湖北省武汉市武昌实验中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试卷（含答案）

湖北省武昌实验中学高一年级三月月考物理试卷考试时间：2025年3月13日上午8:30-9:45一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1．科学家设计了一个微观粒子与宏观传送带耦合的精密实验装置。该装置中，粒子与传送带间的相互作用力成为能量传递的关键机制。此时，研究员需判断以下关于摩擦力做功的论述中，哪一项正确揭示了其动力学本质（）。A．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功B．静摩擦力起着阻碍物体相对运动趋势的作用，一定不做功C．静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功D．系统内相互作用的两物体间一对摩擦力做功的总和等于零2．刚刚发布的某品牌汽车Ultra版，凭借其超强的性能和合理的价格再次成为人们讨论的热点，中国汽车正在成为全世界的新焦点。某次此质量为m的车，在试验场行驶，启动阶段车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过一定时间，其速度由零增大到最大值vm。若所受阻力恒定，则下列甲、乙、丙、丁四个图像依次可以反映下列物理量随时间变化的关系，正确的是（）A．加速度、牵引力、速度、功率 B．速度、牵引力、加速度、功率C．功率、加速度、牵引力、速度 D．牵引力、加速度、速度、功率3．中国航天科技集团在嫦娥七号月球着陆器测试中，模拟探测器在月面陨石坑边缘的自主避障机动。已知月面重力加速度为g，某型探测器质量为m，其自适应导航算法在陨石坑倾角为θ的斜坡上方h=2m处以初速度v0水平弹出（等效为平抛运动）。工程团队需验证探测器轨迹优化方程，确保其飞跃陨石坑与斜坡保持最大安全距离。右图为多普勒雷达捕捉的探测器运动轨迹，在飞行器与斜坡达到最远距离时请分析以下的选项错误的是（）A．重力做功B．速度的变化C．运动时间D．重力的平均功率4．武汉科技馆的互动展区内，设计了一个模拟竖直平面内匀速圆周运动的实验装置。如图所示，轻杆一端固定在垂直于纸面的水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A．小球运动到最高点时，杆对球的作用力一定竖直向下B．小球运动到左侧与圆心等高的A点时，杆对球的力沿杆向右C．在最低点和最高点，杆对球的弹力之差一定为2mgD．小球运动到最低点杆对球的作用力一定比运动到最高点时大在《哪吒之魔童降世》电影中，哪吒将毽子由地面竖直向上踢出，上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离地高度h处，毽子的动能是势能的2倍，到达最高点后再下落至离地高度h处，毽子的势能是动能的2倍，则h等于（）A． B． C． D．6．今年2月28日，中巴签署航天员合作协议，首位外籍航天员即将入驻中国空间站，标志着我国载人航天进入国际合作新阶段。质量为m的天宫空间站绕地球在椭圆轨道Ⅰ上运转，运转周期为T0，轨道Ⅰ上的近地点A到地球球心的距离为a，远地点C到地球球心的距离为b，BD为椭圆轨道的短轴，A、C两点的曲率半径均为ka(通过该点和曲线上紧邻该点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做该点的曲率圆，如图中的虚线圆，在A、C两点空间站的运动可近似看做半径均为ka，速度分别为A、C两点空间站瞬时速度的圆周运动)．若地球的质量为M，引力常量为G.则（）A．天宫空间站在轨道Ⅰ上运行时的机械能等于在轨道Ⅱ上运行时的机械能B．如果天宫空间站要从轨道Ⅱ返回到轨道Ⅰ，则在C位置时动力气源要向后喷气C．天宫空间站从C→D→A的运动过程中，万有引力对其做的功为D．天宫空间站从C→D→A的运动过程中，万有引力对其做的功为7．叶紫同学在看了《哪吒之魔童闹海》电影后，自制风火轮上火焰球绕轮运动的模型玩具，半径为的光滑圆环固定在竖直平面内，AB、CD是圆环相互垂直的两条直径，C、D两点与圆心O等高。一质量为的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在P点，P点在圆心O的正下方处。