，引力常量为G，星球A的质量为，星球A的轨道半径为，两星球均可视为质点。则（）A.星球B的质量为B.星球B的质量为C.两星球做圆周运动的周期为D.两星球做圆周运动的周期为〖答案〗BD〖解析〗AB．设B星的轨道半径为，则由题意有两星做圆周运动时的向心力由万有引力提供，则有联立各式解得故B正确，A错误；CD．由上述分析可解得解得解得故D正确，C错误。故选BD。10.如图所示，两木块A、B的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，两弹簧分别连接A、B，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提木块A，直到下面的弹簧对地面的压力恰好为零，在此过程中以下说法正确的有（）A.A重力势能增加了B.A的重力势能增加了C.B的重力势能增加了D.B的重力势能增加了〖答案〗BD〖解析〗对m1与m2整体分析，在初始状态（m1+m2）g=k2x2，故m2上升的距离为：；B的重力势能增加了，选项C错误，D正确；初始状态的m1，根据胡克定律，有：k1x1=m1g，故；末状态时的m2，根据胡克定律，有：k1x1＇＝m2g，故；所以m1上升的距离为：；A重力势能的增加量；选项B正确，A错误；故选BD.三、实验题（其余每空2分共14分）11.用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用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小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：（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B．等效替代法C．微元法D．控制变量法（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右露出的刻度，此时可研究向心力的大小与______的关系。A．质量mB．角速度ωC．半径r（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为______；（4）在（2）的实验中,其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则下列符合实验实际的是______A.左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值变小B.左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值不变C.左右两标尺的示数将变小，两标尺示数的比值变小D.左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值变大〖答案〗（1）D（2）B（3）2∶1（4）B〖解析〗解：（1）在探究向心力大小F与半径r、质量m、角速度ω的关系时，需要先控制某些量不变，探究其中的两个物理量的关系，即用控制变量法，ABC错误，D正确。故选D。（2）两个钢球的质量相等，转动的半径相同，此时可研究向心力的大小与角速度ω的关系，AC错误，B正确。故选B。（3）由可知，两球的向心力之比为1∶4，两球的质量相等，转动半径相同，则有转动的角速度之比为1∶2，因用皮带连接的左、右塔轮，轮缘的线速度大小相等，由v=ωr可知，左、右塔轮半径之比为2∶1。（4）其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则有两钢球所需的向心力都增大，左右两标尺的示数将变大，可是向心力之比不变，即两标尺示数的比值不变，因此ACD错误，B正确。故选B。12.某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为m的滑块套在水平杆上（不会翻倒），力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力F的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，滑块的中心固定一块挡光片，宽度为d，滑块的中心到转轴的距离为L，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力F和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。（1）某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速__________。（2）认为绳的张力充当向心力，如果F=__________（用已知量和待测量的符号表示），则向心力的表达式得到验证。（3）该小组验证向心力的表达式时，经多次实验，仪器正常、操作和读数均没有问题，发现拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比__________（填“偏大”或“偏小”）。〖答案〗（1）（2）（3）偏小〖解析〗【小问1详析】挡光片宽度为d，挡光片经过光电门时的挡光时间为Δt，则滑块转动的线速度为【小问2详析】绳的张力充当向心力，由向心力公式，如果则向心力的表达式得到验证。【小问3详析】滑块做圆周运动时，滑块受到水平杆的摩擦力，设滑块受水平杆的摩擦力大小为f，方向沿水平杆指向圆心，对滑块由牛顿第二定律可得解得可知拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比偏小。四、解答题（13题10分，14题12分，15题18分）13.我国计划在2030年前后完成载人登月计划，若宇航员登月后站在一斜坡上，从P点沿水平方向以初速度v0抛出一小石块，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，斜坡的倾角为α，已知月球的半径为R，引力常量为G。求：（1）月球表面的重力加速度g；（2）月球的质量M；（3）月球的第一宇宙速度v。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）小石块做平抛运动，水平方向有竖直方向有根据几何关系有月球表面的重力加速度为（2）根据万有引力与重力的关系月球的质量为（3）根据万有引力提供向心力月球的第一宇宙速度为14.如图所示，AB为竖直转轴，细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球，两绳能承担的最大拉力均为2mg，当AC和BC均拉直时，ABC能绕竖直轴AB匀速转动，因而C球在水平面内做匀速圆周运动，当小球的线速度增大时，两绳均会被拉断，求：（1）哪根绳最先被拉断，被拉断时线速度的大小；（2）另一根绳被拉断时小球的线速度的大小。（已知，）〖答案〗（1）BC绳先断，5.25m/s；（2）5m/s〖解析〗(1)当小球线速度增大时，BC逐渐被拉直，当BC被拉直后，设细绳AC、BC的拉力分别为TA、TB，根据牛顿第二定律得对小球有可求得AC绳中的拉力当线速度再增大些，TA不变而TB增大，所以BC绳先断，当BC绳刚要断时，拉力为TB=2mg，代入解得(2)当BC线断后，AC与竖直方向夹角设为α，当小球角速度再增大时，角α随小球速度增大而增大，当TA=2mg时，此时AC也断开，则有，又因为代入数据解得α=60°，v2=5m/s15.—建筑工地在建设一高楼时，利用升降机将建筑材料运到高的地方，已知建筑材料的质量为，所用的时间为，重力加速度(1)当以恒定的速度将建筑材料运到目的地时，升降机做功的平均功率是多少？