安徽省怀宁县第二中学2021-2022学年高三上学期第四次月考物理试题（Word版含答案）

2021—2022学年度第一学期第四次考试

高三物理试题

一、单项选择题（3×18 =54分）

1.匀速水平飞行的飞机上每隔1s释放一个小球，忽略空气阻力，下列图中正确表示飞机释放第4个小球时的图景是

A． B． C．    D. 

2.万有引力定律指出：自然界中任何两个物体都相互吸引，当这两个物体的质量分别为m1和m2、距离为r时，它们之间的万有引力大小为 F＝，式中G为万有引力常量. 下面的问题所涉及到的一些物理知识你还没有学习，但相信你也能根据已有物理知识做出选择：某卫星以速度v绕一行星表面附近做匀速圆周运动，假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一个质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N. 已知万有引力常量为G，则这颗行星的质量为

A．  B．  C．  D．

3．如图，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是

A．卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率

B．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

C．卫星在轨道1上经Q点时的加速度大于它在轨道2上经Q点时的加速度

D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度

4．如图，甲、乙两同学在同一山坡上滑雪的过程，可视为从A处开始做平抛运动，分别落在B、C两处（B在C的上方）。则下列说法错误的是

A．落在B处的同学的落地速度一定小于落在C处同学的落地速度

B．落在B处的同学空中运动时间一定小于落在C处同学在空中运动时间

C．两同学落在斜坡上的速度方向一定平行

D．落在C处的同学的动能一定大于落在B处同学落地时的动能

5．2020年11月24日凌晨，嫦娥5号探测器发射成功，开启了探月工程难度最大的阶段。已知地球质量是月球质量的a倍，地球半径是月球半径的b倍，下列判断正确的是

A．探测器环绕地球表面和环绕月球表面做匀速圆周运动的周期之比为

B．探测器环绕地球表面和环绕月球表面做匀速圆周运动的速度之比为

C．探测器环绕地球表面和环绕月球表面做匀速圆周运动的角速度之比为

D．地球表面和月球表面的重力加速度之比为

6．科学家测得在银河系中两颗孤立的恒星P、Q质量之比为，这两颗恒星分别有一轨道近似为圆周的行星X、Y，轨道半径之比为，则关于行星X，Y的说法不正确的是

A．X的环绕线速度较大 B．X的环绕周期较小

C．X的向心加速度较大

D．与中心天体连线单位时间内扫过的面积X较大

7．某个行星的半径是地球半径的3倍、其质量是地球质量36倍，则从该行星表面发射一个环绕它做圆周运动的卫星，发射速度至少为（已知地球的第一宇宙速度为v1）

A．v1 B．12v1 C．4v1 D．v1

8．2021年5月30日，“天舟二号”携带航天员生活物资、舱外航天服及空间站平台设备、应用载荷和推进剂等与“天和”核心舱完成自主快速交会对接。若“天舟二号”与“天和”核心舱对接前都围绕地球做匀速圆周运动，对接后形成的组合体仍沿“天和”核心舱原来的轨道运行。下列说法正确的是

A．“天舟二号”与“天和”核心舱应在同一轨道上运行，然后“天舟二号”加速追上“天和”核心舱从而实现对接

B．“天舟二号”应先在比“天和”核心舱半径大的轨道上加速，然后“天舟二号”逐渐靠近“天和”核心舱，当两者速度接近时实现对接

C．“天舟二号”与“天和”核心舱对接形成的组合体与“天和”核心舱单独运行时相比，组合体运行的周期变大、速率变大

D．“天舟二号”与“天和”核心舱对接形成的组合体的动能大于“天和”核心舱单独运行时的动能

9．如图所示，质量相等的a、b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度v0同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球a能落到半圆轨道上，小球b能落到斜面上。则下列说法不正确的是

A．a球可能垂直打在半圆轨道

B．a、b两球的速度偏转角可能相同

C．a、b两球在空中时，单位时间内速度变化量相等

D．b球以抛出与以抛出落在斜面上时速度偏转角一定相等

10．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日：5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断中正确的是

A．各地外行星每年都会出现冲日现象

B．在2015年内一定会出现木星冲日

C．天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半

D．地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最长

11．若忽略其他天体的影响，地球和月球可以看成一个双星系统，它们绕着两者连线上某一点做匀速圆周运动。天文学家发现月球正以平均每年3.8cm的速度离开地球，设地球和月球的质量保持不变，则关于此双星系统的说法正确的是

