新疆维吾尔自治区喀什第二中学2019-2020学年高一4月月考物理试题 14页

喀什二中2019-2020学年第二学期高一年级4月考试 物理试卷 ‎ 试卷分值：100分 考试时间：90分钟 一、单选题（本大题共8小题，每小题只有一项是正确的，共32分）‎ 1. 在物理学发展史上，发现万有引力定律的科学家是     ‎ A. 亚里士多德 B. 胡克 C. 牛顿 D. 卡文迪许 2. 关于匀速圆周运动，下列说法正确的是 A. 匀速圆周运动是匀速运动 ‎ B. 匀速圆周运动是匀变速运动 C. 匀速圆周运动是线速度不变的运动 ‎ D. 匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，属于变速运动 3. 如图所示，a、b、c为三颗人造地球卫星，在图中位置逆时针方向运动，其中a为地球同步卫星，b、c在同一圆轨道上，轨道半径小于a的轨道半径。以下判断正确的是 ‎ A. 卫星a的运行周期小于卫星b的运行周期 B. 卫星b的运行速度可能大于 C. 卫星c加速即可追上前面的卫星b从而与b对接 D. 卫星a的运行周期等于地球自转周期 4. 关于开普勒第三定律的公式，下列说法中正确的是 A. 公式只适用于绕太阳作椭圆轨道运行的行星 B. 式中的R只能为做圆周轨道的半径 C. 围绕不同星球运行的行星或卫星，其K值相同 D. 公式适用于宇宙中所有围绕同一星球运行的行星或卫星 1. 船在静水中的航速为，水流的速度为。为使船行驶到河正对岸的码头，则相对的方向应为               ‎ A. B. ‎ C. D. ‎ 2. 将一小球以初速度水平抛出，经落地，g取，则小球在这段时间内的水平位移为 A. 大于3m B. C. D. ‎ 3. 下列说法中正确的是 A. 中国发射的地球同步卫星能够经过北京的正上方 B. 地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度 C. 第一宇宙速度是人造地球卫星运行的最大环绕速度，也是发射卫星的最小发射速度 D. 随着技术发展，可以发射一颗运行周期为60min的人造地球卫星 4. 已知引力常量为G，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，则地球质量为 A. B. C. D. ‎ 二、多选题（本大题共6小题，每小题有多个选项是正确的，漏选得2分，共24分）‎ 5. 如图所示，正在水平面内旋转的圆盘上有a、b两点，则 A. 两点的线速度B. 两点的线速度 C. 两点的角速度D. 两点的角速度 1. 下面说法中正确的是 A. 公式中，G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的 B. 公式中，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C. 公式中，与受到的引力总是大小相等的，而与、是否相等无关 D. 公式中，与受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力 2. 如图所示，从地面上方某点，将一小球以的初速度沿水平方向抛出。小球经过落地。不计空气阻力，g取。则可求出 A. 小球抛出时离地面的高度是 B. 小球从抛出点到落地点的水平位移大小是 C. 小球落地时的速度大小是 D. 小球落地时的速度方向与水平地面成角 3. 某行星绕太阳公转的半径为r，公转周期为T，万有引力常量为G，由此可求出 A. 行星的质量 B. 太阳的质量 C. 行星的线速度 D. 太阳的密度 4. 关于环绕地球运转的人造地球卫星，有如下几种说法，其中正确的是   ‎ A. 轨道半径越大，速度越小，周期越长 B. 轨道半径越大，速度越大，周期越短 C. 轨道半径越大，角速度越大，周期越长 D. 轨道半径越小，向心加速度越大，周期越小 5. 已知地球半径为R，地球同步卫星的轨道半径为r。假设地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为，第一宇宙速度为，地球近地卫星的周期为；地球同步卫星的运行速率为，加速度为，周期为。则下列比值正确的是 A. B. C. D. ‎ 三、实验题（本大题共3小题，每小题6分，共18分）‎ 1. 炮筒与水平方向成角，炮弹从炮口射出时的速度大小是，若把这个速度沿水平和竖直方向分解，则水平方向的分速度大小为_______，竖直方向的分速度大小为_______。‎ 2. 在“研究平抛物体的运动”的实验中，某同学记录了右图所示的一段轨迹已知物体是由原点O水平抛出的，C点的坐标为，则平抛物体的初速度为______，C点的速度______取 3. 