2021-2022学年吉林省白城市镇赉一中高一（下）第一次月考物理试卷(含答案解析)

2021-2022学年吉林省白城市镇赉一中高一（下）第一次月考物理试卷

1.  如图所示，质量均为m的a、b两小球用不可伸长的等长轻质细线悬挂起来，使小球a在竖直平面内来回摆动，小球b在水平面内做匀速圆周运动，连接小球b的绳子与竖直方向的夹角和小球a摆动时绳子偏离竖直方向的最大夹角都为，则下列说法正确的是(    )
 

A. a、b两小球都是合外力充当向心力
B. a、b两小球圆周运动的半径之比为
C. b小球受到的绳子拉力为
D. a小球运动到最高点时受到的绳子拉力为

2.  中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。2020年左右北斗卫星导航系统可以形成全球覆盖能力。如图所示是北斗卫星导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则(    )

A. 卫星a的角速度小于c的角速度 B. 卫星a的加速度大于b的加速度
C. 卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 D. 卫星b的周期大于24h

3.  “嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星．若测得“嫦娥二号”在月球可视为密度均匀的球体表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常量G，半径为R的球体体积公式，则可估算月球的(    )

A. 密度 B. 质量 C. 半径 D. 自转周期

4.  如图所示，在地球赤道上有一建筑物A，赤道所在的平面内有一颗卫星B绕地球做匀速圆周运动，其周期为T，与地球自转方向相同，已知地球的质量为M，地球的自转周期，万有引力常量为G，当B在A的正上方计时开始，下列说法正确的是(    )

A. 卫星离地面的高度大于同步卫星离地面的高度
B. 卫星B做匀速圆周运动的轨道半径
C. 至少经过时间，B仍在A的正上方
D. 至少经过时间，A与B相距最远
 

5.  从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为(    )
 

A. 9：1 B. 9：2 C. 36：1 D. 72：1

6.  在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重大贡献，下列说法正确的是(    )

A. 开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
B. 牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”的第一人
C. 牛顿进行了月-地检验，得出天上和地表的物体间的引力作用都遵从万有引力定律
D. 卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了微元法

7.  2020年5月12日，我国快舟一号甲运载火箭以“一箭双星”方式成功将行云二号01星和02星发射升空，本次任务取得圆满成功。如图所示，卫星1和卫星2沿同一轨道绕地心O做匀速圆周运动，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，若卫星均沿顺时针方向运行，不计卫星间的相互作用力，则以下判断中正确的是(    )

A. 两颗卫星的质量不一定相等
B. 两颗卫星的加速度始终相同
C. 卫星2向后喷气即加速即可追上卫星1
D. 若卫星1在运行过程中受到稀薄空气的影响，最终会运行至更低的轨道

8.  如图所示，卫星1环绕地球做匀速圆周运动，卫星2环绕地球运行的轨道为椭圆，两轨道不在同一平面内。已知圆轨道的直径等于椭圆轨道的长轴，且地球位于圆轨道的圆心以及椭圆轨道的一个焦点上。已知引力常量为G、地球的质量为m，卫星1的轨道半径为R，，卫星1的周期为，环绕速度大小为v，加速度大小为a；卫星2的周期为，在N点的速度大小为，在M点的加速度大小为。则下列说法正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

9.  如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑。一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度和匀速转动时，小球均相对PQ杆静止。若，则与以匀速转动时相比，以匀速转动时(    )
 

A. 小球的高度一定降低 B. 弹簧弹力的大小一定不变
C. 小球对杆压力的大小一定变大 D. 小球所受合外力的大小一定变大

10.  已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为有关同步卫星，下列表述正确的是(    )

A. 卫星距离地面的高度为
B. 卫星的运行速度大于第一宇宙速度
C. 卫星运行时受到的向心力大小为
D. 卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度

11.  天文观测中观测到有三颗星位于边长为l的等边三角形三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆做周期为T的匀速圆周运动。已知引力常量为G，不计其他星体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法错误的是(    )

A. 三颗星的质量可能不相等
B. 某颗星的质量为
C. 它们的线速度大小均为
D. 它们两两之间的万有引力大小为

12.  用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
本实验采用的科学方法是______；
A.控制变量法
B.累积法
C.微元法
D.放大法
通过本实验可以得到的结果是______。
A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比

