登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
山西省朔州市怀仁市2022-2023学年高一（下）期中联考物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1．（2023高一下·怀仁期中） 2022年世界杯在卡塔尔举行，“香蕉球”是足球比赛中极具观赏性的一种进球方式．如图所示，在足球场上罚任意球时，运动员踢出的“香蕉球”，在行进过程中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是（ ）
A．合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
B．合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
C．合外力的方向与速度方向垂直
D．合外力的方向与速度方向共线
2．（2023高一下·怀仁期中） 搭载神舟十三号载人飞船的长征二号遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，载人飞船在发射升空、在轨运行、返回着陆的过程中，飞船中的宇航员会经历一系列超重和失重的过程，下列说法正确的是（ ）
A．飞船加速升空时，宇航员处于失重状态
B．飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员处于超重状态
C．飞船打开减速伞减速下降时，宇航员处于失重状态
D．飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，宇航员处于失重状态
3．（2023高一下·怀仁期中） 小明同学遥控小船做过河实验，并绘制了四幅小船过河的航线图，如图所示．图中实线为河岸，河水的流动速度不变，方向水平向右，虚线为小船从河岸驶向对岸的实际航线，小船相对于静水的速度不变，并且大于河水的流动速度．则（ ）
A．航线图甲是正确的，船头保持垂直河岸的方向，小船过河时间最短
B．航线图乙是正确的，船头保持沿垂直河岸偏向上游的方向，小船过河时间最短
C．航线图丙不正确，船头保持垂直河岸的方向，小船过河位移最短
D．航线图丁不正确，如果船头保持沿垂直河岸偏向下游的方向，船的轨迹应该是曲线
4．（2023高一下·怀仁期中） 2022年6月5日17时42分，神舟十四号与天和核心舱径向端口成功对接形成组合体．已知组合体距地面高度约为，北斗卫星的轨道高度约为，若它们的运动均可视为匀速圆周运动，则（ ）
A．组合体的运行速度小于北斗 B．组合体的角速度大于北斗
C．组合体的加速度等于北斗 D．组合体的周期大于北斗
5．（2023高一下·怀仁期中） 如图所示，是平面直角坐标系，水平、竖直，一质点从点开始做平抛运动，点是轨迹上的一点．质点在点的速度大小为，方向沿该点所在轨迹的切线方向．点为点在轴上的投影，点速度方向的反向延长线与轴相交于点．已知，，重力加速度取，则下列说法正确的是（ ）
A．平抛的初速度为
B．质点在点的速度大小为
C．质点在点的速度方向与水平方向的夹角为
D．若平抛初速度加倍，则质点下落到与点同一高度所用时间将减半
6．（2023高一下·怀仁期中） “人造月亮”是人类探索太空、寻找光明的一种构想，是指将一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星，部署在距离地球表面以内的轨道上运行．“人造月亮”若工作起来将会为我国减少数亿元的夜晚照明电费开支，其亮度最大是月亮亮度的8倍，可为城市提供夜间照明，下列关于“人造月亮”的速度和第一宇宙速度的说法中正确的是（ ）
A．“人造月亮”绕地球做圆周运动的线速度大于第一宇宙速度
B．“人造月亮”的发射速度可以小于第一宇宙速度
C．若要“人造月亮”发射后可以直接飞向太阳，则其发射速度应达到第二宇宙速度
D．绕地球运行的卫星的速度不可能大于第一宇宙速度
7．（2023高一下·怀仁期中） 如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道．点是轨道2的近地点，轨道1、2、3在点相切，点是轨道的远地点，则下列说法中正确的是（ ）
A．三条轨道中，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最大
B．卫星在轨道2上经过点的速度等于卫星在轨道3上经过点的速度
C．卫星在轨道2上经过点的加速度大于卫星在轨道3上经过点的加速度
D．卫星在轨道2上经过点的速度大于卫星在轨道2上经过点的速度
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8．（2023高一下·怀仁期中） 我国“北斗”卫星导航定位系统将由颗静止轨道卫星和颗非静止轨道卫星组成．静止轨道卫星即为同步卫星，卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道，一般用作通讯、气象等方面．下列关于同步卫星的说法中正确的是（ ）
A．同步卫星的线速度大于近地卫星的线速度
B．同步卫星轨道平面与赤道平面重合
C．所有同步卫星距离地球表面的高度均相同
D．所有同步卫星受到地球的万有引力均相同
9．（2023高一下·怀仁期中） 2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道.2023年2月9日，神舟十五号航天员乘组，迎来了首次出舱活动．核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，已知引力常量，下列说法中正确的是（ ）
A．若测得核心舱的轨道半径和线速度，即可求地球质量
B．若测得核心舱的轨道半径和地球半径，即可求地球质量
