重庆市第八中学2021-2022学年高一下学期第一次月考试题 物理(0001)

重庆八中高2024 级高一（下）第一次月考 物理试题 一、单项选择题：本题共7 小题，每小题4 分，共28 分。在每小题给出的四个选项 中，只有一项符合题目要求。 1. 关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是（ ） A. 向心力整个过程中始终不变 B. 向心力是根据力的性质命名的 C. 向心力的效果不能改变质点的线速度大小，只能改变质点的线速度方向 D. 向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力，但不可能是一个力的分力 【1 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】A.匀速圆周运动，向心力指向圆心，方向时刻改变，A 错误； B．向心力是能使物体产生向心加速度，使物体做圆周运动的力，是效果命名的力，B 错误； C．向心力的方向始终与质点的速度方向垂直，向心力的效果不能改变质点的线速度大小，只能 改变质点的线速度方向，C 正确； D．向心力的 作用是产生向心加速度，它不是什么特殊的力，可以是多个力的合力，也可以是其 中一个力，也可能是一个力的分力，D 错误。 故选C。 2. 如图所示，转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设小李同学是转 笔高手，能让笔绕其手上的某一点O 做匀速圆周运动，下列叙述正确的是（ ） A. 笔杆上各点的线速度方向沿着笔杆指向O 点 B. 除了O 点，笔杆上其他点的角速度大小都一样 C. 笔杆上各点的线速度大小与到O 点的距离成反比 D. 笔杆上的点离O 点越近，做圆周运动的向心加速度越大 【2 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．笔杆上各点绕O 点匀速转动，各点的线速度方向垂直于笔杆，A 错误； B．笔杆上的各个点都做同轴转动，除O 点不转动外，其它点的角速度是相等的，B 正确； C．笔杆上各个点的角速度相等，根据 可知，笔杆上各点的线速度的大小与到O 点的距离成正比，C 错误； D．笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度相等，根据向心加速度的公式 可知，离O 点越近，向心加速度越小，D 错误； 故选B。 3. 随着神舟十三号的成功发射，宇航员翟志刚、王亚平、叶光富将在中国空间站驻留半年从而 为我国空间站的建设揭开新的篇章。已知空间站离地高度约为350 公里，月球离地球约为38 万 公里，关于宇航员和空间站，下列说法正确的是（ ） A. 宇航员在空间站不受重力的作用 B. 空间站绕地球做匀速圆周运动的周期比月球绕地运行的周期大 C. 空间站绕地球做圆周运动的过程中，加速度不变 D. 空间站绕地球做圆周运动的运行速度小于7.9km/s 【3 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．宇航员在空间站仍受重力的作用，由重力提供向心力，故A 错误； B．空间站绕地球做匀速圆周运动的轨道半径比月球绕地球运行的轨道半径小，由开普勒第三定 律知空间站绕地球做匀速圆周运动的周期比月球的周期小，故B 错误； C．空间站绕地球做圆周运动的过程中，加速度大小不变，方向改变，故C 错误； D．7.9km/s 是近地卫星的运行速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度，可知空间 站绕地球做圆周运动的运行速度小于7.9km/s，故D 正确。 故选D。 4. 如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过长度为L 的轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上。物块质量为M，其两侧面与夹子间的最大静 摩擦力均为F。小环和物块以速度v 向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P 后立刻停止，物块向 上摆动。整个过程中，物块与夹子没有相对滑动。小环和夹子的质量均不计，物块与夹子的尺 寸相较于绳长可忽略，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 物块向右匀速运动时，绳中的张力等于2F B. 小环碰到钉子P 时，绳中的张力等于Mg C. 小环碰到钉子P 时，物块运动速度立即减小 D. 速度 不能超过 【4 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．把夹子和物块看成整体，设绳中的张力为 ，根据平衡条件可知 整个过程中，物块与夹子没有相对滑动，则物块向右匀速运动时，夹子与物块间得摩擦力没有 达到最大静摩擦力，则 则 故A 错误； B．