陕西省西安市西安交通大学附属中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

这是一份陕西省西安市西安交通大学附属中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），共20页。试卷主要包含了5minB等内容，欢迎下载使用。
1. 关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法中正确的是（ ）
A. 天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律，经过大量计算以后而发现的
B. 在18世纪已经发现的七颗行星中，人们发现第七颗行星（天王星）的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一颗行星，是它的存在引起了上述偏差
C. 海王星是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经过大量计算而发现的
D. 冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶合作研究后共同发现的
2. 若在速度为8km/s的飞船上有一只完好的手表走过了1min，则地面上的人认为它走过这1min钟“实际”上花的时间最接近的是（ ）
A. 0.5minB. 1minC. 5minD. 10min
3. 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐增加，下图中分别画出了汽车转弯时加速度a的四种方向，你认为正确的是（ ）
A. B.
C. D.
4. 如图所示，A、B是两个摩擦传动轮，两轮半径大小关系为RA＝2RB，则两轮边缘上的（ ）
A. 角速度之比ωA∶ωB＝2∶1
B. 周期之比TA∶TB＝1∶2
C. 转速之比nA∶nB＝1∶2
D. 向心加速度之比aA∶aB＝2∶1
5. 卫星电话信号需要通地球静止卫星传送，如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105km，运行周期约为27天，地球半径约为6400km，无线电信号的传播速度为3×108m/s）（ ）
A. 0.1s
B. 0.25s
C. 0.5s
D. 1s
6. 如图所示，长为l的细绳一端固定于O点，另一端系一个小球（可视为质点），在距O点正下方l的A处钉一个钉子，小球从一定高度摆下，则在细绳与钉子相碰瞬间前后，下列说法正确的是（ ）
A. 细绳与钉子相碰前后绳中张力大小不变
B. 细绳与钉子碰后瞬间绳中张力增大为碰前瞬间的1.5倍
C. 细绳与钉子相碰前后小球向心加速度大小不变
D. 细绳与钉子碰后瞬间小球的向心加速度增大为碰前瞬间的1.5倍
7. 如图所示，质量为M的物体穿在离心机的水平光滑滑杆上，且用轻绳与另一质量为m的物体相连．当离心机以角速度ω旋转时，M离转轴轴心的距离是r，当ω增大到原来的2倍时，调整M离转轴的距离，使之达到新的稳定状态，则（ ）
A. M的向心加速度将增大
B. M的线速度大小变为原来2倍
C. M离转轴的距离减小为
D. M离转轴距离减小为
8. 已知引力常量G和下列各组数据，能计算出地球质量的是（ ）
A. 地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B. 人造卫星绕地球运行的线速度和运行的周期
C. 月球绕地球运行的周期及角速度
D. 同步卫星距离地球表面的高度
9. 如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是
A. 甲的向心加速度比乙的小B. 甲的运行周期比乙的小
C. 甲的角速度比乙的大D. 甲的线速度比乙的大
10. 中国预计将在2028年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。如图所示是“嫦娥一号”被月球引力捕获后成为绕月卫星的示意图。关于“嫦娥一号”下列说法正确的是（ ）
A. 在地球上发射时的速度必须大于11.2km/s
B. 在轨道Ⅱ上Q点的速度大于轨道Ⅲ上Q点的速度
C. 在不同的绕月轨道上，相同时间内嫦娥一号与月心连线扫过的面积相同
D. 绕月轨道Ⅱ变轨到Ⅰ上需在Q点减速
11. 火箭载着宇宙探测器飞向某行星，火箭内平台上还放有测试仪器，如图所示。火箭从地面起飞时，以加速度竖直向上做匀加速直线运动（为地面附近重力加速度），升到某一高度时，测试仪器对平台的压力刚好是起飞时压力的，已知地球半径为，万有引力常量为G，该处的重力加速度g和火箭离地面的高度力正确的是（ ）
A. =B. = C. h=D. h=
二、非选择题
12. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。
（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是___________。
A. 验证力的平行四边形定则
B. 伽利略对自由落体的研究
C. 探究加速度与力、质量的关系
（2）探究向心力和角速度的关系时，将传动皮带套在两塔轮半径_________（填“相同”或“不同”）的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板___________处（选填“A、C”或“B、C”），转动时发现左边的标尺上露出的红白相间的等分格数为右边标尺的4倍，那么，左边塔轮的半径与右边塔轮的半径之比为___________。
（3）利用传感器升级实验装置，用力传感器测压力，用光电计时器测周期进行定量探究。某同学多次改变转速后，记录多组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是___________。
A TB. C. D.
