2021_2022学年福建省厦门市厦门第一中学高一（下）月考物理试卷（5月）（含答案解析）

2021~2022学年福建省厦门市厦门第一中学高一（下）月考物理试卷（5月）

1.  下列说法正确的是(    )

A. 卡文迪许在第谷的行星观测数据基础上发现了行星的运动规律
B. 牛顿发现了万有引力定律并给出了引力常量的数值
C. 行星运动的公式，T表示行星运动的自转周期
D. 地球静止轨道卫星，不可以发射到北京上空

2.  2018年5月21日5点28分，在我国西昌卫星发射中心，由中国航天科技集团有限公司总研制的嫦娥四号中继星“鹊桥”搭乘长征四号丙运载火箭升空。卫星由火箭送入近地点Q约200公里、远地点P约40万公里的地月转移轨道1，在远地点40万公里P处点火加速，由椭圆轨道变成高度为40万公里的圆轨道2，在此圆轨道上飞船运行周期等于月球公转周期。下列判断正确的是(    )

A. 卫星在轨道1的运行周期大于在轨道2的运行周期
B. 卫星在圆轨道2的P点加速度小于轨道1上的P点加速度
C. 卫星变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度
D. 卫星在轨道1上经过的P点的线速度小于月球公转运动的线速度

3.  如图所示摆球的质量为m，从A处由静止释放，摆球运动到最低点B时的速度大小为v，重力加速度为g，不计空气阻力，则摆球从A运动到B的过程中(    )

A. 重力势能减小 B. 重力的最大瞬时功率为mgv
C. 合力的冲量为0 D. 重力的冲量大小为mv

4.  某飞船在某小行星表面为返回地球而竖直起飞，起飞前在行星表面上的重力，飞船起飞时的加速度大小，飞船上升的高度等于小行星半径时的加速度大小，若飞船上升时受到的推力不变，小行星的半径，不计其他星体及该行星表面气体的影响，下列说法正确的是(    )

A. 飞船起飞时推力为 B. 飞船起飞时推力为
C. 飞船质量为 D. 飞船质量为

5.  向空中发射一物体，不计空气阻力，当物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂为a、b两块。若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向，则(    )

A. b的速度方向一定与原速度方向相反
B. 从炸裂到落地这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大
C. a、b一定同时到达地面
D. 炸裂的过程中，a、b受到的爆炸力的冲量大小一定相等

6.  2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈；将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星(    )

A. 各自质量 B. 质量之和 C. 速率之和 D. 各自的自转角速度

7.  如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。则以下判断正确的是(    )

A. 物体A的线速度大小等于地球的第一宇宙速度
B. A、B、C的线速度大小关系为
C. A、B、C的周期大小关系为
D. 若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速

8.  如图所示，一质量为2kg的物块B静止在光滑水平面上，左侧固定一水平轻质弹簧，另一质量为3kg的物块A向右以的速度撞击弹簧，整个撞击过程中两物块的速度始终在一条直线上，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是(    )

A. 当弹簧压缩最短时，物块A、B速度大小均为
B. 弹簧的最大弹性势能为15J
C. 物块A的最终速度大小为
D. 物块B的最终速度大小为

9.  如图所示，悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m，运动速度的大小为v，方向向下。经过时间t，小球的速度大小为v，方向变为向上。忽略空气阻力，重力加速度为g，求该运动过程中，小球所受弹簧弹力冲量的大小。

10.  如图所示在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前后的速率之比为，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回，两球刚好不发生碰撞，A、B两球的质量之比为___________。

11.  如图所示，图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动。


两槽转动的角速度______选填“>”、“=”或“<”。
现有两质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2：则钢球①、②的线速度之比为______；受到的向心力之比为______。

12.  用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点图中未标出，计数点间的距离如图所示。已知、计算结果保留两位有效数字

