四川省成都市北二外成都附属名校2023-2024学年高一下学期4月月考物理试卷（含答案）

第第页四川省成都市北二外成都附属名校2023-2024学年高一下学期4月月考物理试卷一、单项选择题（本大题共8小题，每小题3分，共24分，给出的四个选项中有且只有一个正确答案）1．理论和实践证明，开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用．对开普勒第三定律公式R3A．公式只适用于轨道是椭圆的运动B．式中的k值，对于所有行星(或卫星)都相等C．式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关D．若已知月球与地球之间的距离，根据公式可求出地球与太阳之间的距离2．杂技表演“飞车走壁”的演员骑着摩托车飞驶在的圆锥形筒壁上，筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，演员和摩托车的总质量为m，先后在A、B两处紧贴着内壁水平面内做匀速圆周运动，其模型可简化为光滑的小球靠初速度在如图的锥桶上分别沿图中虚线所示的A、B水平圆面上做匀速圆周运动，则（）A．A处的线速度小于B处的线速度B．A处的角速度大于B处的角速度C．A处对筒的压力等于B处对筒的压力D．A处的向心力大于B处的向心力3．如图，玩具小车在轨道上做匀速圆周运动，测得小车1s绕轨道运动一周，圆轨道半径为0.3m，玩具小车的质量为0.5kg，AC为过圆心竖直线，BD为过圆心水平线，重力加速度g大小取10m/A．小车在BD下方运动时处于失重状态B．小车在B点不受摩擦力作用C．小车在C点时对轨道的压力恰好为零D．小车在A点时对轨道的压力比在C点时大10N4．火星跟地球的相似度很高，被认为是人类进行星际移民的首选之地.将火星和地球绕太阳的运动视为匀速圆周运动，已知火星与地球的质量之比为p、轨道半径之比为q，则火星与地球绕太阳运动的角速度大小之比为A．pq B．qp C．1q5．2020年11月24日成功发射的“嫦娥五号”是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。已知月球半径为R，地心与月球中心之间的距离为r，月球绕地球做圆周运动的公转周期为T1，“嫦娥五号”探测器绕近月轨道做圆周运动的周期为TA．月球质量为4π2rC．月球的密度为3πGT6．如图所示，质量均为m的A、B两小物块用轻质弹簧相连，A放置在光滑水平地面上，一轻绳通过光滑的定滑轮与物块B相连（连接物块B的绳子恰好伸直但不绷紧），弹簧的劲度系数k。现用一水平向右的拉力F作用在轻绳上，使物块B缓慢向上运动，已知重力加速度为g，当A物块恰好离开地面时，F所做功为（）A．Fmgk B．F2mgk C．7．如图所示，圆筒绕竖直中心轴OO'匀速转动，在其底面和内壁上各有一物块随筒转动。两物块均恰与圆筒接触面保持相对静止，圆筒底面半径为r，底面的物块到底面圆心的距离为0.5r，已知两物块与各接触面之间的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两个物块均可视为质点，则物块与接触面间的动摩擦因数为（）A．12 B．22 C．148．如图所示，在水平匀速转动的圆盘圆心正上方一定高度处，若向同一方向以相同速度每秒抛出N个小球，不计空气阻力，发现小球仅在盘边缘共有4个均匀对称分布的落点，则圆盘转动的角速度可能是（）A．12πN B．54πN二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错不得分）9．如图所示，质量为m的滑块（可视为质点），从半径为R的半球面的上端A点处以初速度v0滑下，B为最低点，O为球心，A、O、C三点等高，从A到C滑动过程中滑块所受到的摩擦力大小恒为Ff。则滑块（）A．从A到B过程，重力做功为零B．从A到B过程，弹力做功为零C．从A到B过程，摩擦力做功−1D．从A到C过程，摩擦力做功为−10．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图所示，内外铁轨平面与水平面倾角为θ，当火车以规定的行驶速度v转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，火车转弯半径为r，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．火车以速度v转弯时，铁轨对火车支持力大于其重力B．火车转弯时，实际转弯速度越小越好C．若不挤压轨道，当火车上乘客增多时，火车转弯时的速度不变D．火车转弯速度大于grtan11．2023年10月26日11时14分，长征二号F遥十七运载火箭托举着神舟十七号载人飞船，在酒泉卫星发射中心点火升空，送汤洪波、唐胜杰、江新林3名航天员奔赴“天宫”。飞船入轨后先在近地停泊轨道1上进行数据确认，后经椭圆转移轨道2与在轨道3做匀速圆周运动的空间站组合体完成自主快速交会对接，其变轨过程可简化成如图所示，则（）A．由于不受力，所以宇航员会“漂浮”在空间站内B．飞船在转移轨道2上P点的速率大于Q点的速率C．飞船在停泊轨道1上的速度大于第一宇宙速度D．飞船在转移轨道2上Q点的加速度等于在轨道3上Q点的加速度12．如图所示，有A、B两颗卫星绕地心O做圆周运动，运动方向相反。