2018-2019学年黑龙江省双鸭山市第一中学高一4月月考物理试题（解析版）

2018-2019学年黑龙江省双鸭山市第一中学高一4月月考物理试题（解析版）

‎2018-2019学年黑龙江省双鸭山市第一中学高一4月月考 物理试题（解析版）‎ 一、选择题：（每题5分，共60分，其中1-8单选，9-12多选，选不全得3分，选错不得分。）‎ ‎1.如图所示，有两条位于同一竖直平面内的水平轨道，轨道上有两个物体A和B，它们通过一根绕过定滑轮O的不可伸长的轻绳相连接，物体A以速率=10m/s匀速运动，在绳与轨道成30°角时，物体B的速度大小为（   ）‎ A. 5 m/s B.  m/s C. 20 m/s D.  m/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】将B点的速度分解如图所示：‎ 则有：‎ v2=vA，v2=vBcos30∘.‎ 解得：vB=vA/cos30∘==m/s，故D正确，ABC错误；‎ 故选：D.‎ ‎2.如图所示，A球在B球的斜上方，两球相向水平抛出。若要使两球在与两球抛出的距离相等的竖直线上相遇，则 A. A、B两球要同时抛出 B. B球要先抛出 C. A球抛出时的速度大于B球抛出时的速度 D. A球抛出时的速度小于B球抛出时的速度 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、两球都做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，则有 h，得 t，可知A平抛运动的时间较长，所以A球要先抛出，故A B错误；‎ CD、水平方向有 x＝v0t，因为x相等，A平抛运动的时间较长，所以A球抛出时的速度小于B球抛出时的速度，故C错误，D正确。‎ ‎3.某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮，如图所示，其半径分别为r1、r2、r3，若甲轮的角速度为ω，则丙轮边缘上某点的向心加速度为(　　)‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】甲丙的线速度大小相等,根据知甲丙的向心加速度之比为r3：r1,甲的向心加速度 ,则 .所以A选项是正确的,B、C、D错误.‎ 故选A ‎【点睛】甲乙丙三个轮子的线速度相等,根据求出丙轮边缘上某点的向心加速度 ‎4.如图所示，用一水平木板托着一个物块，使它们一起在竖直平面内做匀速圆周运动，运动过程中物块与木板始终保持相对静止，木板始终保持水平，图中A、C两个位置分别是运动轨迹的最低点和最高点，B位置与轨迹圆心等高。下列说法正确的是 A. 在A位置，物块处于平衡状态 B. 在B位置，物块有向右运动的趋势 C. 在C位置，物块对木板的压力等于物块的重力 D. 从A到B再到C的过程中，物块一直处于超重状态 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、在A位置，物块的合外力指向圆心，即合力不为零，不是处于平衡状态，故A错误；‎ B、在B位置，向心力由摩擦力提供，摩擦力水平向左，物块有向右运动的趋势，故B正确；‎ C、在C位置，物块的重力和木板对物块的支持力的合力提供向心力，因此物块对木板的压力小于物块的重力，故C错误；‎ D、从A到B过程中，物块有向上的分加速度，处于超重状态，从B到C过程中，物块有向下的分加速度处于失重状态，故D错误；‎ 故B正确；‎ ‎5.如图所示，轻杆长为L，一端固定在水平轴上的O点，另一端系一个小球（可视为质点）．小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动，且能通过最高点，g为重力加速度．下列说法正确的是（　　）‎ A. 小球通过最高点时速度可能小于 B. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力不可能为零 C. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大 D. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】小球在最高点时，杆对球可以表现为支持力，由牛顿第二定律得：mg-F=m，则得v＜，故A正确。当小球速度为时，由重力提供向心力，杆的作用力为零，故B错误。杆子在最高点可以表现为拉力，此时根据牛顿第二定律有mg+F=m，则知v越大，F越大，即随小球速度的增大，杆的拉力增大。小球通过最高点时杆对球的作用力也可以表现为支持力，当表现为支持力时，有mg-F=m，则知v越大，F越小，即随小球速度的增大，杆的支持力减小，故CD错误。故选A。‎ ‎6.若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L。已知月球半径为R，万有引力常量为G。则下列说法正确的是(　　)‎ A. 月球表面的重力加速度g月＝ B. 月球的质量m月＝‎ C. 