河南省驻马店市环际大联考2020-2021学年高一下学期期中考试物理试题

这是一份河南省驻马店市环际大联考2020-2021学年高一下学期期中考试物理试题，共15页。试卷主要包含了关于万有引力，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
绝密★启用前环际大联考“逐梦计划”2020~2021学年度第二学期期中考试高一物理（试卷总分：100分  考试时间：90分钟）考试范围：人教版·必修2·第五章~第六章注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题：本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。1.关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是A.物体的加速度一定变化     B.物体速度方向可能指向轨迹凹侧C.物体所受合力一定不为零     D.物体受力方向可能指向轨迹凸侧2.关于平抛运动和圆周运动，下列说法正确的是A.平抛运动是变加速曲线运动    B.做平抛运动的物体每秒内速度增量相等C.匀速圆周运动为匀变速曲线运动   D.圆周运动所受合力指向圆心3.地球沿椭圆轨道绕太阳运行，月球沿椭圆轨道绕地球运行。下列说法正确的是A.地球位于月球运行轨道的中心B.地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度C.地球与月球公转周期平方之比等于它们轨道半长轴立方之比D.相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于月球与地球连线扫过的面积4.根据高中物理知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置。但实际上，赤道上方200m处无初速度下落的小球将落在正下方位置偏东约6cm处，这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比。现将小球从赤道地面竖直上抛较大高度，由于对称性，上升过程该“力”水平向西，不考虑空气阻力，则小球A.到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零B.到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零C.落地点在抛出点东侧D.落地点在抛出点西侧5.关于万有引力，下列说法正确的是A.公式中的G是一个常数，可通过实验测得B.万有引力定律是卡文迪许在总结前人研究成果的基础上发现的C.、受到的万有引力是一对平衡力D.若两物体的质量不变，距离减小到原来的一半，它们间的万有引力也变为原来的一半6.如图所示的皮带传动装置中，甲、乙、丙三轮的轴均为水平轴，其中甲、丙两轮半径相等，乙轮半径是丙轮半径的一半。A、B、C三点分别是甲、乙、丙三轮的边缘点，若传动中皮带不打滑，则A.A、B、C三点的角速度大小之比为2：1：1B.A、B、C三点的线速度大小之比为1：1：4C.A、B、C三点的向心加速度大小之比为1：2：4D.A、B、C三点的周期大小之比为1：2：27.近年来我国高速铁路发展迅速，现已知某新型国产列车总质量为m，如果列车要进入半径为R的弯道，如图所示，已知两轨间宽度为L，内、外轨高度差为h，重力加速度为g，则该弯道处的设计速度最为适宜的是A.  B.  C.  D.8.如图所示，一固定斜面倾角为，将小球A从斜面顶端以速率水平向右抛出，小球击中了斜面上的C点；将小球B从空中与小球A等高的某点以速率水平向左抛出，小球恰好垂直斜面击中C点。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是 A.小球A在空中运动的时间为B.小球B在空中运动的时间为C.小球A、B落在C点时的速度方向相互垂直 D.小球A、B抛出时的速度满足9.我国以“一箭三星”方式将“吉林一号”04、05、06星成功发射，其中“吉林一号”04星的工作轨道高度约为535km，比同步卫星轨道低很多，同步卫星的轨道又低于月球的轨道，其轨道关系如图所示。下列说法正确的是A.“吉林一号”04星的发射速度一定不小于7.9km/s B.同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球的角速度大C.“吉林一号”04星绕地球运行的周期比同步卫星的周期大D.所有卫星在运行轨道上完全失重，重力加速度为零10.如图所示，虚线为A、B两小球从等宽不等高的台阶抛出的运动轨迹。A球从台阶1的右端水平抛出后，运动至台阶2右端正上方时，B球从台阶2的右端水平抛出，经过一段时间后两球在台阶3右端点相遇。不计空气阻力和球的大小，则A.