C．若测得核心舱的轨道半径和周期，即可求地球密度
D．若测得核心舱的轨道半径与地球半径的比值和周期，即可求地球密度
10．（2023高一下·怀仁期中） 如图所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为，质量为的带孔小球穿于环上，同时有一长为的细绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，当圆环以角速度绕竖直直径转动时（ ）
A．金属圆环对小球的弹力可能小于小球的重力
B．细绳对小球的拉力可能小于小球的重力
C．细绳对小球拉力与金属圆环对小球弹力可能相等
D．当时，金属圆环对小球的作用力为零
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
11．（2023高一下·怀仁期中） 某同学为了测定一竖直转轴的角速度，设计了如图所示的实验装置，所用器材有：竖直转轴、小铁球、细线．
（1）在已给器材的基础上，若只能再选一种器材进行实验操作并得到实验结果，则下列选项中正确的是____填选项前的字母
A．刻度尺 B．量角器 C．天平 D．弹簧测力计
（2）用中所选的器材，则需要测量的物理量是 用文字描述并用字母符号表示
（3）用已测量的物理量表示转轴的角速度 已知重力加速度
12．（2022高一下·北海期末）某同学根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验，实验装置图如图甲所示，提供的实验器材有：弹射器（含弹丸，如图乙所示）、铁架台（带有夹具）、米尺。
（1）在安装实验装置时应保持弹射器方向 。
（2）实验中需要测量的物理量有____。（填选项前的字母）
A．弹丸的质量m B．弹丸射出的水平距离x
C．弹射器与水平地面的高度差h D．弹射器内部弹簧的劲度系数k
（3）为减小实验误差，可进行多次实验，每次实验需要保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同，目的是 。
（4）根据实验数据计算得到弹丸的初速度v0= 。[用题目中出现的物理量和（2）中多次实验得到的平均值表示，重力加速度取g]
四、计算题（本大题共3小题，共39.0分）
13．（2023高一下·怀仁期中） 如图所示，一可视为质点、质量为的小物块在点从静止开始沿光滑轨道下滑，进入半圆形光滑轨道，运动半周后恰好能通过轨道的最高点，最后落回到倾斜轨道上．已知倾斜轨道倾角为，半圆形轨道半径，倾斜轨道与半圆轨道在点平滑连接，取，，，不计空气阻力，求：
（1）小物块经过点时的速度大小；
（2）小物块从点落回到倾斜轨道上的运动时间结果可保留根号
14．（2023高一下·怀仁期中） 宇航员在地球表面一斜坡上点，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间落到斜坡另一点上．现宇航员站在某质量分布均匀的星球表面相同的斜坡上点，沿水平方向以相同的初速度抛出一个小球，小球落在的中点．已知该星球的半径为，地球表面重力加速度为，引力常量为，球的体积公式是求：
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的质量；
（3）该星球的密度．
15．（2023高一下·怀仁期中）我国天文学家通过，在武仙座球状星团中发现一个脉冲双星系统．如图所示，假设在太空中有恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为、，，为的卫星，绕做逆时针匀速圆周运动，周期为忽略与之间的引力，与之间的引力远大于与之间的引力．万有引力常量为，求：
（1）恒星的质量；
（2）A、、三星由图示位置到再次共线所用时间；
（3）若也有一颗周期为的卫星，求卫星、的轨道半径之比．
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】曲线运动的条件；曲线运动
【解析】【解答】足球做曲线运动，则其速度方向为轨迹的切线方向；曲线运动中，合外力的方向一定指向轨迹的内侧，但是不一定与速度方向垂直，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据曲线运动的条件和特点分析。
2．【答案】D
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】A.飞船加速升空时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，A不符合题意；
B.飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，B不符合题意；
C.飞船打开减速伞减速下降时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，C不符合题意；
D.飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，引力使宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据所给过程的加速度方向，判断宇航员所处的状态。
3．【答案】A
【知识点】运动的合成与分解；小船渡河问题分析
【解析】【解答】AC.根据平行四边形定则知，船头垂直于河岸，合速度的方向偏向下游，且过河时间最短，A符合题意，C不符合题意；
B.根据平行四边形定则知，船头保持沿垂直河岸偏向上游，合速度可能垂直于河岸，此时过河的位移最短，过河时间不是最短，B不符合题意；
