江苏省扬州市仪征市高一（下）3月物理试题（word版含答案）

江苏省扬州市仪征市高一（下）3月物理试题
一、多选题
1．导航系统是一种利用人造卫星对物体进行定位测速的工具，目前世界上比较完善的导航系统有美国的 GPS 系统，中国的北斗系统，欧洲的伽利略导航系统以及俄罗斯的 GLONASS 系统，其中美国的 GPS 系统采用的是运行周期为 12 小时的人造卫星，中国的北斗系统一部分采用了同步卫星，现有一颗北斗同步卫星 A 和一颗赤道平面上方的 GPS 卫星 B， t =0时两者刚好均处在地面某点 C 的正上方，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．A 的速度比 B 的小
B．发射卫星 A 需要更多的能量
C．卫星 A、B 的轨道半径 rA：rB= 2 ： 1
D．从此时刻起，经过 24 小时，两者相距最近
2．2021年9月~10月，“天舟三号”货运飞船和“神舟十三号”载人飞船发射后都会与空间站主体舱对接。2022年，我国空间站将初步建成，航天员在空间站会开展空间技术实验、航天技术实验、生物医学实验。中国空间站离地面，要在天上飞10年~15年，甚至更久。下列说法正确的是（　　）
A．若在空间站外将一个小卫星自由释放，则小卫星将做自由落体运动
B．若在空间站外将一个小卫星自由释放，则小卫星将做匀速直线运动
C．“天舟三号”货运飞船和“神舟十三号”载人飞船与空间站对接时几乎保持相对静止
D．空间站进行回收时应先让它减速进入转移轨道
3．火车铁轨转弯处外轨略高于内轨的原因是（　　）
A．为了使火车转弯时外轨对轮缘的压力提供圆周运动的向心力
B．为了使火车转弯时的向心力由重力和铁轨对车的弹力的合力提供
C．以防列车倾倒造成翻车事故
D．为了减小火车轮缘与外轨的压力
4．2015年11月27日5时24分，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功将遥感二十九号卫星发射升空，这颗卫星入轨后绕地球做半径为R、周期为T的圆周运动，引力常量为G，根据已知条件可得（ ）
A．地球的质量 B．卫星的质量
C．卫星的向心加速度大小 D．卫星的运行速度大小
5．摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。在摩天轮转动过程中，下列叙述正确的是（　　）
A．乘客的速度保持不变
B．乘客的机械能保持不变
C．乘客的动能保持不变
D．乘客重力的瞬时功率在变化
6．“嫦娥之父”欧阳自远透露：我国计划于2020年登陆火星。假如某志愿者登上火星后将一小球从高为h的地方由静止释放，不计空气阻力，测得经过时间t小球落在火星表面，已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转，则下列说法正确的是（ ）
A．火星的第一宇宙速度为
B．火星的质量为
C．火星的平均密度为
D．环绕火星表面运行的卫星的周期为
二、单选题
7．图示是行星m绕恒星M做椭圆运动的示意图，下列说法中正确的是（　　）
A．行星从A运动到B的过程中机械能增大 B．行星在A点时的速度最大
C．行星在B点时的加速度最大 D．行星在C点时的速度最小
8．下列关于圆周运动的说法正确的是( 　 )
A．匀速圆周运动不是匀变速运动
B．做匀速圆周运动的物体所受合外力等零
C．做变速圆周运动的物体，合力方向始终指向圆心
D．做变速圆周运动的物体，其加速度就是向心加速度
9．一行星绕太阳做圆周运动．由天文观测可得，其运行周期为T，速度为v．引力常量为G，则下列说正确的是
A．恒星的质量为 B．行星的质量为
C．行星运动的轨道半径为 D．行星运动受到万有引力为
10．无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径R，则下列说法正确的是
A．铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上
B．模型各个方向上受到的铁水的作用力相同
C．若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力提供向心力
D．管状模型转动的角速度ω最大为
11．我国已于2013年发射携带月球车的“嫦娥三号”卫星，并将月球车软着陆到月球表面进行勘察，假设“嫦娥三号”卫星绕月球做半径为的匀速圆周运动，其运动周期为，已知月球的半径为，月球车的质量为，则月球车在月球表面上所受的重力为
A． B． C． D．
12．空间站中完全失重状态下的有趣现象有时也会给航天员带来麻烦。在一些科幻作品中将空间站设计成如图所示的环形连接体，通过绕中心旋转来制造“人造重力”效果，航天员可以正常站立，就好像有“重力”使他与接触面相互挤压。下列关于这个环形空间站的说法正确的是（　　）
A．“人造重力”的方向指向环的中心
B．空间站的环半径越大，要制造与地表一样的重力转动的角速度越大
C．环形空间站转动越快，相邻舱体间的拉力越大
D．空间站中沿半径方向越往外，“人造重力加速度”越小
13．炎炎夏日，汽车轮胎在高温环境下使用，爆胎事故时有发生．如图所示，若汽车在炎热的夏天沿起伏不平的路面保持速率不变的行驶，其中最容易发生爆胎的点是（　　）
A．a点 B．b点 C．c点 D．d点
14．如图所示，在“嫦娥”探月工程中，设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0。飞船在半径为4R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则（　　）
A．飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为81