在纸带上打下计数点5时的速度___________；

在计数点过程中系统动能的增量___________J，为了简化计算，g取，则系统势能的减少量___________J。

13.  牛顿利用行星围绕太阳的运动可看做匀速圆周运动，借助开普勒三定律推导出两物体间的引力与它们质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。牛顿思考月球绕地球运行的原因时，苹果的偶然落地引起了他的遐想：拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力，是否都与太阳吸引行星的力性质相同，即都遵循着平方反比规律？因此，牛顿开始了著名的“月-地检验”。

将月球绕地球运动看作匀速圆周运动。已知月球质量为m，月球半径为r，地球质量为M，地球半径为R，地球和月球质心间的距离为L，月球绕地球公转的周期T，求地球和月球之间的相互作用力F；

在牛顿的时代，L和T都能较精确地测定，已知、，地面附近的重力加速度，请据此写出计算月球公转的向心加速度a的表达式并计算比值；

已知月球与地球的距离约为地球半径的60倍，如果牛顿的猜想正确，请你据此计算月球公转的向心加速度a和苹果下落的加速度g的比值，并与中的结果相比较，你认为牛顿的猜想是正确的吗？、3问在数字计算过程中可用近似，结果保留两位有效数字

14.  如图所示，静止在光滑水平面上质量的小车ABC左侧AB部分水平且长为，右侧光滑圆弧轨道BC与AB平滑连接，C点与B点的高度差，一质量的物块以的水平初速度从A点冲上小车，并恰好上升到C点后开始滑下。取重力加速度，求：

物块到达C点时小车的速度大小；

物决第一次经过B点时的速度大小；

物决与小车左侧AB间的动摩擦因数。

15.  如图所示，AOB是游乐场中的滑道模型，它位于竖直平面内，由两个半径都是R的圆弧滑道连接而成，它们的圆心、与两圆弧的连接点O在同一竖直线上，与水池的水面平齐。一小滑块可由圆弧AO上的任意点从静止开始下滑，小滑块与滑道之间的摩擦不计。

小滑块由圆弧AO上的何处从静止开始下滑恰好能在O点离开滑道用该处到的连线与竖直线的夹角表示；

从任意点滑下的小滑块若能在O点脱离滑道，求其落水点到的水平距离；

若小滑块从开始下滑到脱离滑道的过程，在两个圆弧上滑过的弧长相等，则小滑块开始下滑时应在圆弧AO上的何处用该处到的连线与竖直线的夹角表示。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】

【分析】
开普勒在第谷的行星观测数据基础下发现了行星的运动规律；牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的数值；根据开普勒第三定律进行分析；结合同步卫星的特点进行分析。
本题考查了物理学史问题、天体运动的相关规律，属于基础题。
【解答】

A.开普勒在第谷的行星观测数据基础上发现了行星的运动规律，选项A错误；
B.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的数值，选项B错误；
C.行星运动的公式，T表示行星运动的公转周期，选项C错误；
D.地球静止轨道卫星，不可以发射到北京上空，只能定点在赤道的上空，选项D正确。
故选D。

2.【答案】D 

【解析】

【分析】
比较不同椭圆轨道的周期大小时，往往使用开普勒第三定律。卫星在同一点受到的万有引力相同，加速度相同。
低轨变高轨需要加速，使卫星做离心运动，高轨变低轨需要减速，使卫星做近心运动。
【解答】
A.由开普勒第三定律得，轨道1的半长轴小于轨道2的半径，故卫星在轨道1的运行周期小于在轨道2的运行周期，A错误；

根据牛顿第二定律，万有引力提供向心力，提供卫星的向心加速度，同一位置，万有引力一定，向心加速度相等，卫星变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度等于变轨后沿圆轨道运动的加速度，BC错误；

D.在此圆轨道2上飞船运行周期等于月球公转周期，所以轨道2的半径与月球公转轨道半径相同，由可知，卫星在轨道2上的线速度与月球公转线速度相同，又因为卫星需在P处点火加速从轨道1变到圆轨道2，所以卫星在轨道1上经过的P点的线速度小于月球公转运动的线速度，故D正确。

