广东省广州市第二中学2022-2023学年高一下学期3月月考物理试题

这是一份广东省广州市第二中学2022-2023学年高一下学期3月月考物理试题，共19页。试卷主要包含了考生必须保持答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。

命题： 审校：高一物理备课组
本试卷共7页，15小题，满分为100分．考试用时75分钟
注意事项：
1．答卷前，考生务必用2B铅笔在“考生号”处填涂考生号．用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号、座位号填写在答题卡上．
2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，答案不能答在试卷上．
3．考生必须保持答题卡的整洁．考试结束后，将试卷和答题卡一并交回．
一、单项选择题(共7题，每题4分，共28分．每题所给的四个选项中，只有一个正确答案，选错或多选均不得分．)
1．下列说法正确的是（ ）
A．匀速圆周运动是匀速运动
B．匀速圆周运动是匀变速曲线运动
C．圆周运动的合力一定指向圆心
D．平抛运动是匀变速曲线运动，相同时间内速度变化量相同
2．若无人机在水平和竖直方向运动的速度随时间变化关系图像如图甲、乙所示，则无人机（ ）
A．在的时间内，运动轨迹为曲线B．在的时间内，运动轨迹为直线
C．在的时间内，速度均匀变化D．在时刻的加速度方向竖直向上
3．如图甲所示，和谐号动车的雨刷器由刮水片和悬臂构成，M、N为刮水片的端点，P为刮水片和悬臂的链接点。悬臂OP绕O点往复转动的过程中，刮水片不绕P点转动，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．M、N两点的线速度不同B．M、N两点的周期相同
C．M、N两点的加速度均指向O点D．P点的线速度大小始终不变
4．两岸平行的河流，宽度为300m，各处河水流速均为4m/s。小船在静水中的速度为5m/s，则（ ）
A．若小船要以最短时间过河，则航程为300m
B．若船头与上游河岸夹角合适，则过河所需的时间可能为55s
C．若小船要以最短航程过河，则所需的时间为100s
D．船头垂直河岸过河时，如果途中河水流速突然增大，则过河时间将增大
5．曲柄连杆结构是发动机实现工作循环与完成能量转换的主要运动零件。如图所示，连杆下端连接活塞，上端连接曲轴。在工作过程中，活塞在汽缸内上下做直线运动，带动曲轴绕圆心旋转，若做线速度大小为的匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．当与垂直时，活塞运动的速度等于
B．当与垂直时，活塞运动的速度大于
C．当、、在同一直线时，活塞运动的速度等于
D．当、、在同一直线时，活塞运动的速度大于
6．如图所示，MN为半径为R、固定于竖直平面内的光滑圆管轨道，轨道上端切线水平，轨道底部有一弹簧枪，现发射质量为 m的小钢珠，从 N点飞出，斜面倾角为 37°，空气阻力不计，重力加速度为g，则下列说正确的是（ ）
A．从N点飞出的速度大，平抛过程速度随时间的变化率越大
B．从N点飞出的速度大小改变，落地时速度与水平方向的夹角不变
C．若经过N点的速度大小为，则钢珠到达N点时对上管壁的压力大小为
D．若两次从N点飞出的速度大小之比为3:1，则两次水平射程比值可能是7:1
7．如图所示，某同学将离地的网球以的速度斜向上击出，击球点到竖直墙壁的距离。当网球竖直分速度为零时，击中墙壁上离地高度为的P点。网球与墙壁碰撞后，垂直墙面速度分量大小变为碰前的0.75倍。平行墙面的速度分量不变。重力加速度g取，网球碰墙后着地点到墙壁的距离d为（ ）
A．B．C．D．
二、多项选择题(共3题，每题6分，共18分．每题所给的四个选项中，有多个正确答案，全部选对得6分，错选得0分，选对但不全得3分．)
8．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A．铁路的转弯处，外轨比内轨高的原因是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯
B．杯子离转盘中心越近越容易做离心运动，若给杯子中加水，杯子更容易做离心运动
C．滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，衣物运动到最低点B点时脱水效果更好
D．航天员在空间站进行太空授课时，用细绳系住小瓶并使小瓶绕细绳一端做圆周运动，做成一个“人工离心机”成功将瓶中混合的水和食用油分离．水和油分离后，b、d部分是水
9．有A、B、C、D四个完全相同的小球从地面上同一位置抛出，轨迹分别如图中①②③④所示。由图中轨迹可知A、B到达的最大高度相同，B、C的水平射程相同，A、D的水平射程相同，C、D到达的最大高度相同，不计空气阻力，则下列有关四个小球的运动分析正确的是（ ）
A．A、B两球抛出时竖直方向的速度相等
B．A、D两球在最高点时的速度相等
C．B、C在空中运动时间不相同
D．C、D两球落地时速度与地面的夹角一定不相等