A卫星的周期为T1，B卫星的周期为T2，在某一时刻两卫星相距最近，则（引力常量为G）（）A．两卫星下一次相距最近需经过时间t＝TB．两颗卫星的轨道半径之比为3C．若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度D．若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球表面的重力加速度13．如图甲所示，将质量为M的物块A和质量为m的物块B放在水平转盘上，两者用长为L的水平轻绳连接，物块与转盘间的最大静摩擦力均为各自重力的k倍，物块A与转轴的距离等于轻绳长度，整个装置能绕通过转盘中心的竖直轴转动。开始时，轻绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，绳中张力FT与转动角速度的平方ω2的关系如图乙所示，当角速度的平方ω2超过3ω2时，物块A、B开始滑动。若图乙中的FA．L=F1mω12 B．L=三、实验题（共16分，每空2分）14．向心力演示器如图所示。（1）本实验采用的实验方法是____。A．控制变量法 B．等效法 C．模拟法（2）若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上，质量相同的两钢球分别放在不同位置的挡板处，转动手柄，可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与（选填“m”、“ω”或“r”）的关系。（3）若将皮带套在两轮塔最下面圆盘上（两圆盘半径之比为3：1），质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处，转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则可以得出的实验结论为：15．小明用如图甲所示的装置“研究平抛运动及其特点”，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。（1）他观察到的现象是：小球A、B（填“同时”或“先后”）落地；（2）让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间（填“变长”“不变”或“变短”）；（3）上述现象说明：平抛运动的时间与大小无关，平抛运动的竖直分运动是运动；（4）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），结合试验中重锤方向确定坐标系，丙图中小方格的边长均为0.05m，g取10m/s2，则小球运动中水平分速度的大小为m/s。四、计算题（本大题共4个小题，共40分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤）16．2022年12月17日凌晨，“嫦娥五号”探测器圆满完成我国首次月球无人采样任务，携带样品返回地球。已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的16，月球半径为1（1）求地球表面重力加速度大小g；（2）求月球的第一宇宙速度大小v。17．如图所示，物体放在水平地面上，用一根细绳跨过固定在物体上的定滑轮，绳的一端固定在墙上A处，且使细绳的AB部分与地面平行，细绳的另一端C在水平拉力F=20N的作用下，使物体向右沿地面移动2m，求（1）则拉力F做功是多少？（2）若作用在C端的外力F斜向上，与水平方向的夹角为60°，仍使物体沿地面向右移动2m，则拉力F做的功是多少？18．如图所示，一个质量为m的小球（可视为质点）以某一初速度从A点水平抛出，恰好从圆管BCD的B点沿切线方向进入圆弧，经BCD从圆管的最高点D射出，恰好又落到B点．已知圆弧的半径为R且A与D在同一水平线上，BC弧对应的圆心角θ=60°，不计空气阻力．求：（1）小球从A点做平抛运动的初速度v0的大小；（2）小球在D点时的速度大小；（3）在D点处小球对管壁的作用力的大小和方向．19．神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双从系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，不考虑其他天体的影响。A、B围绕两者连线上的О点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。（1）若A和B的质量分别为m1、m2，试求暗星B的轨道半径r（用m1、m2表示）；（2）求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；（3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量mS的2倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率v=2.7×105m/s，运行周期T=4.7π×104s，质量m1=6m，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？（G=6.67×10-11N·m2/kg2，mS=2.0×1030kg）‍

