四川省绵阳南山中学2022-2023学年高一下学期3月月考物理 Word版含解析.docx

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绵阳南山中学2023年春2022级高一下3月月考物理试卷答题卷共2页，满分100分，时间75分钟．第Ⅰ卷（选择题，共48分）一、本大题12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项是符合题目要求的，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错或不选的得0分。1.如图所示，旋臂式起重机的旋臂保持不动，可沿旋臂“行走”的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，而是吊着货物沿旋臂水平运动，现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶，同时又启动天车上的起吊电动机，使货物沿竖直方向做匀加速运动，此时，我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是图中的（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】【详解】我们站在地面上观察，货物既沿水平方向匀速运动，又沿竖直方向做匀加速运动，设水平方向速度大小为v，加速度大小为a，经过时间t时，货物水平位移大小为竖直位移大小联立得到根据数学知识可知，轨迹是向上弯曲的抛物线。 故选B。2.如图所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则（　　）A.绳的张力可能为零B.桶对物块的弹力不可能为零C.随着转动的角速度增大，绳的张力保持不变D.随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大【答案】C【解析】【详解】A．由于桶的内壁光滑，所以桶不能提供给物块竖直向上的摩擦力，绳的拉力的竖直分力与物块的重力保持平衡，所以绳的拉力一定不等于零，故A错误；B．由于桶的内壁光滑，绳的拉力沿竖直向上的分力与重力平衡，若绳的拉力沿水平方向的分力恰好提供向心力，则桶对物块的弹力恰好为零，故B错误；CD．由题图知，若它们以更大的角速度一起转动，则绳子与竖直方向的夹角不变，因为绳的拉力满足则绳子的拉力保持不变，故C正确，D错误。故选C。3.在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为，则（　　） A.该弯道的半径B.当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变C.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压D.当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压【答案】AB【解析】【详解】AB．火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为，根据牛顿第二定律得解得可知火车规定的行驶速度与质量无关，AB正确；C．当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，C错误；D．当火车速率小于v时，重力和支持力的合力偏大于所需的向心力，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨，D错误。故选AB。4.如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为，在用力蹬脚踏板前进的过程中，下列说法正确的是（　　）A.小齿轮和后轮的角速度大小之比为B.大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为C.大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为D.大齿轮和小齿轮轮缘的向心加速度大小之比为【答案】B 【解析】【详解】A．小齿轮和后轮是同轴转动，角速度相等，选项A错误；B．大齿轮和小齿轮边缘的线速度相等，根据v=ωr可知，角速度大小之比为1：4，选项B正确；C．根据v=ωr可知，小齿轮和后轮边缘的线速度之比为1:16，则大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1:16，选项C错误；D．根据可知，大齿轮和小齿轮轮缘的向心加速度大小之比为1：4，选项D错误。故选B。5.如图所示，悬线一端固定在天花板上的O点，另一端穿过一张CD光盘的中央小孔后拴着一个橡胶球，橡胶球静止时，竖直悬线刚好挨着水平桌面的边缘。现将CD光盘按在桌面上，并沿桌面边缘以速度v匀速移动，移动过程中，CD光盘中央小孔始终紧挨桌面边线，当悬线与竖直方向的夹角为θ时，小球上升的速度大小为（　　）A.vsinθB.vcosθC.vtanθD.【答案】A【解析】【分析】 【详解】由题意可知，线与光盘交点参与两个运动，一是沿着线的方向运动，二是垂直线的方向运动，则合运动的速度大小为v，由数学三角函数关系，则有v线=vsinθ而沿线方向的速度大小，即为小球上升的速度大小，故A正确，BCD错误；故选A。6.如图所示，B为竖直圆轨道的左端点，它和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α。一小球在圆轨道左侧的A点以速度v0平抛，恰好沿B点的切线方向进入圆轨道。