B．飞船在轨道Ⅲ的运行速率大于
C．飞船在轨道Ⅰ上经过A处的加速度小于在轨道Ⅱ上经过A处的加速度
D．飞船在轨道Ⅰ上经过A处的运行速率小于飞船在轨道Ⅱ上经过A处的运行速率
三、解答题
15．长度为d的轻质细杆竖直放置，杆中心O有一水平方向的光滑固定轴，两端分别固定着可视为质点的小球甲和乙，甲、乙的质量分别为和，轻杆以转速n在竖直面上做匀速圆周运动，当运动到如图位置时，求转轴受到杆的作用力的大小和方向。
16．宇航员在某星球表面以初速度v0竖直向上抛出一个物体，物体上升的最大高度为h，已知该星球的半径为R，且物体只受该星球引力作用。
(1)求该星球表面的重力加速度；
(2)如果要在这个星球上发射一颗贴近它表面运行的卫星，求该卫星做匀速圆周运动的线速度和周期。
17．已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为，飞船在绕月球的圆形轨道Ⅰ上运动，A点距月球表面的高度为月球半径的3倍，飞船到达轨道Ⅰ的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。已知引力常量G，把月球看做质量分布均匀的球体，求：
（1）月球的质量和飞船在轨道Ⅰ上运动的周期；
（2）飞船从轨道Ⅱ上的远月点A运动至近月点B所用的时间；
（3）如果在轨道Ⅰ、Ⅲ上分别有一颗卫星，它们绕月球飞行方向相同，某时刻两卫星相距最远，则再经过多长时间，它们会第一次相距最近？
18．我国在 2018 年 12 月 8 日发射的“嫦娥四号”测控器在被月球捕获、落月过程中，其中一阶段在绕月的圆轨道上做匀速圆周运动，若“嫦娥四号”在环月圆轨道绕行 n 圈所用时间为 t，如图所示。已知月球半径为 R，月球表面处重力加速度为 g 月，引力常量为 G。试求：
（1）月球的质量 M；
（2）“嫦娥四号”环绕月球的轨道半径 r。
19．一物体在水平面内沿半径r=20cm的圆形轨道做匀速圆周运动，线速度v=0.2m/s，求：
(1)它的向心加速度为多少
(2)它的角速度为多少
(3)它的周期为多少？
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参考答案：
1．AD
【解析】
【详解】
A．根据万有引力提供向心力得
解得
因为A的轨道半径比B的大，所以A的速度比B的小，故A正确；
B．由于卫星A、B的质量关系未知，则发射过程需要的能量多少无法比较，故B错误；
C．卫星B周期为，北斗同步卫星A的周期为，根据开普勒第三定律得，可知
故C错误；
D．经过，A运动1周，而B运动2周，两卫星刚好回到初始位置，则此时相距最近，故D正确。
故选AD。
2．CD
【解析】
【详解】
AB．若在空间站外将一个小卫星自由释放，则在地球引力的作用下绕地球做匀速圆周运动，AB错误；
C．“天舟三号”货运飞船和“神舟十三号”载人飞船与空间站对接时几乎保持相对静止，C正确；
D．空间站进行回收时应先让它减速做向心运动进入转移轨道，D正确。
故选CD。
3．BD
【解析】
【详解】
AB．火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，
则有
解得
故A错误，B正确；
CD．当铁轨转弯处外轨略高于内轨就能保证重力和支持力的合力提供向心力，外轮不产生侧压力，保证安全，故C错误，D正确。
故选BD。
4．ACD
【解析】
【详解】
试题分析：根据，可以得到：，故选项A正确，选项B错误；根据向心加速度公式：，故选项C正确；根据可得线速度的大小，故选项D正确．
考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用
【名师点睛】根据万有引力提供圆周运动的向心力，由周期、半径关系展开讨论即可；根据万有引力提供圆周运动的向心力是解决本题的关键．
5．CD
【解析】
【详解】
A．乘客的速度大小不变，方向不断变化，则速度不断变化，选项A错误；
BC．乘客的速度大小不变，则动能不变，重力势能不断变化，则机械能不断变化，选项B错误，C正确；
D．根据P=mgvy可知乘客在竖直方向的速度不断变化，则重力的瞬时功率在变化，选项D正确。
故选CD。
6．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据
h = gt2
得火星表面的重力加速度
g =
在火星表面的近地卫星的速度即第一宇宙速度
mg = m
解得
所以火星的第一宇宙速度
A错误；
B．火星表面任意物体的重力等于万有引力
mg = G
得
B错误；
C．火星的体积为
V = πR3
根据
C正确；
D．根据
D正确。
故选CD。
点睛：解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，知道第一宇宙速度等于贴近星球表面做圆周运动的速度，即轨道半径等于星球的半径。
7．B
【解析】
【详解】
A．由于行星在运行过程中只有万有引力做功，所以行星的机械能守恒，故A错误；
BD．根据开普勒第二定律，对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以速度最大点是A点，速度最小点是B点，故D错误，B正确；
C．根据
可知，行星距离太阳最近时加速度最大，故加速度最大的点为A点，故C错误。
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
匀速圆周运动的速度不断变化，加速度不断变化，则不是匀变速运动，选项A正确；做匀速圆周运动的物体加速度不为零，则所受合外力不等于零，选项B错误；做匀速圆周运动的物体，合力方向始终指向圆心，选项C错误；做匀速圆周运动的物体，其加速度就是向心加速度，选项D错误；故选A.