13.  某同学做验证向心力与线速度关系的实验，装置如图所示，一轻质细线上端固定在力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门处。主要实验步骤如下：
a、测出钢球直径d；
b、钢球悬挂静止不动时，记下力传感器的示数，量出线长L；
c、将钢球拉到适当的高度处后由静止释放，细线始终处于拉直状态，计时器测出钢球通过光电门时的遮光时间t，记下力传感器示数的最大值
钢球经过光电门时的速度表达式______，向心力表达式______重力加速度为；
钢球经过光电门时所受合力的表达式______；
若在实验误差允许的范围内，则可验证向心力与线速度的关系。该实验可能存在的误差有______。写出一条即可

14.  一般飞行员能承受的最大向心加速度的大小约为6g。在飞行表演中，飞机某次水平转弯时，可视为在水平面内做匀速圆周运动。若飞机以的速度飞行，在该次水平转弯过程中向心加速度为6g，取重力加速度，飞机水平转弯半径至少为多少？

15.  如图所示，一直角轻质木架ABC，AB部分水平，BC部分竖直，其中A、B两点距离为L。一根长为2L的轻绳两端分别系在A、B两点，绳上串一个质量为m的光滑小圆环，初始时木架和圆环保持静止状态。现使木架绕轴BC转动，带动圆环一起在水平面内做圆周运动，当与A端相连的绳子保持竖直时，木架匀速转动，已知重力加速度g，。求：
木架与圆环保持静止状态时，绳子的张力大小；
与A端相连的绳子保持竖直时，木架转动的角速度。

16.  电影《火星救援》的热映，激起了人们对火星的关注。若宇航员在火星表面将小球视为质量均匀分布竖直上抛，取拋出位置的位移，从小球抛出开始计时，以竖直向上为正方向，小球运动的图像如图所示其中a、b均为已知量。火星的半径为R，引力常量为G，忽略火星的自转。求：
火星表面的重力加速度大小g；
火星的质量M及其第一宇宙速度v。

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、小球a做变速圆周运动，只在最低点处合外力充当向心力，而小球b做匀速圆周运动，是合外力充当向心力，故A错误；
B、假设细线长度为L，a小球圆周运动的半径为L，b小球圆周运动的半径为，则a、b两小球圆周运动的半径之比为，故B错误；
C、根据受力分析和矢量三角形可得：

，解得：，故C正确；
D、a小球运动到最高点时速度为零，将重力正交分解则有：

，故D错误；
故选：C。
分析圆周运动时向心力的来源，对小球进行受力分析，根据据矢量三角形和正交分解计算绳子拉力。
本题主要考查了圆周运动时向心力的问题，同时利用矢量三角形和正交分解进行参数计算。
 

2.【答案】A 

【解析】解：由万有引力提供向心力可得
则卫星的角速度为
又
则
故A正确；
B、由万有引力提供向心力可得
解得：
又
则
故B错误；
C.由万有引力提供向心力可得
则卫星的加速度为
又
则
卫星a的运行速度小于第一宇宙速度；
故C错误；
D.由万有引力提供向心力可得
则卫星的周期为
又
则
故D错误。
故选：A。
卫星绕地球做圆周运动，由万有引力提供圆周运动向心力，并由此列式，得周期、向心加速度、角速度、线速度与半径的关系，并由此展开分析即可。
该题考查了人造卫星的相关知识，解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，并能根据题意结合向心力的几种不同的表达形式，选择恰当的向心力的表达式。
 

3.【答案】A 

【解析】

【分析】
研究“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出中心体的质量。
根据密度公式表示出密度。
研究“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式可以表示出中心体的质量。
求一个物理量，我们应该把这个物理量运用物理规律用已知的物理量表示出来。
【解答】
解：A、研究“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式

，
由于嫦娥二号”在月球可视为密度均匀的球体表面附近圆形轨道运行，所以R可以认为是月球半径。
根据密度公式：，故A正确；
B、根据A选项分析，由于不知道月球半径R，所以不能求出月球质量．故B错误；
C、根据A选项分析，不能求出月球半径，故C错误；
D、根据题意不能求出月球自转周期，故D错误。
故选A。  

4.【答案】C 

【解析】解：对卫星B，由引力作为向心力可得
解得
同理可得，同步卫星运行的轨道半径为
由于，故卫星离地面的高度小于同步卫星离地面的高度，AB错误；
C.设至少经过时间t，B仍在A的正上方，满足
解得
C正确；
D.当B比A多转半圈时相距最远，满足
解得
D错误。
故选：C。
卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列式，得到周期表达式，再分析高度关系；根据万有引力提供向心力列式，分析能否求出卫星做匀速圆周运动的向心加速度；卫星B连续两次到达A站正上空，则卫星B比地球多转动，据此求解时间间隔；当卫星B与地球转过的角度相差时，相距最远。
本题考查万有引力定律和圆周运动知识的综合应用。要知道卫星的向心力由万有引力提供，明确周期和角速度的关系，关键要把握卫星A与B相距最远的条件。
 

