2018-2019学年黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高一下学期第一次月考物理试题（解析版） 16页

‎2018-2019学年黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高一下学期第一次月考 物理试题（解析版）‎ 一、选择题：本题共14小题，每小题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，第1~9题只有一个选项正确 ，第10~14有多个选项正确，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.关于曲线运动和圆周运动，以下说法中错误的是 A. 做曲线运动的物体受到的合力一定不为零 B. 做曲线运动的物体的速度一定是变化的 C. 做曲线运动物体受到的合力一定是变化的 D. 做匀速圆周运动的物体的加速度方向一定指向圆心 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、物体做曲线运动的条件是：受到的合外力和速度方向不在同一条直线上，故物体受到的合外力一定不为零，故A正确；‎ B、曲线运动某点的速度是该点的切线方向，所以做曲线运动的物体速度方向必定改变，一定是变速运动，故B正确；‎ C、物体做曲线运动的条件是：合力与速度不在同一条直线上，但是合外力大小和方向不一定变化，比如平抛运动也是曲线运动，但是此时物体受到的只有重力的作用，是不变的，故C错误；‎ D、做匀速圆周运动物体受到的合外力方向提供向心力，故合外力始终指向圆心，向心加速度的方向也就始终指向圆心，故D正确；‎ 本题选错误的，故选C。‎ ‎2.如图所示,河水的流速保持不变，船在静水中的速度大小也一定，当船头的指向分别沿着图中4个箭头方向，下列说法正确的是 A. ①方向小船一定向上游前进 B. ②方向小船一定沿图中虚线前进 C. ②方向和④方向小船不可能到达对岸的同一地点 D. ③方向小船过河时间最短 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、由于不知道船的静水速与水速的大小关系，所以沿①方向小船不一定能向上游前进。故A错误；‎ B、设静水速的方向偏向上游与河岸成θ，根据平行四边形定则，只有当v水＝v船sinθ时，小船才能沿虚线方向运动。故B错误；‎ C、由于不知道船的静水速与水速的大小关系，也不知道②方向和④方向小船具体的方向关系，所以两次小船可能在同一地点到对岸。故C错误；‎ D、船头指向为C，则船过河的时间最短为t．故D正确。‎ ‎3.如图所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为R，重力加速度为g,若质量为m的火车转弯时速度大于，则 A. 内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压 C. 这时铁轨对火车的支持力等于mgcosθ D. 这时铁轨对火车的支持力小于mg/cosθ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、火车的重力和轨道对火车的支持力的合力恰好等于需要的向心力时，此时火车的速度正好是，当火车转弯的速度大于，需要的向心力增大，而重力与支持力的合力不变，所以合力小于了需要的向心力，外轨就要对火车产生一个向里的力来提供向心力，所以此时外轨对外侧车轮轮缘有挤压。故A错误，B正确。‎ CD、当内外轨没有挤压力时，受重力和支持力，N，由于外轨对火车的作用力F沿着轨道平面，此时有：，则，故支持力大于，故CD错误。‎ ‎4.如图为一种“滚轮-平盘无极变速器”的示意图,它由固定于主动轴上的平盘和可随从动轴移动的圆柱形滚轮组成.由于摩擦的作用,当平盘转动时,滚轮就会跟随转动,如果认为滚轮不会打滑,那么主动轴的转速n1、从动轴的转速n2、滚轮半径r以及滚轮中心距离主动轴轴线的距离x之间的关系是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】从动轴的转速n2、滚轮半径r，则滚轮边缘的线速度大小为v1＝2πn2r，滚轮与主动轮接触处的线速度大小v2＝2πn1x．根据v1＝v2，得2πn2r＝2πn1x，解得n2＝n1，故A正确，BCD错误。‎ ‎5.跳台滑雪运动员的动作惊险而优美，其实滑雪运动可抽象为物体在斜坡上的平抛运动．如图所示，设可视为质点的滑雪运动员从倾角为θ的斜坡顶端P处，以初速度v0水平飞出，运动员最后又落到斜坡上A点处，AP之间距离为L，在空中运动时间为t，改变初速度v0的大小，L和t都随之改变．