小环碰到钉子P 时，物块和夹子整体做圆周运动，根据牛顿第二定律有 解得 故B 错误； C．小环碰到钉子P 瞬间，由于惯性，物块的速度保持不变，故C 错误； D．速度最大时，夹子和物块间的摩擦力达到最大静摩擦力，对物块有 解得 故D 正确。 故选D。 5. 科学家发现，距离地球2764 光年的宇宙空间存在适合生命居住的双星系统。假设构成双星系 统的恒星a、b 距离其他天体很远，它们都绕着二者连线上的某点做匀速圆周运动。其中恒星a 不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢增大，恒星b 的质量和二者之间距离均保持不变，两恒 星均可视为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是（ ） A. 恒星b 的加速度大小缓慢增大 B. 恒星b 的线速度大小缓慢减小 C. 恒星a 的角速度大小缓慢减小 D. 恒星a 的轨道半径缓慢增大 【5 题答案】 【答案】A 【解析】 【详解】设恒星a 的质量为 ，恒星b 的质量为 ，两恒星之间的距离为 ，构成双星的轨道 半径为 、 ，由万有引力提供匀速圆周运动的向心力，有 ， ， 联立解得 A．恒星b 的加速度大小为 故随着 增大， 不变， 不变，恒星b 的加速度大小缓慢增大，故A 正确； B．恒星b 的线速度大小为 故随着 增大， 不变， 不变，恒星b 的线速度大小缓慢增大，故B 错误； C．恒星a 由于不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢的均匀增大，恒星b 的质量和二者之间的 距离均保持不变，即 增大， 不变， 不变，则由 ，可得双星系统的角 速度缓慢增大，故C 错误； D．由双星的运动规律有 ， 可得 增大， 不变， 不变，则恒星a 的轨道半径缓慢减小，故D 错误。 故选A。 6. 纳米材料的抗拉强度几乎比钢材还高出100 倍，使人们设想的太空电梯成为可能．其工作原 理是从同步卫星高度的太空站竖直放下由纳米材料做成的太空电梯，固定在赤道上，这样太空 电梯随地球一起旋转，如图所示．关于太空电梯仓停在太空电梯中点P 时，下列对于太空电梯 仓说法正确的是( ) A. 处于平衡状态 B. 速度比第一宇宙速度大 C. 向心加速度比同高度卫星的小 D. 角速度比近地卫星大 【6 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】A．电梯做圆周运动，有加速度，受力不平衡，故A 错误； B．根据 知速度比同步卫星小，根据 同步卫星比第一宇宙速度小，故B 错误； C．根据 知向心加速度比同高度卫星的小，故C 正确； D．根据 同步卫星比近地卫星角速度小，所以角速度比近地卫星小，故D 错误； 故选C． 7. 在星球P 和星球Q 的表面，以相同的初速度竖直上抛一小球，小球在空中运动时的 图像 分别如图所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体，星球P 的半径是星球Q 半径的3 倍，下列 说法正确的是（ ） A. 星球Q 和星球P 的质量之比为 B. 星球Q 和星球P 的密度之比为 C. 星球Q 和星球P 的第一宇宙速度之比为 D. 星球Q 和星球P 的近地卫星周期之比为 【7 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．由v﹣t 图可知星球表面的重力加速度大小 g＝ 二者△v 大小相等，故重力加速度的关系 ＝ ＝ 根据在星球表面物体所受的万有引力等于重力有 ，M＝ 故 ＝ 代入数据得 ＝ 故A 错误； B．根据密度公式 M＝ρV，V＝ 可得 ρ＝ 故 ＝ 代入数据得 ＝1 故B 正确； C．第一宇宙速度是绕星球表面做匀速圆周运动的线速度，由 ＝m 得 v＝ 故 ＝ 代入数据得 ＝ 故C 错误； D．近地卫星周期 T＝ 故 ＝ 代入数据得 ＝1 故D 错误； 故选B。 二、多项选择题：本题共3 小题，每小题5 分，共15 分。在每小题给出的四个选项 中，有多项符合题目要求。全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有错选得0 分。 8. 为了得到火星全球的地形、地貌数据，“天问一号”在近火点不变的情况下需要不断变轨。如图 所示，依次从III 轨道变轨到II 轨道，再变到I 轨道，在实施第三次近火制动后，成功着陆火星。 关于“天问一号”，以下说法正确的是（ ） A. “天问一号”在不同轨道的 近火点的加速度相同 B. “天问一号”在II 轨道上近火点的速度小于I 轨道上近火点的速度 C. “天问一号”在III 轨道运行的周期大于在II 轨道上运行的周期 D. “天问一号”在I 轨道近火点的运行速度小于在该轨道远火点的运行速度 【8 题答案】 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据牛顿第二定律得 因为“天问一号”在不同轨道的近火点完全相同，所以加速度相同，A 正确； B．