宇宙中有质量分别为、的甲、乙两颗恒星，甲、乙之间的距离为L，它们离其它天体十分遥远不受其它天体的作用，它们绕连线上一点O以相同的角速度做匀速圆周运动，万有引力常量为G，则 甲的轨道半径______； 它们的运转周期______。‎ 四、计算题（本大题共3小题，共26.0分）‎ 4. 分有一颗人造地球卫星，绕地球做匀速圆周运行，已知它的轨道半径为r，地球的质量为M，引力常量为求这颗卫星的：‎ 线速度； 角速度； 周期； 向心加速度．‎ 5. 分某星球的表面重力加速度为，半径为，已知万有引力常量为G 该星球的质量该星球的密度； 该星球的第一宇宙速度v。‎ 1. 分如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为3mg，B通过最高点C时，对管壁下部的压力为。求：‎ ‎、B两球在C点的速度 、B两球落地点间的距离。‎ 答案和解析 ‎1.【答案】C ‎ ‎【解析】【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可． 本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一． 【解答】 在物理学发展史上，发现万有引力定律的科学家是牛顿，故ABD错误，C正确； 故选：C． 2.【答案】D ‎ ‎【解析】解：匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻变化，故速度是变化的，是变速运动，故ABC错误，D正确。 故选：D。 匀速圆周运动速度大小不变，方向变化，是变速运动．加速度方向始终指向圆心，加速度是变化的，是变加速运动．向心力方向始终指向圆心，是变化的．角速度的大小和方向都不变． 矢量由大小和方向才能确定的物理量，所以当矢量大小变化、方向变化或大小方向同时变化时，矢量都是变化的． 3.【答案】D ‎ ‎【解析】【分析】 人造卫星的万有引力等于向心力，先列式求出线速度、周期的表达式进行讨论；第一宇宙速度是在近地发射人造卫星的最小速度，也是近地圆轨道的环绕速度，还是圆轨道运行的最大速度。 本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、周期和加速度的表达式，再进行讨论。 【解答】 A.根据万有引力提供向心力，得，轨道半径越大，周期越大，可知a的运行周期大于卫星b的运行周期，故A错误。 B.根据，得 ‎，轨道半径越小，速度越大，当轨道半径等于地球半径时，速度最大等于第一宇宙速度，故b的速度小于第一宇宙速度，故B错误。 C.卫星c加速后需要的向心力增大，大于万有引力，所以卫星将做离心运动，所以不能追上前面的卫星b，故C错误。 D.同步卫星c的周期等于地球的自转周期，故D正确； 故选D。 4.【答案】D ‎ ‎【解析】解：A、公式适用于绕太阳作椭圆轨道运行的行星，也适用于绕地球做匀速圆周运动的人造卫星。故A错误； B、式中的R可以为做圆周轨道的半径，也可以做椭圆轨道运行半长轴。故B错误； C、K和中心天体的质量有关，围绕不同星球运行的行星或卫星，其K值不相同。故C错误； D、公式适用于宇宙中所有围绕同一星球运行的行星或卫星。故D正确。 故选：D。 普勒第三定律的公式，公式适用于宇宙中所有围绕同一星球运行的行星或卫星，不管是圆轨道还是椭圆轨道都适用；K值由中心天体质量决定。 本题考查了开普勒定律。对第三定律的公式的理解，是本题的关键。 5.【答案】C ‎ ‎【解析】【分析】‎ 使船行驶到河正对岸的码头，则知船的航行速度必须垂直河岸，即、的合速度垂直于，那么，由矢量合成的平行四边形法则知必须与河岸成一定的角度斜着向上才能满足条件。‎ 本题考查小船渡河问题，要知道船的实际航行速度是船在静水中的航速与水流的速度的合速度，必须垂直河岸，而速度的合成适用平行四边形法则。‎ ‎【解答】‎ 由题中的条件知、的合速度垂直于河岸，即垂直于，那么，由矢量合成的平行四边形法则知必须与河岸成一定的角度斜着向上才能满足条件，故C正确，ABD错误。 故选C。‎ ‎ 6.【答案】C ‎ ‎【解析】【分析】 根据平抛运动的水平位移公式解答； 解决本题的关键掌握平抛运动的研究方法：运动的分解，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，运用运动学公式答题。 【解答】 小球在这段时间内的水平位移。故C正确； 故选C。 7.【答案】C ‎ ‎【解析】【分析】 第一宇宙速度是卫星环绕地球做圆周运动运行时的最大速度，也是最小的发射速度，大小是；根据万有引力提供向心力列式可以求出卫星的最小周期；同步卫星的周期必须与地球自转周期相同。 本题考查第一宇宙速度的特点，只要多读课本，熟记基本知识就能顺利解出；地球质量一定、自转角速度一定，同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度为定值。 