关于L、t与v0的关系，下列说法中正确的是(　　)‎ A. L与v0成正比 B. L与v0成反比 C. t与v0成正比 D. t与成正比 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 运动员落在斜面上，则位移与水平方向的夹角就等于斜面的倾角θ，因此有，其中，，则，，故t与成正比，L与成正比，选项C正确。‎ 点睛：根据平抛运动规律：水平方向上匀速直线运动，竖直方向上自由落体运动列式联立可求解 ‎6.如图，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动．据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动．以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小．以下判断正确的是(　　)‎ A. a2>a3>a1 B. a2>a1>a3 C. a3>a1>a2 D. a3>a2>a1‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】空间站与月球绕地球同周期运动，据可得，空间站向心加速度比月球向心加速度小，即.地球同步卫星和月球均是地球对它们的万有引力充当向心力，即，地球同步卫星到地心的距离小于月球到地心的距离；则.综上，；故D项正确，ABC三项错误。‎ ‎7. 如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 B. 小球在水平线ab以上的管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力 C. 小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力 D. 小球通过最高点时的最小速度vmin=‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：A、小球在水平线ab以上管道运动，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，可能外侧壁对小球有作用力，也可能内侧壁对小球有作用力．故A、B错误．‎ C、小球在水平线ab以下管道运动，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，而内侧管壁对小球一定无作用力，故C正确．‎ D、在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于0时，内管对小球产生弹力，大小为mg，故最小速度为0．故D错误．‎ 故选：C．‎ ‎8.如图，A、B两个小球分别用两根长度不同的细线悬挂在天花板上的O点，若两个小球绕共同的竖直轴在水平面做匀速圆周运动，它们的轨道半径相同，绳子与竖直轴的夹角不同，OA绳与竖直轴的夹角为60°，OB绳与竖直轴的夹角为30°，则两个摆球在运动过程中，正确的是 A. A、B两球的质量之比为 B. A、B两球所受绳子的拉力之比为 C. A、B两球运动的角速度比为 D. A、B两球运动的线速度之比为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、小球均靠重力和拉力的合力提供向心力，轨道半径相同，故有mgtanθ，由题意无法得出两球的质量之比，故A错误；‎ B、由题意得：，由于无法得出两球的质量之比，故也无法求出两球所受的绳子拉力之比，故B错误；‎ CD、小球均靠重力和拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有：mgtanθ，解得，v，两球做圆周运动的半径相等，tanθA：tanθB＝3：1，则，，故C正确，D错误。‎ ‎9.宇宙飞船在距离地面等于地球半径高度绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光(可认为是平行光)，在飞船运行的过程中，有一段时间飞船会进入地球阴影区，如图所示，已知地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，则在飞船运动的一个周期内，飞船的太阳能电池板接收不到太阳光的时间为(　　)‎ A. T＝ B. T＝‎ C. T＝ D. T＝‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 由地球的万有引力提供卫星的向心力，r＝2R，‎ 解得，‎ 由几何关系得飞船的太阳能电池板接收不到太阳光的范围，如图：‎ 刚好接收不到太阳光的位置与地球相切，‎ OA＝r＝2R，根据三角函数关系得α＝60°‎ 所以运动的一个周期内，飞船的太阳能电池板接收不到太阳光的时间为t＝T＝.