已知重力加速度为g，则AB之间的水平距离为（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】根据平行四边形定则知，小球通过B点时竖直方向上的分速度vy=v0tanα则运动的时间则AB间的水平距离 故A正确，BCD错误。故选A。7.如图所示，边长为a的正方体无盖盒子放置在水平地面上，O为直线A′B′上的一点，且与的距离为a。将小球（可视为质点）从O点正上方距离2a处以某一速度水平抛出，不计空气阻力，重力加速度为g。为使小球能落在盒子内部，则小球抛出时的速度不超过（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】当小球恰好从C点落入盒子时水平速度最快，此时小球的水平位移为竖直位移为，根据平抛运动的规律得联立解得故选A。8.如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为30°和60°，有A、B两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　) A.A、B球受到的支持力之比为∶3B.A、B球的向心力之比为∶1C.A、B球运动的角速度之比为3∶1D.A、B球运动的线速度之比为1∶1【答案】CD【解析】【详解】A．设小球受到的支持力为FN，向心力为F，根据受力分析，则有FNsinθ＝mg可得A、B球受到的支持力之比为FNA∶FNB＝选项A错误；B．根据受力分析，则有可得A、B球的向心力之比为FA∶FB＝3∶1选项B错误；C．小球运动轨道高度相同，根据几何关系，可得半径为R＝htanθ则有RA∶RB＝1∶3根据F＝mω2R解得ωA∶ωB＝3∶1选项C正确；D．根据 v＝ωR可得vA∶vB＝1∶1选项D正确。故选CD。9.如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是（　　）A.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动【答案】BC【解析】【详解】光滑水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力A．若拉力突然变大，则小球将沿轨迹Pc做近心运动，不会沿轨迹Pb做离心运动，故A错误；BD．若拉力突然变小，则小球将做离心运动，但由于力与速度有一定的夹角，小球将做曲线运动，故B正确，D错误；C．若拉力突然消失，则小球将沿着P点处的切线运动，故C正确。故选BC。10.在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置图，则以下操作合理的是（） A.选用装置图甲可以探究出平抛运动在水平方向做的是匀速直线运动B.选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地C.选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端A一定要低于水面D.选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球【答案】CD【解析】【详解】A．选用装置图甲可以探究出平抛运动在竖直方向做的是自由落体运动，故A错误；B．选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，应该用耳朵听A、B两球是否同时落地，故B错误；C．选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端A一定要低于水面，故C正确；D．选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球，故D正确。故选CD11.A、B两小球分别从图所示位置被水平抛出，落地点在同一点M，B球抛出点离地面高度为h，与落地点M水平距离为x，A球抛出点离地面高度为2h，与落地点M水平距离为2x，忽略空气阻力，重力加速度为g，关于A、B两小球的说法正确的是（）A.A球的运动的时间是B球运动的时间的倍B.A球的运动的时间是B球运动的时间的2倍C.A球的初速度是B球初速度的倍 D.A球的初速度是B球初速度的2倍【答案】AC【解析】【详解】AB．小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有，可得可知A球的运动的时间是B球运动的时间的倍，故A正确，B错误；CD．水平方向做匀速直线运动，则有，可得可知A球的初速度是B球初速度的倍，故C正确，D错误。故选AC。12.如图所示，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴的距离为l，b与转轴的距离为3l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g，圆盘以角速度绕转轴匀速转动，若圆盘的角速度从零逐渐增大的过程中，下列说法正确的是（）A.小木块b开始相对圆盘滑动的临界角速度为B.小木块b开始相对圆盘滑动的临界角速度为 C.当圆盘的角速度为时，小木块a所受摩擦力的大小为D.当圆盘角速度为时，小木块a所受摩擦力的大小为【答案】AD【解析】【详解】AB．对小木块b小木块b开始相对圆盘滑动的临界角速度为A正确，B错误；CD．当圆盘的角速度为时，对小木块a得C错误，D正确。故选AD。第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空题（每空2分，共计16分）13.向心力演示器如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动。小球做匀速圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒9下降，从而露出标尺10，根据标尺10上露出的红白相间的等分格，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。