湖北省武漢市武昌實驗中學(xué)2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期3月月考物理試卷（含答案）

湖北省武昌實驗中學(xué)高一年級三月月考物理試卷考試時間：2025年3月13日上午8:30-9:45一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符合題目要求，第8~10題有多項符合題目要求。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。1．科學(xué)家設(shè)計了一個微觀粒子與宏觀傳送帶耦合的精密實驗裝置。該裝置中，粒子與傳送帶間的相互作用力成為能量傳遞的關(guān)鍵機制。此時，研究員需判斷以下關(guān)于摩擦力做功的論述中，哪一項正確揭示了其動力學(xué)本質(zhì)（）。A．滑動摩擦力阻礙物體的相對運動，一定做負功B．靜摩擦力起著阻礙物體相對運動趨勢的作用，一定不做功C．靜摩擦力和滑動摩擦力都可能做正功D．系統(tǒng)內(nèi)相互作用的兩物體間一對摩擦力做功的總和等于零2．剛剛發(fā)布的某品牌汽車Ultra版，憑借其超強的性能和合理的價格再次成為人們討論的熱點，中國汽車正在成為全世界的新焦點。某次此質(zhì)量為m的車，在試驗場行駛，啟動階段車牽引力保持不變，而后以額定功率繼續(xù)行駛，經(jīng)過一定時間，其速度由零增大到最大值vm。若所受阻力恒定，則下列甲、乙、丙、丁四個圖像依次可以反映下列物理量隨時間變化的關(guān)系，正確的是（）A．加速度、牽引力、速度、功率 B．速度、牽引力、加速度、功率C．功率、加速度、牽引力、速度 D．牽引力、加速度、速度、功率3．中國航天科技集團在嫦娥七號月球著陸器測試中，模擬探測器在月面隕石坑邊緣的自主避障機動。已知月面重力加速度為g，某型探測器質(zhì)量為m，其自適應(yīng)導(dǎo)航算法在隕石坑傾角為θ的斜坡上方h=2m處以初速度v0水平彈出（等效為平拋運動）。工程團隊需驗證探測器軌跡優(yōu)化方程，確保其飛躍隕石坑與斜坡保持最大安全距離。右圖為多普勒雷達捕捉的探測器運動軌跡，在飛行器與斜坡達到最遠距離時請分析以下的選項錯誤的是（）A．重力做功B．速度的變化C．運動時間D．重力的平均功率4．武漢科技館的互動展區(qū)內(nèi)，設(shè)計了一個模擬豎直平面內(nèi)勻速圓周運動的實驗裝置。如圖所示，輕桿一端固定在垂直于紙面的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量為m的小球，輕桿隨轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．小球運動到最高點時，桿對球的作用力一定豎直向下B．小球運動到左側(cè)與圓心等高的A點時，桿對球的力沿桿向右C．在最低點和最高點，桿對球的彈力之差一定為2mgD．小球運動到最低點桿對球的作用力一定比運動到最高點時大在《哪吒之魔童降世》電影中，哪吒將毽子由地面豎直向上踢出，上升的最大高度為H，設(shè)所受阻力大小恒定，地面為零勢能面。在上升至離地高度h處，毽子的動能是勢能的2倍，到達最高點后再下落至離地高度h處，毽子的勢能是動能的2倍，則h等于（）A． B． C． D．6．今年2月28日，中巴簽署航天員合作協(xié)議，首位外籍航天員即將入駐中國空間站，標(biāo)志著我國載人航天進入國際合作新階段。質(zhì)量為m的天宮空間站繞地球在橢圓軌道Ⅰ上運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)周期為T0，軌道Ⅰ上的近地點A到地球球心的距離為a，遠地點C到地球球心的距離為b，BD為橢圓軌道的短軸，A、C兩點的曲率半徑均為ka(通過該點和曲線上緊鄰該點兩側(cè)的兩點作一圓，在極限情況下，這個圓就叫做該點的曲率圓，如圖中的虛線圓，在A、C兩點空間站的運動可近似看做半徑均為ka，速度分別為A、C兩點空間站瞬時速度的圓周運動)．