10．如图所示，水平杆固定在竖直杆上，二者互相垂直，水平杆上两点连接有两轻绳，两绳的另一端都系在质量为的小球上，＝l，现通过转动竖直杆，使水平杆在水平面内做匀速圆周运动，三角形始终在竖直平面内，为重力加速度，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．当杆转动时，和绳上拉力大小可能相等
B．绳的拉力范围为
C．若转动的角速度，绳上的拉力大小为
D．若转动的角速度，绳上的拉力大小为
三、实验题（共20分）
11．用甲图实验装置，进行“探究平抛运动特点”的实验。实验过程中，用铁锤打击弹片，使A球水平抛出，同时B球自由落下，并用频闪照相记录小球的运动情况，如图乙所示。发现两球在竖直方向的运动始终同步。
（1）下列判断正确的是_________；
A．实验中必须保证两球的质量相等
B．图甲实验说明平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动
C．图甲实验说明平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动
D．若增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将延长
（2）小球运动中的几个位置如图乙所示，请在乙图中描绘出A球的运动轨迹_______；
（3）已知拍照时频闪周期是0.05s，图乙中每个小方格的边长为l=1.20cm。通过计算得出小球A抛出时的速度大小=______m/s，当地的重力加速度g=______（均保留小数点后两位）。
12．在“探究向心力大小的表达式”实验中，所用向心力演示仪如图（a）所示。图（b）是演示器部分原理示意图：其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的2倍，轮④的半径是轮⑤的2倍，两转臂上黑白格的长度相等。A、B、C为三根固定在转臂上的挡板，可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力，A、C到转轴的距离相等，B到转轴的距离是A到转轴距离的2倍。图（a）中的标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有：质量均为2m的球1和球2，质量为m的球3。
（a）（b）
（c）
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半r之间的关系时，所采用的实验探究方法与下列哪个实验是相同的()
A．探究平抛运动的特点
B．探究两个互成角度的力的合成规律
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
D．借助光的反射放大桌面的微小形变
（2）探究向心力与角速度之间的关系时，应选择球____和球____（选填“1”“2”或“3”），如图(b)所示把两球分别放在C挡板和________挡板（选填“A”“B”），若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为__________；若塔轮实际半径之比与判断结果相同，可得出结论：_________________________________。
（3）若改用如图(c)所示的装置验证向心力的表达式。用一轻质细线将滑块与固定在转台中心的力传感器连接，滑块被约束在转台的凹槽中只能沿半径方向移动，随转盘一起做圆周运动。滑块上固定一遮光片，宽度为d，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的角速度ω，旋转半径为R，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据。某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度___________；以F为纵坐标，以___________（选填“”、“”、“”或“”）为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线；结果发现图像不过原点，与______(选填“横坐标”或“纵坐标”)相交，经多次实验，分析检查，仪器正常，操作和读数均没有问题，则误差主要原因是______________________________________________________。
四、计算题（共34分，要有计算过程，适当文字说明，只有结果不给分）
13．（9分）如图，一个质量为的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧瞬间速度大小不变）。已知圆弧的半径，，B点和C点分别为圆弧的最低点和最高点，小球到达A点时的位置与P点间的水平距离为，求：
（1）小球做平抛运动的初速度大小；
（2）若小球恰好能过C点，且轨道的B点和C点受到小球的压力之差为，求小球运动到B点时的速度大小。
14．（10分）如图所示，在高为的平台边缘水平抛出小球A，同时在水平地面上距台面边缘水平距离为处竖直上抛小球B，两球运动轨迹在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度。在B球落地前，两球在空中相遇；
(1)若两球同时抛出，能在空中相遇，A球的初速度至少多大?B的初速度至少多大?
