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2024大连滨城高中联盟高一下学期4月月考试题物理含解析
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这是一份2024大连滨城高中联盟高一下学期4月月考试题物理含解析，共14页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
命题人： 大连二十高中 高一物理备课组 校对人： 大连二十高中 高一物理备课组
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题） 和第Ⅱ卷（非选择题） 两部分，共 100分， 考试时间75分钟。
第Ⅰ卷选择题（共46分）
一、选择题（本题共 10小题， 共46分。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，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. 关于天体物理， 下列说法中正确的是（ ）
A． 丹麦天文学家第谷通过对行星运动的观测研究得出了行星运动的规律
B． 牛顿发现了万有引力定律， 并测出了引力常量 G的数值
C． 海王星是利用万有引力定律发现的一颗行星，被人们称为“笔尖下发现的行星”
D． 伽利略用“月一地检验”证实了万有引力定律的正确性
2. 如图所示，在圆规匀速转动画圆的过程中， 下列说法正确的是（ ）
A． 笔尖的线速度不变
B． 两相同时间内转过的角度不同
C． 任意相等时间内通过的位移大小相同
D． 任意相等时间内通过的路程不同
3. 如图甲所示，游乐场有一种叫作“快乐飞机”的游乐项目，模型如图乙所示。已知模型飞机的质量为m，固定在长为L的旋臂上，旋臂与竖直方向的夹角为θ。重力加速度为g。当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ）
A． 模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力
B． 旋臂对模型飞机的作用力方向一定沿旋臂
C． 旋臂对模型飞机的作用力方向一定竖直向上，大小为mg
D． 旋臂对模型飞机的作用力大小为
4. 如图所示，质量为m 的小明坐在秋千上摆动到最高点时悬线与竖直方向夹角为30°，下列说法正确的是（ ）
A． 小明在最低点的加速度为零， 速度最大
B． 小明在最高点的速度为零， 合力为零
C． 在最低点时， 秋千对小明的作用力为mg
D． 在最高点时， 秋千对小明的作用力为
5. “嫦娥五号”月球探测器实现了中国首次无人月面取样返回，为中国探月工程的收官之战。已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，。月球质量与地球质量之比为 k，月球半径与地球半径之比为q 。则月球表面和地球表面的重力加速度之比为（ ）
A． k：q2 B． q2：k C． k：q D． q：k
6. A 、B 、C 三颗地球卫星， A还未发射， 在地球赤道上随地球表面一起转动； B 处于近地轨道上 ； C 是地球同步卫星， 各卫星排列位置如图所示， 则它们做匀速圆周运动的（ ）
A： 角速度关系是
B． 线速度关系是
C． 周期关系是
D． 向心加速度关系是
7. 中国科学院紫金山天文台发现的国际编号为381323号的小行星被命名为“樊锦诗星”。如图，“樊锦诗星”绕日运行的椭圆轨道面与地球圆轨道面间的夹角为20.11度，轨道半长轴为3.18天文单位（日地距离为1天文单位），远日点到太阳中心距离为4.86天文单位。若只考虑太阳对行星的引力，关于“樊锦诗星”，下列说法正确的是（ ）
A． 绕太阳一圈大约需要3.18年
B． 在远日点的速度小于地球的公转速度
C． 在远日点的速度大于地球的公转速度
D． 在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
8. 下列有关生活中圆周运动实例的分析， 说法正确的是（ ）
A． 图甲中汽车通过凹形路面的最低点时， 速度越大， 越不容易爆胎
B． 图乙在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高， 目的是让火车以设计速度行驶时， 轮缘与轨道间无挤压