II 轨道近火点需要减速变到I 轨道，所以“天问一号”在II 轨道上近火点的速度大于I 轨道上近 火点的速度，B 错误； C．根据开普勒第三定律，半长轴越大，周期越大，所以III 轨道周期更大，C 正确； D．根据开普勒第二定律，近火点的速度大于远火点的速度，D 错误。 故选AC。 9. 三颗人造卫星A、B、C 都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C 为地球同步卫星， 某时刻A、B 相距最近，如图所示。已知地球自转周期为T1，B 的运行周期为T2，则下列说法正 确的是（ ） A. A、C 受到的万有引力大小相等 B. 经过时间 ，A、B 再次相距最近 C. 经过时间 ，A、B 相距最远 D. 在相同时间内，A 与地心连线扫过的面积大于B 与地心连线扫过的面积 【9 题答案】 【答案】CD 【解析】 【详解】A．卫星A 和C 的角速度与地球赤道物体自转的角速度相等，轨道半径大于地球半径， 根据 可知，卫星A 和C 的向心加速度相等，但A、C 质量未知，无法得出向心力大小，故A 错误； B．卫星A、B 由相距最近到再次相距最近，圆周运动转过的角度差为2π，所以可得 ωBt﹣ωAt＝2π 其中 ωB＝ ωA＝ 则经历的时间 故B 错误； C．卫星A、B 由相距最近到相距最远，圆周运动转过的角度差为π，所以可得 ωBt﹣ωAt＝π 其中 ωB＝ ωA＝ 则经历的时间 t’＝ 故C 正确； D．绕地球运动的卫星与地心的连线在相同时间t 内扫过的面积 S＝ vtr 由万有引力提供向心力，可知 整理解得 S＝ vtr＝ 可知，在相同时间内，A 与地心连线扫过的面积大于B 与地心连线扫过的面积，故D 正确。 故选CD。 10. 现有一根长0.4m 的刚性轻绳，其一端固定于O 点，另一端系着一个可视为质点且质量为1kg 的小球，将小球提至O 点正上方的A 点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所示。不计空气阻 力，g＝10m/s2，则（ ） A. 小球以4m/s 的速度水平抛出的瞬间，绳中的张力大小为30N B. 小球以2m/s 的速度水平抛出的瞬间，绳子的张力大小为0 C. 小球以1m/s 的速度水平抛出的瞬间，绳子的张力大小为7.5N D. 小球以1m/s 的速度水平抛出到绳子再次伸直时所经历的时间为 s 【10 题答案】 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动，在最高点时重力恰好提供的向心力， 根据牛顿第二定律可得 mg＝m 解得 v＝ ＝2m/s 小球以4m/s 的速度水平抛出的瞬间，对小球受力分析，由牛顿第二定律得 T+mg＝m 解得 T＝30N 故A 正确； B．小球以2m/s 的速度水平抛出的瞬间，轻绳刚好有拉力，张力为0，B 正确； C．小球以1m/s 的速度水平抛出的瞬间，1m/s＜2m/s，此时轻绳处于松弛状态，绳上拉力为0， 故C 错误； D．小球将做平抛运动，经时间t 绳拉直，如图所示：在竖直方向有 y＝ 在水平方向有 x＝v2t 由几何知识得 l2＝(y﹣l）2+x2 联立并代入数据解得 t＝ s 故D 正确； 故选ABD。 三、非选择题：共57 分 11. 如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置，圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机 的带动下在竖直面随转轴匀速转动。在圆形卡纸的旁边竖直安装一个改装了的电火花计时器， 该电火花计时器可以在卡纸上每隔相同的时间间隔打一个点。 （1）请将下列实验步骤按先后排序：________； ①启动电动机，使圆形卡纸转动起来，并接通电火花计时器的电源，使它工作起来 ②使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触 ③关闭电动机，拆除电火花计时器；研究卡纸上留下的一段点迹，如图乙所示，写出角速度 的表达式，代入数据，得出 的测量值。 （2）要得到角速度 的测量值，还缺少一种必要的工具，它是________； A.秒表 B.细线 C.量角器 D.重锤 （3）为了避免在卡纸连续转动的 过程中出现打点重叠，在电火花计时器与盘面保持良好接触的 同时，可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的 分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所示。这对测量结果________(选填“有”或 “无”)影响。 【11 题答案】 【答案】 ①. ②①③ ②. C ③. 