河南省创新发展联盟2023-2024学年高一下学期4月期中考试 物理含答案

2023—2024学年高一下学期第二次月考
物理试卷（答案在最后）
本试卷满分100分，考试用时75分钟。

注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上。

写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

4．本试卷主要考试内容：人教版必修第二册。

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．测量引力常量的实验装置图如图所示，关于该实验说法正确的是（）
A．该实验最早由牛顿完成B．该实验应用了“微小量放大”的实验方法C．实验测得的引力常量是一个没有单位的常量D．引力常量与物体质量有关
2．飞镖运动是一项集趣味性、竞技性于一体的体育运动。

投掷者将飞镖以某一初速度水平掷出，一段时间后恰好击中靶心。

不计空气阻力，飞镖可视为质点，关于飞镖在空中的运动，下列说法正确的是（）A．飞镖的速度与加速度可能共线B．飞镖击中靶心时的速度可能竖直向下
C．飞镖的运动轨迹切线方向是其加速度方向D．飞镖在相等时间内的速度变化量一定相同3．2024年国际体联蹦床世界杯首站巴库站比赛于北京时间2月25日落幕，中国蹦床队斩获3金2银，取得“开门红”。

如图所示，某次比赛时，运动员从蹦床正上方A点由静止下落，运动员在B点接触蹦床并将蹦床压缩至最低点C点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）
A．运动员从B点运动到C点的过程中机械能减小
B ．运动员从A 点运动到
C 点的过程中机械能守恒
C ．运动员在B 点的动能最大
D ．运动员在C 点的加速度为0
4．北京时间2024年3月24日23时至3月25日23时，地球出现了3小时特大地磁暴、6小时中等地磁暴和3小时小地磁暴。

受地磁暴的影响，某卫星绕地飞行的轨道高度略有降低，卫星轨道变化前后均可视为做匀速圆周运动。

卫星的轨道高度降低后，下列物理量有所减小的是（
）A ．线速度大小B ．角速度大小C ．向心加速度大小D ．周期
5．航空母舰上舰载机的起降被称为“刀尖上的舞蹈”，如图所示，在我国山东舰上，舰载机的阻拦系统由阻拦索、定滑轮和阻尼器组成，阻拦索绕过定滑轮与阻尼器连接，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止。

若舰载机减速过程中，某一时刻，两端阻拦索的夹角是120︒，阻拦索拉伸速度大小为v ，飞机挂钩与阻拦索间不发生滑动，则飞机此时沿中线运动的速度大小为（）
A ．1
3v B ．2v C ．12v D ．v
6．地球公转轨道的半径在天文学上叫作天文单位，用符号AU 表示，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。

已知海王星公转的轨道半径是30AU ，海王星的质量为地球质量的17倍，地球和海王星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）
A ．海王星公转的向心加速度与地球公转的向心加速度大小之比为1:900
B ．海王星受到太阳的万有引力与地球受到太阳的万有引力大小之比为17:30
C ．海王星的公转周期与地球的公转周期之比为30:1
D ．根据题目条件可推算出地球与海王星的密度之比
7．某游戏转盘装置如图所示，游戏转盘水平放置且可绕转盘中心的转轴12O O 转动。

转盘上放置两个相同的物块A B 、，物块A B 、通过轻绳相连。

开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使其角速度缓慢增大。

整个过程中，物块A B 、都相对于盘面静止，物块A B 、到转轴的距离分别为2r r 、，物块的质量均为m 且与转盘间的动摩擦因数均为μ，接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g 。

下列说法正确的是（）
A 时，物块
B 受到的摩擦力大小为mg μ
B 时，物块A 受到的摩擦力大小为mg μ
C ．为了确保物块A B 、
D ．在转盘角速度从零开始逐渐增大的过程中，物块B 受到的摩擦力一直增大
8．修建高层建筑经常会用到塔式起重机，某塔式起重机某次提升质量为100kg 的建材（可视为质点），使得建材正在沿竖直方向以1m /s 的速度向上做匀速直线运动，同时又使建材在水平方向上做匀加速运动，其水平方向的速度一时间()x v t -关系图像如图甲所示（水平向右为正方向），下列说法正确的是（）
A ．02s ~内建材的加速度大小为20.75m /s
B ．1s 末建材受到的合力大小为175N
C ．1s 末建材的速度大小为1.25m /s
D ．建材的运动轨迹是图乙中的抛物线P
9．如图所示，质量一定的小球在光滑锥形漏斗内壁做水平面内的匀速圆周运动，小球做圆周运动所需的向心力大小为F ，漏斗内壁对小球的作用力大小为N ，小球做圆周运动的线速度大小为v ，周期为T ，半径为r ，若r 越小，则下列说法正确的是（）
A ．F 不变
B ．N 越大
C ．v 越大
D ．T 越小
10．如图甲所示，配重式抛石机出现于战国初期，是围攻和防守要塞的重要器械。

