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广西南宁市第二中学2024-2025学年高一下学期4月月考物理试卷
一、单选题
1．物理源于对生活的理性思考，善于观察现象，并运用恰当的思想方法分析诠释，方能开启科学殿堂的大门。在如图四种物理情境的阐述中，用到了“等效替代法”的是（　　）

A．如图甲，两个学生共同提着一桶水静止，老师自己也能提着这桶水静止
B．如图乙，伽利略利用斜面实验推理得出物体运动不需要力来维持的观点
C．如图丙，利用速度时间图像的面积可以求出做直线运动物体的位移大小
D．如图丁，曲线运动中经过A点的瞬时速度方向沿曲线上该点的切线方向
2．质量为2 kg的质点在xOy平面内做曲线运动，在x方向的速度图象和y方向的位移图象如图所示，下列说法正确的是

A．质点的初速度为4 m/s
B．2 s末质点速度大小为6 m/s
C．质点所受的合外力为3 N
D．质点在2 s内的运动轨迹为直线
3．饲养员在池塘边堤坝边缘A处以水平速度v0往鱼池中抛掷鱼饵颗粒。堤坝截面倾角为53°，坝顶离水面的高度为5m，g取10m/s2，不计空气阻力（sin53°=0.8，cos53°=0.6），下列说法正确的是（　　）
A．若平抛初速度v0=5m/s，则鱼饵颗粒不会落在斜面上
B．若鱼饵颗粒能落入水中，平抛初速度v0越大，落水时速度方向与水平面的夹角越大
C．若鱼饵颗粒能落入水中，平抛初速度v0越大，从抛出到落水所用的时间越长
D．若鱼饵颗粒不能落入水中，平抛初速度v0越大，落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越小
4．如图所示，三个天体、、的质量分别为、、（远大于及），在天体万有引力作用下（不考虑、间的引力），、在同一平面内均绕沿逆时针方向做匀速圆周运动。已知轨道半径之比为，则下列说法正确的是（ ）
A．、做圆周运动的向心力大小之比为
B．、运动的周期之比为
C．从图示位置开始，在转动一周的过程中，、、出现13次共线
D．从图示位置开始，在转动一周的过程中，、出现7次相距最近
5．以下关于圆周运动的描述正确的是（　　）
A．如图甲所示，手握绳子能使小球在该水平面内做匀速圆周运动
B．如图乙所示，小朋友在秋千的最低点处于超重状态
C．如图丙所示，旋转拖把的脱水原理是水滴受到了离心力，从而沿半径方向甩出
D．如图丁所示，摩托车在水平赛道上匀速转弯时，为了安全经过弯道，人和摩托车整体会向弯道内侧倾斜，人和摩托车整体受到重力、支持力、摩擦力和向心力四个力作用
6．下列有关生活中的圆周运动的实例分析，正确的是（ ）
A．图甲所示为汽车通过凹形桥最低点的情境，此时汽车受到的支持力小于重力
B．图乙所示为演员表演“水流星”的情境，当小桶刚好能通过最高点时，小桶处于完全失重状态，仍受重力作用
C．图丙所示为火车转弯的情境，火车超过规定速度转弯时，车轮会挤压内轨
D．图丁所示为洗衣机脱水桶，其脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而被甩出
7．如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，此时细绳与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．摆球受重力、拉力和向心力的作用 B．摆球的加速度为gsinθ
C．摆球运动周期为 D．摆球运动的转速为
二、多选题
8．如图所示，一个内壁光滑圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，小球A紧贴内壁在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．小球受到重力、内壁的弹力和向心力
B．若仅降低小球做匀速圆周运动的高度，小球受到的合力不变
C．若仅降低小球做匀速圆周运动的高度，则小球的线速度不变
D．若仅降低小球做匀速圆周运动的高度，则小球受到的弹力不变
9．如图所示，在水平转台上放置有轻绳相连的质量相同的滑块1和滑块2，转台绕转轴OO′以角速度ω匀运转动过程中，轻绳始终处于水平状态，两滑块始终相对转台静止，且与转台之间的动摩擦因数相同，滑块1到转轴的距离小于滑块2到转轴的距离．关于滑块1和滑块2受到的摩擦力f1和f2与ω2的关系图线，可能正确的是
A．B．C． D．
10．2023年我国“天宫号”太空实验室实现了长期有人值守，我国迈入空间站时代。如图所示，“天舟号”货运飞船沿椭圆轨道运行，“天宫号”沿圆周轨道运行，A、B两点分别为椭圆轨道的近地点和远地点，则以下说法正确的是（　　）
A．“天舟号”在A点比在B点运动得快
B．“天舟号”与“天宫号”在B点所受地球引力大小相等
C．“天舟号”与地球的连线和“天宫号”与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等
D．“天舟号”绕地球运动的周期比“天宫号”绕地球运动的周期小
三、实验题
11．某学习小组利用手机和刻度尺研究小球做平抛运动的规律。他们用手机拍摄功能记录小球抛出后位置的变化，每隔时间T拍摄一张照片。
Ⅰ．小球在抛出瞬间拍摄一张照片，标记小球位置为A，然后依次每隔1张照片标记一次小球的位置，得到如图所示的B点和C点；
Ⅱ．经测量，AB、BC两线段的长度之比。
（1）为了减小空气阻力的影响，小球应选择：______（填选项字母）
A．实心金属球 B．空心塑料球 C．空心金属球
若忽略空气阻力，已知当地重力加速度为g；
（2）AB、BC之间的水平距离在理论上应满足______（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（3）BC之间实际下落的竖直高度为______（用g、T表示）；
（4）小球抛出时的初速度大小为______（用g、T、a、b表示）。