无 【解析】 【详解】（1）[1] 本实验中应先使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触，然后使卡片转动起来， 再接通电火花计时器，因此顺序为②①③。 （2）[2] 要得到角速度 的测量值，由角速度定义式 可知需要测出两个点之间的时间间隔和对应的圆心角，时间间隔可由打点计时器的打点周期求 得，圆心角可用量角器测量，所以缺少的工具为量角器。 故选C。 （3）[3] 电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动，打出的点向圆心靠近，由于角速 度不变，因此两点之间所对应的圆心角保持不变，因此对实验结果无影响。 12. 某学校兴趣小组的同学们设计了用圆锥摆粗略验证向心力表达式的实验，备有以下实验器材： A.秒表，B.天平，C.小钢球（质量未知），D.刻度尺，E.铁架台和细线 （1）用天平测出小钢球的质量m。 （2）如图甲所示，细线上端固定在铁架台上。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使圆 心位于悬挂点O 正下方。用手带动小钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径r 的圆周运动。 ①若用秒表记录运动n 圈的总时间为t，那么小钢球做圆周运动的向心力表达式为 ________ ___；（用题中所给物理量符号表示） ②若用刻度尺测得圆心距悬点的高度为h，那么小钢球做圆周运动的向心力表达式为 _____ ______；（用题中所给物理量符号表示） ③改变小钢球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的 关系图像，则图线的斜 率表达式为___________。（用题中所给物理量符号表示） ④依据 图像上的数据，计算出图线斜率的数值，若计算出的数值等于第③问中表达式的 数值，则验证向心力表达式的正确。 【12 题答案】 【答案】 ①. ②. ③. 【解析】 【分析】 【详解】（2）[1]小钢球做圆周运动的周期为 因此向心力表达式为 [2]小钢球所受的合力提供向心力，因此向心力为 [3]小球所受的合力提供向心力，有 整理得 整理得图线的斜率 13. 北京时间2019 年4 月10 日21 时，人类首张黑洞照片面世。某黑洞质量和半径的之比为 （其中 为光速， 为引力常量），且观测到距黑洞中心距离为r 的天体以速度 绕该黑洞做匀 速圆周运动，求： （1）该黑洞的质量M； （2）该黑洞的半径R。 【13 题答案】 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）距黑洞中心距离为r 的天体以速度 绕该黑洞做匀速圆周运动，则 得 （2）由 得 14. 如图所示，AB 是在竖直平面内的 圆弧轨道，半径为 ，在B 点轨道的切线是水平的。在圆 弧轨道的下面有一半径为R 的水平圆盘，绕垂直于盘面的中心轴BO2匀速转动，C 点为轮盘边缘 上一点。一可视为质点且质量为 的小球从圆弧轨道上某处下滑，达到B 点时速度为 ，此时 速度方向恰与O2C 平行，且C 点与B 球的位置关系如图所示，重力加速度为 。求： （1）小球到达 点时对圆弧轨道的压力大小； （2）要使小球刚好落在圆盘边缘，BO2间的距离h； （3）要使小球刚好落在C 点，圆盘转动的转速n。 【14 题答案】 【答案】（1） ；（2） ；（3） ， 、 、 【解析】 【详解】（1）由向心加速度公式有 根据牛顿第二定律可得 可得 由牛顿第三定律 （2）球从 点起做平抛运动，设飞行时间为，水平方向有 竖直方向有 由以上两式 （3）由 得 圆板转动的周期 球刚好落在 点应满足的条件是 由以上三式可得 ， 、 、 15. 如图所示，在水平圆盘上放有质量分别为2kg、1kg、1kg 的 可视为质点的三个物体A、B、C。 圆盘可绕其中心轴线OO＇转动，三个物体与圆盘间动摩擦因数均为μ=0.1，最大静摩擦力近似 等于滑动摩擦力，三个物体与中心轴线的O 点共线，且OC=OB=AB=r=0.1m，现将三个物体分别 用两根轻质细线相连，保持两根细线都伸直且绳中恰无张力，若圆盘从静止开始转动，且角速 度 在极其缓慢的变化，重力加速度g=10m/s2，则在这一过程中求： （1）A、B 之间的绳子即将出现拉力时，圆盘转动的角速度 ； （2）B、C 之间的绳子即将出现拉力时，圆盘转动的角速度 以及此时 、 之间绳上的张力 ； （3）当C 所受摩擦力的大小为 时，圆盘转动的角速度可能的值。 【15 题答案】 【答案】（1） ；（2） ； ；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）A、B 之间的绳子即将出现拉力时，对A 得 （2）B、C 之间的绳子即将出现拉力时，对A 对B 得 （3）当 绳BC 上拉力 为0 时：对C 得 当 绳BC 上拉力 不为0，且圆盘对C 摩擦力沿径向向圆心时： 对A 对B 对C 得 当 绳BC 上拉力 不为0，且圆盘对C 摩擦力沿径向向半径的延长线时： 对A 对B 对C 得