两球抛出时的速度大小相等B.两球相遇时A的速度大小为B的两倍C.台阶1、2的高度差是台阶2、3高度差的4倍D.两球相遇时A的速度与水平方向的夹角的正切值为B的两倍11.假设在赤道平面内有一颗侦察卫星绕地球做匀速圆周运动，某一时刻恰好处在一颗同步卫星的正下方。已知地球半径为R，同步卫星的离地高度，侦察卫星的离地高度，则有A.同步卫星和侦察卫星的线速度之比为2：1 B.同步卫星和侦察卫星的周期之比为8：1C.再经过两颗卫星距离最远    D.再经过两颗卫星距离最远12.如图所示，一个上表面粗糙、中心有孔的水平圆盘绕轴MN转动，系有不可伸长细线的木块置于圆盘上，细线另一端穿过中心小孔O系着一个小球。已知木块、小球皆可视为质点，质量均为m，木块到O点的距离为R，O点与小球之间的细线长为L。当圆盘以角速度匀速转动时，小球以角速度随圆盘做圆锥摆运动，木块相对圆盘静止；连接小球的细线与竖直方向的夹角为，小孔与细线之间无摩擦，下列说法正确的是A.如果L不变，越大，则越大   B.如果R=L，无论多大木块都不会滑动C.如果R>L，增大，木块可能向O点滑动 D.如果R<L，增大，木块可能远离O点滑动二、非选择题：本题共5小题，共52分。解答题应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13.（10分）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。（g取）（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_______，为了使每次平抛的初速度相同，需要进行的操作是：每次让小球___________。（2）某同学通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图乙所示，每个格的边长，则该小球做平抛运动的初速度为_________m/s，抛出点坐标为__________。（3）另一同学重新进行实验，以抛出点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，在轨迹上选取间距较大的几个点，确定其坐标，并在直角坐标系内绘出了图像，如图丙所示，则此小球平抛的初速度________m/s。14.（8分）以的速度水平抛出一石子，石子落地时的速度方向与水平方向的夹角，不计空气阻力，，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。求：（1）石子在空中运动的时间；（2）石子落地时的位移方向与水平方向夹角的正切值。15.（10分）某行星的自转周期为，假如用弹簧测力计在该行星的“赤道”和“两极”处测量同一物体的重力，弹簧测力计在赤道上的读数比在两极上的读数小10%。（行星视为球体，，结果保留2位有效数字）（1）该行星的平均密度是多大？（2）设想该行星自转角速度加快到某一值时，在“赤道”上的物体会“飘”起来，这时的自转周期是多少？16.（12分）物体做圆周运动时，所需的向心力由运动情况决定，提供的向心力由受力情况决定。若某时刻，则物体能做圆周运动；若，物体将做离心运动：若，物体将做向心运动。现有一根长的刚性轻绳，其一端固定于O点，另一端系着质量的小球（可视为质点），将小球提至O点正上方的A点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所示。不计空气阻力，g取。（1）为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动，在A点至少应施加给小球多大的水平速度？（2）若小球以速度水平抛出的瞬间绳中的张力为多少？（3）若小球以速度水平抛出的瞬间绳中是否有张力？若有张力，求其大小；若无张力，试求绳子再次伸直时所经历的时间。17.（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麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成。两星视为质点，不考虑其他星体的影响，A、B围绕两者的连线上的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的引力可等效为位于O点处质量为的星体（可视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为、，试求（用、表示）。（2）求暗星B的质量与可见星A的速率v、运行周期T和质量之间的关系式。（3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量的2倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率，运行周期，质量，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？