C． 图丙中杂技演员表演“水流星”， 当“水流星”通过最高点时绳子中的拉力不能为零
D．图丁中滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，衣物运动到最低点B 点时脱水效果更好
9. 如图所示，一轻杆一端固定一质量为m的小球，以另一端O 为圆心， 使小球在竖直面内做半径为r 的圆周运动。以下说法正确的是（ ）
A． 小球过最高点时， 杆受力可以是零
B． 小球过最高点时的最小速率为
C． 小球过最高点时， 杆对球的作用力一定竖直向下
D． 若小球在最高点时的速度大小为2，则此时小球对杆的作用力大小为3mg
10. 地月系统可认为是月球绕地球做匀速圆周运动如图甲所示，月球绕地球运动的周期为T₁； 也可认为地月系统是一个双星系统如图乙所示，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做匀速圆周运动，月球绕 O点运动的周期为T2。若地球、月球质量分别为M、m，两球心相距为r， 地球半径为 R， 万有引力常量为 G，下列说法正确的是（ ）
A． 图甲中，地球密度可表示为
B． 图甲中月球绕地球运动的周期T₁等于图乙中月球绕O点运动的周期T2
C． 图乙中地月双星轨道中O点到地心距离为
D． 图乙中地月双星转动的角速度与地月质量之和成正比
第Ⅱ卷非选择题（共54分）
二、实验题（本题共2小题， 每空2分， 11题8分，12题6分， 共14分。）
11. （8分）如图所示， 向心力演示仪的挡板 A，C到转轴距离为 R，挡板 B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同， ①②③半径之比为1：2：3， ④⑤⑥半径之比为3：2：1.现在用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
（1） 在这个实验中，利用了 （选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”） 来探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。
（2） 当质量和角速度一定时， 探究向心力大小与运动半径之间的关系， 应将皮带套在 塔轮上（选填①②③④⑤⑥中的两个）， 应将质量相同的小球放在挡板C与挡板 处（选填“A”或“B”） 。
（3）在某次实验过程中，皮带带动的两个变速塔轮的半径相同，该同学将两个大小完全相同的铝球和钢球分别放置在如图所示的AC两处（其轨道半径相同）， 如图所示，可判断该同学是在研究 。
A． 向心力与半径之间的关系
B． 向心力与质量之间的关系
C． 向心力与角速度之间的关系
D． 向心力与线速度之间的关系
12. （6分） 某兴趣小组的同学设计了图甲所示的装置测量滑块和水平台面间的动摩擦因数。水平转台能绕竖直的轴匀速转动，装有遮光条的小滑块放置在转台上，细线一端连接小滑块， 另一端连到固定在转轴上的力传感器上， 传感器连接到计算机以显示细线的拉力大小，安装在铁架台上的光电门可以读出遮光条通过光电门的遮光时间。已知滑块上遮光条的挡光宽度为d， 旋转半径为 R。稳定转动时，滑块与水平转台相对静止。
（1）某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速度ω= （用题中所给物理量的字母表示） ；
（2）控制转台以某一角速度匀速转动，记录力传感器和光电门的示数，分别为F1和4Δt1；依次增大转台的角速度，并保证每次都做匀速转动，滑块与水平转台相对静止， 记录对应的力传感器示数F2、F3…和光电门的示数、 ……。以力传感器的示数F为纵轴，对应的挡光时间平方倒数为横轴， 建立直角坐标系， 描点后拟合为一条直线， 如图乙所示，图中a、b的值已知，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则滑块和台面间的滑动摩擦因数μ= 。
（3） 该小组同学换用相同材料的质量更大的滑块再次做了该实验， 作出的新图像，将两图像绘制于同一坐标系中，可能是下图中的（ ）
三、计算题（本题共3小题， 共40分。其中13题13分、14题12分、15题15分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤， 只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。）