抛石机可简化为图乙，质量为7kg 的石块装在长臂末端的弹袋中，质量为50kg 的配重安装于短臂的末端，初始时长臂被固定，抛石机静止，杠杆与水平面的夹角30α=︒。

释放杠杆，配重下落，带动杠杆自由转动，当长臂转到竖直位置时，杠杆被制动而停止，石块以10m /s 的速度被水平抛出。

已知长臂的长度10m L =，不计一切摩擦和杠杆质量，取重力加速度大小210m /s g =。

对于从释放杠杆到石块飞出的过程，下列说法正确的是（）
A ．石块增加的机械能为350J
B ．石块受到的合力对石块做的功为350J
C ．短臂的长度为3m
D ．配重增加的动能为100J
二、非选择题：本题共5小题，共54分。

11．（6分）某同学做“探究平抛运动特点”的实验，实验装置如图甲所示，用小锤击打弹性金属片，A 球沿水平方向抛出，同时B 球自由落下。

若某次实验，频闪照相机记录了两小球在不同时刻的位置如图乙所示。

（1）实验时，有以下两个步骤：①用小锤击打弹性金属片；②打开频闪仪。

正确的操作顺序是__________。

A ．先①后②
B ．先②后①
C ．①和②同时进行
（2）根据图乙，任意时刻A B 、两球竖直高度相同，可判断A 球在竖直方向上做__________，为判断A 球水平方向的运动特征，应测出________________________________________并做对比。

12．（8分）某同学设计“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。

铁架台放在水平台面上，上端安装电磁铁，接通电磁铁的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个光电门，光电门连接的数字计时器能记录下小球下落时经过光电门的时间。

实验中测出小球直径为d 、小球球心与光电门中心的高度差为h ，断开电磁铁开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t 。

已知当地的重力加速度大小为g 。

（1）下列关于实验的说法正确的是__________。

A ．实验时必须用天平测出小球的质量
B ．实验时应选用体积小、质量大的小球
C ．可用v gt =来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机械能守恒
D ．可用2v gh =来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机械能守恒
（2）小球经过光电门时的速度大小v =__________（用题目中给定的物理量符号表示）。

（3）调整电磁铁位置，得出多组h t 、数据，并画出了如图乙所示的2
1h t -图像，若在误差允许范围内，图像的斜率k =__________（用题目中给定的物理量符号表示），则机械能守恒定律成立。

（4）考虑到断开电磁铁开关时电磁铁线圈对小球的吸引力不会马上消失，实际上小球的重力势能减少量__________（填“大于”“小于”或“等于”）动能增加量。

13．（10分）如图所示，某车的车厢顶部用细线悬挂了一质量10.8kg m =的小球（可视为质点），车厢的水平底部放置有质量22kg m =的物块。

当车厢在水平地面上拐弯时可视为车厢在做匀速圆周运动，小球、物块均与车厢相对静止，此时细线与竖直方向的夹角37θ=︒。

已知车厢做匀速圆周运动的轨道半径120m R =且远大于车厢宽度，取重力加速度大小210m /s ,sin370.6,cos370.8g =︒=︒=，求：
（1）细线上的弹力大小F ；
（2）物块受到的摩擦力大小f ；
（3）车厢的线速度大小v 。

14．（13分）2024年3月20日8时31分，探月工程四期“鹊桥二号”中继星由“长征八号”遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。

假设在未来的月球基地中，宇航员将小球从月球表面以初速度0v 竖直向上抛出，上升的最高点离月球表面高度为h （远小于月球半径），已知月球的质量为M ，引力常量为G ，不计月球自转，求：
（1）月球表面的重力加速度大小g ；
（2）月球的半径R ；
（3）月球的“第一宇宙速度”大小v 。