（，）环际大联考“逐梦计划”2020~2021学年度第二学期期中考试高一物理参考答案及评分标准一、选择题：本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。题号123456789101112答案CBBDACADABADBDAB1.C  【解析】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，加速度不一定变化，故A错误；曲线运动的速度方向是切线方向，故B错误；物体做曲线运动，速度方向时刻改变，加速度一定不为零，即合力一定不为零，故C正确；物体受力方向一定指向轨迹内侧，故D错误。2.B  【解析】平抛运动加速度不变，是匀变速曲线运动，故A错误；平抛运动加速度恒定，速度每秒的增加量相同，故B正确；匀速圆周运动，加速度方向时刻在变，为变加速曲线运动，故C错误；匀速圆周运动所受合力一定指向圆心，非匀速圆周运动切向加速度不为零，则合力不指向圆心，故D错误。3.B  【解析】根据开普勒第一定律知，地球位于月球椭圆运行轨道的一个焦点上，故A错误；根据开普勒第二定律，地球和太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以地球在近日点的运行速度大于在远日点的运行速度，故B正确；根据开普勒第三定律知，所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，故C错误；根据开普勒第二定律知，地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，故D错误。4.D  【解析】将小球的运动分解成水平方向与竖直方向的两个分运动，在上升阶段，随着小球竖直分速度的减小，其水平向西的“力”逐渐减小，因此水平向西的加速度逐渐减小，到最高点时减小为零，而水平向西的速度达到最大值，故A、B错误；在下降阶段，随着小球竖直分速度的变大，其水平向东的“力”逐渐变大，水平向东的加速度逐渐变大，小球的水平分运动是向西的变减速运动，根据对称性，小球落地时水平向西的速度减小为零，因此落地点在抛出点西侧，故C错误，D正确。5.A  【解析】公式中的G为万有引力常量，它是由实验得出的，单位是，故A正确；万有引力定律是由牛顿发现的，卡文迪许通过实验测得万有引力常量，故B错误；与受到的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力，不是平衡力，故C错误；若两物体的质量不变，它们间的距离减小到原来的一半，根据万有引力定律公式可得，它们间的万有引力变为原来的四倍，故D错误。6.C  【解析】由于甲、乙两轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同，故，乙、丙两轮共轴，故两轮角速度相同，即，由角速度和线速度的关系式可得：，，故，，故A、B错误；对点A、B，向心加速度，A、B两点向心加速度大小之比为1：2，对点B、C，向心加速度，B、C两点向心加速度大小之比为1：2，故A、B、C三点向心加速的大小之比为1：2：4，故C正确；周期，A、B、C三点的周期大小之比为2：1：1，故D错误。7.A  【解析】转弯中，当内、外轨对车轮均没有侧向压力时，火车的受力如图，由牛顿第二定律得：，，解得：，故A正确。8.D  【解析】小球A落在C点时，满足：，解得：，故A错误；小球B落在C点时，满足：，解得：，故B错误；如图所示：落在C点时，速度方向一定不相互垂直，故C错误；因为两球下落的高度相同，由得，，解得，故D正确。9.AB  【解析】7.9km/s是发射地球人造卫星的最小发射速度，故A正确；根据得，，同步卫星的轨道半径小于月球的轨道半径，则同步卫星的角速度大于月球绕地球运动的角速度，故B正确；根据得，，“吉林一号”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则“吉林一号”绕地球运行的周期小于同步卫星的周期，故C错误；卫星在轨道上运行时，处于完全失重状态，但是重力加速度不为零，故D错误。10.AD  【解析】由题意知，B球从台阶2的右端水平抛出时，A球运动到台阶2右端正上方，即两球运动到水平方向同一位置，之后两球能够相遇，所以在相同时间内两球运动了相同的水平位移，则两球的水平初速度相等，故A正确；由A项分析可知两球水平速度相等，且每个台阶宽度相等，则A、B两球运动的总时间之比为2：1，所以相遇时两球竖直速度之比为2：1，而水平速度相等，故合速度之比并非2：1，故B错误；两球运动的总时间之比为2：1，由竖直位移与时间的关系可知两球下落的高度之比为4：1，所以台阶1、2的高度差与台阶2、3的高度差之比为3：1，故C错误；设两球相遇时A球竖直速度为，B球竖直速度为，两球水平速度相等均为，由题意知，A球的速度与水平方向夹角的正切值为，B球的速度与水平方向夹角的正切值为，且两球运动的总时间之比为2：1，由可知竖直方向上的速度之比也为2：1，即，所以A的速度与水平方向的夹角的正切值为B的两倍，故D正确。