吉林省通化市辉南县第六中学2023-2024学年高一下学期3月半月考物理试卷（含解析）

辉南县第六中学2023-2024学年高一下学期3月半月考
物理试卷
一、单选题
1．关于万有引力定律，下列说法中正确的是（　　）
A．万有引力只存在于天体与天体之间，教室内两位同学之间没有万有引力
B．牛顿发现万有引力定律，并运用其测出了地球的质量因而被誉为“称量地球质量的人”
C．若两个质点的质量不变，距离减小到原来的一半，它们间的万有引力变为原来的二倍
D．万有引力定律的发现具有极其伟大的意义，海王星的发现就是其运用的成果，人们称之为“笔尖下发现的行星”
2．近几年各学校流行跑操．在通过圆形弯道时，每一列的连线沿着跑道；每一排的连线是一条直线且必须与跑道垂直；在跑操过程中，每位同学之间的间距保持不变．如图为某中学某班学生以整齐的步伐通过圆形弯道时的情形，此时此刻
A．同一列的学生的线速度相同
B．同一排的学生的线速度相同
C．全班同学的角速度相同
D．同一列的学生受到的向心力相同
3．木星的卫星至少有16颗，其中木卫一、木卫二、木卫三、木卫四是意大利天文学家伽利略在1610年用自制的望远镜发现的．伽利略用木星的直径作为量度单位，测量了木星的轨道．他发现，最接近木星的木卫一的周期是1.8天，木卫一距离木星中心4.2个木星直径单位．木卫四的周期是16.7天，预测木卫四与木星中心的距离是（　　）
A．6个木星直径 B．19个木星直径 C．40个木星直径 D．160个木星直径
4．汽车驶过半径为R的凸形桥面，要使它不至于从桥的顶端飞出，车速必须小于或等于（ ）.
（ ）.
A． B． C． D．
5．下面四个公式中表示匀速圆周运动的向心加速度，表示匀速圆周运动的线速度，表示匀速圆周运动的角速度，表示周期，表示匀速圆周运动的半径，则下面四个式子中正确的是（　　）
①②③④
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
6．关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向，下列说法正确的是（　　）
A．沿切线方向 B．指向圆心
C．与线速度方向相同 D．与线速度方向相反
7．如图是无人机绕拍摄主体飞行时，在水平面内做匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为m，轨道平面距拍摄对象高度为h，无人机与拍摄对象距离为r，飞行时线速度大小为v，则无人机做匀速圆周运动时（　　）
A．无人机所受空气作用力为mg
B．无人机所需的向心力为
C．无人机飞行时速度不变
D．无人机绕行一周的周期为
8．甲（质量为80kg）、乙（质量为40kg）两名溜冰运动员，面对面拉着轻弹簧做圆周运动的溜冰表演，如图所示，此时两人相距0.9m且弹簧秤的示数为6N，下列说法正确的是（　　）
A．甲的线速度为0.4m/s
B．乙的角速度为
C．两人的运动半径均为0.45m
D．甲的运动半径为0.3m
9．如图为一皮带传动装置，右轮半径为r，a为它边缘上一点；左侧是一轮轴，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r。c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上。若传动过程中皮带不打滑，则（　　）
A．a点和b点的线速度大小相等
B．a点和b点的角速度大小相等
C．a点和c点的线速度大小相等
D．a点和d点的周期大小相等
10．有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动)，以速度v接近行星赤道表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得(　　)
A．该行星的半径为
B．该行星的平均密度为
C．该行星的质量为
D．该行星表面的重力加速度为
11．在“天宫课堂”上，航天员王亚平摇晃装有水和油的小瓶，静置后水和油混合在一起没有分层．图甲为航天员叶光富启动“人工离心机”，即用绳子一端系住装有水油混合的瓶子，以绳子的另一端O为圆心做如图乙所示的圆周运动，一段时间后水和油成功分层，在旋转过程中，下列说法正确的是（　　）
A．水层的角速度比油层大
B．水层的线速度比油层大
C．水层对油的作用力大于油层对水的作用力
D．水层与油层没有相互作用
12．经过近半个世纪的高速发展，我国航天事业取得了巨大的成就．2016年10月19日，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功对接；2017年6月，我国又成功发射“量子科学实验卫星”，实现了远距离量子纠缠，刷新世界纪录．已知“墨子号”的轨道高度为100km，“天宫二号”的轨道高度为393km，两者都围绕地球做匀速圆周运动，可以推断（　　）
