河南省洛阳市豫西名校2020-2021学年高一物理下学期3月第一次联考试题.doc

河南省洛阳市豫西名校2020-2021学年高一物理下学期3月第一次联考试题

河南省洛阳市豫西名校2020-2021学年高一物理下学期3月第一次联考试题

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13

河南省洛阳市豫西名校2020-2021学年高一物理下学期3月第一次联考试题
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~10题中有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．）
1．关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是（ ）
A．物体在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变
B．物体做曲线运动时，某点的加速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向
C．物体受到变化的合力作用时，它的速度大小一定改变
D．做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用
2．如图所示，汽车用跨过定滑轮的轻绳提升物块，汽车匀速向右运动，在物块到达滑轮之前，关于物块，下列说法正确的是（ ）

A．将竖直向上做匀速运动 B．将处于超重状态
C．将处于失重状态 D．将竖直向上先加速后减速
3．关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（ ）
A．第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
B．开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
C．卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值
D．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
4．如图所示，轨道Ⅰ是近地气象卫星轨道，轨道Ⅱ是地球同步卫星轨道，设卫星在轨道I和轨道Ⅱ上都绕地心做匀速圆周运动，运行的速度大小分别是和，加速度大小分别是和，则（ ）

A． B． C． D．
5．据报道，天文学家新发现了太阳系外的一颗行星．这颗行星的体积是地球的倍，质量是地球的倍．已知近地卫星绕地球运动的周期约为，引力常量为．则该行星的平均密度为（ ）
A． B． C． D．
6．星球上的物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度与第一宇宙速度的关系是．已知某星球的半径为，它表面的重力加速度为地球表面重加速度的，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为（ ）
A． B． C． D．
7．我国研制的北斗导航系统空间段由卫星（地球中圆轨道卫星）、卫星（倾斜地球同步轨道卫星）和卫星（相对地球静止的同步轨道卫星）三种不同轨道的卫星组成．2020年已经完全建成，2012年12月27日，北斗导航系统正式投入运营，如果这些卫星的运动均可看作匀速圆周运动，以下说法正确的是（ ）
A．北斗导航系统中卫星可以定位在郑州正上方
B．北斗导航系统中卫星的周期和月亮绕地球的周期相同
C．北斗导航系统中离地球越近的卫星线速度越大
D．北斗导航系统中卫星的运行速度不可能大于
8．“神舟十号”飞船于2013年6月11日17时38分载着3名航天员顺利升空．当“神舟十号”飞船绕地球做半径为的匀速圆周运动时，飞船舱内质量为的航天员站在台秤上，对台秤的压力为．用表示地球的半径，表示地球表面处的重力加速度，表示飞船轨道所在处的重力加速度，不考虑地球自转，则下列关系式中正确的是（ ）
A． B． C． D．
9．如图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图，若不计其他星体的影响，“嫦娥三号”运行经过点第次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为的圆轨道I上运动，再次经过点时第二次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面近地点为、高度为，远地点为、高度为的椭圆轨道Ⅱ上运动，下列说法正确的是（ ）

A．“嫦娥三号”在距离月面高度为的圆轨道Ⅰ上运动时速度大小可能变化
B．“嫦娥三号¨在距离月面高度的圆轨道Ⅰ上运动的周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动的周期
C．“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过点时的加速度一定大于经过点时的加速度
D．“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过点时的速度大于经过圆轨道Ⅰ上点时的速度
10．双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动．研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化．若某双星系统中两星做圆周运动的周期为，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的倍，两星之间的距离变为原来的倍，则（ ）
A．质量大的恒星其轨道半径小 B．质量大的恒星其轨道半径大
C．演化后双星圆周运动的周期为 D．演化后双星圆周运动的周期为
二、实验题（本题共2小题，共12分．）
11．（4分）为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验．小锤打击弹性金属片后，球水平抛出，同时球被松开，自由下落，关于该实验，下列说法中正确的有______．

A．两球的质量应相等 B．两球应同时落地
C．应改变装置的高度，多次实验 D．实验也能说明球在水平方向上做匀速直线运动
12．（8分）图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．