A．双星间的万有引力逐渐增大          B．双星的周期逐渐减小

C．双星的线速度均逐渐减小            D．双星系统的引力势能逐渐减小

12．探测木星意义重大，我国已提出木星探测计划。若航天员登上木星后测得木星两极与木星“赤道”上的重力加速度大小之比为a，将木星视为质量分布均匀的球体，半径为R，则木星的同步卫星距木星表面的高度为

A． B． C． D．

13．空间站中完全失重状态下的有趣现象有时也会给航天员带来麻烦。在一些科幻作品中将空间站设计成如图所示的环形连接体，通过绕中心旋转来制造“人造重力”效果，航天员可以正常站立，就好像有“重力”使他与接触面相互挤压。下列关于这个环形空间站的说法正确的是

A．“人造重力”的方向指向环的中心

B．空间站的环半径越大，要制造与地表一样的重力转动的角速度越大

C．环形空间站转动越快，相邻舱体间的拉力越大

D．空间站中沿半径方向越往外，“人造重力加速度”越小

14．地球、火星运行到太阳的两侧且三者近乎处于一条直线，这种现象称作“日凌”。2021年9月下旬至10月中旬，火星探测器“天问一号”处在“日凌”阶段，“天问一号”与地球的通信受到太阳电磁辐射干扰，出现不稳定甚至中断。10月中旬“日凌”结束时，火星的位置可能是

A．A处                   B．B处 

C．C处 D．D处

15．如图所示，质量为，半径为的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径，它们的质量分别为。某时刻，小球A，B分别位于圆管最低点和最高点，且A的速度大小为，此时杆的下端受到向上的压力，大小为。则B球的速度大小为（取）

A．              B． 

C． D．

16．5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，在火星上首次留下中国印迹，地球上每26个月才有一个火星探测器发射窗口，此时出发最节省燃料。地球和火星绕太阳公转均可视为匀速圆周运动，已知地球公转平均半径约亿千米，火星公转平均半径约亿千米，地球与火星处于何种位置关系时从地球发射天问一号能经椭圆轨道直接被火星捕获进入环火轨道运行

A． B．

C． D．

17．如图所示，杂技表演中，绕过光滑定滑轮的轻绳一端吊着重物，另一端吊着表演者，开始时表演者拉着绳不动结果他以大小为a1的加速度下降；然后表演者快速地沿绳向上爬，结果他不再下降，而是相对地面保持静止，此时重物以大小为a2的加速度竖直向上运动。若表演者与重物所受重力的大小之比为k，不计空气阻力，则为

A．        B．       C．k      D．k+1

18．自然界中有许多奇妙的现象，磕头虫不用足就能跳高，且跳的高度是自己体型的十几倍。它跳高的姿态是很特别的，某一次录像显示，它腹朝天、背朝地，先自己重心升高约d=0.8mm，然后猛然收缩体内肌肉，使自己重心极快加速下降（视为匀加速），以很大的速度用背部猛烈撞击地面，获得很大的反弹速度后弹向空中，重心上升最大高度达h=24cm。而人原地下蹲后竖直跳起，假想人向上加速过程的加速度与磕头虫加速过程的加速度大小相等，如果加速过程重心上升高度为，那么人离地后重心上升的最大高度可达（空气阻力不计，设磕头虫撞击地面和弹起的速率相等，取g=10m/s2）

A．150m B．75m C．15m D．7.5m

二、多项选择题（4×6 = 24分）

19．如图所示是研究地球自转的示意图，是地球赤道上的两点，是地球表面上不同纬度同一经度上的两个点，下列说法正确的是

A．三点的周期相同    

B．两点的角速度相同

C．两点的线速度大小相同

D．两点的向心加速度相同

20．2021年10月，中国发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星——羲和号，用于实现太阳H波段光谱成像的空间探测，该卫星轨道为圆轨道，通过地球南北两极上方，离地高度约为517km。如图所示，a为羲和号，b为地球同步卫星，c为赤道上随地球一起转动的物体。已知地球半径约为6400km，下列说法正确的是

A．a的发射速度大于第二宇宙速度 

B．a、b、c的线速度大小关系为

C．a的向心加速度大于c的向心加速度 

D．a的运行周期小于24h

21．人们经长期观测发现，天王星绕太阳圆周运动实际运行的轨道总是周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离。英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维耶认为形成这种现象的原因是天王星外侧还存在着一颗未知行星。这就是后来被称为“笔尖下发现的行星”---海王星，已知天王星运行的周期为T0，轨道半径为R0。则得到海王星绕太阳运行周期T，轨道半径R正确的是

