2022-2023江苏省南京市重点中学高一（下）月考物理试卷（7月）(含解析）

2022-2023学年江苏省南京市重点中学高一（下）月考物理试卷（7月）
一、选择题（本大题共10小题，共40分）
1. 关于曲线运动的描述，下列说法正确的是( )
A. 曲线运动一定是变速运动 B. 物体在恒力作用下，不可能做曲线运动
C. 物体在变力作用下一定做曲线运动 D. 两个变速运动的合运动必为曲线运动
2. 对于下列图片的说法，正确的是( )
A. 图中，大齿轮和小齿轮上各点转动时线速度相同
B. 图中，医务人员用离心机分离血清，血浆和红细胞均受到离心力的作用
C. 图中，汽车在水平路面转弯时，汽车受到重力、向心力、弹力三个力作用
D. 图中，砂轮不能转速过高，以防止砂轮破裂而酿成事故
3. “羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面点正上方，恰好绕地球运行圈。已知地球半径为地轴，自转周期为，地球表面重力加速度为，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为( )
A. B. C. D.
4. 如图是做斜抛运动物体的轨迹，点是轨迹的最高点，、是轨迹上等高的两个点。下列叙述中正确的是不计空气阻力
A. 物体在点速度为零
B. 物体在点的速度与物体在点的速度相同
C. 物体在点、点的水平速度均大于物体在点的水平速度
D. 物体在、、各点的加速度都相同
5. 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为，该同学和秋千踏板的总质量约为。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为，此时每根绳子平均承受的拉力约为( )
A. B. C. D.
6. 年月日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的。下列说法正确的是( )
A. 核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的倍
B. 核心舱在轨道上飞行的速度大于
C. 核心舱在轨道上飞行的周期小于
D. 后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小
7. 如图所示，斜面体固定在水平面上，竖直边长是底边长的一半现有两个小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右平抛，最后落在斜面上，其中的初速度为，的初速度为，下列判断正确的是( )
A. 、两球的飞行时间之比为
B. 、两球的飞行时间之比为
C. 、两球的飞行时间之比为
D. 、两球落到斜面上的瞬时速度方向一定不同
8. 长度为的轻质细杆，端有一质量为的小球，以点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，小球通过最高点时的速度为，取，则此时轻杆将( )
A. 受到的拉力 B. 受到的压力 C. 受到的拉力 D. 受到的压力
9. 人类首次发现了引力波来源于距地球之外亿光年的两个黑洞质量分别为个和个太阳质量互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞、绕其连线上的点做匀速圆周运动，如图所示。黑洞的轨道半径大于黑洞的轨道半径，两个黑洞的总质量为，两个黑洞间的距离为，其运动周期为，则( )
A. 黑洞的质量一定小于黑洞的质量
B. 黑洞的向心力一定小于黑洞的向心力
C. 两个黑洞间的距离一定时，越大，越大
D. 两个黑洞的总质量一定时，越大，越小
10. “嫦娥四号”月球探测器成功在月球背面软着陆，这是人类首次成功登陆月球背面。如图所示，假设“嫦娥四号”在半径为的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行，周期为某时刻“嫦娥四号”在点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在月球表面的点贴近月球表面飞行，三点在一条直线上已知月球的半径为，引力常量为，则( )
A. 在轨道Ⅱ上和两点的加速度之比为
B. 在轨道Ⅱ上和两点的线速度之比为
C. 从点运动到点的时间为
D. 月球的平均密度为
二、非选择题（60分）
11. 采用如下图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