若地球的質(zhì)量為M，引力常量為G.則（）A．天宮空間站在軌道Ⅰ上運行時的機械能等于在軌道Ⅱ上運行時的機械能B．如果天宮空間站要從軌道Ⅱ返回到軌道Ⅰ，則在C位置時動力氣源要向后噴氣C．天宮空間站從C→D→A的運動過程中，萬有引力對其做的功為D．天宮空間站從C→D→A的運動過程中，萬有引力對其做的功為7．葉紫同學(xué)在看了《哪吒之魔童鬧?！冯娪昂螅灾骑L(fēng)火輪上火焰球繞輪運動的模型玩具，半徑為的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，AB、CD是圓環(huán)相互垂直的兩條直徑，C、D兩點與圓心O等高。一質(zhì)量為的光滑小球套在圓環(huán)上，一根輕質(zhì)彈簧一端連在小球上，另一端固定在P點，P點在圓心O的正下方處。小球從最高點A由靜止開始沿逆時針方向下滑，已知彈簧的原長為，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為。下列說法正確的是（）A．小球運動到B點時的速度大小為B．彈簧長度等于R時，小球的機械能最大C．小球運動到B點時重力的功率為D．小球在A、B兩點時對圓環(huán)的壓力差為8．有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在赤道表面上隨地球一起轉(zhuǎn)動；b是近地軌道地球衛(wèi)星；c是地球的同步衛(wèi)星；d是高空探測衛(wèi)星。它們均做勻速圓周運動，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，則（）A．a(chǎn)的向心加速度等于重力加速度g B．b在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長C．c在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是 D．d的運動周期可能是20h9．旅居加拿大十六歲學(xué)生溫家輝，在美國太空總署主辦的太空移民設(shè)計賽中奪冠．溫家輝的獲獎設(shè)計是一個高1.6km的圓筒形建筑，命名為Asten，該方案也在電影《星際穿越》中應(yīng)用。如題圖所示，內(nèi)部直徑為500m，圓筒由一個個可以住人的環(huán)形物堆疊而成，并在電力的驅(qū)動下繞著中心軸以一定的角速度轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生“模擬重力”，使居民能在“重力”環(huán)境下生活．垂直中心軸的截面圖如題所示，圓筒的內(nèi)壁正好是城市的地面，因此，生活在這座太空城市的人，站在“地面上”，跟站在地球地面上的感覺沒有區(qū)別．以下說法正確的有（）A．太空城內(nèi)的居民不能運用天平準(zhǔn)確測出質(zhì)量B．不考慮其他天體對太空城內(nèi)物體的萬有引力，太空城內(nèi)的“模擬重力”一定通過垂直中心軸截面的圓心C．人隨太空城轉(zhuǎn)動，人向中心軸“上拋”一棒球，棒球一定落回人手中。D．為了達到與地球表面幾乎相同的“模擬重力”，太空城自轉(zhuǎn)的角速度約為0.2rad/s10．在深空探測器的慣性調(diào)控實驗室中，科學(xué)家正在測試一種基于旋轉(zhuǎn)動力學(xué)的自穩(wěn)定系統(tǒng)原型機。該裝置由高精度磁懸浮圓盤構(gòu)成，表面鑲嵌著兩個由超導(dǎo)合金鑄造的測試模塊P和Q，通過輕彈簧連接。當(dāng)圓盤以量子陀螺儀級別的角分辨率逐級加速時，研究員需通過摩擦動力學(xué)模型，判斷系統(tǒng)達到臨界失穩(wěn)狀態(tài)前的核心特征。