15．（17分）如图所示，在以水平地面向右为x 轴正方向、竖直方向向上为y 轴正方向建立的直角坐标系内，一根长为L 、不可伸长的细线上端固定于坐标为()0,2L 的A 点，另一端系一质量为m 、可视为质点的小球。

在y 轴上P 点（图中未画出）固定一个表面光滑、足够细的钉子。

现将小球拉至细线绷直并水平，由静止释放小球，当细线碰到钉子后，小球以P 点为圆心在竖直面内做圆周运动。

重力加速度大小为g ，不计空气阻力。

（1）求细线碰到钉子前瞬间细线上的拉力大小1F ；
（2）若细线碰到钉子的瞬间细线绷断，求小球落到水平地面上时的坐标；
（3）若细线能承受的最大拉力max 9F mg ，要使小球能绕P 点做完整的圆周运动，求P 点纵坐标的取值范围。

2023—2024学年高一下学期第二次月考
物理试卷参考答案
1．B
【解析】该实验最早由卡文迪什完成，选项A 错误；该实验应用了“微小量放大”的实验方法，选项B 正确；实验测得的引力常量是一个带有单位的常量，选项C 错误；引力常量与物体质量无关，选项D
错误。

2．D 【解析】飞镖在空中做平抛运动，因此其速度与加速度不可能共线，选项A 错误；飞镖在空中运动时始终有水平分速度，因此飞镖击中靶心时的速度不可能竖直向下，选项B 错误；飞镖的运动轨迹切线方向是其速度方向，选项C 错误；飞镖的加速度恒定，因此在相等时间内的速度变化量一定相同，选项D 正确。

3．A 【解析】运动员从B 点运动到C 点的过程中，蹦床对运动员的弹力做负功，运动员的机械能减小，选项A 正确、B 错误；运动员从B 点运动到C 点的过程中动能先增大后减小，因此运动员在B 点的动能不是最大，选项C 错误；运动员在C 点的速度为0，加速度不为0，选项D 错误。

4．D 【解析】根据22
2n 224Mm v G ma m m r m r r r T
πω====可知，卫星的轨道高度降低后，卫星的线速度大小、向心加速度大小、角速度大小均增大，周期减小，选项D 正确。

5．B 【解析】飞机沿阻拦索方向的速度分量等于阻拦索移动的速度大小，cos60v v =︒飞，飞机此时沿中线运动的速度大小为2v ，选项B 正确。

6．A 【解析】根据n 2
Mm F G ma r ==结合题目条件可知，海王星公转的向心加速度与地球公转的向心加速度大小之比为1:900，万有引力大小之比为17:900，选项A 正确、B 错误；根据开普勒第三定律可知，
海王星的公转周期与地球的公转周期之比为:1，选项C 错误；由于地球与海王星的半径之比未知，因此无法推算出地球与海王星的密度之比，选项D 错误。

7．C 【解析】转盘的角速度较小时，物块A B 、所需的向心力均由摩擦力提供，当转盘的角速度大小为时，物块B 所需向心力大小为max 12mg f mg μμ<=，此时物块B 受到的摩擦力大小为12
mg μ，选项A 错
时，物块B 所需向心力大小为max mg f μ=，轻绳弹力为0，物块A 所需向心力大小为max 12mg f mg μμ<=，此时物块A 受到的摩擦力大小为12
mg μ，选项B 错误；在转盘角速度逐渐增大的过程中，刚开始物块B 受到的静摩擦力提供向心力，当物块B 受到的摩擦力达到最大静摩擦力后，最大静摩擦力和轻绳弹力的合力提供物块B 所需的向心力，物块B 受到的摩擦力先增大后不变，选项D 错误；设当角速度为0ω、轻绳弹力为F 时，物块A B 、与盘面间的摩擦力均达到最大静摩擦力，有
2200,2F mg m r F mg m r μωμω-=+=，解得0ω=C 正确。

8．AC 【解析】02s ~内建材的加速度大小221.5m /s 0.75m /s 2
a ==，由牛顿第二定律可知1s 末建材受到的合力大小为75N ，选项A 正确、B 错误；1s 末建材的水平分速度大小为0.75m /s 、竖直分速度大小为1m /s ，此时合速度大小为1.25m /s ，选项C 正确；由于建材在竖直方向上做匀速直线运动，在水平方向上做匀加速直线运动，因此建材的运动轨迹不可能是题图乙中的抛物线P ，选项D 错误。