D.根据平行四边形定则知，船头的指向为船在静水中速度的方向，船在静水中速度与流水速度的合速度的方向应该偏小河岸下游，不可能是图中虚线方向，由于沿船头方向的分运动和沿河岸方向的分运动都是匀速直线运动，所以合运动应该也是匀速直线运动，故轨迹应为直线，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据运动的合成与分解分析小船过河问题。
4．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A.根据可得，北斗M3卫星的轨道半径大于组合体的轨道半径，可知组合体的运行速度大于北斗M3，A不符合题意；
B．根据得，所以组合体的角速度大于北斗M3，B符合题意；
C.根据得，所以组合体的加速度大于北斗M3，C不符合题意；
D．根据得，所以组合体的周期小于北斗M3，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力推导各物理量与轨道半径的关系，再根据两卫星的轨道半径关系分析各物理量的关系。
5．【答案】A
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A.根据平抛运动的推论可知Q是OM的中点，则有，竖直方向做自由落体运动，则有，可得，水平方向做匀速直线运动，则有，解得，A符合题意；
B.质点在P点的竖直速度为，所以质点在P点的速度为，B不符合题意；
C.因为，所以质点在P点的速度方向与水平方向的夹角为60°，C不符合题意；
D.平抛运动时间仅与高度有关，与水平初速度无关，下降相同高度所用时间也相同，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据平抛运动在水平分方向上做匀速直线运动，竖直分方向上做自由落体运动的规律，由运动学公式求解各物理量。
6．【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A.人造卫星在圆轨道上运行时，由万有引力提供向心力，得到运行速度，由此式可知，卫星的轨道半径越小，速度越大，地球的第一宇宙速度是人造卫星在地球表面圆轨道上运行的速度，所以“人造月亮”绕地球做圆周运动的线速度小于第一宇宙速度，A不符合题意；
B.第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最小发射速度，B不符合题意；
C.地球的第二宇宙速度是脱离地球引力束缚的最小发射速度，故若要“人造月亮”发射后可以直接飞向太阳，则其发射速度应达到第二宇宙速度，C符合题意；
D.由之前分析可得，人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度，由此式可知，人造卫星的速度不可能大于第一宇宙速度，但如果是椭圆轨道，在近地点要做离心运动，则速度会大于第一宇宙速度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，分析第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大的环绕速度；第一宇宙速度是最小的发射速度；地球的第二宇宙速度是物体脱离地球引力束缚的最小发射速度；分圆轨道和椭圆轨道两情况讨论卫星的线速度与第一宇宙速度的关系。
7．【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】A.根据开普勒第三定律可知卫星在轨道1上绕地球运行的周期最小，A不符合题意；
B.卫星在轨道2上经过A点时加速做离心运动才能变轨到轨道3，所以卫星在轨道2上经过A点时的速度小于在轨道3上经过A点时的速度，B不符合题意；
C.根据牛顿第二定律可得，解得，由于M、r都相同，则卫星在轨道2上经过A点的加速度等于卫星在轨道3上经过A点的加速度，C不符合题意；
D.根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道2上经过A点的速度大于卫星在轨道2上经过B点的速度，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据开普勒第三定律分析卫星在三轨道上的周期关系；根据变轨原理分析卫星在轨道2上A点的速度与在轨道3上A点的速度的大小关系；由牛顿第二定律分析卫星的加速度；根据开普勒第二定律分析近地点和远地点的速度关系。
8．【答案】B,C
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A.根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力有，可得，由于同步卫星的轨道半径大于地球半径，故同步卫星的线速度小于近地卫星的线速度 ，A不符合题意；
B.同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，始终相对地面静止，B符合题意；
CD.根据万有引力提供向心力可得，所有地球同步卫星周期相同，故轨道半径相同，距离地球表面的高度相同，但由于每个同步卫星自身质量不一定相同，故受到地球的万有引力也不一定相同，故C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，推导卫星的线速度与轨道半径的关系式，由关系式分析同步卫星的线速度与近地卫星的线速度的大小关系；根据同步卫星的特点分析；根据万有引力提供同步卫星做圆周运动的向心力分析同步卫星的轨道半径；由万有引力公式分析同步卫星受到的万有引力。
9．【答案】A,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB.由万有引力提供向心力可得，可得，A符合题意，B不符合题意；
CD.根据万有引力提供向心力可得解得，根据密度公式得，联立可得，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】由万有引力提供向心力推导地球质量和密度的表达式，再根据表达式分析各选项。
