四川省成都市石室成飞中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题

四川省成都市石室成飞中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题考试时间：90分钟总分：100分注意事项答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上，或将条形码贴在答题卡规定的位置上。答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。考试结束后，只将答题卡交回。一、单选题（共7题，每小题4分，共计28分。每小题只有一个选项符合题目要求）下列说法不符合物理学史的是（）

A.牛顿提出了万有引力定律，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中

B.英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值

C.开普勒第三定律中的常量k与中心天体无关

D.开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的

关于功和功率，下列说法正确的是（）

A.根据功率公式可知，力做功越多，其功率越大

B.力对物体做功的时间越短，这个力的功率就越大

C.滑动摩擦力总是对物体做负功

D.静摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功

列车转弯时的受力分析如图所示（图略），铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为α（α很小，可近似认为sinα≈tanα），下列说法正确的是（）

A.列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用

B.列车过转弯处速度v=√(gRtanα)时，列车轮缘不会挤压内轨和外轨

C.列车过转弯处的速度v>√(gRtanα)时，列车轮缘会挤压内轨

D.若减小α角，可提高列车安全过转弯处的速度

如图所示（图略），有一个很大的圆形餐桌，水平桌面中间嵌着一可绕中心轴O转动的圆盘，圆盘上A处放一质量为m的菜盘，B处放一质量为2m的菜盘，OA:OB=2:1，圆盘正常运转，两菜盘均视为质点且不打滑。下列说法正确的是（）

A.A、B两处菜盘的周期之比为2:1

B.A、B两处菜盘的线速度大小之比为1:2

C.A、B两处菜盘的向心加速度大小之比为1:2

D.A、B两处菜盘受到的静摩擦力大小之比为1:1

为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为（）

A.2:1

B.4:1

C.8:1

D.16:1

宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统。其中一种三星系统如图所示（图略），三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形的边长为R。忽略其他星体对它们的引力作用，三颗星体在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，引力常量为G，则（）

A.每颗星体做圆周运动的线速度为√(Gm/R)

B.每颗星体做圆周运动的周期为2π√(R³/(3Gm))

C.每颗星体做圆周运动的角速度为√(3Gm/R³)

D.每颗星体做圆周运动的加速度与三颗星体的质量无关

一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的n次方成正比，运动周期与轨道半径成反比，则n等于（）

A.1

B.2

C.3

D.4

二、多选题（共3题，每小题6分，共计18分。每小题给出的选项中，有多个选项正确，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）下列关于圆周运动的说法正确的是（）

A.做匀速圆周运动的物体，相同时间内位移相同

B.线速度越大，角速度也越大

C.向心加速度越大，线速度方向改变得越快

D.做匀速圆周运动的物体，周期越大，角速度越小

关于万有引力定律的应用，下列说法正确的是（）

A.地球同步卫星的轨道平面一定与赤道平面重合

B.若两颗卫星的轨道半径相同，则它们的周期一定相同

C.卫星绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力

D.地球表面的重力加速度与地球的质量无关

如图所示（图略），轻绳一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，在竖直平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A.小球的线速度大小始终不变

B.小球的向心加速度大小始终不变

C.轻绳的拉力大小始终不变

D.小球所受合力始终指向圆心

三、实验题（共1题，共计14分）某实验小组利用如图所示（图略）的装置探究“向心力大小与哪些因素有关”，实验器材包括：带槽的圆盘、滑块、弹簧测力计、刻度尺、天平、砝码等。

（1）实验中，向心力的大小通过___________测量得出（填实验器材名称），滑块做圆周运动的半径通过___________测量得出（填实验器材名称）。（每空2分，共4分）

（2）实验采用的科学研究方法是___________（填“控制变量法”“等效替代法”或“理想实验法”）。（2分）

（3）若要探究向心力大小与角速度的关系，需控制的物理量是___________和___________。（每空2分，共4分）

（4）实验中，若滑块的质量为m，做圆周运动的半径为r，角速度为ω，测得向心力大小为F，若实验数据满足F___________（用m、r、ω表示），则可验证向心力公式F=mrω²。（4分）

四、计算题（共3题，共计40分。要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分）（12分）一辆质量m=2.0×10³kg的汽车，在水平路面上以v=10m/s的速度做匀速圆周运动，圆周运动的半径R=50m，求：

（1）汽车做匀速圆周运动的角速度和周期；

（2）汽车所受的向心力大小。

（14分）已知地球质量M=5.98×10²⁴kg，引力常量G=6.67×10⁻¹¹N·m²/kg²，地球半径R=6.4×10⁶m。求：

（1）近地卫星（轨道半径近似等于地球半径）的周期；

（2）若一颗卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径r=2R，求该卫星的线速度大小。

（14分）如图所示（图略），水平转盘上有一质量m=0.5kg的物块，物块与转盘间的动摩擦因数μ=0.2，转盘的半径R=0.4m，g取10m/s²，物块可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：