如圖所示（俯視圖），輕質(zhì)彈簧自然長度為L0勁度系數(shù)為k，模塊P、Q質(zhì)量均為m，磁懸浮水平圓盤能繞O點轉(zhuǎn)動，P、Q和O點恰好組成一個邊長為2L0的正三角形。已知模塊P、Q和圓盤間的最大靜摩擦力均為，現(xiàn)使圓盤帶動兩個模塊以不同的角速度做勻速圓周運動，則（）A．當(dāng)圓盤的角速度為時，圓盤對Q的摩擦力的大小等于彈簧彈力的大小B．當(dāng)圓盤的角速度為時，圓盤對Q的摩擦力的大小等于彈簧彈力的大小C．當(dāng)物塊P、Q剛要滑動時，圓盤的角速度D．當(dāng)圓盤的角速度為時，圓盤對P的摩擦力最小二、非選擇題11．如圖甲所示是葉紫同學(xué)設(shè)計的驗證向心力大小表達式的實驗裝置。在O處固定一力傳感器，其下方用細線懸掛一重力為的小球，在小球靜止的最低點A處固定一光電門。（含有數(shù)據(jù)采集器及配套設(shè)施的光電門和力傳感器均未畫出）實驗時，首先用刻度尺測出小球靜止時懸點O到球心的距離L，然后將小球從最低點A處拉升到一定高度后（保持細線繃緊）由靜止釋放，釋放后。小球做（部分）圓周運動，當(dāng)小球運動到A處時采集一組數(shù)據(jù)：力傳感器的示數(shù)F和小球通過光電門的遮光時間。之后每隔采集一組F、的數(shù)據(jù)，共采集6~10組。改變小球做圓周運動的半徑L，重復(fù)上述步驟。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，作出的圖像如圖乙所示。（1）圖乙是以為縱坐標(biāo)作出的（用已知量和測量量的字母表示）。（2）根據(jù)圖乙中的任意一條圖線均可得到：做圓周運動的物體，當(dāng)質(zhì)量和一定時，向心力的大小與線速度或角速度的平方成正比。（3）若在圖乙中橫坐標(biāo)上取某一值，圖乙中的每一條圖線對應(yīng)的縱坐標(biāo)的值與相應(yīng)的半徑的（選填“乘積”或“比值”）相等，則可得：做圓周運動的物體，當(dāng)質(zhì)量和線速度的大小一定時，向心力的大小與半徑成反比。（4）實驗中，每次改變小球做圓周運動的半徑L后，小球由靜止釋放的位置距最低點的高度。A．必須相同

B．必須不同

C．可以相同，也可以不同12．葉紫同學(xué)用如圖（a）所示的裝置驗證機械能守恒定律。不可伸長的輕繩繞過輕質(zhì)定滑輪，輕繩兩端分別連接物塊P與感光細鋼柱K，兩者質(zhì)量均為m＝100g。鋼柱K下端與質(zhì)量為M＝200g的物塊Q相連。鐵架臺下部固定一個電動機，電動機豎直轉(zhuǎn)軸上裝一支激光筆，電動機帶動激光筆繞轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)一周激光照射在細鋼柱表面時就會使細鋼柱感光并留下痕跡。初始時P、K、Q系統(tǒng)在外力作用下保持靜止，輕繩與細鋼柱均豎直（重力加速度g取9.8m/s2）。（1）開啟電動機，待電動機以角速度ω＝20πrad/s勻速轉(zhuǎn)動后，將P、K、Q系統(tǒng)由靜止釋放，Q落地前，激光在細鋼柱K上留下感光痕跡，取下K，測出感光痕跡間的距離如圖（b）所示:hA＝38.40cm，hB＝60.00cm，hC＝86.40cm。感光痕跡間的時間間隔T＝s，激光束照射到B點時，細鋼柱速度大小為vB＝m/s。經(jīng)判斷系統(tǒng)由靜止釋放時激光筆光束恰好經(jīng)過O點，在OB段，系統(tǒng)動能的增加量Ek＝J，重力勢能的減少量Ep＝J，比較兩者關(guān)系可判斷系統(tǒng)機械能是否守恒。（該小問除第一空外，其余計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（2）選取相同的另一感光細鋼柱K，若初始時激光筆對準(zhǔn)K上某點，開啟電動機的同時系統(tǒng)由靜止釋放，電動機的角速度按如圖（c）所示的規(guī)律變化，圖像斜率為k，記錄下如圖（d）所示的感光痕跡，其中兩相鄰感光痕跡間距均為d。