13. （13分）某同学设想， 月球车在月球软着陆后，自动机器人在月球表面h高处自由释放一个小球，测得小球经时间 t落到月球表面。已知该月球半径为 R，万有引力常量为G， 月球质量分布均匀。求：
（1） 月球的质量；
（2）月球的密度；
（3） 月球的第一宇宙速度大小。
14. （12分） 如图所示， 半径为R 的半球形陶罐， 固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上， 转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台以一定角速度ω匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO'之间的夹角θ为37°。物块与半球形容器间的动摩擦因数均为μ=0.75， 物块与半球形容器间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知重力加速度大小为g，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1） 若物块所受的摩擦力恰好为零， 求此时转台转动的角速度大小；
（2） 为使物块相对于陶罐一直静止， 求转台转动的最大角速度。
15. （15分）如图所示，在水平圆盘上，沿半径方向放置物体A和B，mA=3kg，mB=1kg，它们位于圆心两侧， 到圆心距离，rB=0.2m，中间用细线相连， A、B 与盘间的动摩擦因数均为μ=0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 若圆盘从静止开始绕中心转轴非常缓慢地加速转动， g 取10m/s2，稳定转动时，
（结果若含根号， 用最简根式表示即可）
（1） 角速度增至多大时轻绳上开始出现拉力，此时A、B所受的摩擦力分别多大；
（2） A、B两物体相对圆盘即将滑动时， 圆盘转动的角速度多大；
（3）在坐标中画出B物体相对圆盘滑动前摩擦力Ff随ω2的变化图象， 标明相应坐标值（无需论证）， 设指向圆心方向摩擦力为正。
滨城高中联盟 2023-2024 学年度下学期高一 4月份物理答案
1.【答案】C
【解析】开普勒通过对第谷行星运动观测数据的研究得出了行星运动的规律，故A 错误；牛顿发现了万有引力定律， 但卡文迪许测出了引力常量G的数值， 故B 错误；海王星是利用万有引力定律发现的一颗行星， 故C 正确；
牛顿用“月—地检验“证实了万有引力定律的正确性， 故D 错误；
故选 C
2.【答案】C
【解析】在圆规匀速转动画圆的过程中， 笔尖的线速度大小不变， 但方向改变；两相同时间内转过的角度相同，任意相等时间内通过的位移大小相等；任意相等时间内通过的路程相同。
故选 C。
3.【答案】D
【解析】向心力是效果力， 是合力作用， 物体实际不受向心力作用， 故A 错误；
飞机在水平面内匀速圆周运动，竖直方向平衡， 所以杆的一个分力平衡了飞机的重力，另一个分力提供了飞机匀速圆周运动的向心力， 所以旋臂对模型飞机的作用力方向不是竖直向上， 也不一定沿旋臂， 故 BC 错误；
旋臂对模型飞机的作用力大小：，故 D正确
4.【答案】D
【解析】小明在最低点速度最大， 受力分析如图甲所示， 由牛顿第二定律， 可得，易知， 加速度不为零， 秋千对小明的作用力F1大于mg ， 故A 、C 错误；
小明在最高点时，速度为零， 受力分析如图乙所示，F合=mgsin 30，F2=mgcs30°，解得，，故 B 错误， D 正确。
5.【答案】A
【解析】“嫦娥五号”在月球表面， 由万有引力定律及牛顿第二定律可得
“嫦娥五号”在地球表面， 有
联立得月球表面和地球表面的重力加速度之比为 k：q2
故选 A。
6.【答案】B
【解析】赤道上的物体与同步卫星的角速度和周期相同， 即，TA=TC，根据v=ωr可得vc>vA ，根据a=ω2r可得ac>aA 。对于近地卫星和同步卫星， 由万有引力提供向心力， 即，可得，，，，由于近地卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径， 所以，，，。 综上可得。
7.【答案】B
【解析】根据开普勒第三定律有
解得
年
故 A 错误；
根据万有引力提供向心力可知
则地球公转速度