（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_______．
a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 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
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点为坐标原点，测量它们的水平坐标和竖直坐标，图2中图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是_______．

（3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，为平抛的起点，在轨迹上任取三点，测得两点竖直坐标为为两点水平间距为．则平抛小球的初速度为______，若点的竖直坐标为，则小球在点的速度为______（结果保留两位有效数字，取）．

三、计算题（本题共4小题，共38分．要有必要文字说明，解题步骤，有数值计算的要注明单位．）
13．（8分）如图甲所示，轻杆一端固定在点但可以绕点转动，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为的圆周运动．小球运动到最高点时，受到的弹力为，速度大小为，其图象如图乙所示，图中均为已知量．求：

（1）当地的重力加速度大小；
（2）小球的质量；
（3）时，在最高点杆对小球的弹力大小．
14．（8分）如图所示，有两颗行星绕同一颗恒星做囡周运动，绕行方向相同，行星的周期为行星的周期为，在某一时刻两行星相距最近，则：

（1）经过多长时间，两行星再次相距最近？
（2）经过多长时间，两行星第一次相距最远？
15．（10分）宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心做匀速圆周运动，万有引力常量为，求：

（1）每颗星做圆周运动的向心加速度大小；
（2）每颗星做圆周运动的线速度大小；
（3）每颗星做圆周运动的周期．
16．（12分）由于地球的自转，物体在地球上不同纬度处随地球自转所需向心力的大小不同，因此同一个物体在地球上不同纬度处重力大小也不同，在地球赤道上的物体受到的重力与其在地球两极点受到的重力大小之比约为，因此我们通常忽略两者的差异，可认为两者相等．而有些星球，却不能忽略假如某星球因为自转的原因，一物体在赤道上的重力与其在该星球两极点受到的重力大小之比为，已知该星球为质量分布均匀的球体，半径为．
（1）求绕该星球运动的同步卫星的轨道半径；
（2）若已知该星球赤道上的重力加速度大小为，引力常量为，求该星球的密度．
豫西名校2020—2021学年下期第次联考
高一物理参考参考答案
1．【答案】D
【解析】物体在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小一定改变，故A错误；物体做曲线运动时，某点的速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向，而不是加速度方向，加速度方向与速度方向可以成任意夹角，故B错误：物体受到变化的合力作用时，它的速度大小可以不改变，比如匀速圆周运动，故C错误；物体做曲线运动的条件：一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用，故D正确．
2．【答案】B
【解析】设汽车向右运动的速度为，绳子与水平方向的夹角为，物块上升的速度为，则速度分解得，汽车匀速向右运动，减小，增大，物块加速上升，A、D错误；物块加速度向上，处于超重状态，B正确，C错误．
3．【答案】C
【解析】开普勒提出行星运动三大定律，选项A错误；牛顿提出地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力；卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值，所以B错误，C正确；牛顿认为如果重力和星体间的引力是同一性质的力，都与距离的二次方成正比关系，那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是地面重力加速度的1/3600，因为月心到地心的距离是地球半径的60倍，牛顿通过计算证明他的想法是正确的．所以牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球表面的重力加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”，所以D错误．
4．【答案】C
【解析】根据，可知，所以，选项C正确．
5．【答案】D
【解析】万有引力提供近地卫星绕地球运动的向心力：，且，由以上两式得．而，因而．
6．【答案】A
【解析】质量为的物体在星球表面受到的万有引力等于其重力，即，得，故，选项A正确．
7．【答案】CD
【解析】北斗导航系统中卫星运行轨道只能位于地球赤道平面上的圆形轨道，所以北斗导航卫星不可能定位在郑州正上方，故A错误．北斗导航系统中卫星的周期必须与地球自转周期相同，其周期为，故B错误．根据万有引力提供向心力，列出等式：，得越小，卫星线速度越大，C正确．是第一宇宙速度，也是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据的表达式可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故D正确．
8．【答案】BC
【解析】飞船及飞船内的航天员均在做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，处于完全失重状态，所以航天员对台秤的压力为0，C正确，D错误；飞船处的重力加速度为，A错误；地球表面处的重力加速度为，因此,B正确．
9．【答案】BC
【解析】“嫦娥三号”在距离月面高度为的圆轨道上运动是匀速圆周运动，速度大小不变，选项A错误．由于圆轨道的轨道半径大于椭圆轨道半长轴，根据开普勒定律，“嫦娥三号”在距离月面高度的圆轨道Ⅰ上运动的周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动的周期，选项B正确．由于在点“嫦娥三号”所受万有引力大，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过点时的加速度一定大于经过点时的加速度，选项C正确．“嫦娥三号”由圆轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ上时，需要在点向前喷气制动减速，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过点时的速度小于经过圆轨道Ⅰ上点时的速度，所以D错误．
10．【答案】AC
【解析】设两恒星的质量分别为，做圆周运动的轨道半径分别为，距离为，两恒星的万有引力总是相等的，，所以质量大的恒星其轨道半径小，所以A正确．双星靠彼此的引力提供向心力，则有；，并且．解得，当两星总质量变为原来的倍，两星之间距离变为原来的倍时，，故选项C正确．
二、实验题（本题共2小题，共12分．）
11．（4分）
【答案】BC
【解析】小锤打击弹性金属片后，球做平抛运动，球做自由落体运动．球在竖直方向上的运动情况与球相同，做自由落体运动，因此两球同时落地．实验时，需两球从同一高度开始运动，对质量没有要求，但两球的初始高度及击打力度应该有变化，实验时要进行次得岀结论本实验不能说明球在水平方向上的运动性质，故选项B、C正确，选项A、D错误．
12．（8分）
【答案】
（1）ac （2）c （3）2.0 4.0
【解析】
（1）斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度为水平方向，故a对；为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球的释放点都应该相同，b错c对；小球的运动轨迹是平滑曲线，故连线时不能用折线，d错．
（2）平抛运动的水平位移与竖直位移分别满足的关系是：