(2)若A球初速度为20m/s，B球初速度为14m/s，A球和B球抛出的时间间隔多大，两球能在空中相遇?
15．（15分）的水平转盘可以绕竖直轴转动，水平转盘中心处有一个光滑小孔，用一根长细线穿过小孔将质量分别为、的小球A和小物块B连接，小物块B放在水平转盘的边缘且与转盘保持相对静止，如图所示。现让小球A在水平面做角速度的匀速圆周运动，小物块B与水平转盘间的动摩擦因数（取），求：
（1）细线与竖直方向的夹角；
（2）小球A运动速度大小不变，现使水平转盘转动起来，要使小物块B与水平转盘间保持相对静止，通过计算，写出小物块所受摩擦力f与转盘角度速度平方之间的函数关系式，并在图中画出（最大静摩擦力等于滑动摩擦力)f-图像；(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
不变，现使水平转盘转动起来，要使小物块B与水平转盘间保持相对静止，求水平转盘角速度的取值范围；（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（3）在水平转盘角速度为（2）问中的最大值的情况下，当小球A和小物块B转动至两者速度方向相反时，由于某种原因细线突然断裂，经过多长时间小球A和小物块B的速度相互垂直。（可能使用到的，，，）
参考答案：
1．D
【解析】A．匀速圆周运动只是速度的大小保持不变，速度的方向总是在变，因此是一个“变速”运动，A错误；
B．“匀变速”是指加速度的大小方向均保持不变，匀速圆周运动的加速度只有大小保持不变，方向总是在变，B错误；
C．做匀速圆周运动的物体由合外力提供向心力，加速度大小恒定，方向始终指向圆心，如果是“非匀速”圆周运动，则合力不一定指向圆心，C错误；
D．平抛运动是匀变速曲线运动，根据
可知，在相等的时间内速度变化相同，D正确。
故选D。
2．C
【解析】A．在的时间内，无人机沿x方向和y方向均做初速度为零的匀加速度直线运动，其合运动仍是直线运动，故A错误；
B．在的时间内，无人机的加速度沿y轴负向，但初速度为时刻的末速度，方向不是沿y轴方向，初速度和加速度不共线，因此运动轨迹应是曲线，故B错误；
C．在的时间内，无人机加速度沿y轴负向，且为定值，因此其速度均匀变化，故C正确；
D．在时刻，无人机有x轴负方向和y轴正方向的加速度分量，合加速度方向不是竖直向上，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】AB．刮水片不绕P点转动，则刮水片上的各点运动的情况完全相同，所以M、N的线速度始终相同，周期也是相等的，选项A错误，B正确；
C．刮水片上的各点运动的情况完全相同，即M、N、P点的线速度、角速度始终相同，根据可知三点的半径不同，则M、N两点的圆心不可能是O点，加速度不可能均指向O点，选项C错误；
D．悬臂OP绕O点往复转动的过程是非匀速圆周运动，故P点线速度的大小变化的，选项D错误。
故选B。
4．C
【解析】A．若小船要以最短时间过河，则需将船头垂直河岸行进，此时航程为
故A错误；
B．船头垂直河岸过河时，渡河时间最短。小船最短过河时间为
故过河所需的时间不可能为55s。故B错误；
C．由于船速大于水速，要航程最短，则需船的合速度垂直河岸过河，此时所需时间为
故C正确；
D．船头垂直河岸过河时，如果途中河水流速突然增大，由以上分析可知，过河时间不变。故D错误。
故选C。
5．A
【解析】AB．当与垂直时，点速度的大小为，此时杆整体运动的方向是相同的，方向沿平行的方向，所以活塞运动的速度等于点的速度，都是，故A正确，B错误；
CD．当、、在同一直线上时，点的速度方向与垂直，沿的分速度为0，所以活塞运动的速度等于0，故CD错误。
故选A。
6．D