“樊锦诗星”在远日点做向心运动
则“樊锦诗星”在远日点的速度
由于r远>r地，所以“樊锦诗星”在远日点的速度小于地球的公转速度， 故B 正确， C 错误；根据牛顿第二定律可知
“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
故D 错误。
故选 D。
8.【答案】BD
【解析】汽车通过凹形路面的最低点时， 根据牛顿第二定律， 有，速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大， 越容易爆胎， 故A 错误；在铁路的转弯处， 通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时， 恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力， 此时轮缘与轨道间无挤压， 故 B正确；杂技演员表演“水流星”，当“水流星”恰好通过最高点时， 其自身所受重力提供向心力， 绳子中的拉力为零， 故 C 错误；根据牛顿第二定律可知，在最低点有，在最高点有，则FN1>FN2 ， 衣物运动到最低点B 点时脱水效果更好， 故D 正确。
9. 【答案】AD
【解析】小球过最高点时，如果速度等于，，则只由重力提供向心力， 有，杆受力可以是零， A正确；如果速度大于，， 则由重力和杆对小球竖直向下的拉力的合力提供向心力， 有，如果速度小于，，则由重力和杆对小球竖直向上的支持力的合力提供向心力，且重力大于支持力， 有，所以小球通过最高点的最小临界速度为0， 故 BC 错误； 小球在最高点时的速度大小为时，对小球由牛顿第二定律得，代入解得F = 3mg ， 根据牛顿第三定律可知， 小球对杆的作用力大小为3mg ， 故D 正确。
10.【答案】AC
【解析】图甲中， 根据万有引力提供向心力
设地球的半径为R， 地球的体积为
图甲中， 地球密度为
故 A 正确；
根据万有引力提供向心力
解得图甲中月球绕地球运动的周期为
地月系统是一个双星系统，设地月双星轨道中 O点到地心距离为r1， 地月双星轨道中O点到月球圆心距离为r2，则
可得
且
解得
，，
可知图甲月球绕地球运动的周期T1大于图（b）中月球绕 O 点运动的周期T2，故 B 错误C正确， D 错误；
11.（8分）【答案】 （1）控制变量法 （2 ） ①④ B （3） B
【解析】（1）在此实验中，要分别探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系， 所以需要用到控制变量法。
（2）角速度一定，皮带应套在半径相等的①④塔轮；需要控制两小球做圆周运动的半径不同， 故应放在到转轴距离为R的C处和到转轴距离为2R的B处；
（3） 皮带带动的两个变速塔轮的半径相同，则两小球的角速度ω相同，两个大小完全相同的铝球和钢球，即质量m不相同，其轨道半径相同，根据F=mω²r知，在半径和角速度一定的情况下，可研究向心力的大小与质量的关系，故B 项正确。
12.（6分）【答案】（1） （2）（3） A
【解析】（1） 由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度， 即
又因
v=Rω
联立可得
（2） 对在转台上做匀速圆周运动滑块， 由牛顿第二定律有
联立以上可得
根据图乙知
-b=-μmg
联立解得
（3） 换用质量更大的滑块， 根据以上可得
-b=-μmg
即
b=μmg
又因
可得
可知m增大， b增大而a不变， 故选A。
13.（13分）【答案】（1）（2）（3）
【解析】】（1） 小球经时间t落到月球表面， 有 1分
根据万有引力与重力的关系
。2 分
可得月球的质量。2 分
（2）由。2 分
可得月球的密度为。2分
（3） 根据万有引力提供向心力
月球的第一宇宙速度大小为
2分
14.（12分）【答案】（1），（2）
【解析】】 （1） 对m 有。3 分
解得 。2分
（2）物块即将相对陶罐滑动时，物体到斜向下的最大静摩擦力， 角速度为ω2，有
。2 分
2分
。1 分
联立解得。2分
15.（15分） 【答案】（1），，；
（2）；（3） 如图
【解析】（1） 当圆盘转动的角速度逐渐变大时， B 先达到临界角速度值， 则B的摩擦力先达到最大，
。2 分
解得。1 分
此时，1分
1分
（2） 当AB两物体恰要相对转盘滑动时， B受静摩擦力方向背离圆心，A 受静摩擦力方向指向圆心， 则对 A