11.BD  【解析】同步卫星距地心，侦查卫星距地心，设地球质量为M，两卫星质量分别为、，根据万有引力提供向心力得：，代入卫星到地心的距离可得，则同步卫星和侦察卫星的线速度之比为1：2，故A错误；根据万有引力提供向心力得：，代入卫星到地心的距离可得，根据得，同步卫星的和侦察卫星的周期之比为8：1，故B正确；同步卫星，由知：，当两颗卫星相距最远时，两星转过的角度应相差，且满足，解得，当时，，故C错误，D项正确。12.AB  【解析】设绳中的拉力为T，小球到转轴MN的距离为，木块到O点的距离为R，对小球：，，则，，木块所需的向心力，所以若摩擦力的方向沿半径向外：，则：，若摩擦力的方向沿半径向里：，则：。如果L不变，由知，越大，则越大，故A正确；当时，，无论多大木块都不会滑动，故B正确；如果，增大，木块可能远离O点滑动，故C错误；如果，增大，木块可能向O点滑动，故D错误。二、非选择题：本题共6小题，共52分。解答题应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13.（10分，每空2分）（1）水平 从同一位置由静止释放（2）1.5  （3）0.5【解析】（1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放。（2）由图可知，物体由A→B和由B→C所用的时间相等，且有，由图可知，代入解得，，，将代入解得，竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度有，故从抛出到B点所用时间，从抛出到B点的水平位移为，从抛出到B点的竖直位移为，所以，，平抛运动的初位置坐标为。（3）根据，得，平抛运动的轨迹方程为，则图像的斜率为，解得。14.（8分）（1）石子在空中运动的时间为1.5s；（2）石子的位移方向与水平方向夹角的正切值。【解析】解：（1）石子在竖直方向的速度：………………（2分）石子在空中运动的时间：……………………（2分）（2）石子水平方向上的位移：……………………（1分）石子竖直方向上的位移：……………………（1分）石子的位移方向与水平方向夹角的正切值：………………（2分）15.（10分）（1）行星的平均密度是；（2）此时的自转周期是1.9h。【解析】解：（1）放在行星两极处的物体，其万有引力等于重力，即：……………………（1分）赤道上的物体万有引力提供了向心力及重力，有：……………………（1分）又：……………………（1分）可得该行星的质量：……………………（1分）该行星的密度：……………………（1分）代入数据解得：……………………（1分）（2）物体在该星球表面有：……………………（1分）当物体“飘”起来时有：……………………（2分）联立解得：……………………（1分）16.（12分）（1）在A点至少应施加给小球的水平速度；（2）若小球以速度水平抛出，抛出的瞬间绳中的张力为3N；（3）若小球以速度水平抛出，抛出的瞬间绳中无张力，绳子再次伸直时所经历的时间是0.6s。【解析】解：（1）要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动，在最高点时至少应该是重力作为所需要的向心力，由：……………………（2分）得：……………………（1分）（2）因为，故绳中有张力……………………（1分）由牛顿第二定律得：……………………（1分）代入数据解得，绳中的张力为：……………………（1分）（3）因为，故绳中没有张力，小球将做平抛运动……………………（1分）如图所示，水平方向：……………………（1分）竖直方向：……………………（1分）……………………（1分）解得：……………………（2分）17.（12分）（1）的质量为；（2）暗星B的质量与可见星A的速率v、运行周期T和质量之间的关系式为（3）暗星B有可能是黑洞。【解析】解：（1）设A、B的圆轨道半径分别为、，由题意知，A、B做匀速圆周运动的角速度相同，根据牛顿运动定律，有：，即……………………（1分）设A、B之间的距离为r，有：由上述各式得：……………………（1分）由万有引力定律，有：……………………（1分）解得：……………………（1分）（2）对可见星A有：……………………（1分）其中：……………………（1分）解得：……………………（1分）（3）设，并根据已知条件，及相关数据代入（2）中得到的关系式，得：……………………（2分）由数学知识知，在区间是增函数……………………（1分）当时：……………………（1分）所以一定存在，即成立，故可以判断暗星B有可能是黑洞……………………（1分）