13. 有一种叫“飞椅”的游乐项目，简化模型如图所示。长为L=5m的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径r=2m的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角。不计钢绳重力，g = 10m/s2。
（1）若飞椅以n=10r/min的转速水平匀速转动，求飞椅的旋转周期T；
（2）当绳与竖直方向的夹角=时，求飞椅的角速度。
14. 地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆（图）。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。
（1）请根据开普勒行星运动定律估算哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的多少倍？（结果可保留根号）
（2）若哈雷彗星在近日点与太阳中心距离为r1，线速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为r2，线速度大小为v2，求哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比。
15. 如图所示，半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内，一小球（可看成质点）静止在轨道的最低点，重力加速度为g，
（1）现使小球在最低点获得一水平初速度，小球刚好做完整圆周运动，求小球在最高点时的加速度a；
（2）现使小球在最低点获得一水平初速度，求小球在最低点时对轨道的压力；
（3）现使小球在最低点获得一水平初速度，小球第一次运动到圆轨道最高点时与轨道最低点的高度差h=，求小球第一次运动到圆轨道最高点时的速度v的大小.。
16. 如图所示，A是地球的静止卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球两极处的重力加速度为g，引力常量为G，O为地球中心。
（1）求地球的质量M；
（2）求卫星A的运行周期T；
（3）若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则经过多长时间t，它们相距最远。
2024-2025西交大附中2高一下学期3月月考物理试题
一．单选题
1. 关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法中正确的是（ ）
A. 天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律，经过大量计算以后而发现的
B. 在18世纪已经发现的七颗行星中，人们发现第七颗行星（天王星）的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一颗行星，是它的存在引起了上述偏差
C. 海王星是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经过大量计算而发现的
D. 冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶合作研究后共同发现的
【答案】B
【解析】
【详解】A．海王星和冥王星是运用万有引力定律、经过大量的计算后发现的，天王星不是计算发现的。故A错误。
B．在18世纪已经发现的7颗行星中，人们发现第七颗行星--天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一颗行星，是它的存在引起了上述偏差。故B正确。
CD．第八颗行星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维耶合作研究后共同发现的，也就是海王星。故CD错误。
故选B。
2. 若在速度为8km/s的飞船上有一只完好的手表走过了1min，则地面上的人认为它走过这1min钟“实际”上花的时间最接近的是（ ）
A. 0.5minB. 1minC. 5minD. 10min
【答案】B
【解析】
【详解】在飞船上观测到的时间是1min，由于相对论相应，则地面上看到的时间
故选B。
3. 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐增加，下图中分别画出了汽车转弯时加速度a的四种方向，你认为正确的是（ ）
A. B.
C D.
【答案】A
【解析】
【详解】汽车沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小，加速度应位于轨迹的凹侧，且加速度方向与速度方向（切线方向）的夹角小于90°。
故选A。
4. 如图所示，A、B是两个摩擦传动轮，两轮半径大小关系为RA＝2RB，则两轮边缘上的（ ）
A. 角速度之比ωA∶ωB＝2∶1
B. 周期之比TA∶TB＝1∶2
C. 转速之比nA∶nB＝1∶2
D. 向心加速度之比aA∶aB＝2∶1
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】AC．两轮通过摩擦传动，边缘线速度相等，由
可得，角速度与半径成反比，即角速度之比
ωA∶ωB＝1∶2
转速为
可知，转速之比为
nA∶nB＝1∶2
A错误，C正确；
B．周期为
可得周期之比为
TA∶TB＝2∶1
B错误；
D．向心加速度为
可得向心加速度之比为
aA∶aB＝1∶2
D错误。
故选C
5. 卫星电话信号需要通地球静止卫星传送，如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105km，运行周期约为27天，地球半径约为6400km，无线电信号的传播速度为3×108m/s）（ ）
A. 0.1s
B. 0.25s
C. 0.5s
D. 1s
【答案】B
【解析】
【详解】根据有开普勒第三定律
已知月球和静止卫星的周期比为27：1，则月球和静止卫星的轨道半径比为9：1；静止卫星的轨道半径
r＝×3.8×105 km＝4.2×104km
所以接收到信号的最短时间
故选B。
6. 如图所示，长为l的细绳一端固定于O点，另一端系一个小球（可视为质点），在距O点正下方l的A处钉一个钉子，小球从一定高度摆下，则在细绳与钉子相碰瞬间前后，下列说法正确的是（ ）
A. 细绳与钉子相碰前后绳中张力大小不变
B. 细绳与钉子碰后瞬间绳中张力增大为碰前瞬间的1.5倍
C. 细绳与钉子相碰前后小球向心加速度大小不变
D. 细绳与钉子碰后瞬间小球的向心加速度增大为碰前瞬间的1.5倍