A．“墨子号”的线速度小于“天宫二号”的线速度
B．“墨子号”的周期小于“天宫二号”的周期
C．“墨于号”相对地面是静止的
D．“墨子号”的质量大于“天宫二号”的质量
二、多选题
13．北京时间2022年6月5日20时50分，“神舟十四号”3名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲全部顺利进入“天和”核心舱。已知核心舱距地球的高度为h，绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v，地球的半径为R，引力常量为G，把地球看成质量分布均匀的球体，球体的体积公式（r为球体的半径），不考虑地球自转的影响。下列说法正确的是（　　）
A．地球的质量为
B．核心舱转动的角速度为
C．地球表面的重力加速度大小为
D．地球的密度为
14．对于做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是（　　）
A．线速度不变
B．线速度时刻在改变
C．角速度不变
D．角速度时刻在改变
15．如图甲所示，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为，此时绳子的拉力大小为，拉力与速度的平方的关系如图乙所示。已知重力加速度为，以下说法正确的是（　　）
A．圆周运动半径
B．小球的质量
C．图乙图线的斜率只与小球的质量有关，与圆周运动半径无关
D．若小球恰好能做完整圆周运动，则经过最高点的速度
三、解答题
16．2016年11月18日13时59分，“神舟十一号”飞船返回舱在内蒙古中部预定区域成功着陆，执行飞行任务的航天员在“天宫二号”空间实验室工作生活30天后，顺利返回祖国，创造了中国航天员太空驻留时间的新纪录，标志着我国载人航天工程空间实验室任务取得重要成果。已知月球表面的重力加速度大小，月球的半径为R，引力常量为G。请你试求出：
（1）月球的质量M；
（2）月球的平均密度；
（3）月球的第一宇宙速度；
17．如图所示，水平轨道AB与竖直半圆形轨道BC在B点相切。质量的小物块（可视为质点）以一定的初速度从水平轨道的A点向左运动，进入圆轨道后，沿圆轨道内侧做圆周运动，恰好到达最高C，之后离开圆轨道，做平抛运动，落在圆轨道上的D点。已知小物块在B点进入圆轨道瞬间，速度m/s，圆轨道半径m，重力加速度m/s2，忽略空气阻力。求：
（1）小物块从B点进入圆轨道瞬间对轨道压力的大小；
（2）小物块到达C点的瞬时速度的大小；
（3）小物块的落点D与B点的距离。
18．（附加题）如图所示，位于水平面上的物体A，在斜向上的恒定拉力作用下，由静止开始向右做匀加速直线运动。已知物体质量为的大小为，方向与速度的夹角为，物体与水平面间的动摩擦因数为0．5，取；则：
（1）第末，拉力对物体做功的功率是多大；
（2）从开始运动到物体前进的过程中，拉力对物体做功的平均功率是多大。
参考答案：
1．D
【详解】A．万有引力存在于一切物体之间，A错误；
B．万有引力定律是由牛顿发现的，卡文迪许通过实验测得万有引力常量，被誉为“称量地球质量的人”，B错误；
C．若两物体的质量不变，它们间的距离减小到原来的一半，根据万有引力定律公式
可得，它们间的万有引力变为原来的四倍，C错误；
D．万有引力定律的发现具有极其伟大的意义，海王星的发现就是其运用的成果，D正确。
故选D。
2．C
【详解】AC．各位学生以整齐的步伐通过圆形弯道时，因每一排的连线是一条直线，且与跑道垂直，相当于共轴转动，所以全班同学的角速度相同，由于同一列的学生的线速度方向不同，所以线速度不同，故A错误，C正确．
B．根据v=ωr知，同一排的学生的半径不同，则线速度不同，故B错误．
D．根据F=mω2r知，同一列的学生受到的向心力大小不一定相等，向心力方向也不同，所以向心力不同，故D错误．
3．B
【详解】木星的卫星绕着木星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：，故；故；故r4=4.42r1=4.42×4.2木星直径≈19木星直径；故选B．
4．B
【详解】当汽车不至于从桥面飞离时需满足
即
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论相符，选项B正确；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D错误；
故选B.