‎ 故选：A ‎10.如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，设卫星在1轨道和3轨道正常运行的速度和加速度分别为v1、v3和a1、a3，在2轨道经过P点时的速度和加速度为v2和a2，且当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时周期分别为T1、T2、T3，以下说法正确的是 A. v1＞v2＞v3 B. v1＞v3＞v2 C. a1＞a2＞a3 D. T3＞T2＞T1‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得线速度v，所以v1＞v3，在椭圆轨道远地点实施变轨成圆轨道是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力小于卫星所需向心力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力，卫星在轨道3上经过P点的速率大于在轨道2上经过P点的速率，即v3＞v2，故有v1＞v3＞v2，故A错误，B正确；‎ C、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得a，所以a1＞a3＝a2。故C错误；‎ D、根据开普勒第三定律得k，所以T1＜T2＜T3．故D正确。‎ ‎11.如图所示，一个半径R=0.75m的半圆柱体放在水平地面上，一小球从圆柱体左端A点正上方B点水平抛出(小球可视为质点)，恰好从半圆柱体的C点掠过。已知O为半圆柱体圆心，OC与水平方向夹角为53°，重力加速度为g=10m/s2，则 A. 小球从B点运动到C点所用时间为0.4s B. 小球从B点运动到C点所用时间为0.3s C. 小球做平抛运动的初速度为4m/s D. 小球做平抛运动的初速度为6m/s ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、小球做平抛运动，飞行过程中恰好与半圆轨道相切于C点，知速度与水平方向的夹角为37°，设位移与水平方向的夹角为θ，则有：tanθ，因为tnaθ，R＝0.75m，解得 y，根据y得，t，故A错误，B正确。‎ CD、小球平抛运动初速度，故C正确，D错误。‎ ‎12.如图所示，物块B套在倾斜杆上，并用轻绳与物块A相连，今使物块B沿杆由点M匀速下滑到N点，运动中连接A、B的轻绳始终保持绷紧状态，在下滑过程中，正确的是 A. 物块A的速度先变大后变小 B. 物块A的速度先变小后变大 C. 物块A始终处于超重状态 D. 物块A先处于超重状态后处于失重状态 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图：‎ 根据平行四边形定则，沿绳子方向的速度为：vA＝vBcosθ，可知θ在增大到90°的过程中，A的速度方向向下，且逐渐减小；由图可知，当B到达P点时，B与滑轮之间的距离最短，θ＝90°，A的速度等于0，随后A向上运动，且速度增大。所以在B沿杆由点M匀速下滑到N点的过程中，A的速度先向下减小，然后向上增大。故A错误，B正确；‎ CD、物体A向下做减速运动和向上做加速运动的过程中，加速度的方向都向上，所以A始终处于超重状态。故C正确，D错误。‎ ‎13.已知地球和火星的半径分别为R1、R2，绕太阳公转轨道可视为圆，轨道半径分别为r1′、r2‎ ‎′，公转线速度分别为v1′、v2′，地球和火星表面重力加速度分别为、，平均密度分别为、,地球第一宇宙速度为v1，飞船贴近火星表面环绕线速度为v2，则下列关系正确的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据万有引力提供向心力得：Gm，得v，r′是行星公转半径，地球和火星的公转半径之比为r1′：r2′，所以公转线速度之比，故A正确；‎ B、与行星公转相似，对于卫星，线速度表达式也为v，由于不知道地球和火星的质量之比，所以无法求出，故B错误。‎ C、卫星贴近表面运行时，有 Gm，得：M，行星的密度为：ρ（其中T为星球表面卫星运行的周期，r为星球半径），故为定值，故，故C正确；‎ D、在行星表面，由重力等于万有引力，有 Gmg，r是行星的半径，得：g，则有 GM＝gr2，由于地球与火星的质量不等，则≠，故D错误。‎ ‎14.如图所示，在水平圆盘上放有质量分别为m、m、2m的可视为质点的三个物体A、B、C, 圆盘可绕垂直圆盘的中心轴转动.三个物体与圆盘的动摩擦因数均为 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.