黑龙江省牡丹江市第一高级中学2020学年高一物理4月月考试题（含解析）

PAGE黑龙江省牡丹江市第一高级中学2020学年高一物理4月月考（含解析）一、选择题1.下列关于物理学家的说法正确的是（　　）A.开普勒通过深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律B.笛卡尔发现了万有引力定律C.卡文迪许为了检验万有引力定律的正确性，首次进行了“月﹣地检验”D.伽利略第一次精确测量出了万有引力常量【】A【解析】A、开普勒通过观察天象以及深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律，A正确；B、牛顿提出了万有引力定律，B错误；C、牛顿为了检验万有引力定律的正确性，首次进行了“月﹣地检验”，而卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，说自己是“称量地球质量的人．C错误；D、卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，D错误；故选A。2.如图所示，小球在一细绳的牵引下，在光滑水平桌面上绕绳的另一端O做匀速圆周运动。关于小球的受力情况，下列说法中正确的是A.只受重力和支持力的作用B.只受重力和向心力的作用C.只受重力、支持力和拉力的作用D.只受重力、支持力、拉力和向心力的作用【答案】C【解析】小球受到重力，桌面的支持力和绳的拉力，竖直方向小球没有位移，重力和支持力平均，绳的拉力提供向心力．故C正确．故选C．3.如图是自行车传动机构的示意图，其中Ⅰ是半径为R1的大链轮，Ⅱ是半径为R2的小飞轮，Ⅲ是半径为R3的后轮，假设脚踏板的转速为n（单位：r/s），则自行车后轮边缘的线速度为（  ）A.   B.   C.D.【答案】D【解析】试题分析：转速为单位时间内转过的圈数，因为转动一圈，对圆心转的角度为2π，所以ω=2πn，因为要测量自行车前进的速度，即车轮III边缘上的线速度的大小，根据题意知：轮I和轮II边缘上的线速度的大小相等，据v=rω可知：r1ω1=r2ω2，已知ω1=2πn，则轮II的角速度．因为轮II和轮III共轴，所以转动的ω相等即ω3=ω2，根据v=rω可知，v=r3ω3=；故选D．考点：角速度；线速度【名师点睛】此题考查圆周运动的知识在实际生活中的应用问题；解决本题的关键知道靠链条传动，边缘的线速度相等，共轴转动，角速度相等；根据角速度与线速度的关系式v=rω，结合半径关系即可解答．4.如右图所示，由于地球的自转，地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动，对于P、Q两物体的运动，下列说法正确的是(　　)A.P、Q两点的角速度大小相等B.P、Q两点的线速度大小相等C.P点的线速度比Q点的线速度大D.P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用【答案】A【解析】【分析】P、O两点共轴，角速度相同，然后根据分析线速度的大小；【详解】A、因为P、Q两点共轴，所以角速度相同，由公式得，Q的半径较大，则Q处物体的线速度大，故A正确，BC错误；D、P、O两物体均受万有引力和支持力两个力作用，重力只是物体所受万有引力的一个分力，故D错误。【点睛】解决本题的关键理解共轴转动的物体角速度相同及熟练掌握圆周运动的运动学公式。5.如图所示的圆周运动,下列说法不正确的是A.如图a,汽车通过拱桥的最高点处于失重状态置B.如图b,火车转弯超过规定速度行驶时,外轨对外侧车轮的轮缘会有挤压作用C.如图c，钢球在水平面做圆周运动,钢球距悬点的距离为则圆锥摆的周期D.如图d,在水平公路上行驶的汽车,车轮与路面之间的静摩擦力提供转弯所需的向心力【答案】C【解析】【详解】A．图中，汽车通过拱桥的最高点时，加速度向下，处于失重状态，选项A正确；B．图中，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外侧车轮的轮缘会有挤压作用，选项B正确；C．图中钢球在水平面做圆周运动，根据牛顿第二定律可知，解得圆锥摆的周期，选项C错误；D．图，在水平公路上行驶的汽车，车轮与路面之间的静摩擦力提供转弯所需的向心力，选项D正确；此题选择不正确的选项，故选C.6.有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演台的侧壁高速行驶，在水平面内做匀速圆周运动。图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h。