9．AD 【解析】设小球的质量为m ，漏斗内壁的倾角为θ，则向心力tan F mg θ=，与r 无关，漏斗内壁
对小球的作用力cos N mg θ=，与r 无关，由2
tan v mg m r
θ=可知，r 越小，v 越小，则22tan ,mg mr r T πθ⎛⎫= ⎪⎝⎭
越小，T 越小，选项A 、D 正确，选项B 、C 错误。

10．BD 【解析】从释放杠杆到石块飞出的过程，石块增加的动能2k11Δ0350J 2
E mv =-=，增加的重力势能()pl Δ1sin 1050J E mgL α=+=，因此石块增加的机械能为1400J ，石块受到的合力对石块做的功为350J ，选项A 错误、B 正确；配重和石块构成的系统机械能守恒，因此配重减少的机械能为1400J ，有
()221Δ1sin 2
v E Mgl M l L α⎛⎫=+-⨯ ⎪⎝⎭，解得2m l =或28m l =（舍去），配重增加的动能2k21Δ0100J 2v E M l L ⎛⎫=⨯-= ⎪⎝⎭
，选项C 错误、D 正确。

11．（1）B
（2）自由落体运动A 球相邻两位置的水平距离（合理即可）
【解析】（1）为了避免频闪照片记录区域上方出现大量的空白，实验时，应先打开频闪仪，再用小锤击打弹性金属片，选项B 正确。

（2）根据任意时刻A B 、两球竖直高度相同，可判断A 球在竖直方向上做自由落体运动；A 球在水平方向上做匀速直线运动，为判断出这一运动特点，要测出A 球相邻两位置的水平距离。

12．（1）B （2）d t （3）22d g （4）大于
【解析】（1）由于小球的重力势能减少量和动能增加量都与小球质量成正比，因此无须测出小球的质量，选项A 错误；实验时应选用体积小、质量大的小球以减小空气阻力对实验的影响，选项B 正确；t 是小球
通过光电门的挡光时间，且v gt =和v =均是小球做自由落体运动时适用的公式，相当于默认了小球
机械能守恒，与实验目的不符合，选项C 、D 错误。

（2）根据光电门测量速度的原理可知d v t =。

（3）小球的重力势能减少量p ΔE mgh =，动能增加量2
2k 21Δ22d E mv m t
==，因此若在误差允许范围内，
222d gh t =成立，即21h t
-图像的斜率22d k g =，则机械能守恒定律成立。

（4）考虑到断开电磁铁开关时电磁铁线圈对小球的吸引力不会马上消失，该吸引力在小球下落过程中对小球做负功，会导致小球的机械能减少，即实际上小球的重力势能减少量大于动能增加量。

13．解：（1）对小球受力分析，竖直方向上有1cos F m g θ=解得10N F =。

（2）对小球受力分析，水平方向上有1n
sin F m a θ=对物块受力分析，水平方向上有2n
f m a =解得2
n 7.5m /s ,15N a f ==。

（3）由向心加速度定义式有2
n v a R
=解得30m /s v =。

14．解：（1）小球做竖直上抛运动，有2
02v gh =，解得2
02v g h =。

（2）对月球表面质量为m 的物体，有2
Mm G mg R =
，解得0R =。

（3）设质量为m '的卫星绕月球表面做匀速圆周运动，有22Mm v G m R R =''
，解得v =。

15．解：（1）由动能定理有2102
mgL mv =-细线碰到钉子前瞬间，对小球受力分析有1n
F mg F -=其中2
n v F m L
=，解得13F mg =。

（2）细线绷断后，小球做平抛运动，竖直方向上有2122L L gt -=
水平方向上的位移大小x vt
=解得2x L =，即小球落到水平地面上时的坐标为()2,0L -。

（3）设小球恰好能绕P 点做完整的圆周运动时的半径为1
r 小球由静止释放至运动到做圆周运动的最高点，有()2111202
mg L r mv -=-小球运动至圆周运动的最高点时，有2
11
v mg m r =
解得12 5
r L =
设小球绕P点做半径为2r的圆周运动时经过最低点细线恰好达到最大拉力，则有
2 max
2
mv F mg
r
-=
解得21 4
r L =
因此小球能绕P点做完整的圆周运动的半径的取值范围为12 45 L r L
≤≤
结合几何关系可知，P点纵坐标的取值范围为57
45
L y L
≤≤。