三个物体与轴O共线且OA=OB=BC=r=0.2m，现将三个物体用轻质细线相连，保持细线伸直且恰无张力.若圆盘从静止开始转动，且角速度ω缓慢增大，已知重力加速度为g=10m/s2,则对于这个过程，下列说法正确的是 A. A、B两个物体同时达到最大静摩擦力 B. B、C两个物体的静摩擦力先增大后不变 C. 当rad/s时A、B、C整体会发生滑动 D. 当 时，在ω增大的过程中B、C间细线的拉力不断增大 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC、当圆盘转速增大时，由静摩擦力提供向心力。三个物体的角速度相等，由F＝mω2r可知，因为C的半径最大，质量最大，故C所需要的向心力增加最快，最先达到最大静摩擦力，此时：μ•2mg＝2m，解得：ω1rad/s，当C的摩擦力达到最大静摩擦力之后，BC开始提供拉力，B的摩擦力增大，达最大静摩擦力后，AB之间绳开始有力的作用，随着角速度增大，A的摩擦力将减小到零然后反向增大，当A与B的摩擦力也达到最大时，且BC的拉力大于AB整体的摩擦力时物体将会出现相对滑动，此时A与B还受到绳的拉力，对C可得：T+μ•2mg＝2m，对AB整体可得：T＝2μmg，解得：ω2，当rad/s 时整体会发生滑动，故A错误，BC正确；‎ D、当rad/srad/s时，在ω增大的过程中B、C间的拉力逐渐增大，故D正确；‎ 二、实验题：本题共2小题，共12分。‎ ‎15.某物理兴趣小组利用电子秤探究小球在竖直面内的圆周运动。他们到物理实验室取来电子秤，铁架台，系有长度为L轻质细线的小球等。‎ ‎(1)将铁架台单独放在电子秤上，其读数为M；将小球单独放在电子秤上其读数为m。‎ ‎(2)组装好实验装置如图所示，保持细线自然长度将小球拉至使细线处于水平位置，此时电子秤读数为________（填写“M+m”或“M”或“大于M+m”或“处于M和M+m之间”）。‎ ‎(3) 松手后，小球向下运动，此时看到电子秤读数____（“逐渐增大”或“逐渐减小”或“保持不变”）‎ ‎(4) 当小球运动到最低点时，细线的拉力为_________，电子秤的读数为________‎ ‎【答案】 (1). M (2). 逐渐增大 (3). 3mg (4). M+3m ‎【解析】‎ ‎【详解】（2）保持细线自然长度将小球拉至使细线处于水平位置，此时绳子拉力为零，铁架台对电子秤的压力等于铁架台的重力，所以电子秤的读数为M。‎ ‎（3）小球松手后，向下运动，径向的合力提供向心力，绳子的拉力越来越大，拉力在竖直方向的分力越来越大，可知铁架台对电子秤的压力越来越大，电子秤示数逐渐增大。‎ ‎（4）当小球运动到最低点时，对小球分析，根据牛顿第二定律得，F﹣mg，解得F＝3mg，即细线的拉力为3mg，电子秤受到的压力为Mg+3mg，则电子秤的示数为M+3m。‎ ‎16.在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。‎ ‎（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出一些操作要求，将你认为正确选项的前面字母填在横线上：____________________。‎ ‎（a）通过调节使斜槽的末端保持水平 ‎（b）每次释放小球的位置必须不同 ‎（c）每次必须由静止释放小球 ‎（d）记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降 ‎（e）小球运动时不应与木板上的白纸（或复写纸）相接触 ‎（f）将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 ‎（2）一个同学在实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离相等的三点A、B、C，量得= 0. 2m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1 = 0. 1m，h2 = 0. 2m，利用这些数据，可求得：‎ ‎①物体抛出时的初速度为_________m/s；‎ ‎②物体经过B时竖直分速度为________m/s；‎ ‎③抛出点在A点上方高度为__________m处。‎ ‎【答案】 (1). (a)(c)(e) (2). 2m/s (3). 1.5 m/s (4). 