广州市侨中2022-2023学年高一下学期5月月考物理试题
一、单选题(共8题，每题4分）
1．关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A．曲线运动物体的速度方向保持不变
B．曲线运动的物体在恒力作用下不可能做曲线运动
C．物体受到变力作用时就做曲线运动
D．曲线运动一定是变速运动
2．如图，a是在赤道平面上相对地球静止的物体，随地球一起做匀速圆周运动。b是在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，轨道半径约等于地球半径。c是地球同步卫星，已知地球表面两极处的重力加速度为，下列关于a、b、c的说法正确的是（ ）
A．a的向心加速度等于c的向心加速度
B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度最大的是c
C．a、b、c做匀速圆周运动的速率最大的是b
D．a、b、c做匀速圆周运动的周期最小的是a
3．如图所示，两物体与水平面间的动摩擦因数相同，它们的质量相等，在甲图用力F1推物体，在乙图用力F2拉物体，两种情况下，物体都做匀速运动，经相同的位移，则F1和F2对物体做功W1和W2关系为( )
A．W1=W2 B．W1＞W2 C．W1＜W2 D．无法判断
4．有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点。现将M中挖去半径为R的球体，如图所示，则剩余部分对m2的万有引力F为多少（ ）
A． B． C． D．
5．下列有关运动的说法正确的是（ ）
A．图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球受重力、绳子的拉力和向心力的作用
B．图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球角速度越大则偏离竖直方向夹角越小
C．图乙质量为m的小球在最高点对管壁的压力方向，可能竖直向上也可能竖直向下
D．图乙质量为m的小球在最高点对管壁的压力大小为，则此时小球的速度一定为
6．如图所示，在水平转台上放置有质量之比为的滑块P和Q（均视为质点），它们与转台之间的动摩擦因数之比；P到转轴的距离为，Q到转轴的距离为，且，转台绕转轴匀速转动，转动过程中，两滑块始终相对转台静止。认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为，下列说法正确的是（ ）
A．P所受的摩擦力比Q所受的摩擦力大
B．P、Q的线速度大小相等
C．若转台转动的角速度缓慢增大，则Q一定比P先开始滑动
D．若转台转动的角速度缓慢增大，则在任一滑块滑动前，P能达到的最大向心加速度为
7．飞镖游戏是一种非常有趣味性的娱乐活动，如图所示，某次飞镖比赛，某选手在距地面某相同的高度，向竖直墙面发射飞镖。每次飞镖均水平射出，且发射点与墙壁距离相同，某两次射出的飞镖插入墙面时速度与水平方向夹角第一次为30°和第二次为60°，若不考虑所受的空气阻力，则飞镖前后两次的初速度之比为（ ）
A． B． C． D．
8．列车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为（很小，可近似认为），下列说法正确的是（ ）
A．列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用
B．列车过转弯处的速度时，列车轮缘不会挤压内轨和外轨
C．列车过转弯处的速度时，列车轮缘会挤压外轨
D．若减小角，可提高列车安全过转弯处的速度
二、多选题(共3题，每题6分）
9．如图所示为发射某卫星的情景图，该卫星发射后，先在椭圆轨道Ⅰ上运动，卫星在椭圆轨道Ⅰ的近地点A的加速度为，线速度为，A点到地心的距离为，远地点到地心的距离为，卫星在椭圆轨道的远地点变轨进入圆轨道Ⅱ，卫星质量为，则下列判断正确的是（ ）
A．卫星在轨道Ⅱ上运行的加速度大小为
B．卫星在轨道Ⅱ上运行的线速度大小为
C．卫星在轨道Ⅱ上运行周期为在轨道Ⅰ上运行周期的倍
D．卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ需在B点向后点火加速
10．周日某同学和父母自驾外出游玩，途中某段路面由两个半径相同的圆弧相切组成，该同学乘坐的汽车（视为质点）以不变的速率通过这段路面，在通过凸形路面最高点B时，汽车对路面的压力大小为其所受重力的。已知汽车及车上人的总质量为m，圆弧路面的半径为R，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．汽车的速率为
B．汽车的速率为
C．汽车通过凹形路面最低点A时，对路面的压力大小为
D．汽车通过凹形路面最低点A时，对路面的压力大小为
11．在X星球表面，宇航员做了一个实验：如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F-v2图像如乙图所示。已知X星球的半径为R0，万有引力常量为G，不考虑星球自转。则下列说法正确的是（ ）
A．X星球的第一宇宙速度
B．X星球的密度
C．X星球的质量
D．环绕X星球的轨道离星球表面高度为R0的卫星周期
三、实验题(每空2分，共18分）
12．用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动。槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω、半径r之间的关系时，我们主要用到的物理方法是________________。