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】A．开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，所以也适用于轨道是圆的运动，A不符合题意；BC．式中的k是与中心星体的质量有关，与绕中心天体旋转的行星（或卫星）无关，B不符合题意，C符合题意；D．式中的k是与中心星体的质量有关，已知月球与地球之间的距离，无法求出地球与太阳之间的距离，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】开普勒第三定律适用于所以行星、卫星的运动，是由于轨道是圆的运动；其k值的大小只有绕同一中心天体运动的行星或卫星才相等；已知月球和地球之间的距离无法求出地球距离太阳之间的距离大小。2．【答案】C【解析】【解答】小球受力如图所示：根据mgtanθ=mω2r=mC、从上述图像可以看出：N=mgD、由F向故答案为：C

【分析】对两个物体进行受力分析，重力和支持力提供向心力，结合运动的半径和向心力公式求解线速度、角速度、压力的大小。

3．【答案】D【解析】【解答】A．小球在BD下方运动时，向心加速度指向圆心，均有竖直向上的分量，故处于超重状态，故A错误；B．由于玩具小车在轨道上做匀速圆周运动，切向分量上合力为零，故在B点受到竖直向上的摩擦力，故B错误；C．设玩具小车在C点时受到向下的压力FNF又v=得F故C错误；D．设玩具小车在A点时受到向上的压力FNF由牛顿第三定律知F得F故D正确。故答案为：D。

【分析】物体对支持物的压力（或者对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的情况叫做失重。失重状态：物体的加速度方向竖直向下。4．【答案】D【解析】【解答】根据万有引力提供向心力，有

GMmr2=mω2r

解得

ω=GMr35．【答案】C【解析】【解答】月球绕地球做匀速圆周运动，根据引力提供向心力

GMmr2=m4π2T12r

可以求出地球的质量为

M=4π2r3GT6．【答案】D【解析】【解答】开始时弹簧的压缩量x此时F当A物块恰好离开地面时弹簧伸长量为x此时F则F做功W=故答案为：D。

【分析】力大小均匀变化，所以可以求出力的平均值，平均值乘以位移等于做的功。7．【答案】B【解析】【解答】ABCD.对于底面的物体有μmg=m对圆筒壁上的物体，水平方向有F竖直方向有μ联立可得μm综上可得μ=ACD不符合题意，B符合题意。

故答案为：B

【分析】利用圆周运动模型特点，通过受力分析确定向心力的来源，结合向心力的大小联立可求出动摩擦因数的大小。8．【答案】A【解析】【解答】小球在盘边缘共有4个均匀分布的落点，说明每转动(2nΔθΔ故角速度为ω=当n=0时，则ω当n=1时，则ω当n=2时，则ω故答案为：A。

【分析】小球在盘边缘共有4个均匀分布的落点，则这4个落点刚好将圆盘平均分成4份。注意多解性。9．【答案】B,D【解析】【解答】A．滑块从A到B过程，重力做功不为零，A错误；B．弹力始终与速度方向垂直，弹力做功为零，B正确；CD．从A到B过程，摩擦力方向始终与速度方向相反，摩擦力做功为W同理，滑块从A到C过程，摩擦力做功WC错误，D正确。故答案为：BD。

【分析】弹力始终与速度方向垂直，弹力做功为零，摩擦力做功等于摩擦力与路程的乘积。10．【答案】A,C【解析】【解答】A．火车以速度v转弯时，对火车受力分析，如图所示由图可知矢量三角形斜边大于其直角边，故铁轨对火车的支持力大于其重力，A正确；B．当火车的转弯速度适当时，对内、外轨均没有弹力，速度较小时，对内轨有压力，容易造成轮缘的损坏，B错误；C．由上图可知mg解得v=可知规定行驶的速度与质量无关，当火车质量改变时，规定的行驶速度不变，故C正确；D．当火车转弯速度大于grtan故答案为：AC。