10．【答案】A,D
【知识点】牛顿第二定律；向心力
【解析】【解答】圆环光滑，小球受到重力、环对球的弹力和绳子的拉力，如图所示：
根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为60°，圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，当环对球的弹力背离圆心时，则有，，解得，，当时，金属圆环对小球的作用力。当环对球的弹力指向圆心时，，，解得，，由以上结果可知，绳子对小球的拉力始终大于重力，细绳对小球拉力与金属圆环对小球弹力不会相等 ；当时，环对球的弹力小于重力，时环对球的弹力大于重力，AD符合题意，BC不符合题意。
故答案为：AD。
【分析】分别讨论环对球的弹力背离圆心和指向圆心两种情况，根据牛顿第二定律推导细绳对小球的拉力和金属圆环对小球的弹力。
11．【答案】（1）A
（2）小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度h
（3）
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力
【解析】【解答】（1）小球做圆周运动，受到拉力和重力两个力作用，靠两个力的合力提供向心力；设绳子与竖直方向的夹角为，小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度为h，角速度为，根据牛顿第二定律得，得圆周运动的角速度为，可知只需要测量小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度h，即可求出角速度，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A；
（2）根据（1）可知刻度尺测量的物理量是小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度；
（3）用已测量的物理量表示转轴的角速度为。
【分析】（1）根据实验目的和实验原理，推导小球做圆周运动的角速度的表达式，根据表达式选择实验器材；（2）分解角速度的表达式分析刻度尺要测量的物理量；（3）根据测量的物理量写出角速度的表达式。
12．【答案】（1）水平
（2）B；C
（3）使弹丸射出时具有相同的平抛初速度
（4）
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】（1）为保证弹丸做平抛运动，安装时弹射器发射方向应保持水平；
（2）根据平抛运动规律，可得水平初速度
竖直方向所以实验中需测量弹丸射出的水平距离x和弹射器与水平地面的高度差h。不需要测量弹丸质量和弹射器内部弹簧的劲度系数k。
故答案为：BC。
（3）每次实验保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同是为了保证弹丸每次平抛初速度相同；
（4）在弹射器高度不变的情况下多次实验，取、x2、…的平均值作为实验数据，根据平抛运动
得
【分析】（1）为保证小球沿水平方向飞出，安装时弹射器发射方向应保持水平。
（2）根据平抛运动规律可知，需要测量的物理量为水平距离和竖直高度。
（3）每次实验保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同是为了保证弹丸每次平抛初速度相同。
（4）根据平抛运动的规律列方程求解。
13．【答案】（1）解：恰好过点，则过点时小物块所受弹力为，由向心力公式得：
代入数据解得：；
（2）解：小物块从点落回到倾斜轨道上，做平抛运动
竖直方向：
水平方向：
由几何关系得：
联立方程解得：。
【知识点】平抛运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）分析小物块在C点的受力，由牛顿第二定律求出小物块在C点时的速度大小；（2）根据平抛的运动规律，由运动学公式求解小物块从C点落回到倾斜轨道上的运动时间。
14．【答案】（1）解：小球在地球表面斜坡上做平抛运动时：水平方向上：
竖直方向上：
设斜坡的倾角为，由几何知识：
同理在该星球表面做平抛运动有
平抛初速度相同的情况下，水平位移变为原来的一半，故，则；
（2）解：对于该星球表面质量为的物体，
解得
（3）解：球的体积公式，故星球的密度。
【知识点】平抛运动；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据平抛的运动规律，由运动学公式求出该星球表面的重力加速度；（2）根据万有引力与重力相等的关系，求出该星球的质量；（3）由密度公式 求出该星球的密度。
15．【答案】（1）解：恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，角速度和周期相同，由相互间的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：
对有：
对有：
联立可得，
（2）解：因恒星、始终共线，只需要转半个圆周即可再次共线，即
另解：、、三星由图示位置到再次共线时，有
解得
（3）解：为的卫星，绕做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有
解得
同理有
得出
得出
【知识点】万有引力定律的应用；双星（多星）问题
【解析】【分析】（1）根据双星运动的规律，由A、B之间的万有引力提供A、B做圆周运动的向心力，求解恒星A、B的质量；（2）根据再次共线C转过的角度分析再次共线的时间；（3）根据中心天体对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，求出C、D两颗卫星的轨道半径，得出比值。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
