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    安徽省阜阳市第一中学2022-2023学年高一物理下学期第一次月考试卷(Word版附解析)

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    这是一份安徽省阜阳市第一中学2022-2023学年高一物理下学期第一次月考试卷(Word版附解析),共10页。试卷主要包含了请将各题答案填写在答题卡上,9 km/s等内容,欢迎下载使用。

    安徽省阜阳市第一中学2022-2023学年高二下学期第一次月考

    物理试卷

    考生注意:

    1.本试卷分选择题和非选择题两部分,共100分。考试时间75分钟。

    2.请将各题答案填写在答题卡上。

    一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第17题只有一项符合题目要求,每小题4分;第810题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。

    1. 关于万有引力定律,下列说法正确的是(  )

    A. 牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上,发现了万有引力定律,因此万有引力定律仅适用于天体之间

    B. 卡文迪什首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值

    C. 两物体各自受到对方引力的大小不一定相等,质量大的物体受到的引力也大

    D. 万有引力定律对质量大的物体适用,对质量小的物体不适用

    【答案】B

    【解析】万有引力定律适用于所有物体间,AD错误;根据物理学史可知卡文迪什首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值,B正确;两物体各自受到对方的引力遵循牛顿第三定律,C错误.

    2. 如图所示,a为放在赤道上相对地球静止的物体,随地球自转做匀速圆周运动,b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)c为地球的同步卫星.下列关于abc的说法中正确的是(  )

    A. b卫星转动线速度大于7.9 km/s

    B. abc做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aaabac

    C. abc做匀速圆周运动的周期关系为TaTc<Tb

    D. bc中,b的线速度大

    【答案】D

    【解析】b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星,根据万有引力定律和牛顿第二定律有Gm,解得v,又mg,可得v,与第一宇宙速度大小相同,即v7.9 km/s,故A错误;地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度,所以ωaωc,根据a2知,c的向心加速度大于a的向心加速度,根据a得,b的向心加速度大于c的向心加速度,即abacaa,故B错误;卫星c为地球同步卫星,所以TaTc,根据T得,c的周期大于b的周期,即TaTcTb,故C错误;在bc中,根据v,可知b的线速度比c的线速度大,故D正确.

    3. 202012月,如图所示的嫦娥五号着陆器平稳落月,其完成的一系列举世瞩目工作,令全国人民为之振奋。已知月球与地球的密度之比ρρ=a,月球与地球的半径之比RR=b,则月球表面与地球表面的重力加速度之比gg等于(  )

    A.   B.   C.   D.

    【答案】A

    【解析】由公式,且

    联立解得

    gg=,故选A

    4. 我国首次太空授课是在距地球300多千米的天宫一号上进行的,航天员在天宫一号上做了一个水球.若已知地球的半径为6 400 km,地球表面的重力加速度g9.8 m/s2,下列说法正确的是(  )

    A. “水球在太空中不受地球引力作用

    B. “水球相对地球运动的加速度为零

    C. 若航天员的质量为m,则其在天宫一号中受到地球的引力为mg

    D. “天宫一号的运行周期约为1.5 h

    【答案】D

    【解析】天宫一号是围绕地球运动的,即地球的万有引力提供了其做圆周运动的向心力.水球处于天宫一号中,因此可知水球也受到地球引力作用,故A错误;水球受到地球引力而围绕地球做圆周运动,具有向心加速度,相对地球运动的加速度不为零,故B错误;若航天员的质量为m,其在天宫一号中的加速度小于地球表面的重力加速度g,则航天员受到地球的引力小于mg,故C错误;由万有引力提供向心力可得Gmr,解得T,又GMgR2,可得Ts≈5 436 s≈1.5 h,故D正确.

    5. 2021617日,神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱,标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程的示意图如图所示,天和核心舱处于半径为r3的圆轨道;神舟十二号飞船处于半径为r1的圆轨道,运行周期为T1,通过变轨操作后,沿椭圆轨道运动到B处与天和核心舱对接。则神舟十二号飞船(  )

    A. 在轨道I和轨道运动经过A点时速度大小相同

    B. 沿轨道A运动到对接点B过程中,速度不断增大

    C. 沿轨道运行的周期为

    D. 沿轨道运行的周期大于天和核心舱沿轨道运行的周期

    【答案】C

    【解析】飞船从轨道I变轨到轨道需要加速,做离心运动,所以经过A点时速度大小不相同。故A错误;沿轨道A运动到对接点B过程中,万有引力做负功,速度不断减小。故B错误;根据开普勒第三定律,有,解得C正确;飞船绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有,解得,所以沿轨道运行的周期小于天和核心舱沿轨道运行的周期。故D错误。故选C