故选D。

3.【答案】A 

【解析】

【分析】
摆球从A运动到B的过程中机械能守恒，求重力的瞬时功率时要注意v是竖直方向的速度。根据动量定理分析冲量。
【解答】

A.摆球从A运动到B的过程中，机械能守恒，所以重力势能的减少量等于动能的增加量，等于，A正确；

B.设该过程的任意一点的速度为，速度与竖直方向的夹角为，则重力瞬时功率为，在该过程中机械能守恒，从A到B的过程中速度均小于v，所以重力瞬时功率均小于mgv，在B点时，重力方向与速度方向垂直，此时瞬时功率为0，B错误；

由动量定理，合外力的冲量等于物体动量的改变量，所以摆球从A运动到B的过程中合力的冲量为mv，CD错误。

故选A。

4.【答案】B 

【解析】

【分析】
本题考查万有引力定律的应用，注意在地面附近近似认为万有引力等于重力，结合牛顿第二定律分析解题。
【解答】

设飞船受到的推力为F，质量为m，飞船起飞时有

由万有引力定律

可知飞船上升的高度为小行星半径R时所受的重力为

由牛顿第二定律可知

解得，。

故选B。

5.【答案】CD 

【解析】

【分析】
当物体的速度沿水平方向炸裂成a、b两块时，质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向，根据动量守恒定律判断可知b运动方向一定沿水平方向，a、b均做平抛运动，高度相同，运动时间相同，同时到达地面．在炸裂过程中，a、b间相互作用力大小相等，作用时间相等，冲量大小一定相等
【解答】

物体在炸成两块时，系统在水平方向动量守恒，以初速度方向为正，由动量守恒定律可知，当且时，b的速度方向可能与原速度方向相同、相反或为零，但a和b两块的动量变化一定大小相等，方向相反，a、b中受到的爆炸力的冲量大小一定相等，方向相反，A错误，D正确；

在爆炸后，a和b在竖直方向做自由落体运动，二者在空中运动时间相等，同时到达地面，由于a和b的水平速度关系未知，所以二者落地时的水平距离关系不能确定，选项B错误，C正确。

故选CD。

6.【答案】BC 

【解析】

【分析】
本题为双星问题，明确双星特点：①绕同一中心转动的角速度和周期相同；②由相互作用的万有引力充当向心力。
【解答】

两颗中子星为双星系统，二者周期相同，设为T，设二者的轨道半径分别为和，则两颗中子星相距 ①

两颗双子星之间的万有引力分别提供各自的向心力，则  ②

联立①②可得  ③  ④

两颗中子星的速率分别为  ⑤  ⑥

联立①⑤⑥解得  ⑦

根据题给条件，T可求得，且L已知，所以这一时刻两颗中子星的质量之和与速率之和可以求得。若要求解各自质量，需要知道两颗中子星的轨道半径之比，故A不符合题意，BC符合题意；

D.由题意，根据可求得两颗中子星公转的角速度，无法求得各自的自转角速度，故D不符合题意。

故选BC。

7.【答案】CD 

【解析】

【分析】

本题抓住同步卫星为参考量，同步卫星与地球自转同步，可以比较AC的参量关系，再根据万有引力提供圆周运动向心力比较BC参量关系，掌握相关规律是解决问题的关键。

地球的第一宇宙速度是近表面卫星运行速度．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度和周期，根据比较线速度的大小，根据万有引力提供向心力比较B、C的线速度、周期。

【解答】、C相比较，角速度相等，由，可知

根据，，得，则，故B错误；

A.第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，为最大环绕速度，所以B的速度小于第一宇宙速度，物体A的线速度小于地球的第一宇宙速度，故A错误；