山西省朔州市怀仁市2022-2023学年高一（下）期中联考物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1．（2023高一下·怀仁期中） 2022年世界杯在卡塔尔举行，“香蕉球”是足球比赛中极具观赏性的一种进球方式．如图所示，在足球场上罚任意球时，运动员踢出的“香蕉球”，在行进过程中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是（ ）
A．合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
B．合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
C．合外力的方向与速度方向垂直
D．合外力的方向与速度方向共线
【答案】B
【知识点】曲线运动的条件；曲线运动
【解析】【解答】足球做曲线运动，则其速度方向为轨迹的切线方向；曲线运动中，合外力的方向一定指向轨迹的内侧，但是不一定与速度方向垂直，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据曲线运动的条件和特点分析。
2．（2023高一下·怀仁期中） 搭载神舟十三号载人飞船的长征二号遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，载人飞船在发射升空、在轨运行、返回着陆的过程中，飞船中的宇航员会经历一系列超重和失重的过程，下列说法正确的是（ ）
A．飞船加速升空时，宇航员处于失重状态
B．飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员处于超重状态
C．飞船打开减速伞减速下降时，宇航员处于失重状态
D．飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，宇航员处于失重状态
【答案】D
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】A.飞船加速升空时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，A不符合题意；
B.飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，B不符合题意；
C.飞船打开减速伞减速下降时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，C不符合题意；
D.飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，引力使宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据所给过程的加速度方向，判断宇航员所处的状态。
3．（2023高一下·怀仁期中） 小明同学遥控小船做过河实验，并绘制了四幅小船过河的航线图，如图所示．图中实线为河岸，河水的流动速度不变，方向水平向右，虚线为小船从河岸驶向对岸的实际航线，小船相对于静水的速度不变，并且大于河水的流动速度．则（ ）
A．航线图甲是正确的，船头保持垂直河岸的方向，小船过河时间最短
B．航线图乙是正确的，船头保持沿垂直河岸偏向上游的方向，小船过河时间最短
C．航线图丙不正确，船头保持垂直河岸的方向，小船过河位移最短
D．航线图丁不正确，如果船头保持沿垂直河岸偏向下游的方向，船的轨迹应该是曲线
【答案】A
【知识点】运动的合成与分解；小船渡河问题分析
【解析】【解答】AC.根据平行四边形定则知，船头垂直于河岸，合速度的方向偏向下游，且过河时间最短，A符合题意，C不符合题意；
B.根据平行四边形定则知，船头保持沿垂直河岸偏向上游，合速度可能垂直于河岸，此时过河的位移最短，过河时间不是最短，B不符合题意；
D.根据平行四边形定则知，船头的指向为船在静水中速度的方向，船在静水中速度与流水速度的合速度的方向应该偏小河岸下游，不可能是图中虚线方向，由于沿船头方向的分运动和沿河岸方向的分运动都是匀速直线运动，所以合运动应该也是匀速直线运动，故轨迹应为直线，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据运动的合成与分解分析小船过河问题。
4．（2023高一下·怀仁期中） 2022年6月5日17时42分，神舟十四号与天和核心舱径向端口成功对接形成组合体．已知组合体距地面高度约为，北斗卫星的轨道高度约为，若它们的运动均可视为匀速圆周运动，则（ ）
A．组合体的运行速度小于北斗 B．组合体的角速度大于北斗
C．组合体的加速度等于北斗 D．组合体的周期大于北斗
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A.根据可得，北斗M3卫星的轨道半径大于组合体的轨道半径，可知组合体的运行速度大于北斗M3，A不符合题意；
B．根据得，所以组合体的角速度大于北斗M3，B符合题意；
C.根据得，所以组合体的加速度大于北斗M3，C不符合题意；
D．根据得，所以组合体的周期小于北斗M3，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力推导各物理量与轨道半径的关系，再根据两卫星的轨道半径关系分析各物理量的关系。
5．（2023高一下·怀仁期中） 如图所示，是平面直角坐标系，水平、竖直，一质点从点开始做平抛运动，点是轨迹上的一点．质点在点的速度大小为，方向沿该点所在轨迹的切线方向．点为点在轴上的投影，点速度方向的反向延长线与轴相交于点．已知，，重力加速度取，则下列说法正确的是（ ）