A．    B．   C．  D．

22．某学习小组的同学乐于思考、善于分析、勤于总结，在研究连接体平衡问题时，发现了很多有趣的现象。在下列四个图中，两段等长轻质细线将质量均为m的小球A、B（均可视为质点）悬挂在O点，在外力作用下系统均处于静止状态。下列说法正确的是

A．在图甲中，小球B受到水平向右的恒力F1的作用，则有tanβ=2tanα

B．在图乙中，保持θ=30°，作用于小球B的拉力最小值

C．在图丙中，水平恒力F3、F4分别作用于小球A、B，保持小球A在O点正下方，则有F3=F4

D．在图丁中，水平恒力F5、F6分别作用于小球A、B，保持小球B在O点正下方，则有F5=3F6

三、计算题（23题10分，24题12分，共22分）

23．某研究小组为了计算地球的质量，从网络上查到以下的数据：

①同步卫星离地面的高度h=36000km，②地球自转周期T1=24h，③地球公转周期T2=365天④地球半径R=6400km，⑤月球公转周期T3=27.3天，⑥月地距离s=38万千米，⑦第一宇宙速度v=7.9km/s，⑧地球表面的重力加速度g=9.8m/s2.⑨引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2。请选择一组合适的条件，估算地球的质量。

（1）选择的条件（填写前面的序号）：

（2）根据选择的条件，估算出地球质量（保留一位有效数字）

24．质量为m的小球，从A点以初速度竖直向上抛出，同时受到恒定的水平向左的风力作用，经过一段时间到达最高点C，此过程水平方向的分位移与竖直方向的分位移之比为3：4。已知小球在B点时速度最小，重力加速度为g，求：

（1）小球所受合力的大小及合力与水平方向间夹角的正切值；

（2）小球在B点的速度大小与在C点的速度大小的比值及从A到B的运动时间。

2021—2022学年度第一学期第四次考试

高三物理试题参考答案

一、单项选择题（3×18 =54分）

1．【答案】A

飞机上释放的小球做平抛运动，平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，水平速度与飞机的速度相同，所以释放的小球全部在飞机的正下方。在竖直方向上做自由落体运动，所以相等时间间隔内的位移越来越大。故A正确，BCD错误。

故选A。

2．【答案】B

该行星表面的重力加速度为

根据

解得

故选B。

3．【答案】A

AB．设地球质量为M，质量为m的卫星绕地球做半径为r、速率为v的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

解得

由于轨道3的半径比轨道1的半径大，所以卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故A正确，B错误；

CD．根据

可知卫星在轨道1上经Q点时的加速度等于它在轨道2上经Q点时的加速度，卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，故CD错误。

故选A。

4．【答案】D

A．根据

，

运动时间

水平速度

所以落在B处的同学的初速度和运动时间均小，则落地速度

一定小于落在C处同学的落地速度，故A正确，不符合题意；

B．落在B处的同学空中运动时间一定小于落在C处同学在空中运动时间，故B正确，不符合题意；

C．根据平抛运动速度偏转角正切值是位移偏转角正切值的2倍，可知，两同学末速度与水平夹角相同，而同一斜面倾角相同，则两同学落在斜坡上的速度方向一定平行，故C正确，不符合题意；

D．因为质量关系未知，故动能不能确定，故D错误，符合题意。

故选D。

5．【答案】A

A．根据

解得

所以探测器环绕地球表面和环绕月球表面做匀速圆周运动的周期之比为，故A正确；

B．根据

解得

探测器环绕地球表面和环绕月球表面做匀速圆周运动的速度之比为，故B错误；

C．根据

探测器环绕地球表面和环绕月球表面做匀速圆周运动的角速度之比为，故C错误；

D．根据

解得

地球表面和月球表面的重力加速度之比为，故D错误；

故选A。

6． 【答案】D

A．根据万有引力提供向心力可得

解得

故两颗行星的线速度之比为

可知X的环绕线速度较大，A正确，不符合题意；

B．由引力作为向心力可得

可得

故两个行星的环绕周期之比为

故X的环绕周期较小，B正确，不符合题意；

C．由引力作为向心力可得

可得

故两颗行星的向心加速度之比为

故X的向心加速度较大，C正确，不符合题意；

D．行星与中心天体连线单位时间内扫过的面积为

两行星与中心天体连线在单位时间内扫过的面积之比为

故与中心天体连线单位时间内扫过的面积X较小，D错误，符合题意。

故选D。

7．【答案】D

设物体的质量为m，由地面处的重力等于万有引力

，

所以

第一宇宙速度

所以

发射速度至少为v1，故D正确ABC错误。

故选D。

8．【答案】D

AB．“天舟二号”在轨道上加速后，此时所受的万有引力将不足以提供其做匀速圆周运动的向心力，所以“天舟二号”会做离心运动，进入较高的轨道上，因此若要实现对接，“天舟二号”应先在比“天和”核心舱半径小的轨道上加速，然后进入较高的“天和”核心舱的轨道，接着“天舟二号”逐渐靠近“天和”核心舱，当两者速度接近时实现对接，故AB错误；

