四川省眉山市仁寿二中等四校联考高一（下）期中物理试卷

这是一份四川省眉山市仁寿二中等四校联考高一（下）期中物理试卷，共16页。试卷主要包含了2相切于Q点，轨道2等内容，欢迎下载使用。
 2020-2021学年四川省眉山市仁寿二中等四校联考高一（下）期中物理试卷如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是A. 行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力
B. 行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力
C. 行星同时受到太阳的万有引力和向心力
D. 行星受到太阳的万有引力与它运行的向心力不相等太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同．下列能反映周期与轨道半径关系的图象中正确的是A.  B.  C.  D. 已知引力常量，月球中心到地球中心的距离尺和月球绕地球运行的周期则仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有A. 月球的质量 B. 地球的质量 C. 地球的半径 D. 地球的密度如图所示，、为质量均为的两个质点，分别置于地球表面的不同纬度上，如果把地球看成一个均匀球体，、两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是A. 、做圆周运动的向心力大小相等
B. 受到的地球引力小于受到的地球引力
C. 、角速度相等
D. 的角速度大于的角速度
 设地球表面重力加速度为，物体在距离地心是地球的半径处，由于地球的吸引作用而产生的加速度为，则为A.  B.  C.  D. 有一质量为，半径为，密度均匀的球体，在距离球心为的地方有一质量为的质点，现从中挖去半径为的球体，如图所示，则剩余部分对的万有引力为
A.  B.  C.  D. 一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为A.
B.
C.
D. 如图所示，为半圆环的水平直径，为环上的最低点，环半径为一个小球从点以速度水平抛出，不计空气阻力，则下列判断正确的是A. 越大，小球落在圆环时的时间越长
B. 即使取值不同，小球掉到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角也相同
C. 若取值适当，可以使小球垂直撞击半圆环
D. 无论取何值，小球都不可能垂直撞击半圆环民族运动会上有一骑射项目如图所示，运动员骑在奔跑的马上，弯弓放箭射击侧向的固定目标．假设运动员骑马奔驰的速度为，运动员静止时射出的弓箭速度为，跑道离固定目标的最近距离为要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短，则A. 运动员放箭处离目标的距离为
B. 运动员放箭处离目标的距离为
C. 箭射到固定目标的最短时间为
D. 箭射到固定目标的最短时间为质量为的小球由轻绳和分别系于一轻质细杆的点和点，如图所示，绳与水平方向成角，绳在水平方向且长为，当轻杆绕轴以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是A. 绳张力不可能为零
B. 绳的张力随角速度的增大而增大
C. 若绳突然被剪断，则绳的弹力一定发生变化
D. 当角速度，绳将出现弹力
 地球同步卫星距地心的距离为，运行速度为，加速度为，地球赤道上物体随地球自转的向心加速度为，第一宇宙速度为，地球半径为，则有A.  B.  C.  D. 年月日凌晨时分，我国“中星号”通信卫星发射成功．“中星号”是一颗地球同步卫星，它主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务．如图为发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道，然后经点火，使其沿椭圆轨道运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道。轨道、相切于点，轨道、相切于点，则当卫星分别在、、轨道上正常运行时，以下说法正确的是A. 卫星在轨道上的速率大于在轨道上的速率
B. 卫星在轨道上的角速度小于在轨道上的角速度
C. 卫星在轨道上经过点时的速度等于它在轨道上经过点时的速度
D. 卫星在轨道上经过点时的速度小于它在轨道上经过点时的速度在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中。
如图所示，、都为钢球，图中所示是在研究向心力的大小与______ 的关系。
A.质量角速度半径
如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为：，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为______
A.：：：：
某同学在“探究平抛运动的规律”的实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离相等的三点、、，量得，又量出它们之间的竖直距离分别为，。取，利用这些数据，可得：
物体从到所用的时间______；
物体抛出时的初速度为______；
物体经过点时速度为______。如图所示，从高为的斜面顶端点以速度水平抛出一个小球，小球落在斜面底端点已知重力加速度大小为，不计空气阻力，求：
小球从抛出到落到点所经过的时间；
小球落到点时的速度大小．