月球的自转周期T＝ D. 月球的平均密度ρ＝‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】平抛运动的时间．再根据h=gt2得： ，故A正确；由，可得：．故B错误。根据题目条件不能求解月球自转的周期，选项C错误；月球的平均密度，故D错误；故选A。‎ ‎7.有一项杂技表演的是骑康托车沿圆锥面运动，其物理模型如图所示。现有两个质量相同的车手骑着质量相同的摩托车A和B紧贴圆锥的内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动(圆锥壁始终固定不动，不计一切摩擦)。则下列说法正确的是（ ）‎ A. 摩托车A对圆锥壁的压力大小等于摩托车B对圆锥壁的压力大小 B. 摩托车A的加速度大小等于摩托车B的加速度大小 C. 摩托车A的运动周期等于摩托车B的运动周期 D. 摩托车A的线速度大小等于摩托车B的线速度大小 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ A、任取一摩托车,设圆锥壁和水平面的夹角为,圆锥壁对摩托车的支持力为F,摩托车的运行轨道半径为r,则在竖直方向上有 ,计算得出 由于两摩托车质量相等，所以力F也相等，故A对 B、根据水平方向上有: ，角度和力F都相等，所以两摩托车运动的加速度也是相等的,故B对；‎ C、根据 由于运动的半径不相等，所以运动的周期也不相等，故C错；‎ D、根据 ，则半径大的速度也大，所以摩托车A的线速度大小大于摩托车B的线速度大小故D错；‎ 故选AB 点睛： 摩托车靠重力和支持力的合力提供向心力,结合平行四边形定则求出支持力,从而比较大小.根据牛顿第二定律得出线速度、角速度、周期的表达式,从而比较大小.‎ ‎8.如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星。则下列说法正确的是（　　）‎ A. 角速度的大小关系是 B. 向心加速度的大小关系是 C. 线速度的大小关系是 D. 周期的大小关系是 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意有ωa=ωc，由万有引力提供向心力有，得，因为rb＜rc，所以有ωb＞ωc，则有ωa＜ωb，故A正确；由题意有aa＜ac，由万有引力提供向心力有 ，得，因为rb＜rc，所以有，ab＞ac，则有aa＜ab，故B错误；由万有引力提供向心力有，得，因为rb＜rc，所以有vb＞vc，故C正确；由万有引力提供向心力有，得，因为rb＜rc，所以有Tc＞Tb，故D错误。故选AC。‎ ‎9.有一底面半径为r的筒绕其中心轴线做角速度为ω的匀速圆周运动，如图所示．今用一枪对准筒的轴线射击，当子弹穿过圆筒后发现筒上留下两个弹孔，且两弹孔的连线正好位于筒的一条直径上，则子弹的速度可能值为(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 子弹沿圆筒直径穿过圆筒，结果发现圆筒上两弹孔的连线正好位于筒的一条直径上，在子弹飞行的时间内，筒有可能转动n圈，结合时间相等，从而得出子弹的速度；‎ ‎【详解】筒的周期，筒上留有两个弹孔，说明在子弹打穿筒的过程中，筒有可能转动n圈，故经历的时间 ，则子弹的速度为：，这里的n＝1，2，3…，即分母为整数，当时，；当时，，故选项AB正确，CD错误。‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道圆筒转动的周期性，抓住子弹飞行的时间和圆筒转动时间相等进行求解。‎ ‎10.如图所示，一质量为m的物块（可视为质点）从半径为R的半球形碗口下方的A点下滑到碗的最低点的过程中，物块的速率不变，则 A. 物块下滑过程中所受的合力大小不变 B. 因为物块的速率不变，所以物块的加速度为零 C. 物块下滑过程中所受的摩擦力大小不变 D. 物块下滑过程中，其与接触面间的动摩擦因数不断减小 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ A、从A点下滑到碗的最低点的过程中，物块的速率不变，故做了匀速圆周运动，所以合力提供了做圆周运动的向心力，所以合力的大小是不变的，故A正确；‎ B、由于做曲线运动，所以合外力不为零，则加速度也不为零，故B错误；‎ CD、物体受力如图所示：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 当物块向下运动时： 减小， 增大，则N也增大， 减小，则f也减小，但N在增大，所以要使f减小，则必须让摩擦因数减小，故C错；D对；‎ 故选AD ‎11.我国在2018年12月8日发射的“嫦娥四号”，可以更深层次、更加全面的探测月球地貌、资源等方面的信息。已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，“嫦娥四号”绕月球做圆周运动时，离月球中心的距离为r，根据以上信息可知下列结果正确的是（ ）‎ A. “嫦娥四号”绕月球运行的周期为 B. “嫦娥四号”绕月球运行的速度大小为 C. 