精品解析：河北省石家庄北华中学2022-2023学年高一下学期6月月考物理试题（解析版）

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2022-2023学年第二学期北华中学6月份月考考试
高一物理试题
第I卷（选择题）
一、单项选择题（每小题4分）
1. 有质量相等的两个人造地球卫星A和B，分别在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动。两卫星的轨道半径分别为rA和rB，且rA>rB。则A和B两卫星相比较，以下说法正确的是（　　）
A. 卫星A的运行周期较小
B. 卫星A受到地球引力较大
C. 卫星A的动能较大
D. 卫星A机械能较大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据

解得

A的轨道半径大，则A的周期较大，选项A错误。
B．因为两卫星的质量相等，根据

知轨道半径大，所受的万有引力小，则卫星A受到地球的引力较小，选项B错误；
C．根据


解得

A的轨道半径大，则A的动能较小，选项C错误；
D．将卫星从低轨道进入高轨道，火箭要点火加速做功，则相同质量的卫星轨道越高则机械能越大，即卫星A的机械能较大。故D正确。
故选D。
2. 太阳系的几个行星，与太阳之间的平均距离越大的行星，它绕太阳公转一周所用的时间（　　）
A. 相等 B. 越短 C. 越长 D. 无法判断
【答案】C
【解析】
【详解】太阳系的几个行星，都绕太阳做圆周运动，由太阳的万有引力提供向心力，可得

解得

可知，与太阳之间的平均距离r越大的行星，它绕太阳公转一周所用的时间T越长，ABD错误，C正确。
故选C。
3. “科学真是迷人”，天文学家已经测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T等数据，根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常数G，用M表示月球的质量。关于月球质量，下列说法正确的是（　　）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB．在月球表面，万有引力等于重力

可得

故A正确，B错误；
CD．已知月球绕地球运转的周期T，月球的半径R，不能求出月球的质量，故CD错误；
故选A。
4. 2020年，中国北斗卫星导航系统覆盖全球，为全球提供导航服务。北斗卫星导航系统由若干地球静止轨道（GEO）卫星、中圆地球轨道（MEO）卫星和倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成混合导航星座。其中MEO卫星轨道高度为21500千米，ICSO卫星轨道高度为36000千米，则（　　）
A. MEO卫星的角速度大于IGSO卫星的角速度
B. MEO卫星的线速度小于IGSO卫星的线速度
C. MEO卫星的向心加速度小于IGSO卫星的向心加速度
D. MEO卫星的运行周期大于IGSO卫星的运行周期
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】设地球的质量为M，地球的半径为R，卫星的质量为m，卫星的轨道高度为h，由地球对卫星的万有引力提供卫星的向心力，则有

可得
，，，
由于MEO卫星轨道高度小于IGSO卫星轨道高度，所以MEO卫星的向心加速度、线速度及角速度均比IGSO卫星的大，运行周期比IGSO卫星的小。
故选A。
5. 某人造地球卫星在离地面高度为 h 的圆轨道上运动，地球的质量为 M、半径为 R，卫星的质量为 m，引力常量为 G，则卫星受到地球引力的大小为（　　）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
详解】根据万有引力公式得
F=
故选D。
6. “嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成，自动完成月面样品采集，并从月球起飞返回地球。若已知月球半径为R，探测器在距月球表面高为R的圆轨道上飞行，周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A. 月球质量为 B. 月球表面的重力加速度为
C. 月球的密度为 D. 月球表面的环绕速度为
【答案】A
【解析】
【详解】A．设月球质量为M，“嫦娥五号”质量为m，根据牛顿第二定律有

解得

故A正确；
B．设月球表面的重力加速度为g，月球表面质量为m0的物体所受重力等于万有引力，即

解得

故B错误；
C．月球的体积为

月球的密度为

故C错误；
D．设月球表面的环绕速度为v，根据牛顿第二定律有

解得

故D错误。
故选A。
7. 下列关于行星绕太阳运动的说法正确的是（　　）
A. 所有行星都在同一椭圆轨道绕太阳运动
B. 行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处
C. 所有行星的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
D. 离太阳越近的行星运动周期越长
【答案】C
【解析】
【详解】A．行星在不同的椭圆轨道绕太阳运动，故A错误；
B．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的焦点处，故B错误；
C．根据开普勒第三定律可知，所有行星的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，所以离太阳越近的行星运动周期越短，故C正确，D错误；
故选C。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 引力常量G的大小首先是由卡文迪许测出来的
B. 做匀速圆周运动的物体角速度和线速度都是恒定的
C. 由万有引力定律知，当两物体紧靠在一起时，万有引力无穷大
D. 天王星和海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
【答案】A
【解析】
【详解】A．卡文迪许利用扭秤测出引力常量，A正确；
B．匀速圆周运动的线速度大小不变，当方向改变，B错误；
C．两个紧靠一起的物体不能看成质点，万有引力不是无穷大，C错误；
D．天王星是通过望远镜发现的，海王星是通过计算发现的，D错误。
故选A。
9. 我国北斗导航定位系统中卫星的轨道普遍高于GPS卫星。其中有5颗地球静止同步轨道卫星属于高轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍，则地球静止同步轨道卫星（　　）