A．平抛的初速度为
B．质点在点的速度大小为
C．质点在点的速度方向与水平方向的夹角为
D．若平抛初速度加倍，则质点下落到与点同一高度所用时间将减半
【答案】A
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A.根据平抛运动的推论可知Q是OM的中点，则有，竖直方向做自由落体运动，则有，可得，水平方向做匀速直线运动，则有，解得，A符合题意；
B.质点在P点的竖直速度为，所以质点在P点的速度为，B不符合题意；
C.因为，所以质点在P点的速度方向与水平方向的夹角为60°，C不符合题意；
D.平抛运动时间仅与高度有关，与水平初速度无关，下降相同高度所用时间也相同，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据平抛运动在水平分方向上做匀速直线运动，竖直分方向上做自由落体运动的规律，由运动学公式求解各物理量。
6．（2023高一下·怀仁期中） “人造月亮”是人类探索太空、寻找光明的一种构想，是指将一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星，部署在距离地球表面以内的轨道上运行．“人造月亮”若工作起来将会为我国减少数亿元的夜晚照明电费开支，其亮度最大是月亮亮度的8倍，可为城市提供夜间照明，下列关于“人造月亮”的速度和第一宇宙速度的说法中正确的是（ ）
A．“人造月亮”绕地球做圆周运动的线速度大于第一宇宙速度
B．“人造月亮”的发射速度可以小于第一宇宙速度
C．若要“人造月亮”发射后可以直接飞向太阳，则其发射速度应达到第二宇宙速度
D．绕地球运行的卫星的速度不可能大于第一宇宙速度
【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A.人造卫星在圆轨道上运行时，由万有引力提供向心力，得到运行速度，由此式可知，卫星的轨道半径越小，速度越大，地球的第一宇宙速度是人造卫星在地球表面圆轨道上运行的速度，所以“人造月亮”绕地球做圆周运动的线速度小于第一宇宙速度，A不符合题意；
B.第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最小发射速度，B不符合题意；
C.地球的第二宇宙速度是脱离地球引力束缚的最小发射速度，故若要“人造月亮”发射后可以直接飞向太阳，则其发射速度应达到第二宇宙速度，C符合题意；
D.由之前分析可得，人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度，由此式可知，人造卫星的速度不可能大于第一宇宙速度，但如果是椭圆轨道，在近地点要做离心运动，则速度会大于第一宇宙速度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，分析第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大的环绕速度；第一宇宙速度是最小的发射速度；地球的第二宇宙速度是物体脱离地球引力束缚的最小发射速度；分圆轨道和椭圆轨道两情况讨论卫星的线速度与第一宇宙速度的关系。
7．（2023高一下·怀仁期中） 如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道．点是轨道2的近地点，轨道1、2、3在点相切，点是轨道的远地点，则下列说法中正确的是（ ）
A．三条轨道中，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最大
B．卫星在轨道2上经过点的速度等于卫星在轨道3上经过点的速度
C．卫星在轨道2上经过点的加速度大于卫星在轨道3上经过点的加速度
D．卫星在轨道2上经过点的速度大于卫星在轨道2上经过点的速度
【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】A.根据开普勒第三定律可知卫星在轨道1上绕地球运行的周期最小，A不符合题意；
B.卫星在轨道2上经过A点时加速做离心运动才能变轨到轨道3，所以卫星在轨道2上经过A点时的速度小于在轨道3上经过A点时的速度，B不符合题意；
C.根据牛顿第二定律可得，解得，由于M、r都相同，则卫星在轨道2上经过A点的加速度等于卫星在轨道3上经过A点的加速度，C不符合题意；
D.根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道2上经过A点的速度大于卫星在轨道2上经过B点的速度，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据开普勒第三定律分析卫星在三轨道上的周期关系；根据变轨原理分析卫星在轨道2上A点的速度与在轨道3上A点的速度的大小关系；由牛顿第二定律分析卫星的加速度；根据开普勒第二定律分析近地点和远地点的速度关系。
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8．（2023高一下·怀仁期中） 我国“北斗”卫星导航定位系统将由颗静止轨道卫星和颗非静止轨道卫星组成．静止轨道卫星即为同步卫星，卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道，一般用作通讯、气象等方面．下列关于同步卫星的说法中正确的是（ ）
A．同步卫星的线速度大于近地卫星的线速度
B．同步卫星轨道平面与赤道平面重合
C．所有同步卫星距离地球表面的高度均相同
D．所有同步卫星受到地球的万有引力均相同
【答案】B,C
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A.根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力有，可得，由于同步卫星的轨道半径大于地球半径，故同步卫星的线速度小于近地卫星的线速度 ，A不符合题意；