12．如图是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置图，匀速转动手柄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A、B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6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂6的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8，标尺8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”或“等效替代法”）来探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系。
(3)当用两个质量相等的小球做实验，且左边的小球的轨道半径为右边小球轨道半径的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______。
四、解答题
13．一物体从20m高处水平抛出，1s末速度方向与水平方向的夹角为30°，g取10m/s2，空气阻力不计。求：
（1）物体抛出时的速度大小
（2）物体经过多长时间下落到地面
（3）物体落地前瞬间的速度大小
14．牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律在应用中取得了辉煌的成就。应用万有引力定律能“称量”地球质量，也实现了人类的飞天梦想。已知地球的半径为，地面的重力加速度为，引力常量为。
（1）求：a.地球的质量M；
b.地球的第一宇宙速度v。
（2）2018年11月，我国成功发射第41颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。这颗卫星是地球静止卫星，其运行周期与地球的自转周期相同。求该卫星的轨道高度h（卫星轨道与地球表面的距离）。
（3）利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。设行星与太阳的距离为r，请根据开普勒第三定律及向心力相关知识，证明太阳对行星的作用力F与r的平方成反比。
15．高台滑雪以其惊险刺激而闻名，运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观赏性。如图所示为滑雪轨道一段简化图，运动员经过A点时速度水平，经过B点恰好沿切线方向进入一段半径为25m的光滑圆弧轨道BC，在C点调整姿态后飞出，腾空落到倾角为30°的斜坡轨道CD上。已知运动员的质量为60kg，A、B两点的高度差为20m，水平距离为30m，B、C两点在同一水平面上（即运动员经过B、C两点速度大小相等），不考虑空气阻力，重力加速度为10m/s2，在C处调整姿态只改变速度方向，不改变速度大小，斜坡CD足够长。求：
（1）运动员经过A点的速度大小；
（2）运动员在B点时对轨道的压力大小；
（3）运动员调整姿态，使其在斜坡上的落点距C点最远，则在C点飞出时的速度方向及落点到C点的最远距离。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C A D B B C BD AC AD
11． A 等于
【详解】（1）[1]为了减小空气阻力的影响，可以减小小球的体积，增大小球的质量，故应选择体积小、质量大的实心金属球，故A正确，BC错误。
故选A。
（2）[2]小球在水平方向做匀速运动，AB、BC之间的时间相等，根据可知
（3）[3]小球在竖直方向做自由落体运动，AB间的竖直高度为
AC间的竖直高度为
BC之间实际下落的竖直高度为
（4）[4]AB、BC之间的水平距离相等，设为x，根据几何知识有
，
由题意知
联立解得
小球抛出时的初速度大小为
12．(1)A
(2)控制变量法
(3)
【详解】（1）根据
可知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变。
故选A。
（2）探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系，先控制其中两个物理量不变，探究向心力大小与另一个物理量的关系，在该实验中应用了控制变量法。
（3）当用两个质量相等的小球做实验，且左边的小球的轨道半径为右边小球轨道半径的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，则有
，
根据
可得
则有
可知左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为。
13．（1）；（2）2s；（3）
【详解】（1）物体抛出后1s末的竖直速度为
此时有
解得初速度大小为
（2）物体在竖直方向上有
解得物体下落的时间为
（3）物体落地前瞬间的竖直速度为
故落地前瞬间物体的速度大小为
14．（1）a.，b.；（2）；（3）见解析
【详解】（1）a.根据万有引力等于重力有
解得
b.由万有引力提供向心力有
解得
（2）由万有引力提供向心力有
解得
（3）根据题意，设行星的质量为，太阳质量为，太阳对行星的作用力提供行星做圆周运动的向心力，则有
由开普勒第三定律有
整理可得
可知，太阳对行星的作用力F与r的平方成反比。
15．（1）；（2）1860N；（3）当C飞出时的速度与斜面夹角为60°时，运动员在斜坡上的落点距C点最远，最远距离为125m
【详解】（1）由平抛运动的特点可得
解得
又
得运动员经过A点的速度
（2）运动员在B点竖直方向速度
运动员在B点速度大小
在B点受力分析如下图
即
由牛顿第二定律得
运动员在B点所受轨道的支持力
由牛顿第三定律得，运动员在B点时对轨道的压力大小为1860N。
（3）设运动员从C飞出时的速度方向与斜面的夹角为，垂直于斜面方向上
得
初速度
平行于斜面方向上
得
初速度
运动员从C点落到斜坡上的时间
运动员落到斜坡上距C点的距离
上式代入数据并整理可得
当时，即速度方向与斜面夹60°斜向上时，最大，最大值为125m。

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