当把皮带放在皮带盘第二档时，此时皮带盘的半径之比为，将质量均为的钢球分别放在长、短槽上半径相等的横臂挡板内侧，然后匀速摇动手柄，记录实验数据，研究小球做圆周运动所需要的向心力与角速度之间的关系。根据实验数据，请回答： （1）当把皮带放在皮带盘第二档时，变速轮塔2和3的角速度之比为______；（2）匀速摇动手柄后，标尺10左、右两边露出的格数之比约为______；（3）根据该实验操作，可粗略判断做匀速圆周运动所需向心力大小与角速度的关系是______。【答案】①.②.③.与角速度的平方成正比【解析】【详解】（1）[1]当把皮带放在皮带盘第二档时，此时皮带盘的半径之比为，根据可知变速轮塔2和3的角速度之比为（2）[2]由图可知标尺10上露出的红白相间的格数之比约为。（3）[3]由于标尺10上露出的红白相间的格数之比约为，则有可粗略判断做匀速圆周运动所需向心力大小与角速度的平方成正比。14.在“研究平抛运动”的实验中，可利用如图1实验装置描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：A．让小球多次从同一位置静止释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图2中a、b、c、d所示。 B．按实验原理图安装好器材，注意使平抛轨道的抛射端处于______位置，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立直角坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的运动轨迹。（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上；（2）上述实验步骤的合理顺序是：______。（3）已知右图中小方格边长L＝1.25cm，则小球平抛的初速度为______（用L、g表示），其值是______：（结果保留两位有效数字，取）（4）b点的速度______。（用L、g表示）【答案】①.水平②.BAC③.④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]小球从斜槽末端飞出能做平抛运动，则应使平抛轨道的抛射端处于水平位置。（2）[2]遵循先安装后实验最后数据处理规律，则正确的步骤应该是：BAC；（3）[3][4]已知图中小方格的边长，L=1.25cm，小球竖直方向做自由落体运动，根据可得则小球平抛的初速度为可解得代入数据可得（4）[5]物体在b点时竖直方向的速度所以b点的速度为 三、本大题3小题，共36分。要求写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。15.已知某条河的河宽为d＝100m，河水的流动速度为，方向与河岸平行，假设这条河的两岸是理想的平行线。一小船在静水中的速率为，现小船欲到达河的对岸，试分析：（1）若，要使小船渡河航程最短，应如何航行？最短航程为多少？（2）若小船以的加速度从静止开始渡河，要使渡河耗时最少，应如何航行？最短时间为多少？【答案】（1）船头与河岸上游的夹角为，；（2）船头与河岸垂直渡河，【解析】【详解】（1）若，由于要使小船渡河航程最短，应使合速度方向与河岸方向垂直，设船头与河岸上游的夹角为，则有可得最短航程为河宽，则有（2）若小船以的加速度从静止开始渡河，要使渡河耗时最少，则船头与河岸垂直，设最短时间为，则有解得16.南山中学的小明同学利用课余时间在篮球场训练三分线投篮，在一次训练时，他将篮球从某高处以6m/s的初速度、以30°抛射角斜向上抛出，结果篮球没有投进篮筐而直接落在了地上，已知落地时篮球的速度方向和水平线的夹角为60°，忽略空气阻力，g取，求：（1）篮球在空中运动的时间；（2）篮球抛出点与落地点之间的水平距离；（3）抛出点离地面的高度。【答案】（1）；（2）；（3）3.6m 【解析】【详解】（1）如图所示石子落地时的速度方向和水平线的夹角为60°，则有即取竖直向上为正方向，落地时竖直方向的速度向下，则有解得（2）石子在水平方向上做匀速直线运动，则有（3）设抛出点离地面的高度为，由竖直方向位移公式得解得17.如图所示，质量为m=1.2kg的小球P（可以看成质点），用两根轻绳OP和O′P在P点拴结后再分别系于竖直轴上相距0.3m的O、O′两点上，绳OP长0.5m，绳O′P长0.4m。（1）今在小球上施加一方向与水平方向成θ=37°角的拉力F，将小球缓慢拉起.当绳O′P刚伸直时，拉力F的大小是多少？(已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)（2）如果撤去拉力F，使轴加速转动，求两绳绷紧时的最小角速度；（3）如果撤去拉力F，使轴匀速转动，设绳O′P对球的作用力为F′，系统与轴一起转动的角速度为ω，请写出F′与角速度ω的关系式并且作F′－ω2的图象。 【答案】（1）10N；（2）rad/s；（3）F′=0.48ω2－16，【解析】【分析】【详解】（1）绳O′P刚拉直时，设OP绳拉力为FT1，此时O′P绳子拉力为零，小球受力如图甲所示，根据几何关系可sinα=所以有α=37°根据共点力的平衡条件可得Fcosθ=FT1cosα，Fsinθ＋FT1sinα=mg联立解得F=10N（2）如果撤去力F，使轴加速转动，角速度最小对应的是O′P绳的拉力为零，合力提供向心力，故 F合=mgtan53°=mω2rO′P解得ω=rad/s（3）当角速度大于rad/s时，绳子O′P有拉力，球受重力、两个拉力，合力提供向心力。如图乙所示，竖直方向FT1′sin37°=mg水平方向F′＋FT1′cos37°=mω2rO′P联立解得F′=0.48ω2－16作F′－ω2的图象，如图丙所示