河南省信阳高级中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试卷（Word版附答案）

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一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得4分，选错得0分。
1.有一种很大的益智玩具—“磁悬浮陀螺”，依靠磁场力可以让旋转的陀螺悬浮在空中，如图所示。对处于悬浮状态的陀螺，下列说法正确的是
A.陀螺上各质点均处于平衡状态
B.陀螺处于完全失重状态
C.距离陀螺中心越远的质点，线速度越大
D.距离陀螺中心越远的质点，向心力加速度越小
2.第十一届全国杂技展演于2023年3月在山东省举办，如图所示，水平固定的细长杆上套有一遥控电动小车，跨过悬挂于点的轻小光滑圆环的细线一端连接，另一端悬挂一杂技演员。设初始时细线的右边部分与水平方向的夹角为，现在遥控作用下使电动小车开始向左勺速运动，电动小车和演员均可视为质点，不计空气阻力，下列判断正确的是
A.当时，杂技演员速度为零，处于平衡状态
B.当时，P、Q的速度大小之比是
C.在向增大的过程中，绳子的拉力始终等于演员的重力
.在向增大的过程中，演员一直处于失重状态
3.轻杆一端固定有质量为的小球，另一端安装在水平轴上，转轴到小球的距离为，转轴固定在三角形的带电动机（电动机没画出来）的支架上，在电动机作用下，轻杆在竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示。若转轴达到某一恒定转速时，在最高点，杆受到小球的压力为，重力加速度取，则
A.小球运动到最高点时，小球需要的向心力为
B.小球运动到最高点时，线速度
C.小球运动到图示水平位置时，地面对支架的摩擦力为
D.把杆换成轻绳，同样转速的情况下，小球仍能通过图示的最高点
4.美国航天局的“机智”火星直升机于2021年4月19号在火星表面首次尝试动力飞行，并且在起飞后成功着陆，这是人类首次在地球之外进行重力飞行。已知“机智”号悬停在空中时，稀薄的火星大气对其支持力为，火星的质量为，火星的半径为，万有引力常量为，下列说法正确的是
A.火星表面的重力加速度为
B.“机智”的质量为
C.火星的第一宇宙速度为
D.“机智”号悬停在空中时是超重现象
5.如图，某河流中水流速度大小恒为处的下游处有个漩涡，漩浴与河岸相切于点，漩涡的半径为。为使小船从点出发以恒定的速度安全到达对岸，小船航行时在静水中速度的最小值为
A.
B.
B.
D.
6.地球可看作半径为的均匀球体，质量为的物体在赤道处所受的重力大小为，在北极处所受的重力大小为，引力常量为，下列说法正确的是
A.地球同步卫星离地心的距离为
B.地球同步卫星的运行周期为
C.地球的第一宇宙速度为
D.地球的平均密度为
7.2023年，杭州亚运会女排决赛中，中国队战胜日本队夺冠。如图甲排球场总长，宽，网高，假设运动员可在本方场地（如图乙）底线正上方不同位置以不同速率向右侧各方向水平击出排球，击球高度为。不计空气阻力的作用，重力加速度为，若排球的击打速度在某范围内，通过选择适合的方向，能使排球落在对方场区内。则
A.的最小值是
C.的最大值是
B.的最小值是
D.的最大值是
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是
A.如图a，汽车通过拱桥的最高点处于失重状态
B.如图所示是一圆锥摆，增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变
C.如图，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在位置小球所受筒壁的支持力要大于在位置时的支持力
D.如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用
9.如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和，质量都为，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为两物体与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是
A.此时细线张力为
B.此时圆盘的角速度为
C.此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆心
D.此时烧断细线，A和B都将做离心运动
10.如图所示，轨道1、3均是卫星绕地球做圆周运动的轨道示意图，轨道1的半径为，轨道2是卫星绕地球做椭圆运动的轨道示意图，轨道3与轨道2相切于点，点为地球球心，AB为椭圆的长轴，三个轨道和地心都在同一平面内，已知在1、2两轨道上运动的卫星的周期相等，引力常量为，地球质量为，三颗卫星的质量相等，则下列说法正确的是
A.卫星在轨道3上的周期小于在轨道1上的周期
B.若卫星在轨道1上的速率为，卫星在轨道2上点的速率为，则
C.若卫星在轨道1，3上的加速度大小分别为，卫星在轨道2上点的加速度大小为，则
D.若，则卫星在轨道2上点的速率
第II卷（非选择题）
三、实验题（本题共2小题，共14分）
11.某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是、和。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽处和长槽的（或）处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
（1）该实验用到的方法是
A.理想实验
B.等效替代法
C.微元法
D.控制变量法
（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的小球分別放在A、C位置，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为的塔轮上，实验中匀速转动手柄时，得到左、右标尺露出的等分格数之比为；若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为 ，当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，则实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时， 。
12.在利用如图甲所示实验装置研究平抛运动的规律中，采用频闪照相的方法得到小球运动过程中的四个位置，由于粗心，只在纸上用铅垂线确定了轴（过抛出点），而未在纸上记下平抛的抛出点的位置，在此基础上，小组同学进行了如下测量：点到轴的距离，点到轴的距离两点的竖直距离，重力加速度大小取，忽略空气阻力，则：
（1）小球做平抛运动的初速度 ，该频闪照相机的闪光频率 （结果保留两位有效数字）。
（2）两点间的竖直距离为 ；
（3）以拖出点为坐标原点建立的平面直角坐标系中（轴竖直向下的为正方向），与的函数关系式为 （用、、和表示）。
四、计算题（本大题共3小题，11分+13分+16分，共40分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）
13.（11分）如图物体（可视为质点）由静止从光滑曲线轨道点滑下，从倾角为足够长的斜面顶端点斜向飞出，飞出方向与斜面夹角，速度大小为。在空中运动一段时间后落在斜面上点，已知，重力加速度取，不计空气阻力。求：
（1）物体落在斜面上速度大小和用的时间；
（2）间距离。
14.（13分）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船成功返回。我国空间站关键技术完成验证，进入建造阶段。畅想未来，假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星，在该行星“北极”距地面处由静止释放一个小球（引力视为恒力，阻力可忽略），经过时间落到地面。知该行星半径为，自转周期为，引力常量为，已知半径为的球体体积，求：
（1）该行星的第一宇宙速度；
（2）该行星的平均密度；
（3）如果该行星有一颗同步卫星，其距行星表面的高度为多少？
15.（16分）一离心调速装置如图所示，四根轻杆a、b、c、d与两小球以及圆环通过铰链连接，轻杆长均为L，M、N、P的质量均为，轻杆a，b上端通过铰链固定在竖直转轴上的点，套在转轴上的轻质弹簧连接在点与圆环之间，弹簧原长为。装置静止时，轻杆与竖直方向的夹角均为，绕转轴转动该装置并缓慢增大转速，圆环缓慢上升，使轻杆与竖直方向的夹角均变为，弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为，求：
（1）装置静止时，轻杆对小球弹力的大小；
（2）弹簧的劲度系数；
（3）轻杆与竖直方向夹角为时该装置转动角速度的大小。