2022-2023学年辽宁省沈阳市交联体高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年辽宁省沈阳市交联体高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 在科学发展的历程中，许多科学家做出了杰出的贡献，下列叙述符合史实的是( )
A. 开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
B. 关于万有引力公式公式中引力常量的值是牛顿测得的
C. 相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D. 牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
2. 下列现象中属于防止离心现象带来危害的是( )
A. 旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴
B. 列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些
C. 拖把桶通过旋转使拖把脱水
D. 洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水
3. 一质点做半径为的匀速圆周运动，在时间内转动周，则该质点的线速度为( )
A. B. C. D.
4. 年月日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，成功将“遥感三十六号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若已知该卫星在预定轨道上绕地球做匀速圆周运动，其线速度大小为，角速度大小为，引力常量为，则地球的质量为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示，长为的轻绳，一端固定在水平转轴上，另一端栓接质量为的小球。现给静止于最低点的小球一初速度，使小球绕转轴在竖直平面内运动，当绳与水平面之间的夹角为时，轻绳的拉力恰好为零，重力加速度为，则此时小球绕转轴运动的角速度为( )
A. B. C. D.
6. 设地球自转周期为，质量为，引力常量为。假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为( )
A. B. C. D.
7. 假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为，地球同步卫星距地面高为，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为( )
A. 次 B. 次 C. 次 D. 次
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 如图所示，一个被无弹性绳子牵引的小球，在光滑水平板上以速度做匀速圆周运动，轨道运动半径。现迅速松手使绳子放长后立即拽紧绳子，使小球在更大半径的新轨道上做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 实现这一过渡所需时间为
B. 小球在轨道和轨道做匀速圆周运动的线速度之比为：
C. 小球在轨道和轨道做匀速圆周运动的角速度之比为：
D. 小球在轨道和轨道做匀速圆周运动时绳子拉力之比为：
9. 如图所示，飞行器绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为，下列说法正确的是( )
A. 轨道半径越大，周期越长
B. 轨道半径越大，速度越大
C. 若测得周期和张角，可得到星球的平均密度
D. 若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度
10. 如图所示，水平转盘上沿半径方向放着用细线相连的物体和，细线刚好拉直，和质量都为，它们位于圆心两侧，与圆心距离分别为、，，与盘间的动摩擦因数相同。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中，下列说法正确的是( )
A. A.绳子的最大张力为
B. 与转盘的摩擦力先增大后减小
C. 与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力且之后保持不变
D. 开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，绳子无拉力
三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）
11. 探究向心力大小与小球质量、角速度和半径之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。
在这个实验中，利用了_____选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”来探究向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系；
探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量_____选填“相同”或“不同”的小球；
当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为，则左、右两边塔轮的半径之比为_____。
12. 卡文迪许利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量：
横梁一端固定有一质量为半径为的均匀铅球，旁边有一质量为，半径为的相同铅球，、两球表面的最近距离，已知引力常量为，则、两球间的万有引力大小为________．
在下图所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是_________选填“甲”“乙”或“丙”
引力常量的得出具有重大意义，比如：____________________说出一条即可
四、简答题（本大题共2小题，共29.0分）
13. 宇航员在某星球表面将一小钢球以某一初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升的最大高度为，小钢球从抛出到落回星球表面的时间为不计空气阻力，忽略该星球的自转，已知该星球的半径为远大于，该星球为密度均匀的球体，引力常量为求：
该星球表面的重力加速度；
该星球的密度；
该星球的第一宇宙速度。
14. 有一轨道平面与赤道平面重合的侦察卫星，轨道高度为，飞行方向与地球自转方向相同。设地球自转周期为，半径为，地球赤道处的重力加速度为。位于赤道的某一地面基站在某时刻恰好与该卫星建立起通信链路，求卫星的角速度和该地面基站能不间断的从侦察卫星上下载侦察数据的时间。
五、计算题（本大题共1小题，共13.0分）
15. 如图所示，长为的细线，拴一质量为的小球，细线另一端固定于点，让小球在水平面内做匀速圆周运动，这种运动通常称为圆锥摆运动．已知运动中细线与竖直方向的夹角为，求：
细线对小球拉力的大小；
小球运动的周期；
小球运动的线速度大小．
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.开普勒总结出了行星运动的规律，万有引力定律是牛顿发现的，故A错误；
B.卡文迪什第一次在实验室里测出了万有引力常量，故B错误；
C.经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，因此经典力学在自己的适用范围内还将继续发挥作用，故C错误；
D.牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴，拖把桶通过旋转使拖把脱水和洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水，都是利用的离心运动；在修建铁路时，列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些，目的是由重力的分力提供一部分向心力，弥足向心力不足，防止车速过大，火车产生离心运动而发生侧翻，所以该现象属于防止离心现象带来危害。
故选B。
3.【答案】
【解析】在时间内转动周，根据线速度定义得周期为
该质点的线速度大小为
故选B。
4.【答案】
【解析】设地球质量为 ，卫星质量为 ，运动半径为 ，根据牛顿第二定律有
根据匀速圆周运动规律有
联立以上两式解得
故选C。
5.【答案】
【解析】对小球受力分析，根据牛顿第二定律有
可得
故选D。
6.【答案】
【解析】在赤道上
可得