（2）为了探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是________
A．应使用两个质量不等的小球
B．应使两小球离转轴的距离相同
C．应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上
（3）图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小与_______的关系。
A．质量 B．半径 C．角速度
（4）图中所示，两个钢球质量和半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为____________。
A． B． C． D．
13．如图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________（选填“水平”或“竖直”）。为了保证同一次实验中小球平抛的初速度相同，因此必须让小球从________（选填“相同”或“不同”）位置由静止释放。
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为拋出点，则此小球作平抛运动的初速度为________m/s。（g取）
（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平拋运动的初速度为________m/s，B点的竖直分速度为________m/s。（g取）
四、解答题(14题10分，15题11分，16题11分）
14．一个质量m＝150 kg的雪橇，受到与水平方向成＝37°角斜向左上方500 N的拉力F作用，在水平地面上移动的距离l＝10m（如图所示）。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100 N，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求合外力对物体所做的总功。
15．宇航员在某星球表面将一小钢球以某一初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升的最大高度为h，小钢球从抛出到落回星球表面的时间为t．不计空气阻力，忽略该星球的自转，已知该星球的半径为R（R远大于h），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G．求：
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
16．如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台，接着以v=3m/s水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，A、B为圆弧两端点，其连线水平，已知圆弧半径为R=1.0m，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计，人与车一直没有分离，人和车这个整体可以看成质点。（计算中取g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求∶
（1）从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离S；
（2）人与车整体在A点时的速度大小和方向；
（3）若人与车整体运动到圆弧轨道最低点O时，速度为v'=8m/s，求此时对轨道的压力大小。
参考答案：
1．D
【解析】AD．曲线运动物体的速度方向时刻改变，因此曲线运动一定是变速运动，A错误，D正确；
BC．无论是恒力还是变力，当力的方向与运动方向不在一条直线上时，物体都做曲线运动；当力的方向与运动方向在一条直线上时，物体都做直线运动，B、C错误。
故选D。
2．C
【解析】AB．为近地卫星
解得
由于的轨道半径约等于地球半径，则的加速度等于，且的向心加速度大于的向心加速度，同步卫星的周期和地球相同，则由
可知a的加速度小于c的加速度，故AB错误；
C．卫星绕地球做匀速圆周运动时，有
解得
因为的轨道半径小于的轨道半径，所以、的线速度大小关系为
对，根据
可知
故C正确；
D．为地球赤道上随地球自转的物体，则的周期等于地球自转周期，为地球同步卫星，则的周期等于地球自转周期，所以的周期等于的周期，根据
解得
可知的周期最小，故D错误；
故选C。
3．B
【解析】匀速运动，根据共点力平衡知，说明水平方向拉力等于摩擦力，对图甲分析，则有：
解得：
对图乙分析，则有：
解得：
由上分析可知： F1＞F2，
根据
可知，位移大小相等，夹角相等，所以W1＞W2，B正确，ACD错误 。
故选B。
4．A
【解析】挖去小球前球与质点的万有引力
挖去的球体的质量
被挖部分对质点的引力为
则剩余部分对质点m的万有引力
故选A。
5．C
【解析】A．向心力是一种效果力，实际上不存在，因此，图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球受到重力、绳子的拉力作用，A错误；
B．根据
解得
可知，A球角速度越大则偏离竖直方向的夹角越大，B错误；
C．若球与管壁之间没有力的作用，则
解得