0.0125m ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）结合实验原理以及实验步骤进行分析即可；‎ ‎（2）根据竖直方向运动特点，求出物体运动时间； 然后利用水平方向小球匀速运动的特点，根据x=v0‎ t即可求出物体的初速度； 匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即AC在竖直方向上的平均速度等于B点的竖直分速度； 根据B点竖直方向的速度大小，求出从抛出到B点的时间，从而求出从抛出到A点的时间，然后求出物体抛出点到A点的水平距离；‎ ‎【详解】（1）为使小球每次以相同的水平速度离开斜槽，让小球做平抛运动，小球必须沿水平方向从斜槽上飞出，即调节使斜槽的末端保持水平，为使小球抛出时的速度相等，每次应从斜槽的同一位置由静止释放小球，同时为减小实验误差，小球在运动过程中，不能与方格纸相碰，而记录小球位置用的木条（或凹槽）每次不一定等距离下降，最后将球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑的曲线将各点连接成抛物线，故（a）（c）（e）正确，（b）（d）（f）错误；‎ ‎（2）①在竖直方向上根据，则 物体抛出时的初速度； ②经过B点时的竖直分速度：； ③抛出点到B点的运动时间： 从抛出到运动到A点需要的时间： 则抛出点在A点上方高度：。‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握平抛运动的处理方法，以及匀变速直线运动的两个推论：在连续相等时间内的位移之差是一恒量；某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。‎ 三、计算题：本题共3小题，共32分。解答应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能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎17.一架飞机在离地面1 500 m高处以360 km/h的速度水平匀速飞行并投放物体．投放的物体离开飞机10 s后自动打开降落伞，做匀速直线运动．假设水平方向的运动不受降落伞的影响，为将物体投到地面某处，应在据地面目标水平距离多远处开始投下？并求物体落地速度的方向．(取g＝10 m/s2)‎ ‎【答案】2 000 m，落地速度与水平方向的夹角45°‎ ‎【解析】‎ 物体离开飞机后先做平抛运动，接着做斜向下的匀速直线运动．‎ 平抛运动过程中；10 s内平抛运动的竖直位移.‎ ‎10 s内水平位移.‎ ‎10 s末的竖直速度 设10 s末物体速度与水平方向的夹角为θ，则 即落地速度与水平方向的夹角为.‎ 匀速直线运动过程中：‎ 竖直位移.‎ 匀速运动时间 该段时间内的水平位移 投弹处与地面目标水平距离.‎ ‎18.由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同：若地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G，地球可视为质量均匀分布的球体．求：‎ ‎（1）地球半径R；‎ ‎（2）地球的平均密度；‎ ‎（3）若地球自转速度加快，当赤道上的物体恰好能“飘”起来时，求地球自转周期T'．‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）在两极：，在赤道处： ‎ ‎ 可得： ‎ ‎（2）在地球表面两极 ，由密度公式： ‎ 解得： ‎ 赤道上的物体恰好能飘起来，物体受到的万有引力恰好提供向心力， 由牛顿第二定律可得：‎ 解得：‎ 点睛：解答此题要清楚地球表面的物体受到的重力等于万有引力，根据万有引力定律和牛顿第二定律，地球近地卫星所受的万有引力提供向心力。‎ ‎19.如图所示,半径为R的圆盘的转轴OO'与竖直方向OO1的夹角θ=30°,O为圆盘中心,O1为O的投影点,OO1的长度H =m。小物块A放置在圆盘的边缘,小物块A与圆盘间的动摩擦因数μ =,它们间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现使圆盘绕轴OO'从静止开始转动起来,逐渐增大转速,小物块恰好在最低点离开圆盘,g取10 m/s2。‎ ‎(1)若R =m,则小物块A落地后的落点到O1的距离为多大?（结果可保留根式）‎ ‎(2)若R大小可调节(R <3m),求小物块A离开圆盘过程中的最大水平距离。‎ ‎【答案】（1）m （2）m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小物块A处于最低点且摩擦力达到滑动摩擦力时恰好飞出做平抛运动,设小物块A做平抛运动的初速度为v由牛顿第二定律有：‎ 设小物块A做平抛运动的时间为t、水平距离为x,落点到O1距离为s，‎ 由运动学公式有：，‎ 由几何关系有 联立解得m ‎ (2)若R大小可以改变，由(1)得 即 由数学知识可知,当R=H时, 水平距离最大 最大水平距离m ‎ ‎