CD．根据万有引力定律和牛顿第二定律有

解得

由于对接后形成的组合体仍沿“天和”核心舱原来的轨道运行，即r不变，所以“天舟二号”与“天和”核心舱对接形成的组合体与“天和”核心舱单独运行时相比，组合体运行的周期和速率均不变，但由于组合体的质量比“天和”核心舱的质量大，所以“天舟二号”与“天和”核心舱对接形成的组合体的动能大于“天和”核心舱单独运行时的动能，故C错误，D正确。

故选D。

9．【答案】A

A．球如果能垂直打在半圆轨道上，则速度反向延长线过圆心，故A选项是不正确的。

B．a、b两球可能落在等高且距离抛出点水平位移相等的位移处，时间相等，速度偏转角相同，选项B正确；

C． a、b两球加速度相同，单位时间内速度变化量相等，选项C正确；

D．b球落在斜面上，根据

则速度偏转角

也相同，选项D正确。

此题选择不正确的，故选A。

10．【答案】B

A．根据题述，“行星冲日”实质上是角速度大（周期小）的行星转过的圆弧所对的圆心角比角速度小（周期大）的行星转过的圆弧所对的圆心角多出2π（多转一圈），所以不可能各地外行星每年都出现冲日现象，故A错误；

B．对木星和地球，由开普勒第三定律

==141

解得木星绕太阳运动周期大约为

T木=12年

设相邻两次出现木星冲日现象的时间间隔为t，由

-=1

解得

t=年

题述2014年1月6日出现木星冲日现象，则在2015年2月一定会再次出现木星冲日现象，故B正确；

C．对天王星和地球，由开普勒第三定律

==6859

解得天王星绕太阳运动周期大约为

T天=81.3年

设相邻两次出现天王星冲日现象的时间间隔为t1，由

-=1

解得

t1=年

天王星相邻两次冲日的时间间隔稍小于木星相邻两次冲日的时间间隔，故C错误；

D．对海王星和地球，由开普勒第三定律

==27000

解得海王星绕太阳运动周期大约为

T海=163.1年

设相邻两次出现海王星冲日现象的时间间隔为t2，由

-=1

解得

t2=年

比较可知，地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短，故D错误。

故选B。

11．【答案】C

A．根据万有引力公式

随着地月间距增加，可知双星间的万有引力逐渐减小，故A错误；

B．根据万有引力提供向心力

解得

随着地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的周期将变大，故B错误；

C．根据万有引力提供向心力

解得

随着地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的速度将变小，故C正确；

D．双星距离增大的过程中，万有引力对双星做负功，双星系统的引力势能增大，故D错误。

故选C。

12．【答案】C

质量为m的物体在两极所受木星的引力等于它所受的重力，故有

在赤道处万有引力为重力和向心力的矢量和，故有

根据题意有

木星的同步卫星距木星表面的高度为h，根据万有引力提供向心力有

联立可得

故C正确，ABD错误。

故选C。

13．【答案】C

A．环形空间站内的宇航员随空间站一起做圆周运动，其需要指向圆心的向心力，由外侧底面提供指向圆心的支持力，这个支持力给航天员一种地面支持力的感觉，所以“人造重力”与这个支持力方向相反，指向环的外侧，故A错误；

B．由

得航天员处在空间站外侧，越大，角速度越小，故B错误；

C．空间站转动过程中单独舱室圆周运动的向心力由两边对其的拉力来提供，且两个力夹角不变，所以转动越快向心力要越大，拉力越大，故C正确；

D．由

所以离圆心越远“人造加速度”越大，故D错误。

故选C。

14．【答案】A

根据开普勒第三定律

火星的运动半径大于地球，则周期更大，角速度更小，火星和地球均逆时针运动，相同时间内地球运动到十月中旬位置时，火星运动轨迹对应的弧度小于地球运动轨迹对应的弧度，只可能在A位置。

