沈阳市第二中学2023-2024学年高一下学期4月阶段测试
物理试题
说明：1．考试时长75分钟，满分100分
2．考生务必将答案答在答题卡的相应位置上，在试卷上作答无效．
第Ⅰ卷（46分）
一、选择题：本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
1．下列说法正确的是（ ）
A．通过亲自对行星运动的长时间观测，开普勒总结得出了行星运动的三大定律
B．牛顿发现了万有引力定律，并准确的测出了引力常量的数值
C．月地检验需要验证月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的
D．笛卡儿把自己的实验说成是“称量地球的重量”
2．二十四节气是中华民族的文化遗产．地球沿椭圆形轨道绕太阳运动，所处四个位置分别对应北半球的四个节气，如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．夏至时线速度最大
B．可根据夏至和冬至的位置间距离以及地球的公转周期推测出地球的质量
C．夏至时向心加速度最大
D．可根据夏至和冬至的位置间距离以及地球的公转周期推测出太阳的质量
3．如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A、B紧贴着圆锥筒内壁分别在图示中的水平面内做匀速圆周运动，则（ ）
A．小球A对筒壁的压力大于小球B对筒壁的压力
B．小球A的加速度大小等于小球B的加速度大小
C．小球A的线速度小于小球B的线速度
D．小球A的角速度大于小球B的角速度
4．地球赤道表面上某质量为m的人用体重计测量体重，静止时体重计的示数为F．已知地球近地卫星的周期为，地球同步卫星的周期为．假设地球可视为质量分布均匀的球体，地球的自转不能忽略．则可计算出地球的半径为（ ）
A． B． C． D．
5．一物体静止在光滑水平面上，先对物体施加一个水平向右的恒力，经过时间t物体运动到距离出发点为s的位置，此时立即撤去，同时对物体施加一水平向左的恒力，又经过相同的时间t，物体运动到距离出发点右侧的位置，在这一过程中力和的做功的大小之比是（ ）
A． B． C． D．
6．在刘慈欣的科幻小说《带上她的眼睛》里阐述了这样一个故事：“落日六号”地层飞船深入地球内部进行探险，在航行中失事后下沉，船上只剩下一名年轻的女领航员，她只能在封闭的地心度过余生．已知地球可视为半径为R、质量分布均匀的球体，且均匀球壳对壳内质点的引力为零．若近地卫星的环绕速度为v，当地层飞船“落日六号”在地面以下距离地心0.5R的圆形轨道上做无动力（只受万有引力）匀速圆周运动时，其运行速度为（ ）
A． B． C． D．
7．双星系统由两颗绕着它们中心连线上的某点旋转的恒星组成．假设两颗恒星质量相等，理论计算它们绕连线中点做圆周运动，理论周期与实际观测周期有出入，且，科学家推测，在以两星球中心连线为直径的球体空间中均匀分布着暗物质，设两星球中心连线长度为L，两星球质量均为m，据此推测，暗物质的质量为（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，桌面离地高度为h，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，下落过程中空气阻力不能忽略．若以桌面为参考平面，重力加速度为g，则（ ）
A．小球落地时重力的瞬时功率为
B．小球落地时的重力势能
C．整个过程中小球重力势能的减少量
D．受空气阻力影响，整个过程中小球重力势能的减少量不等于
9．如图甲所示的陀螺可在圆轨道的外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，被称为“魔力陀螺”，该玩具深受孩子们的喜爱．其物理原理可等效为如图乙所示的模型：半径为R的磁性圆轨道竖直固定，质量为m的小铁球视为质点在轨道外侧转动，A、B两点分别为轨道上的最高、最低点．铁球受轨道的磁性引力始终指向圆心且大小不变，重力加速度为g，不计摩擦和空气阻力．下列说法正确的是（ ）
A．铁球不可能做匀速圆周运动
B．铁球在A点的向心力由重力和支持力共同提供
C．球在A点的最小速度为零
D．要使铁球不脱轨，铁球在A点的最大速度为
10．嫦娥五号探月器成功登陆月球并取回月壤，成为中国的骄做．登月取壤过程可简化；着陆器与上升器组合体随返回器和轨道器组合体绕月球做半径为3R的圆轨道运行；当它们运动到轨道的A点时，着陆器与上升器组合体被弹离，返回器和轨道器组合体速度变大，沿长轴为8R的大椭圆轨道运行；着陆器与上升器组合体速度变小，沿小椭圆轨道运行半个周期登上月球表面的B点．在月球表面工作一段时间后，上升器经快速启动从B点沿原小椭圆轨道运行半个周期回到分离点A与返回器和轨道器组合体实现对接，如图所示．已知月球半径为R、月球表面的重力加速度为．下列说法正确的是（ ）
A．返回器与轨道器、着陆器与上升器的组合体一起在圆轨道上绕月球运行的周期
B．返回器与轨道器在大椭圆轨道运行的周期，与着陆器与上升器在小椭圆轨道运行的周期之比为
C．若大椭圆周期为；小椭圆周期为；为保证上升器能顺利返回A点实现对接，上升器在月球表面停留的时间至少为
D．若大椭圆周期为：小椭圆周期为；为保证上升器能顺利返回A点实现对接，上升器在月球表面停留的时间至少为
第Ⅱ卷（54分）
二、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．（6分）如图所示，是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔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6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动．小球做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8的杠杆作用使弹簧测力筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值．那么：