联立可得
可知图象是直线．故答案为C．
（3）由竖直方向的分运动可知，，
即的时间：的时间：
水平初速度为
点的竖直分速度为．
由运动合成可知
三、计算题（本题共4小题，共38分．要有必要文字说明，解题步骤，有数值计算的要注明单位．）
13．（8分）
【答案】（1）；（2）；（3）a．
【解析】
（1）由题图乙可知：当时，杆对球的弹力恰好为零，此时只受重力，重力提供向心力，，（2分）
即重力加速度（1分）
（2）当时，向心力为零，杆对球的弹力恰好与球的重力等大反向，，（2分）
即小球的质量（1分）
（3）当时，轻杆向下拉小球，所以当时，由向心力公式得，（1分）
得杆的弹力大小，故．（1分）
14．（8分）
【答案】（1） （2）
【解析】
（1）两颗行星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有，解得，因此．可见当运动完一周时，还没有运动完一周，但是要它们相距最近，只有两行星和恒星的连线再次在一条直线上，且在的同侧，从角度上看，在相同时间内，比多转了；如果在的两侧，则它们相距最远，从角度上看，在相同时间内，比多转了．
设再次相距最近的时间为，由，（3分）
解得；（1分）
（2）设第一次相距最远的时间为，由，（3分）
解得（1分）
15．（10分）
【答案】（1）；（2）；（3）．
【解析】
由图可知，每颗星做匀速圆周运动的半径．（1分）
由牛顿第二定律得（2分）
（2分）
（2分）
可解得．（3分）
16．（12分）
【答案】（1）（2）
【解析】
（1）设物体质量为，星球质量为，星球的自转周期为，物体在星球两极时，万有引力等于重力，即（1分）
物体在星球赤道上随星球自转时，向心力由万有引力的一个分力提供，另一个分力就是重力，有
（1分）
因为，（1分）
所以（2分）
该星球的同步卫星的周期等于自转周期，则有
（1分）
联立解得．（1分）
（2）在星球赤道上，有
（1分）
解得（1分）
又因星球的体积（1分）
所以该星球的密度（1分）
解得（1分）