故选A。

15．【答案】C

对A球，合外力提供向心力，设环对A的支持力为，由牛顿第二定律有

代入数据解得

由牛顿第三定律可得，A球对环的力向下，为28N，设B球对环的力为，由环的受力平衡可得

解得

符号表示和重力方向相反，由牛顿第三定律可得，环对B球的力为124N，方向竖直向下，对B球由牛顿第二定律有

解得

故选C。

16．【答案】B

要使发射最省燃料，那么发射的速度方向要与地球的公转方向相同，沿椭圆转移轨道减速到达火星附近被火星俘获，发射点是椭圆轨道与地球圆轨道的切点，如图

由开普列第三定律可知

， ，

得到

天问一号从A到B位置经过半个周期，火星比半个周期少一点，ACD错误，B正确，故选B。

17．【答案】B

设表演者拉着绳不动以大小为a1的加速度下降时，绳中的张力大小为T1，则对表演者和重物根据牛顿第二定律分别有

当表演者快速地沿绳向上爬，相对地面静止时，根据平衡条件可知，绳对表演者的作用力大小为

对重物根据牛顿第二定律有

由题意可知

联立以上各式解得

故选B。

18．【答案】A

磕头虫的运动示意图如图所示

用表示磕头虫向下加速时的加速度大小，表示磕头虫碰地时的速度大小，磕头虫反弹离地时速度大小也为，离地后减速上升的高度，对磕头虫加速下降过程和减速上升过程分别有

即有

人竖直向上跳起过程分为加速上升和减速上升两个阶段，设加速上升获得的速度为，则有

即有

联立可得

代入数据解得

故A正确，BCD错误。

故选A。

二、多项选择题（4×6 = 24分）

19．【答案】AB

AB．三点随地球同轴自转，具有相同的周期、角速度，AB正确；

C．两点角速度相同，半径不同，由可知，线速度大小不相同，C错误；

D．两点的角速度、半径均相同，由可知，向心加速度大小相同，方向不同，D错误。

故选AB。

20．【答案】CD

A．a没有摆脱地球的万有引力作用，所以发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；

BCD．设地球质量为M，质量为m的卫星绕地球做半径为r、线速度为v、周期为T、向心加速度为a的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

①

解得

   ②

③

   ④

根据②式可知

根据③式可知

根据④式可知

b和c的周期相同，所以角速度相同，根据

可知

根据

可知

则a、b、c的线速度大小关系为

向心加速度大小关系为

故B错误，CD正确。

故选CD。

21．【答案】BD

AB．由题意可知：海王星与天王星相距最近时，对天王星的影响最大，且每隔时间t0发生一次最大的偏离，则有

解得

故B正确，A错误；

CD．由开普勒第三定律可得

解得

又因

联立解得

故C错误，D正确。

故选BD。

22.【答案】ACD

A．以整体为研究对象由平衡条件得

以B为研究对象由平衡条件得

所以有

tanβ=2tanα

A正确；

B．以整体为研究对象，当F2垂直OA时，力F2有最小值

F2=2mgsinα=mg

B错误；

C．以整体为研究对象，因OA竖直，则有

F3=F4

C正确；

D．以整体为研究对象由平衡条件得

以B为研究对象由平衡条件得

因为有β=α，所以有

F5=3F6

D正确。

故选ACD。

三、解答题

23．【答案】(1)⑤⑥⑨；     (2)

 (1)研究月球绕地球的匀速圆周运动，可以估算出地球质量。需要选择⑤月球公转周期T3=27.3天，⑥月地距离s=38万千米，⑨引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2

(2)月球绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有

解得

24．【答案】（1），；     （2），

 (1)设小球从A到C的运动时间为t，竖直方向做竖直上抛运动，到达C点时，竖直方向的速度正好为0，可得

设风力为F，由牛顿第二定律，水平方向的加速度

小球从A到C，水平方向做初速度为0的匀加速直线运动，则

由题意

综合可得

，

由力的合成，小球的合力

设与水平方向的夹角为，由几何关系可得

(2)由匀变速直线运动的速度时间关系可得

，

解得小球在C点的速度

把小球在A点的初速度，分别沿着的反方向和垂直的方向分解，沿着的反方向的分速度

垂直的方向的分速度

由数学知识可得

，

可以把小球的运动看成垂直的方向以做匀速直线运动，沿着的反方向做初速度为的匀减速直线运动，加速度为

当小球在方向的分速度为零时，速度最小为

正好运动到B点，可得

沿着的反方向，由匀变速直线运动的规律，小球由A运动到B的时间