 如图所示，用长的轻质细杆连接一质量为的小球，在竖直面内做圆周运动，，试求：
当小球在圆上最高点速度为时，杆对小球的力是支持力还是拉力？这个力有多大？
当小球在圆上最高点速度为时，杆对小球的力是支持力还是拉力？这个力有多大？
  






 小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动．当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离后落地，如图所示，已知握绳的手离地面高度为，手与球之间的绳长为，重力加速度为忽略手的运动半径和空气阻力．求：
绳断时球的速度大小；
绳能承受的最大拉力；
球落地的速度．






 宇航员站在某星球表面，从高处以初速度水平抛出一个小球，小球落到星球表面时，与抛出点的水平距离是，已知该星球的半径为，引力常量为，求：
该星球表面的重力加速度，该星球的质量。
该星球的第一宇宙速度和密度。







答案和解析1.【答案】
 【解析】解：、行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力，故A正确，B错误；
C、向心力是效果力，实际受力分析不分析向心力，行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源于太阳的引力．
行星受到太阳的万有引力与它运行的向心力相等，故C错误，D错误．
故选：．
根据牛顿的万有引力定律可得太阳与行星间引力的大小关系．行星绕太阳做匀速圆周运动，其向心力来源于太阳的引力．
行星与人造地球卫星类似，常常建立这样模型：行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳对行星的万有引力提供行星的向心力．
 2.【答案】
 【解析】解：太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同，根据开普勒第三定律，有：

故ABC错误，D正确；
故选：．
开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等．
本题关键是记住开普勒第三定律，开普勒三定律反映了行星运动的规律，同样适用与其他系统．
 3.【答案】
 【解析】解：万有引力等于向心力
          