在南极
由两式可得
故选A。
7.【答案】
【解析】设宇宙飞船的周期为，由
得
则
解得

设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为，有
解得
再设两者相邻两次相距最近的时间间隔为，有
解得
由
次
知，接收站接收信号的次数为次。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.松手后小球沿切线方向做匀速直线运动，过渡时间为
A错误；
B.小球到达轨道后，沿绳方向的分速度变为零，垂直绳方向的分速度为轨道的线速度，即
得
B正确；
C.由
得小球在轨道和轨道做匀速圆周运动的角速度之比为
C正确；
D.绳拉力提供向心力
得小球在轨道和轨道做匀速圆周运动时绳子拉力之比为
D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】A.对飞行器，根据
可知轨道半径越大，周期越大，故选项A正确；
B.根据
可知道轨道半径越大，速度越小，故选项B错误；
C.若测得周期，且由中方程可得
如果知道张角，则该星球半径为
所以
可得到星球的平均密度，故选项C正确；
D.若测得周期和轨道半径，无法得到星球半径，则无法求出星球的平均密度，故选项D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】D.开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，绳子无拉力，只有当的摩擦力达到最大时绳子上才会出现拉力，故D正确；
第一阶段，两物块在随转盘一起转动的过程中，仅由摩擦力提供向心力，方向指向各自做圆周运动的圆心。由题可知物块做圆周运动的半径更大，由 知物块的摩擦力先达到最大静摩擦 ，此时受到的静摩擦力为 。
第二阶段，物块在摩擦力达到最大的瞬间将要开始滑动，但与用绳子连接，故此时绳子上产生张力，随着转盘角速度的增大，所需向心力也逐渐增大，而物块所受摩擦力在达到最大后不变，绳子上的张力开始增大，需要的向心力始终是的倍，由于 ，所以这个过程中受到的摩擦力逐渐减小，直至为零。
第三阶段，当受到的摩擦力减为零，而转速继续增大时，受到的摩擦力方向将发生变化，背离圆心，且摩擦力逐渐增大，直至增大到最大静摩擦，之后继续增加转速，将发生滑动。
可知与转盘的摩擦力先增大后减小再增大；与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力之后保持不变，故B错误，C正确；
A.当两物块恰好要与圆盘发生相对滑动时，绳子张力最大。分别对两物块有
根据牛顿第三定律始终有
解得
故A错误。
故选CD。
11.【答案】控制变量法；相同； ：。
【解析】
实验目的是研究向心力大小 与小球质量、角速度 和半径多个物理量之间的关系，因此在这个实验中，采用了控制变量法。
根据
可知，为了探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，必需保持小球质量、角速度 不变，即应选择小球质量、角速度 两个物理量相同。
根据
，
由于皮带连接的左、右两边塔轮边缘的线速度大小相等，则有
解得
12.【答案】 乙 引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性或：引力常量的得出使得可以定量计算万有引力的大小；引力常量的得出使得人们可以方便地计算出地球的质量
【解析】根据万有引力公式可得
由于引力较小，所以卡文迪许设计此实验时运用了放大法的思想，所以利用微小测量方法放大的思想的是乙图
引力常量的得出具有重大意义，比如：引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性或：引力常量的得出使得可以定量计算万有引力的大小；引力常量的得出使得人们可以方便地计算出地球的质量
故本题答案是： 乙 引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性或：引力常量的得出使得可以定量计算万有引力的大小；引力常量的得出使得人们可以方便地计算出地球的质量
13.【答案】 ； ；
【解析】根据竖直上抛运动的对称性可知小球上升、下落过程的时间均为 ，根据自由落体运动公式，有
解得该星球表面的重力加速度
静止在该星球表面的物体，根据重力等于万有引力，有
解得星球的质量
星球的体积
故该星球的密度
根据万有引力提供向心力，有
解得第一宇宙速度
14.【答案】 ；
【解析】设卫星角速度为，和分别为卫星和地球的质量，根据公式可得
在地球赤道表面，可知
解得
如图所示可知
卫星从到点，地面基站从到点，由几何关系可知，卫星一个运动周期内，在时间内比地球自转的角度多转，则
解得
15.【答案】
【解析】小球运动中受两力：重力、细线拉力，如图所示．小球圆周运动半径为：

建立如图坐标系，由牛顿定律结合向心力公式有：

解得：
解得周期：
线速度大小为：
联立解得：
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