    6. 双星系统由两颗相距较近的恒星组成,每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体。如图所示,两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L,设质量分别用m1m2表示,且m1m2=52。则可知(  )

    A. m1m2做圆周运动的线速度之比为52

    B. m1m2做圆周运动的角速度之比为52

    C. 双星间距离一定,双星的总质量越大,其转动周期越大

    D. 双星的质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越大

    【答案】D

    【解析】 双星靠相互间的万有引力提供向心力,具有相同的角速度,设为,则有

    解得轨道半径之比等于质量的反比,即,根据线速度与角速度的关系可知,则做圆周运动的线速度之比等于轨道半径之比为25,故AB均错误;根据角速度与周期的关系可知,由上式可知,则总质量,双星间距离一定,双星的总质量越大,其转动周期越小;双星的质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越大,故C错误,D正确。故选D

    7. 2016211日,美国科学家宣布探测到引力波,证实了爱因斯坦100年前的预言,双星的运动是产生引力波的来源之一,假设宇宙中有一双星系统由ab两颗星体组成,这两颗星绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动,测得ab两颗星的距离为La星的轨道半径是b星的2倍,a星的周期为T,引力常量G已知。下列说法正确的是(  )

    A. a星的线速度大小为  B. b星的线速度大小为

    C. a星的质量为  D. b星的质量为

    【答案】C

    【解析】 由题意可知ab两星做圆周运动的半径分别为

    ab两星的周期相同,则线速度大小分别为,选项AB错误;

    根据,解得,选项C正确,D错误。故选C

    8. 1970424日,我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星东方红一号发射成功,开创了我国航天事业的新纪元.如图所示,东方红一号的运行轨道为椭圆轨道,其近地点M和远地点N分别为441 km2 368 km,则(  )

    A. 卫星在M点的线速度等于在N点的线速度  

    B. 卫星在M点的线速度小于在N点的线速度

    C. 卫星在M点的线速度大于在N点的线速度  

    D. 卫星在M点的角速度大于在N点的角速度

    【答案】CD

    【解析】由开普勒第二定律可知,卫星与地球的连线在相等的时间内扫过相等的面积,连线r越短,卫星单位时间内通过的弧长越长,线速度v越大,C正确;又因为ω,可知D正确.

    9. 假设嫦娥三号探月卫星以速度v在月球表面附近做匀速圆周运动,测出嫦娥三号探月卫星运动的周期为T,已知引力常量为G,不计周围其他天体的影响,则下列说法正确的是(  )

    A. “嫦娥三号探月卫星的轨道半径为  B. 月球的平均密度为

    C. “嫦娥三号探月卫星的质量为      D. 月球表面的重力加速度为

    【答案】ABD

    【解析】设月球的半径为R,由TR,选项A正确;由GmR可得月球的质量M,由ρρ,选项B正确;由题给条件无法求出嫦娥三号探月卫星的质量,选项C错误;由mgmv·g,选项D正确.

    10. 三颗人造卫星ABC都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动,AC为地球同步卫星,某时刻AB相距最近,如图所示.已知地球自转周期为B的运行周期为,则下列说法正确的是(  )

    A. C加速可追上同一轨道上的A

    B. 经过时间AB相距最远

    C. AC向心加速度大小相等,且小于B的向心加速度

    D. 在相同时间内,C与地心连线扫过的面积等于B与地心连线扫过的面积

    【答案】BC

    【解析】卫星C加速后做离心运动,轨道变高,不可能追上同一轨道上的卫星AA错误;AB卫星由相距最近至相距最远时,两卫星转的圈数差半圈,设经历时间为t,有,解得经历的时间B正确;根据万有引力提供向心力,由,可得向心加速度,由于,可知AC向心加速度大小相等,且小于B的向心加速度,C正确;轨道半径为r的卫星,根据万有引力提供向心力,=r,可得卫星周期,则该卫星在单位时间内扫过的面积,由于,所以在相同时间内,A与地心连线扫过的面积大于B与地心连线扫过的面积,D错误。故选BC

    二、非选择题:本题共5小题,共54分。

    11. 10分)宇航员在地球表面以一定的初速度竖直上抛一小球,经过时间t小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处.(取地球表面重力加速度g10 m/s2,空气阻力不计)

    (1)求该星球表面附近的重力加速度g

    (2)已知该星球的半径与地球半径之比为RR14,求该星球的质量与地球质量之比MM

    【答案】(1)2 m/s2   (2)180

    【解析】(1)根据匀变速直线运动规律得t

    从竖直上抛到最高点,上升的时间是,上升和下降的时间相等,所以小球从上抛到落回原处所用时间为

    t

    由于在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处.