（1）物块随转盘做匀速圆周运动时，受到的向心力由什么力提供？

（2）物块能随转盘做匀速圆周运动的最大角速度；

（3）若转盘的角速度ω=1rad/s，物块受到的静摩擦力大小。

参考答案及解析一、单选题C解析：开普勒第三定律中的常量k只与中心天体质量有关，与环绕天体无关，故C错误；A、B、D均符合物理学史，故选C。D解析：功率是功与时间的比值，单位时间内力做功越多，功率越大，A、B错误；滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反，若物体位移方向与摩擦力方向相同，滑动摩擦力做正功，C错误；静摩擦力可对物体做正功、负功或不做功，D正确，故选D。B解析：列车转弯时受重力和支持力，两力的合力提供向心力，A错误；当重力与支持力的合力提供向心力时，mgtanα=mv²/R，解得v=√(gRtanα)，此时轮缘不挤压铁轨，B正确；v>√(gRtanα)时，所需向心力增大，轮缘挤压外轨，C错误；减小α角，tanα减小，安全速度减小，D错误，故选B。D解析：A、B随圆盘同轴转动，周期相同，周期之比为1:1，A错误；线速度v=ωr，ω相同，v与r成正比，OA:OB=2:1，故线速度之比为2:1，B错误；向心加速度a=ω²r，故加速度之比为2:1，C错误；静摩擦力提供向心力f=mω²r，f_A:f_B=(m·ω²·2r):(2m·ω²·r)=1:1，D正确，故选D。C解析：根据开普勒第三定律R³/T²=k，TP²/TQ²=RP³/RQ³=(16R)³/(4R)³=64，故TP:TQ=8:1，故选C。B解析：任意两星体间的万有引力F=Gm²/R²，每颗星体受到的合力F合=2Fcos30°=√3Gm²/R²；由几何关系知，圆周运动半径r=R/(√3)；根据F合=mv²/r=m(4π²/T²)r=mω²r，解得v=√(Gm/R)、T=2π√(R³/(3Gm))、ω=√(3Gm/R³)，A、C错误，B正确；加速度a=F合/m=√3Gm/R²，与星体质量有关，D错误，故选B。C解析：设F=krⁿ，周期T=kr'（k、k'为常量），由F=mv²/r=m(4π²/T²)r，联立得krⁿ=m·4π²r/T²=m·4π²r/(k'²r'²)，因T与r成反比，即r'=1/r，故krⁿ∝r³，解得n=3，故选C。二、多选题CD解析：匀速圆周运动中，相同时间内位移大小相等、方向不同，A错误；线速度v=ωr，半径不确定时，线速度与角速度无必然联系，B错误；向心加速度描述线速度方向变化的快慢，向心加速度越大，线速度方向改变越快，C正确；由ω=2π/T知，周期越大，角速度越小，D正确，故选CD。ABC解析：地球同步卫星的轨道平面必与赤道平面重合，否则无法实现同步，A正确；由开普勒第三定律知，轨道半径相同，周期相同，B正确；卫星绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，C正确；地球表面重力加速度g=GM/R²，与地球质量M有关，D错误，故选ABC。ABD解析：匀速圆周运动的线速度大小、向心加速度大小、合力大小均不变，合力始终指向圆心，A、B、D正确；轻绳拉力在最高点和最低点大小不同（最高点F拉+mg=mv²/r，最低点F拉-mg=mv²/r），C错误，故选ABD。三、实验题（1）弹簧测力计；刻度尺（2）控制变量法（3）滑块质量；圆周运动半径（4）与mrω²成正比（或在误差允许范围内相等）

解析：（1）实验中通过弹簧测力计测量向心力大小，通过刻度尺测量圆周运动半径；（2）探究向心力与多个因素的关系，采用控制变量法；（3）探究向心力与角速度的关系，需控制滑块质量和圆周运动半径不变；（4）若F与mrω²成正比，则可验证向心力公式。四、计算题解：（1）角速度ω=v/R=10/50=0.2rad/s

周期T=2π/ω=2π/0.2=10πs≈31.4s

（2）向心力F=mv²/R=2.0×10³×10²/50=4.0×10³N

答：（1）角速度为0.2rad/s，周期为10πs；（2）向心力大小为4.0×10³N。解：（1）近地卫星，万有引力提供向心力，GMm/R²=m(4π²/T²)R

解得T=2π√(R³/(GM))=2π×√[(6.4×10⁶)³/(6.67×10⁻¹¹×5.98×10²⁴)]≈5.0×10³s

（2）卫星轨道半径r=2R，由GMm/r²=mv²/r，解得v=√(GM/(2R))

代入数据得v=√[(6.67×10⁻¹¹×5.98×10²⁴)/(2×6.4×10⁶)]≈5.6×10³m/s

答：（1）近地卫星的周期约为5.0×10³s；（2）