。2 分
对B
。2 分
解得。2 分
（3） B物体相对圆盘滑动前摩擦力Ff随ω²的变化图象如图
。4 分 （正确得4分， 有错误不得分）
命题人： 大连二十高中 高一物理备课组 校对人： 大连二十高中 高一物理备课组
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题） 和第Ⅱ卷（非选择题） 两部分，共 100分， 考试时间75分钟。
第Ⅰ卷选择题（共46分）
一、选择题（本题共 10小题， 共46分。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，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. 关于天体物理， 下列说法中正确的是（ ）
A． 丹麦天文学家第谷通过对行星运动的观测研究得出了行星运动的规律
B． 牛顿发现了万有引力定律， 并测出了引力常量 G的数值
C． 海王星是利用万有引力定律发现的一颗行星，被人们称为“笔尖下发现的行星”
D． 伽利略用“月一地检验”证实了万有引力定律的正确性
2. 如图所示，在圆规匀速转动画圆的过程中， 下列说法正确的是（ ）
A． 笔尖的线速度不变
B． 两相同时间内转过的角度不同
C． 任意相等时间内通过的位移大小相同
D． 任意相等时间内通过的路程不同
3. 如图甲所示，游乐场有一种叫作“快乐飞机”的游乐项目，模型如图乙所示。已知模型飞机的质量为m，固定在长为L的旋臂上，旋臂与竖直方向的夹角为θ。重力加速度为g。当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ）
A． 模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力
B． 旋臂对模型飞机的作用力方向一定沿旋臂
C． 旋臂对模型飞机的作用力方向一定竖直向上，大小为mg
D． 旋臂对模型飞机的作用力大小为
4. 如图所示，质量为m 的小明坐在秋千上摆动到最高点时悬线与竖直方向夹角为30°，下列说法正确的是（ ）
A． 小明在最低点的加速度为零， 速度最大
B． 小明在最高点的速度为零， 合力为零
C． 在最低点时， 秋千对小明的作用力为mg
D． 在最高点时， 秋千对小明的作用力为
5. “嫦娥五号”月球探测器实现了中国首次无人月面取样返回，为中国探月工程的收官之战。已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，。月球质量与地球质量之比为 k，月球半径与地球半径之比为q 。则月球表面和地球表面的重力加速度之比为（ ）
A． k：q2 B． q2：k C． k：q D． q：k
6. A 、B 、C 三颗地球卫星， A还未发射， 在地球赤道上随地球表面一起转动； B 处于近地轨道上 ； C 是地球同步卫星， 各卫星排列位置如图所示， 则它们做匀速圆周运动的（ ）
A： 角速度关系是
B． 线速度关系是
C． 周期关系是
D． 向心加速度关系是
7. 中国科学院紫金山天文台发现的国际编号为381323号的小行星被命名为“樊锦诗星”。如图，“樊锦诗星”绕日运行的椭圆轨道面与地球圆轨道面间的夹角为20.11度，轨道半长轴为3.18天文单位（日地距离为1天文单位），远日点到太阳中心距离为4.86天文单位。若只考虑太阳对行星的引力，关于“樊锦诗星”，下列说法正确的是（ ）
A． 绕太阳一圈大约需要3.18年
B． 在远日点的速度小于地球的公转速度
C． 在远日点的速度大于地球的公转速度
D． 在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
8. 下列有关生活中圆周运动实例的分析， 说法正确的是（ ）
A． 图甲中汽车通过凹形路面的最低点时， 速度越大， 越不容易爆胎
B． 图乙在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高， 目的是让火车以设计速度行驶时， 轮缘与轨道间无挤压
C． 图丙中杂技演员表演“水流星”， 当“水流星”通过最高点时绳子中的拉力不能为零
D．图丁中滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，衣物运动到最低点B 点时脱水效果更好