月球的平均密度为 D. “嫦娥四号”所在轨道处的重力加速度为 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据根据万有引力等于向心力分析各个选择。‎ ‎【详解】根据万有引力等于向心力可得：且，联立解得，选项A正确；根据万有引力等于向心力可得：，解得，选项B正确；月球的平均密度为，选项C正确； 根据 ，可知“嫦娥四号”所在轨道处的重力加速度为，选项D错误；故选ABC.‎ ‎12.卫星A、B的运行方向相同，其中B为近地卫星，某时刻，两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，已知地球半径为R，卫星A离地心O的距离是卫星B离地心的距离的4倍，地球表面重力加速度为g，则(　　)‎ A. 卫星A、B的运行周期的比值为 B. 卫星A、B的运行线速度大小的比值为 C. 卫星A、B的运行加速度的比值为 D. 卫星A、B至少经过时间t＝，两者再次相距最近 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由地球对卫星的引力提供向心力即可求出周期、线速度和加速度之比；当卫星A、B再次相距最近时，卫星B比卫星A多运行了一周即可求出两者再次相距最近的时间。‎ ‎【详解】由地球对卫星的引力提供向心力，可知，即，而rA＝4rB ‎，所以卫星A、B的运行周期的比值为，故A错误；同理，由，可得：，所以卫星A、B的运行线速度大小的比值为，故B正确；由，解得：，所以卫星A、B的运行加速度的比值为，故C错误；由及地球表面引力等于重力大小，可知，由于B为近地卫星，所以，当卫星A、B再次相距最近时，卫星B比卫星A多运行了一周，即，联立可得，故D正确。所以BD正确，AC错误。‎ ‎【点睛】本题是卫星类型，关键要在理解的基础上记住卫星的线速度、角速度、周期、加速度等物理量与半径的关系式。‎ 二、实验题（13题10分）‎ ‎13.在做“研究平抛物体运动”的实验中，‎ ‎（1）引起实验误差的原因是____________（多选）。‎ A．小球运动时与白纸相接触 ‎ B．确定轴时，没有用重垂线 C．斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦 ‎ D．建立坐标系时，以斜槽末端口位置为坐标原点 ‎（2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图，实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线___________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛_____________。‎ ‎（3）在实验中白纸为方格纸，每个格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图乙所示，则该小球做平抛运动的初速度为_________,点的竖直分速度为__________().‎ ‎【答案】 (1). （1）ABD (2). （2）水平 (3). 初速度相同 (4). （3）1.5m/s (5). 2m/s ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)根据实验的原理和注意事项确定引起实验误差的原因.  (2)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线水平,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛初速度相同.  (3)在竖直方向上,根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔,结合水平位移和时间间隔求出初速度.根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的竖直分速度.‎ ‎【详解】(1)A、小球运动时与白纸相接触,会因为摩擦改变小球的运动轨迹,引起实验的误差,所以A选项是正确的.  B、确定Oy轴时,没有用重垂线,会引起实验的误差,所以B选项是正确的.  C、为了保证小球的初速度相等,每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽轨道不一定需要光滑,故C错误.  D、建立坐标系时,应以小球在斜槽末端时球心在白纸上的投影作为坐标原点,以斜槽末端口位置为坐标原点,会引起实验的误差,所以D选项是正确的. ‎ 故选ABD (2)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线水平,目的是保证小球的初速度水平.每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛初速度相同.  (3)在竖直方向上,根据 ,解得： ,则小球平抛运动的初速度 ‎ B点的竖直分速度 ‎ 故本题答案是： (1)ABD,(2)水平,初速度相同,(3)1.5 ；2‎ ‎【点睛】做实验题要了解实验的目的，了解平抛运动水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，并利用逐差法求解运动中的加速度；以及利用中点时刻的速度等于平均速度求运动中某点的速度。‎ 三、解答题（其中14题8分，15题8分，16题8分，17题8分，18题8分。）‎ ‎14.如图所示，水平转盘上放有质量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：‎ ‎(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；‎ ‎(2)当角速度为 时，绳子对物体拉力的大小．‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎(1)当物体恰好由最大静摩擦力提供向心力时，绳子拉力为零且转速达到最大，设转盘转动的角速度为ω0，则，得 ‎(2)当 ，，所以绳子的拉力F和最大静摩擦力共同提供向心力，此时，，即，得 ‎15.如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过后又恰好与倾角为的斜面垂直相碰。已知半圆形管道的半径为，小球可看作质点且其质量为，，求：‎ ‎（1）小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离；‎ ‎（2）小球通过管道上B点时对管道的压力大小和方向。‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据平抛运动时间求得在C点竖直分速度，然后由速度方向求得v，即可根据平抛运动水平方向为匀速运动求得水平距离； （2）对小球在B点应用牛顿第二定律求得支持力NB的大小和方向。‎ ‎【详解】（1）根据平抛运动的规律，小球在C点竖直方向的分速度 vy=gt=10m/s     ‎ 水平分速度vx=vytan450=10m/s  则B点与C点的水平距离为：x=vxt=10m     ‎ ‎（2）根据牛顿运动定律，在B点 NB+mg=m ‎ 解得  NB=50N  ‎ 根据牛顿第三定律得小球对轨道的作用力大小N, =NB=50N ‎ 方向竖直向上 ‎【点睛】该题考查竖直平面内的圆周运动与平抛运动，小球恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰到是解题的关键，要正确理解它的含义。要注意小球经过B点时，管道对小球的作用力可能向上，也可能向下，也可能没有，要根据小球的速度来分析。‎ ‎16.我国航天技术飞速发展，设想数年后宇航员登上了某星球表面。宇航员手持小球从高度为h处，沿水平方向以初速度v抛出，测得小球运动的水平距离为L。已知该行星的半径为R，引力常量为G。求：‎ ‎（1）行星表面的重力加速度；‎ ‎（2）行星的平均密度。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）小球平抛运动的水平位移x=L． 则平抛运动的时间． 根据h=gt2得，星球表面的重力加速度 ． （2）根据得， 星球的质量． 则星球的密度．‎ ‎17.如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h.已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．‎ ‎(1)求卫星B的运行周期．‎ ‎(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由万有引力定律和向心力公式得①，②‎ 联立①②解得：③‎ ‎（2）由题意得④，由③得⑤‎ 代入④得 ‎18.如图所示，内壁光滑的细导管弯成半径为R的圆形轨道竖直放置．质量为m的A球和质量为2m的B球，以大小相同的线速度在管内滚动，当A小球运动到最高点时，B小球运动到最低点，重力加速度取g．‎ ‎(1)当两球以一定速度运动时，A球运动到最高点时，A球对导管没有力，求此时导管受B球的作用力的大小和方向．‎ ‎(2)请讨论，A、B小球是否存在一个速度，出现使导管受A、B球的作用力的合力为零的情况？若存在，求此时的速度．‎ ‎【答案】（1）4mg，方向向下．‎ ‎（2）存在，．‎ ‎【解析】‎ 试题分析：‎ ‎（1）当A球运动到最高点时，对管道没有力，对A：mg=，‎ 设管道对B的作用力为FN对B：FN﹣2mg=，‎ 则FN="4mg" 由牛顿第三定律 B对管道作用力为：FN′=4mg 方向竖直向下．‎ ‎（2）当A球在下，B球在上时，对A：FA﹣mg=，‎ 对B：FB+2mg=，‎ 因为导管受A、B球的作用力的合力为零，则有：FA=FB，‎ 解得：v=．‎ 答：（1）此时导管受B球的作用力的大小为4mg，方向向下．‎ ‎（2）存在这样的速度，速度大小为．‎ ‎ ‎ ‎ ‎