【解答】‎ A.地球同步卫星一定处于赤道的正上方，且离地面的高度为定值，不可能在北京的正上方，故A错误； B.第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是卫星做圆周运动的最大环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，线速度为，所以同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故B错误； C.第一宇宙速度等于，第一宇宙速度是人造地球卫星运行的最大环绕速度，也是发射卫星具有的最小发射速度，故C正确； D.根据万有引力提供向心力得：，可得周期：，如果轨道半径取地球半径，可以得出卫星做圆周运动的最小周期为84min，所以不可能发射周期为60min的人造地球卫星，故D错误。 故选C。‎ ‎ 8.【答案】B ‎ ‎【解析】【分析】 本题考查天体质量的计算，万有引力与重力的关系，基础题。 根据万有引力定律等于重力计算即可。 【解答】 根据万有引力定律等于重力，可得，故B正确，ACD错误。 故选B。 9.【答案】BC ‎ ‎【解析】【分析】 本题主要考查线速度、角速度。共轴转动的点，角速度大小相等，根据比较各点的线速度大小。 【解答】 a、b共轴转动，角速度相同，a点的半径大于b点的半径，根据知，a点的线速度大于b点的线速度，故BC 正确，AD 错误； 故选BC 。 10.【答案】AC ‎ ‎【解析】解：A、引力常量G是卡文迪许利用扭秤实验测得的，A正确； ‎ B、当r趋近于零时，物体不能看成质点，不再适用，所以由它得出的结论是错误的，故B错误； CD、、之间的引力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，但由于分别作用在两个物体上，所以不能平衡。故C正确，D错误。 故选：AC。 明确万有引力定律的基本内容，知道G是由卡文迪许利用扭秤实验测得的；同时明确公式的适用条件；知道两物体间的万有引力是相互的。 物理公式与数学表达式有所区别，物理公式中的一些量有一定的涵义。清楚物理公式得适用范围。 11.【答案】AB ‎ ‎【解析】【分析】‎ 根据时间，结合位移时间公式求出小球抛出时离地面的高度；结合初速度和时间求出水平位移，根据速度时间公式求出竖直分速度，结合平行四边形定则求出落地的速度大小和方向。 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，结合运动学公式灵活求解，基础题。‎ ‎【解答】‎ A.小球抛出时离地面的高度为：，故A正确； B.水平位移，故B正确； C.小球落地时竖直分速度为：，  根据平行四边形定则知：，故C错误；  D.设速度方向与水平方向的夹角为，有：，则，故D错误。 故选AB。 ‎ ‎ 12.【答案】BC ‎ ‎【解析】解：A、根据万有引力提供向心力，列出等式只能求出中心体的质量．故A错误．    B、研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：得：，故B正确； ‎ ‎   C、根据万有引力提供向心力，列出等式：，已知G、M、T就能求出r，再根据得：，故C正确；     D、不知道太阳的体积，所以不能求出太阳的密度．故D错误． 故选BC． 研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求出太阳的质量． 根据万有引力提供向心力，列出等式只能求出中心体的质量． 要求出行星的质量，我们可以在行星周围找一颗卫星研究，即把行星当成中心体． 13.【答案】AD ‎ ‎【解析】【分析】‎ 根据万有引力提供向心力：，解出周期、线速度、角速度和加速度与轨道半径的关系，然后根据这些关系判断即可。‎ 本题关键是要掌握万有引力提供向心力这个关系，并且要能熟练根据题意选择恰当的向心力的表达式。‎ ‎【解答】‎ 根据万有引力提供向心力：得，，，，所以：‎ A.根据，可知轨道半径r越大，周期T越大，根据，可知轨道半径r越大，线速度v越小，故A正确，B错误；‎ C.根据，可知轨道半径r越大，角速度越小，故C错误；‎ D.根据，可知轨道半径r越大，加速度a越大，故D正确。‎ 故选AD。‎ ‎ 14.【答案】BD ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】 求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再进行之比． 运用万有引力提供向心力列出等式和运用圆周运动的物理量之间的关系列出等式解决问题． 