9. 如图所示，一轻杆一端固定一质量为m的小球，以另一端O 为圆心， 使小球在竖直面内做半径为r 的圆周运动。以下说法正确的是（ ）
A． 小球过最高点时， 杆受力可以是零
B． 小球过最高点时的最小速率为
C． 小球过最高点时， 杆对球的作用力一定竖直向下
D． 若小球在最高点时的速度大小为2，则此时小球对杆的作用力大小为3mg
10. 地月系统可认为是月球绕地球做匀速圆周运动如图甲所示，月球绕地球运动的周期为T₁； 也可认为地月系统是一个双星系统如图乙所示，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做匀速圆周运动，月球绕 O点运动的周期为T2。若地球、月球质量分别为M、m，两球心相距为r， 地球半径为 R， 万有引力常量为 G，下列说法正确的是（ ）
A． 图甲中，地球密度可表示为
B． 图甲中月球绕地球运动的周期T₁等于图乙中月球绕O点运动的周期T2
C． 图乙中地月双星轨道中O点到地心距离为
D． 图乙中地月双星转动的角速度与地月质量之和成正比
第Ⅱ卷非选择题（共54分）
二、实验题（本题共2小题， 每空2分， 11题8分，12题6分， 共14分。）
11. （8分）如图所示， 向心力演示仪的挡板 A，C到转轴距离为 R，挡板 B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同， ①②③半径之比为1：2：3， ④⑤⑥半径之比为3：2：1.现在用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
（1） 在这个实验中，利用了 （选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”） 来探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。
（2） 当质量和角速度一定时， 探究向心力大小与运动半径之间的关系， 应将皮带套在 塔轮上（选填①②③④⑤⑥中的两个）， 应将质量相同的小球放在挡板C与挡板 处（选填“A”或“B”） 。
（3）在某次实验过程中，皮带带动的两个变速塔轮的半径相同，该同学将两个大小完全相同的铝球和钢球分别放置在如图所示的AC两处（其轨道半径相同）， 如图所示，可判断该同学是在研究 。
A． 向心力与半径之间的关系
B． 向心力与质量之间的关系
C． 向心力与角速度之间的关系
D． 向心力与线速度之间的关系
12. （6分） 某兴趣小组的同学设计了图甲所示的装置测量滑块和水平台面间的动摩擦因数。水平转台能绕竖直的轴匀速转动，装有遮光条的小滑块放置在转台上，细线一端连接小滑块， 另一端连到固定在转轴上的力传感器上， 传感器连接到计算机以显示细线的拉力大小，安装在铁架台上的光电门可以读出遮光条通过光电门的遮光时间。已知滑块上遮光条的挡光宽度为d， 旋转半径为 R。稳定转动时，滑块与水平转台相对静止。
（1）某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速度ω= （用题中所给物理量的字母表示） ；
（2）控制转台以某一角速度匀速转动，记录力传感器和光电门的示数，分别为F1和4Δt1；依次增大转台的角速度，并保证每次都做匀速转动，滑块与水平转台相对静止， 记录对应的力传感器示数F2、F3…和光电门的示数、 ……。以力传感器的示数F为纵轴，对应的挡光时间平方倒数为横轴， 建立直角坐标系， 描点后拟合为一条直线， 如图乙所示，图中a、b的值已知，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则滑块和台面间的滑动摩擦因数μ= 。
（3） 该小组同学换用相同材料的质量更大的滑块再次做了该实验， 作出的新图像，将两图像绘制于同一坐标系中，可能是下图中的（ ）
三、计算题（本题共3小题， 共40分。其中13题13分、14题12分、15题15分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤， 只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。）
13. （13分）某同学设想， 月球车在月球软着陆后，自动机器人在月球表面h高处自由释放一个小球，测得小球经时间 t落到月球表面。已知该月球半径为 R，万有引力常量为G， 月球质量分布均匀。求：