实验时不需要下列哪个器材_________。填器材前的字母
A.弹簧测力计 重垂线 打点计时器 坐标纸
以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_________。
A.要求斜槽轨道保持水平且光滑
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.每次小球应从同一高度由静止释放
D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为，取，则：
图中点__________平抛的起点选填“是”或“不是”；
小球运动的初速度_________；
小球过点的竖直方向速度_________。
12. 据中国气象局表示，针对我国出现的持续性雾霾天气，风云三号卫星已经成为及时监测雾霾覆盖省份、覆盖面积和强度等情况的重要手段。风云三号卫星属于极地轨道气象卫星，已知风云三号在距地球表面高度为的轨道上做匀速圆周运动，已知地球的半径为，风云三号卫星的质量为，地球表面的重力加速度为，万有引力常量为。求：
地球的质量；
风云三号卫星做匀速圆周运动的周期。
13. 如图所示，一根长为的轻质细线，一端系着一个质量为的小球可视为质点，另一端固定在光滑圆锥体顶端，圆锥顶角的一半，取。求：
整个系统静止时，小球受到绳子的拉力与圆锥体支持力的大小；
当小球随圆锥体围绕其中心轴线一起以做匀速圆周运动时，小球受到绳子的拉力与圆锥体的支持力。
14. 如图所示，在水平地面上固定一倾角，表面光滑的斜面体，物体以的初速度沿斜面上滑，同时在物体的正上方，有一物体以某一初速度水平抛出。如果当上滑到最高点时恰好被物体击中。、均可看作质点，，，取求：
物体上滑到最高点所用的时间；
物体抛出时的初速度；
物体、间初始位置的高度差。
15. 如图所示，是位于赤道平面内、绕行方向与地球自转方向相同的近地卫星，是北斗系统中的一颗地球同步卫星，此时刻连线与地心恰在同一直线上且相距最近。已知的角速度为，地球自转角速度为，引力常量为。
、与地心的连线在相同时间内扫过的面积是否相等？为什么？
估算地球的密度；
由图示时刻开始，至少经过多长时间、还能相距最近？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查物体做曲线运动的条件。当物体所受的合外力或加速度方向与速度方向不在同一条直线上时，物体就做曲线运动。曲线运动的速度方向一定改变，曲线运动一定是变速运动；当物体所受的合外力是恒力时，若合外力方向与速度方向不在同一条直线上，物体就做匀变速曲线运动。
【解答】
A.曲线运动的速度方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，故A正确；
B.物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一条直线上，合外力可以是恒力，如平抛运动是匀变速曲线运动，故B错误；
C.当力的方向与速度的方向在同一条直线上时，即使是变力作用，物体也做直线运动，故C错误；
D.若两个变速运动的合力方向和合速度的方向在同一条直线上，则合运动为直线运动，故D错误。
2.【答案】
【解析】A.图中，大齿轮和小齿轮上各点转动时线速度大小相同，但是方向不一定相同，选项A错误；
B.图中，医务人员用离心机分离血清，混合液不同部分做离心运动是由于外力不足以提供向心力造成的，不是受到离心力的作用，故B错误；
C.图中，汽车在水平路面转弯时，汽车受到重力、摩擦力、弹力三个力作用，其中的摩擦力提供汽车转弯的向心力，选项C错误；
D.图中，砂轮上的各点之间的引力提供向心力，，砂轮转速越高，越大，需要的引力越大，则砂轮转速过高，会破裂而酿成事故，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】已知地球表面的重力加速度为，地面上质量为的物体所受的重力等于地球对物体的引力，即
根据题意可知，“羲和号”卫星的运行周期为，根据牛顿第二定律，万有引力提供“羲和号”卫星做圆周运动的向心力，则有，由以上各式解得
故C正确，ABD错误。
本题主要考查万有引力定律的应用和万有引力和重力的关系。“羲和号”绕地球的运动视为匀速圆周运动，根据星球表面的物体的重力等于万有引力列方程即可求得地球的质量。根据万有引力提供向心力列方程即可求得“羲和号”卫星轨道距地面的高度。
4.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键是明确斜抛运动在水平方向分运动是匀速直线运动，竖直方向为竖直上抛运动。