【解析】A．平抛运动是匀变速曲线运动，根据
可知，在速度随时间的变化率相同，均为g，A错误；
B．从N点飞出的钢球落在斜面上的话，则无论初速度多大，落地时速度与水平方向夹角不变，但是如果飞出的小钢球落在水平地面上的话，则初速度不同，落地时速度与水平方向的夹角不同；故B错误；
C．钢珠在N点的速度：
小钢珠到达N点时由牛顿第二定律可得
解得
方向竖直向下，由牛顿第三定律可知，小钢珠到达N点时对上管壁的压力大小为，故C错误；
D．若两次从N点飞出后，球均落在斜面上，根据
得： ，
则平抛运动的水平位移为：
，
由于初速度之比为3:1，则两次的水平射程之比为9:1；
若两次从N点飞出后，球均落在水平面上，由于高度相同，则运动的时间相同，根据x=v0t知，（两次的水平射程之比为3:1；
所以两次从N点飞出后的水平射程之比在9:1和3:1之间，故D正确。
7．C
【解析】设网球飞出时的速度为，竖直方向
代入数据得
则
排球水平方向到点的距离
根据几何关系可得打在墙面上时，垂直墙面的速度分量
平行墙面的速度分量
反弹后，垂直墙面的速度分量
则反弹后的网球速度大小为
网球落到地面的时间
着地点到墙壁的距离
故C正确，ABD错误。
故选C。
8．CD
【解析】A．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压，选项A错误；
B．圆盘做匀速圆周运动
f=mω2r
离转盘中心越近，摩擦力越小，不会达到最大静摩擦力，越不容易做离心运动；
根据
所以给杯子中加水，杯子不会做离心运动，故B错误；
C．根据牛顿第二定律，在最低点B，有
在最高点A，有
则
所以衣物运动到最低点B点时，衣物与水更容易分离，脱水效果会更好，选项C正确；
D．水的密度大，单位体积水的质量大，瓶子中的油和水做匀速圆周运动的角速度相同，根据
可知水做圆周运动所需要的向心力大，当合力F不足以提供向心力时，水先做离心运动，所以油和水分离后，油在水的内侧，故b、d部分是水，选项D正确。
故选CD。
9．ACD
【解析】A．A、B到达的最大高度相同，由
可知，A、B抛出时的竖直速度相等，在空中运动的时间相等，故A正确；
B．由
可知，A运动的时间比D的要长，又A和D水平射程相等，由
可得，A的水平速度比D的小，而最高点时的速度即为水平方向的速度，故两者不相等，B错误；
C．B、C的最大高度不同，则运动时间不同，C正确；
D．由对称性可知，落地时速度与水平方向的夹角与抛出时速度与水平方向的夹角相同，对于C和D，由轨迹可知，C到达的最大高度与D的相等，则竖直初速度相等，运动时间相等，结合水平位移知，C的水平速度要小于D的，设抛出时速度与水平方向的夹角为，则
经分析可知，C抛出时速度与水平方向的夹角比D的大，故一定不相等，D正确；
故选ACD。
10．CD
【解析】A．依题意可知，OB绳的与AB绳至少有一个绳子上的力不为0，因此当两绳拉力大小相等时，必定都是处于绷紧状态，由图可知，两绳拉力关于竖直方向对称，两绳拉力的合力必定沿着竖直方向，此时仅当小球平衡时才能成立，一旦开始转动，就不可能出现两绳拉力相等的情况了，故A错误
B．当转动的角速度为零时，OB绳的与AB绳的拉力值相等，设为，则
得
增大转动的角速度，当AB绳的拉力等于零时，小球仅在OB拉力下做圆周运动，此时OB绳拉力随着角速度的增大可以一直增大下去，因此OB拉力范围为
故B错误；
CD．当AB绳的拉力刚好为零时
因为，所以两绳均有拉力，对小球进行受力分析，正交分解，得
，
因为，所以OB绳与竖直方向夹角大于，设OB绳与竖直方向夹角为，AB绳已松。对小球进行受力分析，由牛顿第二定律得
解得
；
故CD正确。
故选CD。
11． B 画图 0.72 9.60