5.【答案】B 

【解析】

【分析】
在星球表面，物体所受的万有引力等于重力，可求火星表面的重力加速度与月球表面重力加速度之间的关系；悬停时，两车均受力平衡，根据平衡条件可求“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比。
本题考查了万有引力定律及其应用。
【解答】
在星球表面，根据物体所受的万有引力等于重力得：

解得：
故
悬停时，两车均受力平衡，即
，故B正确，ACD错误。
故选：B。  

6.【答案】AC 

【解析】解：A、开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故A正确；
B、牛顿发现了万有引力定律，而卡文迪许通过实验测量并计算得出了引力常量，因此卡文迪许被称为“称量地球的质量”的人，故B错误；
C、牛顿进行了月-地检验，得出天上和地表的物体间的引力作用都遵从万有引力定律，故C正确；
D、卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法，故D错误。
故选：AC。
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．
 

7.【答案】AD 

【解析】解：A、根据万有引力提供向心力有，得卫星的线速度大小为，根据题意可知两颗卫星的轨道半径相同，则线速度大小相等，质量不一定，故A正确。
B、根据万有引力提供向心力，解得卫星的加速度大小：，由于两颗卫星的轨道半径相同，所以两颗卫星的加速度大小一定相等，但方向不同，故B错误。
C、卫星2向后喷气，速度增大，万有引力不够提供向心力，做离心运动，会离开原来的圆轨道，所以卫星2向后喷气加速不能追上卫星1，故C错误。
D、卫星1在运行过程中受到稀薄空气的影响，速度减小，万有引力大于向心力，会运行至更低的轨道，故D正确。
故选：AD。
在同一轨道上的卫星质量无关；根据万有引力提供向心力列出等式，求得卫星的加速度大小；当卫星向后喷气，速度增大，万有引力不够提供向心力，做离心运动，会离开原来的圆轨道。
本题以我国快舟一号甲运载火箭以“一箭双星”方式成功将行云二号01星和02星为背景考查了万有引力定律的应用，特别需要注意的是两颗卫星的质量不确定。
 

8.【答案】CD 

【解析】解：A、由开普勒第三定律可得，且已知圆轨道的半径等于椭圆轨道的半长轴，则，故A错误；
BD、对卫星1由万有引力定律得，得，如果卫星2以O为圆心环绕地球做半径为的圆周运动，设环绕速度为，则，根据已知条件知卫星2过N点时做近心运动，受到的万有引力大于向心力，即，解得，所以有，B错误，D正确；
C、卫星在运行过程中只受万有引力作用，则有，加速度，又有，所以，C正确。
故选：CD。
由开普勒第三定律可确定两卫星的周期相同；
由万有引力提供向心力可分析速度的大小；
由万有引力与向心力的关系可比较速度，由万有引力产生加速度确定加速度的大小关系。
本题考查万有引力定律以及开普勒运动定律，要明确其对应内容，明确对于天体的运动由万有引力提供向心力，并产生加速度。
 

9.【答案】BD 

【解析】解：
AB、小球在水平面内做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，如图所示，











设MP长度为r，轻弹簧弹力为F，与竖直方向夹角为，轻弹簧原长为，劲度系数为k，小球在竖直方向受力平衡，则：，，由于k、r、、mg都为定值，且等式左边随增大而减小，所以，满足条件的仅可能有一个值，即分别以角速度和匀速转动，最终相对杆静止时，相同，小球高度相同，弹簧弹力相同，故A错误，B正确；
C、当小球相对杆静止后仅受到弹簧弹力和重力时，则有：，解得：，当时，因为，所以向左，故变大；当时，若，则此时向右，故可能变小，故C错误。
D、设小球做圆周运动所需向心力的大小为，则小球所受合外力的大小，变大，其它量不变，则一定变大，故D正确。
故选：BD。

解决本题的关键要正确分析小球的受力情况，搞清向心力的来源：合外力，利用正交分解法进行研究。小球在水平面内做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，根据小球在竖直方向受力平衡，分析小球的高度和弹簧的弹力如何变化，由向心力公式列式分析杆对小球的作用力如何变化，即可由牛顿第三定律分析小球对杆的压力变化情况。由向心力公式分析小球所受合外力变化情况。
 