【解答】
A.斜抛运动在水平方向分运动是匀速直线运动，即水平速度不变，物体在点具有水平方向的速度，故A错误；
B.速度是矢量，既有大小也有方向，由斜抛运动的对称性可知、两点的速度大小相等，方向不同，物体在点的速度与物体在点的速度不相同，故B错误；
C.斜抛运动在水平方向分运动是匀速直线运动，即水平速度不变，物体在点、点的水平速度均等于物体在点的速度，故C错误；
D.斜抛运动的物体只受到重力的作用，即加速度恒为，故D正确。
故选D。

5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了牛顿第二定律、向心力；解决该题的关键是明确知道秋千运动到最低点时其合力不为零，且合力方向竖直向上，正确分析秋千和同学整体的受力情况。
秋千荡到最低点时，需要竖直向上的向心力，分析秋千和同学整体的受力，根据牛顿第二定律列式子求解每根绳子平均承受的拉力。
【解答】
以同学和秋千整体作为研究对象，整体受到竖直向下的重力以及竖直向上的绳子的拉力，令每根绳子的拉力为，绳长为，
根据牛顿第二定律有：；
代入数据解得每根绳子的拉力为；
选项最为接近；
故ACD错误，B正确。
故选B。
6.【答案】
【解析】A.根据万有引力定律有
核心舱进入轨道后的万有引力与地面上万有引力之比为
所以A正确；
B.核心舱在轨道上飞行的速度小于，因为第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以B错误；
C.根据
可知轨道半径越大周期越大，则其周期比同步卫星的周期小，小于，所以C正确；
D.卫星做圆周运动时万有引力提供向心力有
解得
则卫星的环绕速度与卫星的质量无关，所以变轨时需要点火减速或者点火加速，增加质量不会改变轨道半径，所以D错误；
故选AC。
7.【答案】
【解析】解：、设斜面体底角为，由于斜面体竖直边长是底边长的一半，则
根据，因为初速度之比为：，则运动的时间之比为：，故C正确，AB错误；
D、设小球落到斜面上的瞬时速度与水平方向的夹角为，则，由以上分析可知：，
故、两球落到斜面上的瞬时速度方向一定相同，故D错误；
故选：。
小球落在斜面上，根据竖直位移和水平位移的关系求出运动的时间；
根据位移夹角的正切值和速度夹角的正切值关系可判断小球落地点的瞬时速度与水平方向的夹角。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的倍
8.【答案】
【解析】解：小球到达最高点时，受重力和杆的弹力，先假设为向下的弹力，由牛顿第二定律有：
解得：
故弹力的方向与假设的方向相反，为向上的支持力；
根据牛顿第三定律，球对杆有向下的压力，故B正确；
故选：。
本题可先假设弹力向下，解的结果为正，假设成立，若为负，实际方向与假设方向相反
9.【答案】
【解析】
【分析】
两个黑洞构成双星，角速度相等，得到质量和半径的关系。根据相互的引力充当向心力，求出周期公式。
此题考查了万有引力定律及其应用，解题的关键是明确两个黑洞构成双星，掌握万有引力提供向心力这一理论，并能灵活运用。
【解答】
黑洞绕同一圆心运动，二者角速度相等，设两个黑洞质量分别为、，轨道半径分别为、，角速度为，
A.根据牛顿第二定律，有，其中，故，半径与质量成反比，则：，黑洞的轨道半径大于黑洞的轨道半径 ，所以黑洞的质量一定小于黑洞的质量，故A正确；
B.双星靠相互间的万有引力提供向心力，根据万有引力定律可知，，对的万有引力与对的万有引力大小相等，方向相反，则黑洞的向心力等于的向心力，故B错误；
．，，解得：，可知当总质量一定，越大，则越大，距离一定，越大，越小，故CD错误。
故选：。

10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了万有引力定律和开普勒第三定律的综合运用，知道在Ⅱ轨道上运行的时间等于椭圆轨道运动周期的一半，结合开普勒第三定律进行求解。
万有引力充当向心力，由万有引力得出加速度之比；由开普勒第二定律求解速度之比；根据几何关系求出椭圆轨道的半长轴，结合开普勒第三定律求出在轨道上运行的时间；根据计算月球的平均密度。
【解答】
A.根据公式可得，则在轨道Ⅱ上和两点的加速度之比，故A错误；
B.根据开普勒第二定律可知；则在轨道Ⅱ上和两点的线速度之比为：，故B错误；
C.椭圆轨道的半长轴为：；
设椭圆轨道上运行周期为，由开普勒第三定律有： ；
在Ⅱ轨道上运行的时间为，有：；
解得：，故C正确；
D.在轨道上运动过程中，万有引力充当向心力，故有：，解得：；月球的平均密度，故D错误。
11.【答案】；；不是；；。