【分析】根据几何关系可知，铁轨对火车支持力大于其重力，速度小于最佳转弯速度，有向心趋势，速度大于最佳转弯速度，有离心趋势。11．【答案】B,D【解析】【解答】A．宇航员只受到万有引力的作用，万有引力提供向心力，所以会“漂浮”在空间站内，故A错误；

B．转移轨道2上P点是近地点，Q点是远地点，根据开普勒第二定律可知，飞船在转移轨道2上P点的速率大于Q点的速率，故B正确；

C．第一宇宙速度是最大的在轨运行速度，所以飞船在停泊轨道1上的速度不会大于第一宇宙速度，故C错误；

D．飞船在转移轨道2上Q点的和在轨道3上Q点受到的万有引力相同，所以加速度相同，故D正确。

故答案为：BD。

【分析】第一宇宙速度是最大的在圆周轨道的运行速度，近大远小，万有引力提供向心力。12．【答案】A,B【解析】【解答】A．两卫星运动方向相反，设经过时间t再次相遇，则有2解得t=选项A正确；B．根据万有引力提供向心力得GMmA卫星的周期为T1，B卫星的周期为T2，所以两颗卫星的轨道半径之比为r选项B正确；CD．若已知两颗卫星相距最近时的距离，结合两颗卫星的轨道半径之比可以求出两颗卫星的轨道半径，根据万有引力提供向心力得GMm可求出地球的质量，但不知道地球的半径，所以不能求出地球的密度和地球表面的重力加速度，选项CD错误。故答案为：AB。

【分析】下一次相距最近时，跑得快的比跑得慢的多跑一圈，对于卫星，万有引力提供向心力。13．【答案】B,D【解析】【解答】当角速度为2ω12时，A、B间的细绳开始出现拉力，知此时B达到最大静摩擦力，有kmg=m·2L·2ω12，当角速度为3ω12时，A达到最大静摩擦力，对A有：kMg-F1=M·L·3ω12，对B有：kmg+14．【答案】（1）A（2）r（3）质量和半径一定的条件下，物体做圆周运动需要的向心力与角速度的平方成正比【解析】【解答】（1）根据实验原理可知，本实验采用的实验方法是控制变量法，A符合题意，BC不符合题意。

故答案为：A。

（2）若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上，则两塔轮转动的角速度ω相同，由题意可知，两球的质量m相同，分别放在不同位置的挡板处，转动半径r不同，转动手柄，则可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与半径r的关系。

（3）若将皮带套在两轮塔最下面圆盘上（两圆盘半径之比为3：1），则角速度之比为1：3；由题意可知，两球的质量相同，转动半径相同；转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则向心力之比为1：9；可以得出的实验结论为质量和半径一定的条件下，物体做圆周运动需要的向心力与角速度的平方成正比。

【分析】（1）根据实验原理分析实验采取的方法；（2）通过分析实验时两小球转动过程中，相同的物理量和不同的物理，要探究的的关系；（3）根据实验中给出的两小球做圆周运动过程中，各物理量之间的关系，分析实验得到的结论。15．【答案】（1）同时（2）不变（3）初速度；自由落体（4）1.5【解析】【解答】（1）由于小球A在竖直方向的分运动为自由落体运动，则运动规律与小球B相同，所以可以看到两个小球同时落地；

（2）根据竖直方向的位移公式

h=12gt2

则小球下落的时间与初速度大小无关，所以用较大的力敲击金属片时，A球在空中运动时间保持不变；

（3）上述现象说明，平抛运动的时间与初速度的大小无关；竖直方向的分运动为自由落体运动；

（4）根据竖直方向的邻差公式可以求出时间间隔为

T=5d-3dg=0.1s

根据水平方向的位移公式可以求出初速度为

16．【答案】（1）设探测器质量为m，在地球表面，由万有引力定律得G解得g=（2）在月球表面，由万有引力定律得m又gR解得v=【解析】【分析】（1）对于地球表面物体，万有引力近似等于重力；

（2）月球表面的物体，