當(dāng)滿足即可證明系統(tǒng)在運動過程中機械能守恒（用含字母d、k、g、π的表達式表示）。13．某星系中有大量的恒星和星際物質(zhì)，主要分布在半徑為2R的球體內(nèi)，球體外僅有極少的恒星。球體內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量為M，可認(rèn)為均勻分布。如圖1所示，以星系中心為坐標(biāo)原點O，沿某一半徑方向為x軸正方向，在x=R處有一質(zhì)量為m的探測器，向著星系邊緣運動。已知萬有引力常量為G。（1）已知質(zhì)量均勻分布的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零，推導(dǎo)探測器在星系內(nèi)受到的引力大小F隨x變化的規(guī)律。（2）求探測器從x=R處沿x軸運動到球體邊緣的過程中引力做的功W。14．圖甲為航天器上旋轉(zhuǎn)節(jié)速器的結(jié)構(gòu)示意圖，長方形框架固定在豎直轉(zhuǎn)軸上，質(zhì)量為m的重物A套在轉(zhuǎn)軸上，兩個完全相同的小環(huán)B、C與輕彈簧兩端連接并套在框架上，A、B及A、C之間通過鉸鏈與長為L的兩根輕桿相連接，A可以在豎直軸上滑動。當(dāng)裝置靜止時，輕桿與豎直方向的夾角為?，F(xiàn)將裝置倒置，當(dāng)裝置再次靜止時，輕桿與豎直方向的夾角為，如題2圖所示，此時緩慢加速轉(zhuǎn)動裝置，直到輕桿與豎直方向的夾角再次為時裝置保持勻速轉(zhuǎn)動。已知裝置倒置前、后彈簧的彈性勢能減少量為，重力加速度為g，不計一切摩擦，取，。求：（1）裝置正置時彈簧彈力的大??；（2）裝置勻速轉(zhuǎn)動時小環(huán)B所需的向心力；（3）從倒置靜止?fàn)顟B(tài)到勻速轉(zhuǎn)動的過程中裝置對A、B、C及彈簧的系統(tǒng)所做的總功。

15．如圖為某商家為吸引顧客設(shè)計的趣味游戲。4塊相同木板a、b、c、d緊挨放在水平地面上。某顧客使小滑塊以某一水平初速度從a的左端滑上木板，若滑塊分別停在a、b、c、d上，則分別獲得四、三、二、一等獎，若滑離木板則不得獎。已知每塊木板的長度為L、質(zhì)量為m，木板下表面與地面間的動摩擦因數(shù)均為，滑塊質(zhì)量為2m，滑塊與木板a、b、c、d上表面間的動摩擦因數(shù)均為、、、，重力加速度大小為g，最大靜摩擦力與滑動摩擦力視為相等。（1）若顧客獲四等獎，求滑塊初速度的最大值；（2）若滑塊初速度為，請通過計算說明顧客獲幾等獎；（3）若顧客獲得一等獎，求因摩擦產(chǎn)生的總熱量Q的取值范圍。高一年級三月月考物理參考答案選擇題12345678910CACDDDBBCBDBD二、非選題11．（8分）半徑乘積C12．（10分）(1)0.12.401.151.18(2)13．（10分）（1）星系內(nèi)以x為半徑的球體質(zhì)量2分質(zhì)量為m的探測器在x處受到萬有引力的大小 2分解得 2分（2）由上問可知F∝x，則探測器運動至球體邊緣的過程中平均力2分解得萬有引力做功 2分14．（14分）（1）對A受力分析，由平衡條件知1分B、C受力具有對稱性，只需對B受力分析，由平衡條件知1分聯(lián)立方程得1分（2）倒置且勻速轉(zhuǎn)動時，物體A依然受力平衡，則 1分對B受力分析，由勻速圓周運動得 1分其中 1分聯(lián)立可得 1分（3）設(shè)B、C質(zhì)量為M，由（2）知 1分其中，由幾何關(guān)系知 1分即B、C整體的動能為 1分A的重力勢能增量為 1分其中，由幾何關(guān)系知1分則裝置對系統(tǒng)做的總功為QUOTEmgL 2分15．（18分）（1）若顧客獲四等獎，剛好到a木板右側(cè)時，滑塊初速度最大為，滑塊與木板之間的摩擦力為