9．C
【解析】
【详解】
A．根据万有引力提供向心力即 可解得 故A错误；
B．行星是环绕天体，根据题意无法求出行星的质量，故B错误；
C．根据 可解得，故C正确；
D．因为行星的质量不知道,所以行星运动受到万有引力无法求解，故D错误；
10．C
【解析】
【详解】
A．离心力不是真实存在的力，故A错；
B．模型最下部受到铁水的作用力最大，最上方受到的作用力最小，B错误；
CD．最上部的铁水如果恰好不离开模型内壁，则重力提供向心力，由mg＝mω2R可得：
故管状模型转动的角速度ω至少为，C正确，D错误；
故选C。
11．D
【解析】
【详解】
试题分析：月球车做圆周运动的向心力等于月球的吸引力，由牛顿第二定律可得：，月球车在月球表面的重力等于万有引力，即，代入得：，选项D正确.
考点：万有引力定律的应用.
12．C
【解析】
【详解】
A．环形空间站内的宇航员随空间站一起做圆周运动，其需要指向圆心的向心力，由外侧底面提供指向圆心的支持力，这个支持力给航天员一种地面支持力的感觉，所以“人造重力”与这个支持力方向相反，指向环的外侧，故A错误；
B．由
得航天员处在空间站外侧，越大，角速度越小，故B错误；
C．空间站转动过程中单独舱室圆周运动的向心力由两边对其的拉力来提供，且两个力夹角不变，所以转动越快向心力要越大，拉力越大，故C正确；
D．由
所以离圆心越远“人造加速度”越大，故D错误。
故选C。
13．D
【解析】
【详解】
最高点有
解得
在最低点有
解得
所以b、d两点的支持力大于a、c两点的支持力，因为d点的曲率半径较小，则d点支持力更大，车在该点最容易发生爆胎。
故选D。
14．A
【解析】
【详解】
A．根据开普勒第三定律
其中
解得
故A正确；
B．设月球的质量为M，飞船的质量为m，飞船绕月运动速度为v，由万有引力提供向心力
解得，故B错误；
C．由万有引力提供向心力
飞船在轨道Ⅰ上经过A处的加速度等于在轨道Ⅱ上经过A处的加速度，故C错误；
D．飞船在轨道Ⅰ上的A处减速做向心运动进入轨道Ⅱ，飞船在轨道Ⅰ上经过A处的运行速率大于飞船在轨道Ⅱ上经过A处的运行速率，故D错误。
故选A。
15．，竖直向下
【解析】
【分析】
【详解】
设轻杆对甲作用力大小为，对乙作用力大小为，若转速n很小，对乙受力分析如图
由牛顿第二定律可知
对甲
可知
设轻杆对转轴作用力大小分别为，
由牛顿第三定律可知
且
则转轴受到作用力大小
若转速n很大，对乙受力分析如图
同理可知
方向为竖直向下
16．(1)；(2)，
【解析】
【详解】
(1)因为上抛物体做匀减速直线运动，已知初速度v0、末速度v=0、位移为h，据v02=2gh可得
(2)卫星贴近表面运转，重力提供万有引力，则
解得
卫星的周期
17．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）质量为的物体在月球表面，有
则月球的质量
飞船在轨道Ⅰ上运动，由万有引力提供向心力得
飞船在轨道Ⅰ上运动的周期
（2）设飞船在轨道Ⅱ上运动的周期为，轨道Ⅱ的半长轴为，由开普勒第三定律得
飞船从轨道Ⅱ上的远月点A运动至近月点B所用的时间
则
（3）设卫星在轨道Ⅲ上的角速度为，有
则
卫星在轨道Ⅰ上的角速度为
设两卫星再经过t时间会第一次相距最近，有
解得
18．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）月球表面处引力等于重力
得
（2）“嫦娥四号”做匀速圆周运动， 有
周期
解得
19．(1) (2) (3)
【解析】
【详解】
向心加速度a=v2/R=0.22/0.2=0.2m/s2；
角速度ω=v/R=0.2/0.2=1rad/s；
周期T=2π/ω=2π s．
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