小球从最高点A由静止开始沿逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为。下列说法正确的是（）A．小球运动到B点时的速度大小为B．弹簧长度等于R时，小球的机械能最大C．小球运动到B点时重力的功率为D．小球在A、B两点时对圆环的压力差为8．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动；b是近地轨道地球卫星；c是地球的同步卫星；d是高空探测卫星。它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则（）A．a的向心加速度等于重力加速度g B．b在相同时间内转过的弧长最长C．c在4h内转过的圆心角是 D．d的运动周期可能是20h9．旅居加拿大十六岁学生温家辉，在美国太空总署主办的太空移民设计赛中夺冠．温家辉的获奖设计是一个高1.6km的圆筒形建筑，命名为Asten，该方案也在电影《星际穿越》中应用。如题图所示，内部直径为500m，圆筒由一个个可以住人的环形物堆叠而成，并在电力的驱动下绕着中心轴以一定的角速度转动，从而产生“模拟重力”，使居民能在“重力”环境下生活．垂直中心轴的截面图如题所示，圆筒的内壁正好是城市的地面，因此，生活在这座太空城市的人，站在“地面上”，跟站在地球地面上的感觉没有区别．以下说法正确的有（）A．太空城内的居民不能运用天平准确测出质量B．不考虑其他天体对太空城内物体的万有引力，太空城内的“模拟重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心C．人随太空城转动，人向中心轴“上抛”一棒球，棒球一定落回人手中。D．为了达到与地球表面几乎相同的“模拟重力”，太空城自转的角速度约为0.2rad/s10．在深空探测器的惯性调控实验室中，科学家正在测试一种基于旋转动力学的自稳定系统原型机。该装置由高精度磁悬浮圆盘构成，表面镶嵌着两个由超导合金铸造的测试模块P和Q，通过轻弹簧连接。当圆盘以量子陀螺仪级别的角分辨率逐级加速时，研究员需通过摩擦动力学模型，判断系统达到临界失稳状态前的核心特征。如图所示（俯视图），轻质弹簧自然长度为L0劲度系数为k，模块P、Q质量均为m，磁悬浮水平圆盘能绕O点转动，P、Q和O点恰好组成一个边长为2L0的正三角形。已知模块P、Q和圆盘间的最大静摩擦力均为，现使圆盘带动两个模块以不同的角速度做匀速圆周运动，则（）A．当圆盘的角速度为时，圆盘对Q的摩擦力的大小等于弹簧弹力的大小B．当圆盘的角速度为时，圆盘对Q的摩擦力的大小等于弹簧弹力的大小C．当物块P、Q刚要滑动时，圆盘的角速度D．当圆盘的角速度为时，圆盘对P的摩擦力最小二、非选择题11．如图甲所示是叶紫同学设计的验证向心力大小表达式的实验装置。在O处固定一力传感器，其下方用细线悬挂一重力为的小球，在小球静止的最低点A处固定一光电门。（含有数据采集器及配套设施的光电门和力传感器均未画出）实验时，首先用刻度尺测出小球静止时悬点O到球心的距离L，然后将小球从最低点A处拉升到一定高度后（保持细线绷紧）由静止释放，释放后。小球做（部分）圆周运动，当小球运动到A处时采集一组数据：力传感器的示数F和小球通过光电门的遮光时间。之后每隔采集一组F、的数据，共采集6~10组。改变小球做圆周运动的半径L，重复上述步骤。根据采集的数据，作出的图像如图乙所示。（1）图乙是以为纵坐标作出的（用已知量和测量量的字母表示）。（2）根据图乙中的任意一条图线均可得到：做圆周运动的物体，当质量和一定时，向心力的大小与线速度或角速度的平方成正比。（3）若在图乙中横坐标上取某一值，图乙中的每一条图线对应的纵坐标的值与相应的半径的（选填“乘积”或“比值”）相等，则可得：做圆周运动的物体，当质量和线速度的大小一定时，向心力的大小与半径成反比。（4）实验中，每次改变小球做圆周运动的半径L后，小球由静止释放的位置距最低点的高度。A．必须相同

B．必须不同