如果增大高度h，则下列关于摩托车说法正确的是(　　)A.对侧壁的压力FN增大B.做圆周运动的周期T不变C.做圆周运动的向心力F增大D.做圆周运动的线速度增大【答案】D【解析】试题分析：摩托车做匀速圆周运动，提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力F的合力，作出力图．设圆台侧壁与竖直方向的夹角为α，侧壁对摩托车的支持力不变，则摩托车对侧壁的压力不变．故A错误．如图向心力，m，α不变，向心力大小不变．C错误；根据牛顿第二定律得，h越高，r越大，不变，则T越大．故C正确．根据牛顿第二定律得，h越高，r越大，不变，则v越大．故D正确．考点：考查了匀速圆周运动；向心力．7.假设地球可视为质量分布均匀的球体,已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0,在赤道的大小为g;地球自转的周期为T,引力常量为G。则地球的密度为(　　)A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】在两极，引力等于重力，则有：，由此可得地球质量；在赤道处，引力与支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律，则有：，而密度公式，，故B正确，ACD错误；8.2020年11月18日，我国航天员景海鹏和陈冬在天宫二号实验室创造了在轨行30天的航天记录。若地球半径为R，把地球看做质量分布均匀的球体。“蛟龙”号下潜深度为d，“天宫一号”轨道距离地面高度为h，“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的加速度之比为（）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】令地球的密度为ρ，则在地球表面，重力和地球的万有引力大小相等，有：，由于地球的质量为：M=ρπR3，所以重力加速度的表达式可写成：。根据题意有，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，则在深度为d的地球内部，受到地球的万有引力即为半径等于（R-d）的球体在其表面产生的万有引力，故井底的重力加速度g′=πGρ（R-d）。所以有。根据万有引力提供向心力，“天宫一号”在距离地面高h处：，则，所以，则，所以C正确，ABD错误。9.大型游乐场中有一种叫“摩天轮”的娱乐设施,如图所示,坐在其中的游客随轮的转动而做匀速圆周运动,对此有以下说法,其中正确的是(　　)A.游客处于一种平衡状态B.游客做的是一种变加速曲线运动C.游客做的是一种匀变速运动D.游客的速度和加速度都在不断地改变着【答案】BD【解析】【详解】游客随轮的转动而做匀速圆周运动，合力提供向心力，不是平衡状态，故A错误；游客随轮的转动而做匀速圆周运动，加速度方向指向圆心，时刻改变，是一种变加速曲线运动，故B正确，C错误；游客随轮的转动而做匀速圆周运动，速度和加速度的大小不变，但方向时刻改变，故游客的速度和加速度都是变化的，故D正确；10.A、B、C三个小物块放在旋转圆台上,最大静摩擦力均为重力的μ倍,A的质量为2m,B、C质量为m,C离轴为2R,A、B离轴为R,则当圆台旋转时(设A、B、C都没有滑动,如图所示)(　)A.C的向心加速度最大B.B所受的静摩擦力最小C.当圆台转速增加时,C比A先滑动D.当圆台转速增加时,B比A先滑动【答案】BC【解析】【详解】三个物体都做匀速圆周运动，合力指向圆心，对任意一个受力分析，如图所示:支持力与重力平衡，F合=f=F向由于A、B、C三个物体共轴转动，角速度ω相等，根据题意，rC=2rA=2rB=2RA、B、由向心力公式F向=mω2r，得三物体的向心力分别为：,,，则，B物体的静摩擦力最小;故A、B正确；C、对任意一物体，由于摩擦力提供向心力，有μmg=mω2R，当ω变大时，所需要的向心力也变大，当达到最大静摩擦力时，物体开始滑动，当转速增加时，A、C所需向心力同步增加，且保持相等，但因C的最大静摩擦力小，C比A先滑动；故C正确.D、当转速增加时，A、B所需向心力也都增加，且保持2：1关系，但因A、B最大静摩擦力也满足2：1关系，因此A、B会同时滑动，故D错误.故选ABC.11.一竖直放置的光滑圆形轨道连同底座总质量为M,放在水平地面上,如图所示,一质量为m的小球沿此轨道做圆周运动。A、C两点分别是轨道的最高点和最低点。轨道的B、D两点与圆心等高。在小球运动过程中,轨道始终静止。