B.同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，始终相对地面静止，B符合题意；
CD.根据万有引力提供向心力可得，所有地球同步卫星周期相同，故轨道半径相同，距离地球表面的高度相同，但由于每个同步卫星自身质量不一定相同，故受到地球的万有引力也不一定相同，故C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，推导卫星的线速度与轨道半径的关系式，由关系式分析同步卫星的线速度与近地卫星的线速度的大小关系；根据同步卫星的特点分析；根据万有引力提供同步卫星做圆周运动的向心力分析同步卫星的轨道半径；由万有引力公式分析同步卫星受到的万有引力。
9．（2023高一下·怀仁期中） 2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道.2023年2月9日，神舟十五号航天员乘组，迎来了首次出舱活动．核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，已知引力常量，下列说法中正确的是（ ）
A．若测得核心舱的轨道半径和线速度，即可求地球质量
B．若测得核心舱的轨道半径和地球半径，即可求地球质量
C．若测得核心舱的轨道半径和周期，即可求地球密度
D．若测得核心舱的轨道半径与地球半径的比值和周期，即可求地球密度
【答案】A,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB.由万有引力提供向心力可得，可得，A符合题意，B不符合题意；
CD.根据万有引力提供向心力可得解得，根据密度公式得，联立可得，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】由万有引力提供向心力推导地球质量和密度的表达式，再根据表达式分析各选项。
10．（2023高一下·怀仁期中） 如图所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为，质量为的带孔小球穿于环上，同时有一长为的细绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，当圆环以角速度绕竖直直径转动时（ ）
A．金属圆环对小球的弹力可能小于小球的重力
B．细绳对小球的拉力可能小于小球的重力
C．细绳对小球拉力与金属圆环对小球弹力可能相等
D．当时，金属圆环对小球的作用力为零
【答案】A,D
【知识点】牛顿第二定律；向心力
【解析】【解答】圆环光滑，小球受到重力、环对球的弹力和绳子的拉力，如图所示：
根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为60°，圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，当环对球的弹力背离圆心时，则有，，解得，，当时，金属圆环对小球的作用力。当环对球的弹力指向圆心时，，，解得，，由以上结果可知，绳子对小球的拉力始终大于重力，细绳对小球拉力与金属圆环对小球弹力不会相等 ；当时，环对球的弹力小于重力，时环对球的弹力大于重力，AD符合题意，BC不符合题意。
故答案为：AD。
【分析】分别讨论环对球的弹力背离圆心和指向圆心两种情况，根据牛顿第二定律推导细绳对小球的拉力和金属圆环对小球的弹力。
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
11．（2023高一下·怀仁期中） 某同学为了测定一竖直转轴的角速度，设计了如图所示的实验装置，所用器材有：竖直转轴、小铁球、细线．
（1）在已给器材的基础上，若只能再选一种器材进行实验操作并得到实验结果，则下列选项中正确的是____填选项前的字母
A．刻度尺 B．量角器 C．天平 D．弹簧测力计
（2）用中所选的器材，则需要测量的物理量是 用文字描述并用字母符号表示
（3）用已测量的物理量表示转轴的角速度 已知重力加速度
【答案】（1）A
（2）小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度h
（3）
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力
【解析】【解答】（1）小球做圆周运动，受到拉力和重力两个力作用，靠两个力的合力提供向心力；设绳子与竖直方向的夹角为，小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度为h，角速度为，根据牛顿第二定律得，得圆周运动的角速度为，可知只需要测量小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度h，即可求出角速度，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A；
（2）根据（1）可知刻度尺测量的物理量是小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度；
（3）用已测量的物理量表示转轴的角速度为。
【分析】（1）根据实验目的和实验原理，推导小球做圆周运动的角速度的表达式，根据表达式选择实验器材；（2）分解角速度的表达式分析刻度尺要测量的物理量；（3）根据测量的物理量写出角速度的表达式。
12．（2022高一下·北海期末）某同学根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验，实验装置图如图甲所示，提供的实验器材有：弹射器（含弹丸，如图乙所示）、铁架台（带有夹具）、米尺。