6．A
【详解】根据向心加速度的基本公式
an=
由
v=ωr
则
an=ω2r
又
则
故选A。
7．B
【详解】做匀速圆周运动物体的向心加速度方向总是指向圆心，与线速度方向垂直。
故选B。
8．D
【详解】A．无人机做匀速圆周运动，重力方向竖直向下，所需向心力水平方向，则空气对无人机的作用力斜向上方，大于重力，故A错误；
B．由几何关系可得，无人机做匀速圆周运动的半径为
则无人机所需的向心力为
故B错误；
C．无人机飞行时速度大小不变，方向改变，故C错误；
D．无人机绕行一周的周期为
故D正确。
故选D。
9．D
【详解】CD．弹簧秤对甲、乙两名运动员的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律得
由于甲、乙两名运动员面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，所以有
则
两人相距0.9m，所以两人的运动半径不同
故C错误D正确；
B．根据
得角速度
故B错误；
A．根据线速度
得甲的线速度是
故A错误。
故选D。
11．C
【详解】A．由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，则，b、 c两点为共轴的轮子上两点，，由于 ，根据 ，则 ， A错误；
B．b、c两点为共轴的轮子上两点，，a、 c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，根据，则 ，所以，B错误 ；
C．由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，则，C正确；
D．a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，，根据 ，则，c、d 两点为共轴的轮子上两点，则 ，所以，D错误。
故选C。
12．BD
【详解】A.根据周期与线速度的关系，可得，A错误；
C.根据万有引力提供向心力
可得
C错误；
B.由得，B正确；
D.行星表面的万有引力等于重力
得
故D正确。
故选BD。
13．B
【详解】AB．水的密度大于油的密度，所以混合液体中取半径相同处体积相等的水和油的液体小球，水球的质量更大，根据可知，水球需要的向心力更大，故当水油分层后水在瓶底，油在表面，水和油做圆周运动的半径不相同，角速度相同，根据知，水比油的半径大时，线速度也大，B正确，A错误；
C．水对油的作用力和油对水的作用力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，此二力大小相等方向相反，C错误；
D．油做圆周运动的向心力由水提供，故水对油有指向圆心的作用力，D错误。
故选B。
14．B
【详解】由题意知墨子号的轨道半径小于天宫二号的轨道半径，故：
A．卫星绕地球做圆周运动，万有引力做向心力，故有：
所以
即半径越大，运行线速度越小，所以，“墨子号”的线速度大于“天宫二号”的线速度，故A错误；
B．据，可得周期
墨子号的轨道半径小，故其周期小于天宫二号周期，故B正确；
C．墨子号不是地球同步卫星，故其相对地球是运动，故C错误；
D．据万有引力提供圆周运动的向心力不能求得环绕天体的质量，由题意无法得出墨子号与天宫二号质量大小关系，故D错误．
故选B．
15．AD
【详解】AD．设地球的质量为，核心舱的质量为，根据万有引力提供向心力有
可得
由公式可得，地球的密度为
故AD正确；
B．根据公式可得，核心舱转动的角速度为
故B错误；
C．根据题意，设地球表面物体的质量为，由万有引力等于重力有
又有
可得
故C错误；
故选AD。
16．BC
【详解】AB．如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动。应该注意的是匀速圆周的线速度方向是在时刻变化的。所以线速度也是在时刻改变的，故A错误，B正确；
CD．由于匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，物体在相等时间内通过的弧长相等所以物体在相等时间内转过的角度也相等。因此可以说匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动，故C正确，D错误。
故选BC。
18．AB
【详解】A．当时，此时绳子的拉力为零，物体的重力提供向心力，则
解得
故
圆周运动半径为
故A正确；
B．当时，对物体受力分析，根据向心力方程得
解得小球的质量为
故B正确；
C．小球经过最高点时，根据向心力方程得
解得
图乙图线的斜率为
与小球的质量和圆周轨道半径有关，故C错误；
D．若小球恰好能做完整圆周运动，即小球在最高点有
由图知
即
故D错误。
故选AB。
19．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，在月球表面有
解得月球的质量
（2）月球的平均密度为
（3）某卫星在月球表面附近绕其做圆周运动时有
又有
解得月球的第一宇宙速度
20．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）在B点，设轨道对小物块的支持力为，根据牛顿第二定律
根据牛顿第三定律可得小物块从B点进入圆轨道瞬间对轨道压力
联立解得
（2）小物块恰好到达最高C，在点根据牛顿第二定律
解得
（3）小物块从点飞出后做平抛运动，竖直方向
水平方向
联立解得
21．（1）960W；（2）480W
【详解】（1）水平面对物体的支持力大小
由牛顿第二定律得
故
第末，物体的速度大小
第末，拉力对物体做功的功率
（2）从开始运动到物体前进，有
故所用时间为
该过程中拉力对物体做功
拉力对物体做功的平均功率