可知，当球的速度大于上述速度时，管壁对球的作用力方向竖直向下，根据牛顿第三定律，球对管壁的作用力方向竖直向上，当球的速度小于上述速度时，管壁对球的作用力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，球对管壁的作用力方向竖直向下，C正确；
D．若管壁对球的作用力方向竖直向下，则有
解得
若管壁对球的作用力方向竖直向上，则有
解得
D错误。
故选C。
6．C
【解析】AB．根据题意可知，、随圆盘转动，它们的角速度相同为，由公式可得
所需要的向心力由静摩擦力提供，则有
可得
故AB错误；
CD．由于最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则有
可得
可知，的最大静摩擦力大于，由于P所受的摩擦力等于Q所受的摩擦力，若转台转动的角速度缓慢增大，则Q一定比P先开始滑动，开始滑动时，两物块受到的摩擦力均为
P能达到的最大向心加速度为
故D错误，C正确。
故选C。
7．D
【解析】飞镖做平抛运动，设初速度为v0，插入墙面时速度与水平方向夹角为，有
又
，
联立，解得
代入数据，可得飞镖前后两次的初速度之比为
故选D。
8．B
【解析】A．列车转弯时受到重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；
B．当重力和支持力的合力提供向心力时，则
解得
列车轮缘不会挤压内轨和外轨，B正确；
C．列车过转弯处的速度时，转弯所需的合力
故此时列车内轨受挤压，C错误；
D．若要提高列车速度，则列车所需的向心力增大，故需要增大α，D错误。
故选B。
9．BD
【解析】A．设卫星在轨道Ⅱ上的加速度为，线速度为，由得
故A错误；
B．设卫星在轨道Ⅱ上的线速度为，由
解得
故B正确；
C．由开普勒第三定律有
解得
故C错误；
D．卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ要做离心运动，必须在B点进行加速，即向后点火喷射高温气体，故D正确。
故选BD。
10．BC
【解析】AB．由受力分析可知汽车在B点时只受重力由重力提供向心力有
解得汽车的速率
A错误,B正确；
CD．汽车在A点时，有
解得
由牛顿第三定律可知，汽车通过凹形路面最低点A时，对路面的压力大小为，C正确,D错误。
故选BC。
11．CD
【解析】取竖直向下为正方向，由向心力方程得
当F=0时
解得
A.则该星球表面重力加速度为
该星球第一宇宙速度为
故A错误；
B.由万有引力与重力关系可得
解得该星球质量为
该星球密度为
故B错误；
C.该星球质量为
故C正确；
D.由万有引力提供向心力可得
解得卫星周期为
故D正确。
故选CD。
12． 控制变量法 C C B
【解析】（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。
（2）A．在研究向心力的大小F与质量m关系时，依据
则要保持ω和r相同，即应使用两个质量相等的小球，A错误；
B．应使两小球离转轴的距离不同，才可以保证两个小球做圆周运动的半径不同，B错误；
C．应使两小球的转速相同，将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上，这样两个变速塔轮的角速度就相等了，C正确。
故选C。
（3）两个钢球质量和半径相等，根据
则是在研究向心力的大小F与角速度关系，AB错误，C正确。
故选C。
（4）根据
两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据
知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1，ACD错误，B正确。
故选B。
13． 水平 相同 1.6 1.5 2
【解析】（1）为了保证小球的初速度水平，斜槽末端切线应水平。
为了每次平抛的初速度相同，小球必须从相同位置由静止释放。
（2）[3]分析图乙，O点为抛出点，取坐标点
，
在竖直方向上则有
水平方向上则有
代入数据解得小球平抛初速度
（3）分析图丙，由图可知，小球由A到B和由B到C在水平方向位移相等，均为3L，则运动时间T相等，在竖直方向，由图示可知，由匀变速直线运动的推论可得
初速度
根据匀变速直线运动中，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，在B点竖直分速度
14．3000J
【解析】根据
W＝Fscosθ
代入数据得
W＝Flcos37°＝500×10×0.8 J＝4000 J
摩擦力做功为
W阻＝－F阻·l＝－100×10J＝－1000 J
此外，W支持力=0，W重力=0，则合外力做的总功为
W总＝W＋W支持力+ W重力+W阻＝4000J－1000 J＝3000 J
15．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据竖直上抛运动的对称性可知小球上升、下落过程的时间均为，根据自由落体运动公式，有
解得该星球表面的重力加速度
（2）静止在该星球表面的物体，根据重力等于万有引力，有
解得星球的质量
星球的体积
故该星球的密度
（3）根据万有引力提供向心力，有
解得第一宇宙速度
16．（1）1.2m；（2）5m/s，速度方向与水平方向的夹角53°；（3）13320N
【解析】(1)车做的是平抛运动，根据平抛运动的规律可得
竖直方向上
水平方向上
可得
，
(2)摩托车落至A点时，其竖直方向的分速度
到达A点时速度
设摩托车落至A点时，速度方向与水平方向的夹角为，则
解得
(3)在最低点O，受力分析可得
解得
由牛顿第三定律可知，人和车在最低点O时对轨道的压力为13320N。