（1）在安装实验装置时应保持弹射器方向 。
（2）实验中需要测量的物理量有____。（填选项前的字母）
A．弹丸的质量m B．弹丸射出的水平距离x
C．弹射器与水平地面的高度差h D．弹射器内部弹簧的劲度系数k
（3）为减小实验误差，可进行多次实验，每次实验需要保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同，目的是 。
（4）根据实验数据计算得到弹丸的初速度v0= 。[用题目中出现的物理量和（2）中多次实验得到的平均值表示，重力加速度取g]
【答案】（1）水平
（2）B；C
（3）使弹丸射出时具有相同的平抛初速度
（4）
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】（1）为保证弹丸做平抛运动，安装时弹射器发射方向应保持水平；
（2）根据平抛运动规律，可得水平初速度
竖直方向所以实验中需测量弹丸射出的水平距离x和弹射器与水平地面的高度差h。不需要测量弹丸质量和弹射器内部弹簧的劲度系数k。
故答案为：BC。
（3）每次实验保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同是为了保证弹丸每次平抛初速度相同；
（4）在弹射器高度不变的情况下多次实验，取、x2、…的平均值作为实验数据，根据平抛运动
得
【分析】（1）为保证小球沿水平方向飞出，安装时弹射器发射方向应保持水平。
（2）根据平抛运动规律可知，需要测量的物理量为水平距离和竖直高度。
（3）每次实验保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同是为了保证弹丸每次平抛初速度相同。
（4）根据平抛运动的规律列方程求解。
四、计算题（本大题共3小题，共39.0分）
13．（2023高一下·怀仁期中） 如图所示，一可视为质点、质量为的小物块在点从静止开始沿光滑轨道下滑，进入半圆形光滑轨道，运动半周后恰好能通过轨道的最高点，最后落回到倾斜轨道上．已知倾斜轨道倾角为，半圆形轨道半径，倾斜轨道与半圆轨道在点平滑连接，取，，，不计空气阻力，求：
（1）小物块经过点时的速度大小；
（2）小物块从点落回到倾斜轨道上的运动时间结果可保留根号
【答案】（1）解：恰好过点，则过点时小物块所受弹力为，由向心力公式得：
代入数据解得：；
（2）解：小物块从点落回到倾斜轨道上，做平抛运动
竖直方向：
水平方向：
由几何关系得：
联立方程解得：。
【知识点】平抛运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）分析小物块在C点的受力，由牛顿第二定律求出小物块在C点时的速度大小；（2）根据平抛的运动规律，由运动学公式求解小物块从C点落回到倾斜轨道上的运动时间。
14．（2023高一下·怀仁期中） 宇航员在地球表面一斜坡上点，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间落到斜坡另一点上．现宇航员站在某质量分布均匀的星球表面相同的斜坡上点，沿水平方向以相同的初速度抛出一个小球，小球落在的中点．已知该星球的半径为，地球表面重力加速度为，引力常量为，球的体积公式是求：
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的质量；
（3）该星球的密度．
【答案】（1）解：小球在地球表面斜坡上做平抛运动时：水平方向上：
竖直方向上：
设斜坡的倾角为，由几何知识：
同理在该星球表面做平抛运动有
平抛初速度相同的情况下，水平位移变为原来的一半，故，则；
（2）解：对于该星球表面质量为的物体，
解得
（3）解：球的体积公式，故星球的密度。
【知识点】平抛运动；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据平抛的运动规律，由运动学公式求出该星球表面的重力加速度；（2）根据万有引力与重力相等的关系，求出该星球的质量；（3）由密度公式 求出该星球的密度。
15．（2023高一下·怀仁期中）我国天文学家通过，在武仙座球状星团中发现一个脉冲双星系统．如图所示，假设在太空中有恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为、，，为的卫星，绕做逆时针匀速圆周运动，周期为忽略与之间的引力，与之间的引力远大于与之间的引力．万有引力常量为，求：
（1）恒星的质量；
（2）A、、三星由图示位置到再次共线所用时间；
（3）若也有一颗周期为的卫星，求卫星、的轨道半径之比．
【答案】（1）解：恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，角速度和周期相同，由相互间的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：
对有：
对有：
联立可得，
（2）解：因恒星、始终共线，只需要转半个圆周即可再次共线，即
另解：、、三星由图示位置到再次共线时，有
解得
（3）解：为的卫星，绕做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有
解得
同理有
得出
得出
【知识点】万有引力定律的应用；双星（多星）问题
【解析】【分析】（1）根据双星运动的规律，由A、B之间的万有引力提供A、B做圆周运动的向心力，求解恒星A、B的质量；（2）根据再次共线C转过的角度分析再次共线的时间；（3）根据中心天体对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，求出C、D两颗卫星的轨道半径，得出比值。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1