【答案】D
【解析】
【详解】AB．细绳与钉子相碰前后小球的速度v大小不变，设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律有
则绳子的拉力大小为
细绳与钉子相碰后r减小，所以细绳与钉子相碰前后绳中的张力变大，由于碰后r变为原来的，向心力变为原来的，但绳中张力并不是1.5倍关系，故AB错误；
CD．向心加速度大小
由于碰后r减小，可知向心加速度大小变大，由于碰后r变为原来的，向心加速度大小变为原来的倍，即1.5倍，故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，质量为M的物体穿在离心机的水平光滑滑杆上，且用轻绳与另一质量为m的物体相连．当离心机以角速度ω旋转时，M离转轴轴心的距离是r，当ω增大到原来的2倍时，调整M离转轴的距离，使之达到新的稳定状态，则（ ）
A. M的向心加速度将增大
B. M的线速度大小变为原来2倍
C. M离转轴的距离减小为
D. M离转轴的距离减小为
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．当角速度增大时，再次稳定时，M做圆周运动的向心力仍由拉力提供，拉力仍然等于m的重力，所以向心力大小不变．向心加速度不变，选项A错误；
BCD．角速度增至原来的2倍，根据由向心力公式
F=mω2r
知，向心力大小不变，则r变为原来的．根据
v=rω
线速度变为原来的．故BC错误，D正确。
故选D。
8. 已知引力常量G和下列各组数据，能计算出地球质量的是（ ）
A. 地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B. 人造卫星绕地球运行的线速度和运行的周期
C. 月球绕地球运行的周期及角速度
D. 同步卫星距离地球表面的高度
【答案】B
【解析】
【详解】A．设太阳质量为M，地球质量为m,已知地球绕太阳运行的周期T及地球离太阳的距离r ，根据万有引力提供向心力
解得太阳质量
无法求出地球质量，故A错误；
B．已知人造卫星绕地球运行的线速度v和运行周期t，则可知卫星轨道半径
根据
联立解得地球质量
故B正确；
C．已知月亮绕地球运行的角速度和运行周期，无法求出月亮绕地球运行的轨道半径，无法根据万有引力公式求出地球质量，故C错误；
D．仅知道同步卫星距离地球表面的高度h ，不知道地球半径R ，无法根据万有引力公式求出地球质量，故D错误。
故选B。
9. 如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是
A. 甲的向心加速度比乙的小B. 甲的运行周期比乙的小
C. 甲的角速度比乙的大D. 甲的线速度比乙的大
【答案】A
【解析】
【详解】根据卫星运动的向心力由万有引力提供， 有：
由，可知甲的向心加速度小于乙的向心加速度，故A正确; ，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的周期大于乙的周期，故B错误； ，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的角速度小于乙的角速度，故C错误； ，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的线速度小于乙的线速度，故D错误．故选A．
点睛：抓住半径相同，中心天体质量不同，根据万有引力提供向心力展开讨论即可，注意区别中心天体的质量不同．
10. 中国预计将在2028年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。如图所示是“嫦娥一号”被月球引力捕获后成为绕月卫星的示意图。关于“嫦娥一号”下列说法正确的是（ ）
A. 在地球上发射时的速度必须大于11.2km/s
B. 在轨道Ⅱ上Q点的速度大于轨道Ⅲ上Q点的速度
C. 在不同的绕月轨道上，相同时间内嫦娥一号与月心连线扫过的面积相同
D. 绕月轨道Ⅱ变轨到Ⅰ上需在Q点减速
【答案】D
【解析】
【详解】A．11.2km/s 是第二宇宙速度，是卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。“嫦娥一号” 是绕月卫星，没有脱离地球引力束缚，其在地球上发射时的速度应大于第一宇宙速度 7.9km/s 且小于 11.2km/s ，故A错误；
B．从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ，需要在Q点加速做离心运动，所以在轨道Ⅲ上Q点的速度大于轨道Ⅱ上Q点的速度，故B错误；
C．开普勒第二定律（面积定律）是针对同一轨道而言的，不同的绕月轨道不满足相同时间内与月心连线扫过的面积相同这一规律 ，故C错误；
D．绕月轨道Ⅱ变轨到Ⅰ，是从高轨道变到低轨道，做近心运动，需在Q点减速，故D正确。
故选D。
11. 火箭载着宇宙探测器飞向某行星，火箭内平台上还放有测试仪器，如图所示。火箭从地面起飞时，以加速度竖直向上做匀加速直线运动（为地面附近的重力加速度），升到某一高度时，测试仪器对平台的压力刚好是起飞时压力的，已知地球半径为，万有引力常量为G，该处的重力加速度g和火箭离地面的高度力正确的是（ ）
A. =B. = C. h=D. h=
【答案】C
【解析】
【详解】AB．取测试仪为研究对象，由牛顿第二定律有
距离地面高度h时，由牛顿第二定律有
联立解得
故AB错误；
CD．距离地面高度h时，有
因为
联立解得
故C正确，D错误。
故选C。
二、非选择题
12. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。
（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是___________。
A. 验证力的平行四边形定则
B. 伽利略对自由落体的研究
C. 探究加速度与力、质量的关系
（2）探究向心力和角速度的关系时，将传动皮带套在两塔轮半径_________（填“相同”或“不同”）的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板___________处（选填“A、C”或“B、C”），转动时发现左边的标尺上露出的红白相间的等分格数为右边标尺的4倍，那么，左边塔轮的半径与右边塔轮的半径之比为___________。
（3）利用传感器升级实验装置，用力传感器测压力，用光电计时器测周期进行定量探究。某同学多次改变转速后，记录多组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是___________。