【解析】解：该实验不需要测量小球的重力，所以不需要弹簧测力计，故A不需要；
B.实验时需要用重锤线确定平抛运动的竖直方向，即轴，故B需要；
C.该实验是用刻度尺来测量位移，用竖直方向做自由落体法求时间，不需要打点计时器，故C不需要；
D.坐标纸用来记录小球轨迹和数据分析，故D需要。
故选：。
该实验需要斜槽轨道有一定的倾斜角度，末端要水平，以确保小球初速度水平，不需要光滑，故A不合理；
由于要多次描点画同一运动轨迹，必须每次在相同位置静止释放小球，以保证相同的初速度，故B不合理，合理；
D.描点法描绘运动轨迹时，应将各点连成平滑的曲线，不能连成折线或者直线，故D不合理。
故选：。
小球做平抛运动水平方向做匀速运动，设小方格边长为，由图知，所以，由竖直方向做自由落体运动，根据有
将代入解得，
因与竖直位移之比为：，不是从开始的连续奇数比，可知点不是平抛的起点位置，从起点位置到点已经运动了一个的时间，则通过点时的竖直速度为
故答案为：；；不是；；
根据实验原理选择合适的实验器材；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据不同方向的运动特点结合运动学公式得出钢球的初速度与点竖直方向速度。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解平抛运动在不同方向的运动特点，结合运动学公式即可完成分析。
12.【答案】解：对地面物块有：
整理得地球质量为
由引力作为向心力可得
联立可解得

【解析】本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用，注意只能计算出中心天体的质量，难度不大，属于基础题。
根据重力提供向心力即可求解地球质量；
根据万有引力提供向心力，把地球质量数据带入，可解的卫星的周期。
13.【答案】解：对小球受力分析，受到重力，锥体的支持力和绳子的拉力，根据共点力平衡可知：，
解得，
当小球刚好离开锥面时，此时的角速度为，根据牛顿第二定律可得：，解得，故当以做匀速圆周运动时，椎体对小球的支持力为，此时绳子的拉力
答：整个系统静止时，小球受到绳子的拉力与圆锥体支持力的大小分别为和；
当小球随圆锥体围绕其中心轴线一起以做匀速圆周运动时，小球受到绳子的拉力与圆锥体的支持力分别为和．
【解析】对小球受力分析，根据共点力平衡求得小球受到绳子的拉力与圆锥体支持力的大小；
若小球刚要离开锥面时的速度，此时支持力为零，根据牛顿第二定律求出该临界角速度，判断出小球的状态，然后根据共点力平衡和牛顿第二定律即可求得。
本题主要考查了共点力平衡和牛顿第二定律，关键点在于判断小球是否离开圆锥体表面，不能直接应用向心力公式求解。
14.【答案】物体上滑的过程中，由牛顿第二定律得：
代入数据得：
设经过时间物体击中物体，由运动学公式：
代入数据得：。
平抛物体的水平位移为：
平抛初速度：。
物体、间初始位置的高度差等于上升的高度和下降的高度的和，所以物体、间的高度差为：


【解析】本题主要考查平抛运动、匀变速运动相关知识。同时开始运动，它们的运动时间是一样的，做的就是匀变速直线运动，是平抛运动，根据各自的运动规律，可以很容易地求出，本题的难度不大。对物体进行受力分析可以知道的加速度的大小，再由匀变速直线运动的速度公式可以求得运动的时间；和的水平位移是一样的，根据的运动可以求得在水平方向上的位移，再由平抛运动的规律可以求得的初速度的大小；物体、间初始位置的高度差等于上升的高度和下降的高度的和，上升的高度可以由的运动求出，下降的高度就是自由落体的竖直位移．
15.【答案】解：因为、两卫星在相同时间内扫过的面积分别为：
，
，
又因为、均绕地球做匀速圆周运动，故满足万有引力提供向心力，即：
，即
，，
联立整理
得，，
因为轨道半径，所以、两卫星在相同时间内扫过的面积，
即、与地心的连线在相同时间内扫过的面积不相等
因为，所以，
因为为近地卫星，所以轨道半径即为地球半径，故，
又因为地球密度为
设至少经过，、还能相距最近，有
解得：。
【解析】根据开普勒第二定律分析。
根据万有引力提供向心力结合密度公式分析。
本题考查天体中的追及相遇问题，解此类题方法是：相邻两次相距最近时，若绕行方向相同，周期小的卫星比周期大的卫星多运行一圈；若绕行方向相反，两个卫星共同运行了一圈。
此题考查了人造卫星的相关知识，解决人造地球卫星类型的问题常常建立这样的模型：卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供卫星所需要的向心力。
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