（1） 月球的质量；
（2）月球的密度；
（3） 月球的第一宇宙速度大小。
14. （12分） 如图所示， 半径为R 的半球形陶罐， 固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上， 转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台以一定角速度ω匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO'之间的夹角θ为37°。物块与半球形容器间的动摩擦因数均为μ=0.75， 物块与半球形容器间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知重力加速度大小为g，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1） 若物块所受的摩擦力恰好为零， 求此时转台转动的角速度大小；
（2） 为使物块相对于陶罐一直静止， 求转台转动的最大角速度。
15. （15分）如图所示，在水平圆盘上，沿半径方向放置物体A和B，mA=3kg，mB=1kg，它们位于圆心两侧， 到圆心距离，rB=0.2m，中间用细线相连， A、B 与盘间的动摩擦因数均为μ=0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 若圆盘从静止开始绕中心转轴非常缓慢地加速转动， g 取10m/s2，稳定转动时，
（结果若含根号， 用最简根式表示即可）
（1） 角速度增至多大时轻绳上开始出现拉力，此时A、B所受的摩擦力分别多大；
（2） A、B两物体相对圆盘即将滑动时， 圆盘转动的角速度多大；
（3）在坐标中画出B物体相对圆盘滑动前摩擦力Ff随ω2的变化图象， 标明相应坐标值（无需论证）， 设指向圆心方向摩擦力为正。
滨城高中联盟 2023-2024 学年度下学期高一 4月份物理答案
1.【答案】C
【解析】开普勒通过对第谷行星运动观测数据的研究得出了行星运动的规律，故A 错误；牛顿发现了万有引力定律， 但卡文迪许测出了引力常量G的数值， 故B 错误；海王星是利用万有引力定律发现的一颗行星， 故C 正确；
牛顿用“月—地检验“证实了万有引力定律的正确性， 故D 错误；
故选 C
2.【答案】C
【解析】在圆规匀速转动画圆的过程中， 笔尖的线速度大小不变， 但方向改变；两相同时间内转过的角度相同，任意相等时间内通过的位移大小相等；任意相等时间内通过的路程相同。
故选 C。
3.【答案】D
【解析】向心力是效果力， 是合力作用， 物体实际不受向心力作用， 故A 错误；
飞机在水平面内匀速圆周运动，竖直方向平衡， 所以杆的一个分力平衡了飞机的重力，另一个分力提供了飞机匀速圆周运动的向心力， 所以旋臂对模型飞机的作用力方向不是竖直向上， 也不一定沿旋臂， 故 BC 错误；
旋臂对模型飞机的作用力大小：，故 D正确
4.【答案】D
【解析】小明在最低点速度最大， 受力分析如图甲所示， 由牛顿第二定律， 可得，易知， 加速度不为零， 秋千对小明的作用力F1大于mg ， 故A 、C 错误；
小明在最高点时，速度为零， 受力分析如图乙所示，F合=mgsin 30，F2=mgcs30°，解得，，故 B 错误， D 正确。
5.【答案】A
【解析】“嫦娥五号”在月球表面， 由万有引力定律及牛顿第二定律可得
“嫦娥五号”在地球表面， 有
联立得月球表面和地球表面的重力加速度之比为 k：q2
故选 A。
6.【答案】B
【解析】赤道上的物体与同步卫星的角速度和周期相同， 即，TA=TC，根据v=ωr可得vc>vA ，根据a=ω2r可得ac>aA 。对于近地卫星和同步卫星， 由万有引力提供向心力， 即，可得，，，，由于近地卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径， 所以，，，。 综上可得。
7.【答案】B
【解析】根据开普勒第三定律有
解得
年
故 A 错误；
根据万有引力提供向心力可知
则地球公转速度
“樊锦诗星”在远日点做向心运动
则“樊锦诗星”在远日点的速度
由于r远>r地，所以“樊锦诗星”在远日点的速度小于地球的公转速度， 故B 正确， C 错误；根据牛顿第二定律可知
“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