C.卫星C为同步地球卫星，所以

根据，得

可知，所以，故C正确；

D.卫星要想从低轨道到达高轨道，需要加速做离心运动，故D正确。

故选CD。

8.【答案】ABC 

【解析】

【分析】
本题为动量与能量的观点解决弹簧类问题，此类问题要明确当连接弹簧的两个物体共速时，弹簧被压缩到最短或者拉伸到最长，此时弹性势能最大，
当弹簧恢复原长时，相当于两个物体发生了弹性碰撞。
【解答】
A.当弹簧压缩最短时，设A、B达到共同速度v，根据动量守恒定律有，解得，故A正确；

B.弹簧的最大弹性势能为，故B正确；

设物块A、B的最终速度分别为、，根据动量守恒定律和能量守恒定律分别有，，

联立以上两式解得，，故C正确，D错误。

故选ABC。

9.【答案】 

【解析】

【分析】
求冲量最常用的方法是动量定理合外力的冲量等于物体的动量变化
【解答】
取向上为正方向，动量定理，且，

解得

10.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查水平方向的动量守恒定律，从题目给出的条件中判断出碰撞后A与B的速度方向相反，大小相等是解答的关键。
【解答】
A、B两球碰撞过程，假设碰撞前B球的速度大小为，碰撞后A、B两球的速度大小分别为，，由题意可知碰后B球的速度反向，根据动量守恒可得，又，

A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回，两球刚好不发生碰撞，则有，

联立解得。

11.【答案】；
：1，2：1 

【解析】皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以，a轮、b轮半径之比为1：1，共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则；
根据题意可知，：：1，根据得线速度之比为2：1，根据得向心力之比为：：：1。
 

12.【答案】；
； 

【解析】

【分析】
本题为验证机械能守恒定律的实验。
实验目的是验证减少的重力势能等于增加的动能，根据下降的高度利用求重力势能的减少量，根据匀变速直线运动中间时刻速度等于瞬时速度求末速度，根据动能的表达式求动能的增加量。
【解答】
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段时间的平均速度，可得；

在计数点过程中系统动能的增量为；

在计数点过程中系统势能的减少量。

13.【答案】解：月球绕地球运动看作匀速圆周运动，则地球和月球之间的相互作用力；

根据向心加速度的表达式得

代入相关数据得；

根据牛顿的猜想，若两个引力都与太阳吸引行星的力性质相同，遵循着统一的规律，都是由地球的吸引产生的，则，

地球表面的物体，

所以

与的结果比较可知，两种情况下的计算的结果是近似相等的，可知牛顿的猜想是正确的。

【解析】在忽略星球自转的情况下，星球表面重力等于万有引力；对于绕星球做匀速圆周运动的卫星，根据万有引力提供向心力，抓住这两条主线，即可解题。
 

14.【答案】解：物块到达C点时，物块和小车速度相同，视物块和小车为系统，由动量守恒定律则有

解得；

设物块第一次经过B点时，小车的速度为，由动量守恒定律可知

由于圆弧轨道BC光滑，因此物块从B点到达C点的过程中，由能量守恒定律可得

解得，；

物块从开始到第一次经过B点的过程中，根据动能定理可得，

解得物块与小车左侧间动摩擦因数。

【解析】物块和小车组成的系统在水平方向动量守恒，根据动量守恒求；
根据动量守恒和能量守恒定律求解；
物块从开始到第一次经过B点的过程中，根据动能定理求动摩擦因数。
 

15.【答案】解：设出发点到连线与竖直线的夹角为

从出发点到O点由动能定理        

在脱离轨道的O点由牛顿第二定律       

联立得；

依题意，当时滑块可满足在O点滑离滑道

由上述表达式可知当时， 当时

故滑离滑道时：    

滑块从O点滑出后做平抛运动，竖直方向：

水平方向：

联立并代入v可得： ；

在OB滑道上某点脱离滑道，设此时出发点到连线与竖直方向的夹角

从出发点到脱离滑道位置

由动能定理   

在脱离点受力分析如图所示
 

由牛顿第二定律 

联立得 ，即。

【解析】该题主要考查了动能定理、向心力公式、平抛运动的规律及机械能守恒定律，综合性较强，难度较大；关键是弄清在物块与圆轨道分理处满足的力的关系。