C．可以相同，也可以不同12．叶紫同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质量均为m＝100g。钢柱K下端与质量为M＝200g的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直（重力加速度g取9.8m/s2）。（1）开启电动机，待电动机以角速度ω＝20πrad/s匀速转动后，将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光在细钢柱K上留下感光痕迹，取下K，测出感光痕迹间的距离如图（b）所示:hA＝38.40cm，hB＝60.00cm，hC＝86.40cm。感光痕迹间的时间间隔T＝s，激光束照射到B点时，细钢柱速度大小为vB＝m/s。经判断系统由静止释放时激光笔光束恰好经过O点，在OB段，系统动能的增加量Ek＝J，重力势能的减少量Ep＝J，比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（该小问除第一空外，其余计算结果均保留3位有效数字）（2）选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度按如图（c）所示的规律变化，图像斜率为k，记录下如图（d）所示的感光痕迹，其中两相邻感光痕迹间距均为d。当满足即可证明系统在运动过程中机械能守恒（用含字母d、k、g、π的表达式表示）。13．某星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为2R的球体内，球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M，可认为均匀分布。如图1所示，以星系中心为坐标原点O，沿某一半径方向为x轴正方向，在x=R处有一质量为m的探测器，向着星系边缘运动。已知万有引力常量为G。（1）已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零，推导探测器在星系内受到的引力大小F随x变化的规律。（2）求探测器从x=R处沿x轴运动到球体边缘的过程中引力做的功W。14．图甲为航天器上旋转节速器的结构示意图，长方形框架固定在竖直转轴上，质量为m的重物A套在转轴上，两个完全相同的小环B、C与轻弹簧两端连接并套在框架上，A、B及A、C之间通过铰链与长为L的两根轻杆相连接，A可以在竖直轴上滑动。当装置静止时，轻杆与竖直方向的夹角为。现将装置倒置，当装置再次静止时，轻杆与竖直方向的夹角为，如题2图所示，此时缓慢加速转动装置，直到轻杆与竖直方向的夹角再次为时装置保持匀速转动。已知装置倒置前、后弹簧的弹性势能减少量为，重力加速度为g，不计一切摩擦，取，。求：（1）装置正置时弹簧弹力的大小；（2）装置匀速转动时小环B所需的向心力；（3）从倒置静止状态到匀速转动的过程中装置对A、B、C及弹簧的系统所做的总功。

15．如图为某商家为吸引顾客设计的趣味游戏。4块相同木板a、b、c、d紧挨放在水平地面上。某顾客使小滑块以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b、c、d上，则分别获得四、三、二、一等奖，若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为L、质量为m，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为2m，滑块与木板a、b、c、d上表面间的动摩擦因数均为、、、，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。（1）若顾客获四等奖，求滑块初速度的最大值；（2）若滑块初速度为，请通过计算说明顾客获几等奖；（3）若顾客获得一等奖，求因摩擦产生的总热量Q的取值范围。高一年级三月月考物理参考答案选择题12345678910CACDDDBBCBDBD二、非选题11．（8分）半径乘积C12．（10分）(1)0.12.401.151.18(2)13．（10分）（1）星系内以x为半径的球体质量2分质量为m的探测器在x处受到万有引力的大小 2分解得 2分（2）由上问可知F∝x，则探测器运动至球体边缘的过程中平均力2分解得万有引力做功 2分14．（14分）（1）对A受力分析，由平衡条件知1分B、C受力具有对称性，只需对B受力分析，由平衡条件知1分联立方程得1分（2）倒置且匀速转动时，物体A依然受力平衡，则 1分对B受力分析，由匀速圆周运动得 1分其中 1分联立可得 1分（3）设B、C质量为M，由（2）知 1分其中，由几何关系知 1分即B、C整体的动能为 1分A的重力势能增量为 1分其中，由几何关系知1分则装置对系统做的总功为QUOTEmgL 2分15．（18分）（1）若顾客获四等奖，刚好到a木板右侧时，滑块初速度最大为，滑块与木板之间的摩擦力为