则关于轨道底座对地面的压力N的大小及地面对轨道底座的摩擦力方向,下面说法不正确的是()A.小球运动到A点时,N>Mg,摩擦力方向向左B.小球运动到B点时,N=Mg+mg,摩擦力方向向右C.小球运动到C点时,N>Mg+mg,地面对轨道底座无摩擦力D.小球运动到D点时,N=Mg,摩擦力方向向右【答案】ABD【解析】【详解】小球在A点，若，则轨道对小球的作用力为零，知N=Mg；若，则轨道对小球有向下的弹力，所以小球对轨道有向上的弹力，N＜Mg；若，则轨道对小球有向上的弹力，所以小球对轨道有向下的弹力，知N＞Mg．在这三种情况下，轨道底端在水平方向上没有运动趋势，不受摩擦力，故A错误。小球在B点，根据知，轨道对小球有向右的弹力，则小球对轨道有向左的弹力，知底座受到向右的摩擦力，N=Mg，故B错误。小球运动到C点时，根据知，轨道对小球有向上的支持力，则小球对轨道有向下的压力，压力大小mg，则地面对底座的支持力N＞mg+Mg，由于底座在水平方向上没有运动趋势，不受摩擦力，故C正确。小球运动到D点，根据知，轨道对小球有向左的弹力，则小球对轨道有向右的弹力，摩擦力方向向左，N=Mg，故D错误。本题选错误的，故选ABD。12.据英国卫报网站2020年1月6日报道，在太阳系之外，科学家发现了一颗最适宜人类居住的类地行星，绕恒星橙矮星运行，命名为“开普勒438b”假设该行星与地球绕恒星均做匀速圆周运动，其运行的周期为地球运行周期的p倍，橙矮星的质量为太阳的q倍则该行星与地球的(    )A.轨道半径之比为 B.轨道半径之比为C.线速度之比为D.线速度之比为【答案】AC【解析】【分析】地球和“开普勒438b”公转的向心力均由万有引力提供，根据牛顿第二定律列式求解出周期和向的表达式进行分析即可。【详解】行星公转的向心力由万有引力提供，根据牛顿第二定律，有：解得：；该行星与地球绕恒星均做匀速圆周运动，其运行的周期为地球运行周期的p倍，橙矮星的质量为太阳的q倍，故：，故A正确，B错误；根据，有：，故C正确，D错误；故选AC。二、填空题13.如图所示，一半径为r的圆筒绕其中心轴以角速度ω匀速转动，圆筒内壁上紧靠着一个质量为m的物体与圆筒一起运动，相对筒无滑动。若已知筒与物体之间的摩擦因数为μ，重力加速度为g，试求:(1)物体所受到的摩擦力大小__________(2)筒内壁对物体的支持力____________【答案】(1).mg(2).mω2r【解析】【详解】物体做匀速圆周运动，合力指向圆心；对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图其中重力mg与静摩擦力f平衡，故有：f=mg支持力N提供向心力，由牛顿第二定律可得：N=mω2R；14.有一星球的密度与地球的密度相同,但它表面处的重力加速度是地球表面处的重力加速度的4倍,则该星球的质量是地球质量的___________倍。【答案】M星＝64M地【解析】根据星球表面万有引力等于重力，列出等式：G＝mg得g=．根据密度与质量关系得：M=ρ•πR3，星球的密度跟地球密度相同，所以则三、计算题15.我国月球探测“嫦娥”已经启动,科学家对月球的探索会越来越深入。(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径。(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面高度为h的某处以速度v0水平抛出一个小球,小球飞出的水平距离为x。已知月球半径为R月,引力常量为G,试求出月球的质量M月。【答案】（1）（2）【解析】【详解】（1）在地球表面有：月球绕地球圆周运动有：②由两式解得：（2）依题意：x=v0t，h=g月t2在月球表面，重力与万有引力相等有：代入重力加速度可得月球质量M月=16.如图所示,半径为、质量为m的小球用两根不可伸长的轻绳a、b连接,两轻绳的另一端系在一根竖直杆的A、B两点上,A、B两点相距为l,当两轻绳伸直后,A、B两点到球心的距离均为l。当竖直杆以自己为轴转动并达到稳定时(细绳a、b与杆在同一竖直平面内)。求:(计算结果可以带根号,g不要带具体值。)求：(1)竖直杆角速度ω为多大时,小球恰离开竖直杆；(2)ω至少达到多少时b轻绳伸直开始有拉力。【答案】(1)(2)【解析】【详解】(1)小球恰好离开竖直杆时，小球与竖直杆间的作用力为零，设此时轻绳a与竖直杆间的夹角为α，由题意可知，沿半径：Fasinα=mω2r垂直半径：Facosα=mg联立解得(2)当轻绳b恰伸直时，Fb=0,β=60°，r2=Lsinβ沿半径：Fasinβ=mω2r2垂直半径：Facosβ=mg联立解得：