A. TB. C. D.
【答案】（1）C （2） ①. 不同 ②. A、C ③. 1:2
（3）D
【解析】
【小问1详解】
本实验采用控制变量法，与探究加速度与力、质量的关系实验的原理相同，故选C。
【小问2详解】
探究向心力和角速度的关系时，要保持小球质量和转动半径相同，改变角速度，则将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A、C处，转动时发现左边的标尺上露出的红白相间的等分格数为右边标尺的4倍，即左边小球的向心力等于右边小球向心力的4倍，根据F=mω2r，左边塔轮的角速度等于右边塔轮角速度的2倍，因两边塔轮边缘线速度相等，根据v=ωr那么左边塔轮的半径与右边塔轮的半径之比为1:2。
【小问3详解】
根据
纵标表示向心力F，则图像横坐标x表示的物理量是
故选D。
13. 有一种叫“飞椅”的游乐项目，简化模型如图所示。长为L=5m的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径r=2m的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角。不计钢绳重力，g = 10m/s2。
（1）若飞椅以n=10r/min的转速水平匀速转动，求飞椅的旋转周期T；
（2）当绳与竖直方向的夹角=时，求飞椅的角速度。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
题意知，则周期
【小问2详解】
对飞椅，由牛顿第二定律有
代入题中数据，解得飞椅的角速度
14. 地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆（图）。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。
（1）请根据开普勒行星运动定律估算哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的多少倍？（结果可保留根号）
（2）若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为r1，线速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为r2，线速度大小为v2，求哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年，所以哈雷彗星公转周期为T=2061-1986=75年
已知地球公转周期为1年，由开普勒第三定律得：
因为都是绕太阳公转，所以k相等，故有：
解得：
【小问2详解】
根据
可得
15. 如图所示，半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内，一小球（可看成质点）静止在轨道的最低点，重力加速度为g，
（1）现使小球在最低点获得一水平初速度，小球刚好做完整圆周运动，求小球在最高点时的加速度a；
（2）现使小球在最低点获得一水平初速度，求小球在最低点时对轨道的压力；
（3）现使小球在最低点获得一水平初速度，小球第一次运动到圆轨道最高点时与轨道最低点的高度差h=，求小球第一次运动到圆轨道最高点时的速度v的大小.。
【答案】（1），方向竖直向下
（2），方向竖直向下
（3）
【解析】
【小问1详解】
小球刚好做完整圆周运动，则在最高点小球只受重力，根据牛顿第二定律有
解得加速度
方向竖直向下。
小问2详解】
在最低点，由牛顿第二定律有
代入题中数据，解得小球在最低点受到的支持力
根据牛顿第三定律可知，小球在最低点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。
【小问3详解】
设最高点在C点，如图
几何关系可知
在最高点，根据牛顿第二定律有
联立解得
16. 如图所示，A是地球的静止卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球两极处的重力加速度为g，引力常量为G，O为地球中心。
（1）求地球的质量M；
（2）求卫星A的运行周期T；
（3）若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则经过多长时间t，它们相距最远。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
地球两极处的物体所受重力等于万有引力，即
解得
【小问2详解】
A是地球的静止卫星，其周期等于地球自转周期，即
【小问3详解】
对于卫星B有
又
联立得
时间t满足
联立得