   即：
可解得地球质量
          
上式中月球质量已约去，故无法求出月球质量，那也无法求月球绕地球运行向心力的大小，月球与地球间的距离不知道，故地球半径也求不出，故ACD均错误；
故选：。
根据地球对月球的万有引力等于向心力列式求解，即可得出地球的质量，月球质量约去，无法求出，向心力大小也无法求出，若知道地球表面的重力加速度，还可以进一步求出地球半径．
关键是万有引力等与向心力，同时要熟悉线速度、角速度、周期的关系．
 4.【答案】
 【解析】解：、、两质点均随地球自转做匀速圆周运动，角速度相等，转动的半径大于质点转动的半径，根据向心力公式知，做圆周运动的向心力大于质点的向心力，故C正确，AD错误；
B、、两质点距离地心的距离相等，根据知，两质点受到的地球引力大小相等，故B错误；
故选：。
质点随地球一起自转，角速度、周期相等，根据转动半径的大小此较向心力的大小；根据万有引力定律公式比较受到地球引力的大小。
解决本题的关键知道同轴转动的质点角速度大小相等，知道向心力与角速度或者周期的关系式。
 5.【答案】
 【解析】解：忽略球体自转影响时万有引力等于重力，
即：
解得；
其中是地球的质量，应该是物体在某位置到球心的距离。
所以地面的重力加速度为：
距离地心处的重力加速度为：
所以
故D正确、ABC错误。
故选：。
忽略球体自转影响时万有引力等于重力，列出等式表示出重力加速度．根据物体距球心的距离关系进行加速度之比．
公式中的应该是物体在某位置到球心的距离．求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再进行作比．
 6.【答案】
 【解析】解：在小球内部挖去一个半径为的球体，挖去小球的质量为：，
挖去小球前球与质点的万有引力：，
被挖部分对质点的引力为：，
则剩余部分对的万有引力。
故选：。
用没挖之前球对质点的引力，减去被挖部分对质点的引力，就是剩余部分对质点的引力．
本题的关键就是要对挖之前的引力和挖去部分的引力计算，而不是直接去计算剩余部分的引力，因为那是一个不规则球体，其引力直接由公式得到．
 7.【答案】
 【解析】解：球撞在斜面上，速度方向与斜面垂直，则速度方向与竖直方向的夹角为，则有：，
竖直方向上和水平方向上的位移比值为故D正确，、、C错误。
故选：。
物体做平抛运动，把平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动来求解，根据速度与斜面垂直，得出水平分速度与竖直分速度的比值，从而得出小球在竖直位移与在水平方向位移之比。
本题是有条件的平抛运动，关键要明确斜面的方向反映了速度方向与竖直方向的夹角，将速度进行分解，再运用平抛运动的规律解决这类问题。
 8.【答案】
 【解析】解：、小球的初速度越大，下降的高度不一定大，平抛运动的时间不一定长。故A错误。
B、平抛运动某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的倍，初速度不同，位移与水平方向方向夹角不同，则速度与水平方向夹角不同。故B错误。
C、假设小球与段垂直撞击，设此时速度与水平方向的夹角为，知撞击点与圆心的连线与水平方向的夹角为连接抛出点与撞击点，与水平方向的夹角为根据几何关系知，因为平抛运动速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的倍，即与相矛盾。则不可能与半圆弧垂直相撞。故C错误，D正确。
故选：。
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，平抛运动的时间由下降的高度决定．
采用假设法，假设小球垂直撞击的段，通过速度方向的夹角与位移与水平方向的夹角关系进行分析．
解决本题的关键知道平抛运动速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的倍这一推论，并能灵活运用．
 9.【答案】
 【解析】解：、当放出的箭垂直于马运行方向发射，此时运行时间最短，所以最短时间故C正确，D错误。
   、最短时间为，则箭在沿马运行方向上的位移为，所以放箭处距离目标的距离为故A错误，B正确。
故选：。
运动员放出的箭既参与了沿马运行方向上的匀速直线运动，又参与了垂直于马运行方向上的匀速直线运动，当放出的箭垂直于马运行方向发射，此时运行时间最短，根据求出最短时间，根据分运动和合运动具有等时性，求出箭在马运行方向上的距离，根据运动的合成，求出运动员放箭处离目标的距离．
解决本题的关键知道箭参与了沿马运行方向上的匀速直线运动和垂直于马运行方向上的匀速直线运动，知道分运动与合运动具有等时性．
 10.【答案】
 【解析】解：、小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知绳的张力不可能为零，故A正确．
B、根据竖直方向上平衡得，，解得，可知绳的拉力不变，故B错误．
、当绳拉力为零时，有：，解得，可知当角速度时，绳出现弹力．故D正确．
由于绳可能没有弹力，故绳突然被剪断，绳的弹力可能不变，故C错误．
故选：．
小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向合力提供向心力，结合牛顿第二定律分析判断．
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源分析，知道小球竖直方向合力为零，这是解决本题的关键．
 11.【答案】
 【解析】解：、因为同步卫星的周期等于地球自转的周期，所以角速度相等，根据得，所以：故A正确，B错误；
C、万有引力提供圆周运动向心力有：
，
所以，故C错误，D正确；
故选：。
同步卫星的周期与地球的自转周期相同，根据得出同步卫星和随地球自转物体的向心加速度之比，根据万有引力提供向心力得出第一宇宙速度与同步卫星的速度之比．
解决本题的关键知道同步卫星和随地球自转的物体角速度相等，同步卫星以及贴近地球表面运行的卫星靠万有引力提供向心力．
 12.【答案】
 【解析】解：、根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力有可得在圆轨道上线速度，由于轨道的轨道半径大，速率小，故A错误；
B、根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力有可得在圆轨道上的角速度，由于轨道的轨道半径大，角速度小，故B正确；
C、在点，卫星从轨道变轨到轨道必须做离心运动，则需要加速，所以卫星在轨道经点的速度大于卫星在轨道经点的速度，故C错误；
D、在轨道上卫星运动到点时，要做近心运动，要使它沿轨道运动，需要对其加速，所以卫星在轨道经过点时的速度小于它在轨道上经过点时的速度，故D正确。
故选：。
根据牛顿第二定律得出卫星运行速度表达式，由表达式分析线速度大小和角速度的大小，由变轨原理知道卫星从两个轨道到点的速度大小。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，知道向心加速度等与轨道半径的关系，掌握变轨的原理，能够根据开普勒定律进行分析。
 13.【答案】 
 【解析】解：由图可知，图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系。故AC错误，B正确；
故选：。
根据，两球的向心力之比为：，半径和质量相等，则转动的角速度之比为：，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为：故D正确，ABC错误。
故选：。
故答案为：；
该实验采用控制变量法，图中抓住角速度不变、半径不变，研究向心力与质量的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变。知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等。
 14.【答案】   
 【解析】解：物体做平抛运动，竖直方向上为自由落体运动，根据相等时间内位移之差为恒量可知，，
解得时间间隔：
即物体从到所用的时间为。
物体水平方向上做匀速直线运动，抛出时的初速度：。
根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则经过点的竖直分速度：
，
物体经过点的速度：。
故答案为：；；。
根据竖直方向运动特点，求出物体从到所用的时间。
利用水平方向物体的匀速直线运动的特点，根据即可求出初速度。
匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即在竖直方向上的平均速度等于点的竖直分速度，然后根据运动的合成可以求出物体经过点时的速度大小。
此题考查了平抛运动的规律，解决本题的关键掌握平抛运动的处理方法，以及匀变速直线运动的两个推论：、在连续相等时间内的位移之差是一恒量。、某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。
 15.【答案】解：由得            
              