【解析】（1）A．因在误差允许的范围内，实验中两球的质量不一定必须相等，因为两球下落的时间与质量无关，A错误；
BC．因两球在同一高度，同时运动，又同时落地，因此球A在竖直方向的分运动为自由落体运动，甲实验只能探究竖直方向的运动情况，水平方向如何运动无法从甲实验中得到结论，故B正确，C错误；
D．A球在空中飞行时间与水平的初速度无关，因此增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将不变，D错误。
故选B。
（2）A球的运动轨迹图。
（3）已知拍照时频闪周期是0.05s，图乙中每个小方格的边长为l=1.20cm。小球A抛出时的速度大小为

由，可得当地的重力加速度
12． C；1，2；A； 3:1 ； 质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比；
； ； 横坐标；滑块与转盘之间存在摩擦力
【解析】（1）本实验采用的是控制变量法，探究平抛运动的特点利用的是运动的分解；探究小车速度与时间的关系利用的是平均速度代替瞬时速度；探究加速度与力和质量的关系利用的是控制变量法；借助激光器及平面镜观察桌面的微小形变的实验中，运用的是微小形变放大法；故选C。
（2）根据控制变量法，为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和旋转的半径不变；
故应该选择质量相同的球1和球2，两球放在长度相同的C挡板和A挡板处。
两个球的质量相等，半径相同，由
已知
所以
两个塔轮边缘的线速度相等
由
知两个变速塔轮的半径之比为
若塔轮实际半径之比与判断结果相同，则可以得到的结论是：质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。
（3）每次遮光片经过光电门时的线速度大小为
由线速度大小和角速度大小的关系式可得
根据牛顿第二定律可得
可知F与成正比，以F为纵坐标，为横坐标可在坐标纸上描出一条直线，斜率为。
图线如果不过坐标原点，推测是滑块受到摩擦力的原因，由图线可知，当时，向心力并不为0，此时是由摩擦力提供向心力，即，所以图线应该是与横坐标有交点。
13．(1)；(2)
【解析】(1)小球到A点的速度如图所示
分解速度
平抛水平方向
联立解得：
(2)小球恰好过C点，NC＝0
根据牛顿第三定律，小球受到的支持力等于小球对轨道的压力大小
NB-NC＝6mg
B点：
代入数据解得：
。
14．(1) vAmin＝10m/s；vBmin＝5m/s (2)见解析
【解析】(1)若要相遇，A平抛的射程至少等于s
对A：
联立解得
两球能在空中相遇，A、B的位移满足：
水平方向：
竖直方向：

B球做竖直上抛运动，则有
由题意可知两球在竖直方向的位移存在关系
联立以上各式解得
因此B球的最小速度：
(2) A球从抛出到相遇所需时间：，解得
B球从抛出到相遇所需时间：
解得或
，即A球比B球早抛出0.2s
或，即A球比B球晚抛出2s
15．（1）37°；（2）；（3）
【解析】（1）对小球A受力分析如图所示，由F＝ma得，
由几何关系知
解得
即
θ＝37°
（2）当物块B受到的最大静摩擦力fmax指向圆心时，转盘ωB最大
；ωBmax =4rad/s
当物块B受到的最大静摩擦力fmax背离圆心时，转盘ωB最小。
；ωBmax =2rad/s
设沿半径指向圆心为正方向：；如图甲
或者若设沿半径背离圆心为正方向：；如图乙
（3）绳断后A、B均做平抛运动，设经时间t，A和B速度垂直，由平抛运动规律知此时A、B竖直方向速度均为
vy＝gt
水平方向
vOA＝rAωA＝1.5m/s
vOB＝rBωBmin＝2m/s
作图，由几何关系得
即
代入数据解得