A. 周期比地球的自转周期短
B. 线速度比地球的第一宇宙速度小
C. 角速度比GPS系统的卫星大
D. 向心加速度比赤道上随地球自转的物体小
【答案】B
【解析】
【详解】A．地球静止同步轨道卫星的周期与地球的自转周期相等，A错误；
B．地球第一宇宙速度地球近地卫星的速度，根据高轨低速可知地球静止同步轨道卫星的线速度比地球的第一宇宙速度小，B正确；
C．北斗导航定位系统中卫星的轨道普遍高于GPS卫星，根据高轨低速可知，地球静止同步卫星的角速度比GPS系统的卫星的角速度小，C错误；
D．地球静止同步轨道卫星的角速度与地球赤道上的物体的角速度相等，根据

可知，地球静止同步卫星的轨道半径大于地球的半径，所以地球静止同步轨道卫星的向心加速度比赤道上随地球自转的物体大，D错误。
故选B。
10. 北斗卫星导航系统（BDS）是我国自行研制的全球卫星导航系统，2020年我国已发送了北斗系统最后一颗卫星，从此北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做匀速圆周运动，a是地球同步卫星，（忽略地球自转）则（　　）

A. 卫星a的向心加速度大于地球表面重力加速度
B. 卫星a的加速度大于b的加速度
C. 卫星b的周期大于
D. 卫星a的角速度小于c的角速度
【答案】D
【解析】
【详解】A． 由于忽略地球自转，则地球表面处的重力加速度和近地卫星的加速度相等，由万有引力提供向心力

因为卫星a的半径大于近地卫星的半径，所以卫星a的向心加速度小于贴地卫星的向心加速度，A错误；
B．根据万有引力提供向心

得，向心加速度为

因为卫星a与卫星b的轨道半径相等，所以卫星a的加速度等于b的加速度，B错误；
C．因为卫星a是地球同步卫星，而卫星a与卫星b的轨道半径相等，由万有引力提供向心力

可得，卫星a与卫星b的周期相等，故卫星b的周期为

C错误；
D．根据万有引力提供向心力

得，卫星的角速度为

可得，轨道半径越大角速度越小，故卫星a的角速度小于c的角速度，D正确。
故选D。
11. 下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是（　　）
A. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
B. 火星探测卫星的发射速度大于
C. 第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度
D. 人造卫星绕地球在圆轨道上运行时速度大于或等于、小于
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据

得

可知，卫星的轨道半径r越大，即距离地面越远，卫星的环绕速越小，是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，也是人造地球卫星的最小的发射速度，故A正确；
B．火是探期卫星仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，故B错误；
C．第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，故C错误；
D．实际上由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，故卫量绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，故D错误。
故选A。
12. 质量为5t的汽车在水平路面上由静止开始以2.2m/s2的加速度做匀加速直线运动，所受阻力是1.0×103N，则汽车启动后第1s末发动机的瞬时功率是（　　）
A. 2kW B. 11kW C. 20kW D. 26.4kW
【答案】D
【解析】
【详解】由牛顿第二定律得
F-f=ma
所以
F=ma+f=1.2×104 N
由
v=at
知汽车启动后第1 s末的速度为
v=2.2 m/s
由
P=Fv
得第1 s末发动机的瞬时功率
P=1.2×104×2.2 W=2.64×104 W
故选D。
13. 如图所示，两个互相垂直的力和作用在同一物体上，使物体运动，物体发生一段位移后，力对物体做功为，力对物体做功为，则力与的合力对物体做的总功为（　　）

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】功是标量，可知力与的合力对物体做的总功为

故选D。
14. 关于功率的概念，下列说法中正确的是（　　）
A. 某个力对物体做功越多，它的功率就大
B. 某个力对物体做功越快，它的功率就大
C. 由可知，功率与时间成反比
D. 由可知，功率与做功成正比
【答案】B
【解析】
【详解】A．单位时间内，某个力对物体做功越多，它的功率就越大，故A错误；
B．功率反映做功的快慢，故做功越快，功率越大，故B正确；
CD．由可知，当时间一定时，功率与做功成正比；当做功一定时，功率与时间成反比。故CD错误。
故选B。
二、多选题（每题4分，少选得2分，错选不得分）
15. 关于开普勒行星运动定律，下列说法正确是（　　）

A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B. 地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点运行的速率相等
C. 表达式，k与中心天体有关
D. 表达式，T代表行星运动的自转周期
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A正确；
B．根据开普勒第二定律可知，地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点的运行速率大于远日点的运行速率，故B错误；
CD．根据开普勒第三定律可知