（1）现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是________________
A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
C．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
D．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
（2）在该实验中应用了________________（选填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法”）来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系．
（3）当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为________________．
12．（8分）在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放．小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口的方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放．小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口的方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C．现某位同学测得数据如下：，重力加速度g取，请回答以下问题：
（1）每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放的原因是________________；
（2）根据该同学测量的数据，求得小球从A点到B点的时间为_______s，初速度_______．
（3）当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距斜槽末端的水平距离_______．
13．（11分）汽车发动机的最大功率为，质量为，在足够长的水平路面从静止以的加速度先做匀加速直线运动，当小车牵引力的功率达到最大时，保持最大功率不变做变加速运动至小车的速度达到最大值，已知汽车在行驶中所受路面阻力恒定为重力的0.2倍，重力加速度，求：
（1）汽车在水平路面能达到的最大速度大小；
（2）汽车在水平路面做匀加速运动能维持的时间；
（3）汽车的瞬时速度为时，汽车的加速度大小．
14．（13分）“天问一号”火星探测器贴近火星表面做匀速圆周运动，在火星软着陆后，自动机器人在火星表面沿竖直方向以初速度向上抛出一个小球，测得小球经时间t落回抛出点，已知火星半径为R，万有引力常量为G，火星质量分布均匀．求：
（1）火星表面的重力加速度大小；
（2）火星的密度：
（3）火星的第一宇宙速度大小．
15．（16分）如图甲，半径为3r的水平圆形转盘可绕竖直轴转动，，圆盘上放有小物体A、B、C，质量分别为m、2m、12m，物块A叠放在B上，B、C到转盘中心O的距离分别为3r、2r，已知C与圆盘间的动摩擦因数为，B与圆盘间的动摩擦因数为2μ，A、B间动摩擦因数为3μ．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为．A、B、C均可视为质点，现让圆盘从静止开始逐渐缓慢加速，求：
（1）C相对于圆盘恰好滑动时，圆盘的角速度为多少？
（2）B相对于圆盘恰好滑动，圆盘的角速度为多少？
（3）若B、C间用一轻质细线相连如图乙所示，圆盘静止时，细线刚好伸直无拉力，当ω增加到某一数值时，B、C哪个物体不受圆盘的摩擦力？求此时圆盘角速度大小（物体仍在圆盘上且圆盘角速度不为零）．
沈阳市第二中学2023-2024学年高一下学期4月阶段测试
物理试题参考答案
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C D B A B B A BC AC ABD
11．（6分，每空2分）（1）A；（2）控制变量法；（3）1∶2
12．（8分，每空2分）（1）保证小球每次做平抛的初速度相同；（2）0.2s；1m/s；（3）0.25m
13．（11分）（1）汽车在行驶中所受路面阻力恒定为重力的0.1倍，有：
当汽车的牵引力等于阻力时，速度达到最大，有
解得最大速度大小为
（2）当汽车的功率达到额定功率时，匀加速直线运动结束，设此时的速度大小为，有
解得匀加速运动能维持的时间为
（3）当汽车的瞬时速度为时，正处于变加速直线运动阶段，有
解得汽车的加速度大小为
14．（13分）（1）小球经时间t落回抛出点，可得
火星表面的重力加速度大小为
（2）根据万有引力与重力的关系
火星的密度为
（3）根据万有引力提供向心力
火星的第一宇宙速度大小为
15．（16分）（1）C随圆盘转动，其摩擦力达到最大时，由牛顿第二定律可知
，解得C的角速度
即C相对于圆盘恰好滑动时，圆盘的角速度为；
（2）AB一起随圆盘转动，圆盘对B摩擦力最大时，由牛顿第二定律
解得AB的角速度
B对A的摩擦力最大时，对A，由牛顿第二定律
解得A的角速度
由于则C所受的摩擦力达到最大时，A与B间均相对静止，故B相对于圆盘恰好滑动，圆盘的角速度
（3）随着角速度增加，C、AB整体所需的向心力增加，则C所受的摩擦力方向一定指向圆心且为最大值不变，可见B可以不受摩擦力作用，此时，对C，由牛顿第二定律
对AB整体，由牛顿第二定律
联立解得圆盘的角速度大小