球落到点时竖直分量速度，则

球在点时速度
答：小球从抛出到落到点所经过的时间为；
小球落到点时的速度大小为．
 【解析】小球做的是平抛运动，研究平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，两个方向上运动的时间相同．
本题就是对平抛运动规律的考查，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动来求解．
 16.【答案】解：在最高点，小球的重力与杆的弹力提供向心力，设弹力竖直向下，
对小球，由牛顿第二定律得：
其中杆长，小球质量
当小球速度时，代入数解得：，负号表示方向竖直向上，杆对球的作用力是支持力
当小球速度时，代入数据解得：，方向竖直向下，杆对球的作用力是拉力
答：当小球在圆上最高点速度为时，杆对小球的力是支持力，这个力大小是。
当小球在圆上最高点速度为时，杆对小球的力是拉力，这个力大小是。
 【解析】在最高点，小球的重力与杆的弹力提供向心力，应用牛顿第二定律求出杆的支持力，然后分析答题。
本题考查了牛顿第二定律的应用，知道向心力来源是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律即可解题。
 17.【答案】解：由平抛运动的规律得：竖直方向 
                            水平方向
     解得      
    小球做圆周运动有牛顿第二定律得：，
     解得         
    对下落过程由动能定理得：
      
答：绳断时球的速度大小；
绳能承受的最大拉力为；
球落地的速度为．
 【解析】绳断后小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，高度为，水平方向匀速直线运动，，可求得；有圆周运动公式，可求绳的拉力；对平抛运动过程用动能定理可求末速度．
考查了平抛运动的规律、圆周运动结合动能定理，较难．
 18.【答案】解：设星球表面的重力加速度为，则由平抛运动规律：


可解得星球表面的重力加速度
又在星球表面，重力与万有引力相等有：

可得：
设该星球的近地卫星质量为，根据重力等于向心力得：

可得：
由知星球质量，星球的体积：，可得星球的密度：

答：该星球表面的重力加速度为；该星球的质量为；
该星球的第一宇宙速度为，密度为。
 【解析】根据平抛运动知识求得星球表面的重力加速度，再根据重力与万有引力相等由星球半径和重力加速度求得星球质量；
根据星球质量和半径由密度公式求得星球的密度，根据万有引力提供做圆周运动向心力求得星球的第一宇宙速度。
平抛运动与万有引力联系的桥梁是重力加速度运用重力等于万有引力，得到，这个式子常常称为黄金代换式，是求解天体质量常用的方法，是卡文迪什测量地球质量的原理．