其中k与中心天体的质量有关，T代表行星运动的公转周期，故C正确，D错误。
故选AC。
16. 2023年3月15日19时41分，“长征十一号”遥十一运载火箭（以下简称“长十一火箭”）在酒泉卫星发射中心点火升空，成功将“试验十九号”卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。至此，“长十一火箭”已创造十六连胜的佳绩。该次发射过程简化如下：由运载火箭将卫星送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，卫星在B点到达预期轨道高度时通过变轨进入预定圆轨道，则（　　）

A. 卫星的发射速度应介于到之间
B. 卫星在椭圆轨道上运行时经过A点的速率大于经过B点的速率
C. 卫星从椭圆轨道上的B点变轨进入预定圆轨道时，需要减速
D. 卫星在椭圆轨道上的B点时的加速度大小小于在预定圆轨道上的加速度大小
【答案】AB
【解析】
【详解】A．卫星发射成功且没有摆脱地球束缚，发射速度介于到之间，故A正确；
B．由开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道的近地点A的速率大于在远地点B的速率，故B正确；
C．卫星在椭圆轨道上的B点时，将做向心运动，因此有

而在预定圆轨道上做圆周运动，有

由椭圆轨道上的B点变轨进入预定圆轨道需要加速，故C错误；
D．在椭圆轨道上B点时的加速度

在预定圆轨道时的加速度
，
故D错误。
故选AB。
17. 开普勒行星运动定律是我们学习、研究天体运动的基础。下列关于开普勒三定律的理解错误的是（ ）
A. 由开普勒第一定律知，行星绕太阳运动的轨道不是标准的圆形
B. 由开普勒第一定律知，太阳处在绕它运动的行星轨道的焦点上
C. 所有地球卫星环绕地球的运行速度都介于7.9km/s和11.2km/s之间
D. 要发射土星探测器速度要大于第三宇宙速度
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】AB．开普勒第一定律指出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在绕它运动的行星轨道的焦点上，选项AB正确；
C．对于近地卫星有

解得
v =
代入数据得
v = 7.9km/s
由上式可知卫星的半径越大，运行速度越小，所以卫星的运行速度小于等于7.9km/s，选项C错误；
D．第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱太阳引力束缚，而土星绕太阳旋转没有脱离太阳系，选项D错误。
本题选错误的，故选CD。
三、实验题（每空1分）
18. 牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出引力常量G的值。这是因为一般物体间的引力非常小，很难用实验的方法将它测量出来。卡文迪什巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值，即___________（选填“”或“”）。卡文迪什的实验涉及的物理思想方法是___________（选填“等效替代法”或“微量放大法”）。

【答案】 ①. ②. 微量放大法
【解析】
【详解】[1]根据万有引力公式

整理得

根据量纲法则，得引力常量的单位为
[2]卡文迪什测量引力常量使用的扭秤装置，入射光线不变，当入射角改变时，将扭秤转动的高度通过反射光线在屏上光斑移动显示出来，采用的微量放大法。
五、解答题（每题10分）
19. 若某位宇航员随飞船登陆火星后，在火星表面的某处以速度竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球落回了抛出点。已知火星的半径为R，引力常量为G，“萤火号”卫星绕火星运动的周期为T，“萤火号”卫星绕火星的运动近似看作匀速圆周运动。试求：
（1）火星的质量M。
（2）“萤火号”卫星绕火星运动的轨道半径r。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设火星的重力加速度为g，则


联立得

根据万有引力充当向心力知

解得

【点睛】本题主要考查万有引力定律及其应用。根据竖直上抛运动的对称性求时间，根据天体表面的万有引力约等于重力求质量，根据万有引力充当向心力求半径。
20. 已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，引力常量为G。求：
(1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小；
(2)月球的质量；
(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的近月飞船，则其绕月运行的线速度应为多大。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)“嫦娥一号”运行的线速度v＝。
(2)设月球质量为M，“嫦娥一号”的质量为m，根据万有引力定律和牛顿第二定律，对“嫦娥一号”绕月飞行有
G＝m（R＋H）
解得
M＝
(3)设绕月球表面做匀速圆周运动的飞船的质量为m0，线速度为v0，根据牛顿第二定律，对飞船绕月飞行有

又M＝，联立可解得
v0＝·
21. 如图所示，位于水平面上的物体A，在水平的恒定拉力作用下，由静止开始向右做匀加速直线运动。已知物体质量为10kg，F的大小为100N，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，。求：
（1）第3s末，拉力F对物体做功的功率是多大？
（2）从运动开始，物体前进40m过程中拉力对物体做功的功率？

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律得

解得

第3s末物体的速度为

第3s末拉力F对物体做功的功率是

（2）从运动开始，物体前进40m所用时间为

解得

从运动开始，物体前进40m过程中拉力对物体做功为

从运动开始，物体前进40m过程中拉力对物体做功的功率为