故D 错误。
故选 D。
8.【答案】BD
【解析】汽车通过凹形路面的最低点时， 根据牛顿第二定律， 有，速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大， 越容易爆胎， 故A 错误；在铁路的转弯处， 通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时， 恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力， 此时轮缘与轨道间无挤压， 故 B正确；杂技演员表演“水流星”，当“水流星”恰好通过最高点时， 其自身所受重力提供向心力， 绳子中的拉力为零， 故 C 错误；根据牛顿第二定律可知，在最低点有，在最高点有，则FN1>FN2 ， 衣物运动到最低点B 点时脱水效果更好， 故D 正确。
9. 【答案】AD
【解析】小球过最高点时，如果速度等于，，则只由重力提供向心力， 有，杆受力可以是零， A正确；如果速度大于，， 则由重力和杆对小球竖直向下的拉力的合力提供向心力， 有，如果速度小于，，则由重力和杆对小球竖直向上的支持力的合力提供向心力，且重力大于支持力， 有，所以小球通过最高点的最小临界速度为0， 故 BC 错误； 小球在最高点时的速度大小为时，对小球由牛顿第二定律得，代入解得F = 3mg ， 根据牛顿第三定律可知， 小球对杆的作用力大小为3mg ， 故D 正确。
10.【答案】AC
【解析】图甲中， 根据万有引力提供向心力
设地球的半径为R， 地球的体积为
图甲中， 地球密度为
故 A 正确；
根据万有引力提供向心力
解得图甲中月球绕地球运动的周期为
地月系统是一个双星系统，设地月双星轨道中 O点到地心距离为r1， 地月双星轨道中O点到月球圆心距离为r2，则
可得
且
解得
，，
可知图甲月球绕地球运动的周期T1大于图（b）中月球绕 O 点运动的周期T2，故 B 错误C正确， D 错误；
11.（8分）【答案】 （1）控制变量法 （2 ） ①④ B （3） B
【解析】（1）在此实验中，要分别探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系， 所以需要用到控制变量法。
（2）角速度一定，皮带应套在半径相等的①④塔轮；需要控制两小球做圆周运动的半径不同， 故应放在到转轴距离为R的C处和到转轴距离为2R的B处；
（3） 皮带带动的两个变速塔轮的半径相同，则两小球的角速度ω相同，两个大小完全相同的铝球和钢球，即质量m不相同，其轨道半径相同，根据F=mω²r知，在半径和角速度一定的情况下，可研究向心力的大小与质量的关系，故B 项正确。
12.（6分）【答案】（1） （2）（3） A
【解析】（1） 由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度， 即
又因
v=Rω
联立可得
（2） 对在转台上做匀速圆周运动滑块， 由牛顿第二定律有
联立以上可得
根据图乙知
-b=-μmg
联立解得
（3） 换用质量更大的滑块， 根据以上可得
-b=-μmg
即
b=μmg
又因
可得
可知m增大， b增大而a不变， 故选A。
13.（13分）【答案】（1）（2）（3）
【解析】】（1） 小球经时间t落到月球表面， 有 1分
根据万有引力与重力的关系
。2 分
可得月球的质量。2 分
（2）由。2 分
可得月球的密度为。2分
（3） 根据万有引力提供向心力
月球的第一宇宙速度大小为
2分
14.（12分）【答案】（1），（2）
【解析】】 （1） 对m 有。3 分
解得 。2分
（2）物块即将相对陶罐滑动时，物体到斜向下的最大静摩擦力， 角速度为ω2，有
。2 分
2分
。1 分
联立解得。2分
15.（15分） 【答案】（1），，；
（2）；（3） 如图
【解析】（1） 当圆盘转动的角速度逐渐变大时， B 先达到临界角速度值， 则B的摩擦力先达到最大，
。2 分
解得。1 分
此时，1分
1分
（2） 当AB两物体恰要相对转盘滑动时， B受静摩擦力方向背离圆心，A 受静摩擦力方向指向圆心， 则对 A
。2 分
对B
。2 分
解得。2 分
（3） B物体相对圆盘滑动前摩擦力Ff随ω²的变化图象如图
。4 分 （正确得4分， 有错误不得分）
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