10.【答案】D 

【解析】解：A、万有引力提供向心力
                
，




故A、C错误
B、由于第一宇宙速度为，故B错误；
D、地表重力加速度为，故D正确；
故选
同步卫星与地球相对静止，因而与地球自转同步，根据万有引力提供向心力，即可求出相关的量．
本题关键抓住万有引力等于向心力，卫星转动周期与地球自转同步．
 

11.【答案】AD 

【解析】解：ABD、轨道半径等于等边三角形外接圆的半径，。
根据题意可知其中任意两颗星对第三颗星的合力指向圆心，所以这两颗星对第三颗星的万有引力等大，由于这两颗星到第三颗星的距离相同，故这两颗星的质量相同，所以三颗星的质量一定相同，设为m，则；
星球做匀速圆周运动，合力提高向心力，故：
，
解得：，
它们两两之间的万有引力：，故AD正确，B错误；
C、根据得：线速度大小为：，故C错误。
故选：AD。
根据万有引力定律列式求解任意两个星体间的引力大小；先根据平行四边形定则求解合力，再根据牛顿第二定律列式求解向心力大小；合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解线速度大小。
万有引力定律和牛顿第二定律是力学的重点，在本题中有些同学找不出什么力提供向心力，关键在于进行正确受力分析.
 

12.【答案】A C 

【解析】解：在这两个装置中，控制半径，角速度，不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，故采用的控制变量法，故选：A
通过控制变量法，得到的结果为在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故选：C
故答案为：；；
物理学中对于多因素的问题，常常采用控制变量的方法，把多因素的问题变成单因素的问题，每一次只改变其中的一个因素，而控制其余因素不变，即为控制变量法；
根据向心力公式进行分析判断；
该题主要考查了控制变量法，明确控制变量法的内容即可，同时要注意第二问解答的关键是图中的两个小球的材料不同。
 

13.【答案】     细线长度的测量误差 

【解析】解：钢球的直径为d，遮光时间为t，所以钢球经过光电门时的速度，
钢球做圆周运动的半径为，钢球的质量，钢球经过光电门时向心力表达式；
钢球经过光电门时只受重力和细线的拉力，且在一条直线上，合力的表达式，
根据向心力的表达式知，该实验可能存在的误差有细线长度的测量误差。
故答案为：，细线长度的测量误差
根据很短一段时间的平均速度可以表示某一时刻的瞬时速度，根据受力分析以及误差分析即可解题。
本题需要学生能借助题目条件，去表示向心力公式，以及会分析可能存在的误差。
 

14.【答案】解：由题意可知，
由：得：；
答：飞机水平转弯半径至少为375m。 

【解析】根据向心加速度的公式即可求出轨道半径。
该题属于物理知识在日常生活中的应用，解答的关键是理解飞机的运动是在水平面内的匀速圆周运动。
 

15.【答案】解：当木架与圆环保持静止状态时，由于A、B两点距离为L，且长为2L的轻绳两端分别系在A、B两点，根据几何关系可知，
两端绳之间的夹角为，对圆环受力分析可得，竖直方向有

解得
设细线中拉力大小为T，做圆周运动的半径为r，与水平方向的角度为，根据几何关系可得

解得
可得
对圆环受力分析可得

竖直方向

解得
答：绳子的张力大小为；木架转动的角速度。 

【解析】静止时对光滑小圆环受力分析即可获得答案；根据几何关系找出转动半径，并进行受力分析，找到向心力可求得转动角速度。
本题第一问为简单的受力分析，较为简单。第二问需要从以下几个方面重点分析才能完成该题。1、根据几何关系明确做圆周运动的转动半径，2、根据几何关系进行受力分析，明确向心力的大小，3、结合向心力公式进行求解即可。
 

16.【答案】解：以向上的方向为正，根据竖直上抛的位移-时间规律有：，两边同时除以时间t得：。
所以图象的纵截距是上抛的初速度，直线的斜率：。联立可得：
小球从O点上升的最大高度：
设火星质量M，对小球受力分析有：
解得：
假设有质量为的卫星贴近火星表面做匀速圆周运动，则有：
所以火星表面的第一宇宙速度
 答：火星的重力加速度g为；
若已知火星的半径为R，万有引力常量为G，则火星质量M为，第一宇宙速度为。 

【解析】根据竖直上抛运动的位移-时间规律，结合图象的斜率求出重力加速度；
小球在星球表面的重力等于万有引力，代入数据化简，可得火星的质量，由第一宇宙速度的定义求火星表面的第一宇宙速度。
分析物体运行形式，根据运动特点，然后选择相应的规律求解是解决运动问题的基本思路，要在学习中不断培养解题思路。