用已知物理量来表达未知的物理量时应该选择两者有更多的共同物理量的表达式，掌握万有引力提供向心力这一理论，并能熟练运用 【解答】 对于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星，由万有引力提供做匀速圆周运动所需向心力得到： ， 得， 所以，故A错误，B正确； C.因为地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同， 由，可得， 故，故C错误； D.由开普勒第三定律得 ，故D正确； 故选：BD。 15.【答案】480  360 ‎ ‎【解析】【分析】‎ 炮弹的速度可以在水平和竖直两个方向上分解，直接求解即可。‎ 本题是速度的合成与分解，直接根据平行四边形定则分解即可。‎ ‎【解答】‎ 炮弹的运动可以分解为水平方向的匀速直线运动，和竖直方向的竖直上抛运动， 在水平方向上有：。 在竖直方向的速度为：。‎ ‎ 16.【答案】2   ‎ ‎【解析】解：根据得，则平抛运动的初速度。 C点的竖直速度，C点的速度 ‎； 故答案为：   平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据竖直位移求出运动的时间，再根据水平位移和时间求出平抛运动的初速度。根据水平位移求出相等的时间间隔，根据运动学公式求出C点竖直方向上的瞬时速度，根据平行四边形定则求出合速度的大小。 明确平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，熟记运动学相关公式； 17.【答案】； ‎ ‎【解析】解：甲、乙两颗恒靠相互的万有引力提供向心力，对两个天体，分别根据向心力公式得： 对甲： 对乙： 以 由以上三式解得： 将和的表达式分别代和式，可得角速度为： 。 周期为： 故答案为：L.。 甲、乙两颗恒靠相互的万有引力提供向心力，角速度相同，周期相同，根据由万有引力提供向心力可求得其半径，以及角速度，进而可求周期。 本题是双星问题，一定要抓住两个关键点：一是它们的角速度和周期相同；二是它们的半径之和等于他们的距离。 18.【答案】解：根据万有引力提供向心力得： ‎ ‎， 解得线速度为： 角速度为： 周期为： 向心加速度为：． 答：线速度大小为； 角速度大小为； 周期为； 向心加速度为． ‎ ‎【解析】卫星绕地球做圆周运动，靠万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律求出线速度、角速度、周期和向心加速度的大小． 解决本题的关键知道卫星做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，基础题． 19.【答案】解：在星球表面重力与万有引力相等有：  该星球的质量： 该星球的体积： 该星球的密度： 该星球的第一宇宙速度为绕星球表面飞行的卫星的速度，根据万有引力提供圆周运动向心力有：   解得：。 答：该星球的质量为 ‎ 该星球的密度为； 该星球的第一宇宙速度为。 ‎ ‎【解析】星球表面重力与万有引力相等，据引力常量、重力加速度和星球半径求星球的质量； 根据密度公式计算星球的密度；  第一宇宙速度即为绕该星球表面飞行的卫星速度，根据万有引力提供圆周运动向心力计算第一宇宙速度。 重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量。本题要求学生掌握两种等式：一是物体所受重力等于其吸引力；二是物体做匀速圆周运动其向心力由引力提供。 20.【答案】解：两个小球在最高点时，受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力， 对A球：， 得： 对B球：， 得： 两球离开轨道后均做平抛运动，设落地时间为t，则有：， 得：  A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差， 对A球：，解得： 对B球：，解得： 所以A、B两球落地点间的距离： ‎ ‎【解析】球到达最高点时，管壁对球的弹力方向向下，大小为3mg，由重力和弹力提供向心力，由牛顿第二定律求出a球在最高点速度。 b球到达最高点时，管壁对球的弹力方向向上，大小为，由重力和弹力提供向心力，由牛顿第二定律求出b球在最高点速度。 两球从最高点飞出后均做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，由高度2R求出运动时间．水平方向做匀速直线运动，由速度和初速度求解水平位移，a、b两球落地点间的距离等于位移之差。 本题关键是对小球在最高点处时受力分析，然后根据向心力公式和牛顿第二定律求出平抛的初速度，最后根据平抛运动的分位移公式列式求解。 ‎