    根据匀变速直线运动规律得

    5t

    ①②得该星球表面附近的重力加速度gg2 m/s2.

    (2)根据万有引力可近似等于重力得mg

    M

    所以.

    12. 10分)2021429日,搭载空间站天和核心舱的长征五号”B遥二运载火箭,在我国文昌航天发射场点火升空,天和核心舱与火箭成功分离进入预定轨道。已知核心舱入轨后在距地面高度为R为地球的半径)的轨道上做匀速圆周运动,地球表面的重力加速度大小为g,忽略地球自转的影响,求:

    1)核心舱入轨后运动的向心加速度大小a

    2)核心舱入轨后运动的线速度大小

    【答案】(1(2)

    【解析】(1)设地球和核心舱的质量分别为Mm,有

    当核心舱入轨后做圆周运动时,有,解得

    2)由匀速圆周运动的规律有

    解得

    13. 10分)如图所示,质量分别为mM的两个星球AB在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球AB两者中心之间距离为L.已知星球AB的中心和O三点始终共线,星球AB分别在O的两侧,引力常量为G.

    (1)求两星球做圆周运动的周期;

    (2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球AB,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做匀速圆周运动的,这样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg7.35×1022kg.T2T1两者平方之比.(计算结果保留四位有效数字)

    【答案】(1)2πL  (2)1.012

    【解析】(1)两星球围绕同一点O做匀速圆周运动,其角速度相同,周期也相同,其所需向心力由两者间的万有引力提供,设AB的轨道半径分别为r1r2,由牛顿第二定律知:

    B有:GMr2

    A有:Gmr1

    r1r2L

    联立解得TL

    (2)若认为地球和月球都围绕中心连线某点O做匀速圆周运动,根据题意可知m5.98×1024kgm7.35×1022kg,地月距离设为L,由(1)可知地球和月球绕其轨道中心的运行周期为T1

    若认为月球围绕地心做匀速圆周运动,由万有引力定律和牛顿第二定律得

    mL

    解得T2

    ≈1.012.

    14. 12分)20201217159分,探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。按照中国载人登月工程计划,预计我国航天员将在2030年前实现登月。若宇航员站在月球表面沿水平方向以初速度v0抛出一个小球,经时间t落地,落地时速度与水平地面间的夹角为,已知月球半径为R,万有引力常量为G,求:

    1)月球表面的重力加速度g

    2)月球的质量M

    3)月球的密度

    【答案】(1;(2;(3

    【解析】(1)根据平抛运动知识,解得

    2)在月球表面万有引力近似等于重力,则有,解得

    3)根据质量和体积的关系公式,得,由球的体积公式得,联立解得

    15. 12分)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天文学家观测河外星系大麦哲伦星云时,发现了LMCX3双星系统.它由可见星A和不可见的暗星B构成,将两星视为质点,不考虑其他天体的影响,AB围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示.引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T.

    (1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m的星体(视为质点)对它的引力,设AB的质量分别为m1m2.试求m′(m1m2表示)

    (2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式.

    (3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms2倍,它将有可能成为黑洞,若可见星A的速率v2.7×105m/s,运行周期T4.7π×104s,质量m16ms,试通过估算来判断暗星B有没有可能是黑洞.(G6.67×1011N·m2/kg2ms2.0×1030kg)

    【答案】(1)m(2)

    (3)暗星B有可能是黑洞

    【解析】(1)AB的圆轨道半径分别为r1r2,由题意知,AB做匀速圆周运动的角速度相同,设为ω.由牛顿运动定律,有FAm1ω2r1FBm2ω2r2FAFB

    AB之间的距离为r,有rr1r2

    由上述各式,解得rr1.

    由万有引力定律,有FAG

    代入上式,得FAG .

    FAG,比较可得m.

    (2)由牛顿第二定律,有Gm1

    又知可见星A的轨道半径r1

    联立各式,解得满足关系式.

    (3)m16ms代入上式,

    代入数据,得3.5ms.

    m2nms(n>0)

    代入上式,得ms3.5ms.

    可见的值随n的增大而增大,试令n2

    ms0.125ms<3.5ms.

    若要使ms3.5ms成立,

    n必大于2,即暗星B的质量m2必大于2ms

    由此得出结论:暗星B有可能是黑洞.

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