山西省太原市第五中学校2024-2025学年高一下学期5月月考物理试卷（含解析）

山西省太原市第五中学校2024-2025学年高一下学期5月月考物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（　　）
A．第谷通过严密的数学运算，得出了行星的运动规律
B．开普勒通过天文仪器观察到行星绕太阳运动的轨道是椭圆
C．牛顿通过开普勒第三定律推导万有引力定律，卡文迪什用实验测出了引力常量的数值
D．牛顿比较月球和近地卫星的向心加速度，进行了“月—地检验”证明和推广万有引力定律
2．对于万有引力定律的表达式，下列说法正确的是（　　）
A．若m1>m2，则两物体之间m1所受万有引力比m2的大
B．当物体间的距离趋近于0时，物体间的万有引力无穷大
C．引力常量G的单位为N m2/kg2
D．该表达式只能用来计算质点与质点间的万有引力大小
3．如图所示，木星是太阳系内质量和体积最大的行星，木星绕太阳沿椭圆轨道运动，P点为近日点，Q点为远日点，P点到太阳的距离为PQ距离的四分之一，M、N为轨道短轴的两个端点，木星运行的周期为T，若只考虑木星和太阳之间的引力作用，下列说法正确的是（　　）
A．木星从P到Q的加速度越来越小
B．木星与太阳连线和地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等
C．若木星的轨道长轴是地球轨道长轴的4倍，则木星绕太阳一圈的周期为4年
D．木星经过P点的速度小于经过Q点的速度
4．如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知、、三颗卫星均做匀速圆周运动，其中是地球同步卫星，则下列说法正确的是（　　）
A．卫星的速度可能大于
B．卫星的角速度小于地球自转角速度
C．卫星的加速度小于卫星的加速度
D．地球对卫星的引力小于地球对卫星的引力
5．“天问一号”从地球发射后，先在如图甲所示地球轨道的P点沿地火转移轨道向火星轨道的Q点运动，再依次进入如图乙所示的火星调相轨道和停泊轨道，火星调相轨道和停泊轨道相切于M点，关于“天问一号”说法正确的是（　　）
A．发射速度介于11.2km/s与16.7 km/s之间
B．卫星调相轨道周期小于卫星停泊轨道周期
C．在地火转移轨道运动时速度减小，始终小于地球绕太阳的速度
D．卫星从火星调相轨道M点要加速进入火星停泊轨道
6．如图甲所示是一对相互环绕旋转的质量不等的双黑洞系统，其示意图如图乙所示，双黑洞A、B在相互之间的万有引力作用下，绕其连线上的O点做匀速圆周运动，若黑洞A、B做圆周运动的半径之比为1：2，下列说法正确的是（　　）
A．黑洞A、B做圆周运动的角速度之比为1：2
B．黑洞A、B做圆周运动的向心力大小之比为2：1
C．黑洞A、B做圆周运动的线速度之比为1：2
D．黑洞A、B的质量之比为1：1
7．如图所示，在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使同一小钢球先后从斜面上A、B位置由静止释放滚下，钢球沿桌面飞出后均做平抛运动，最终落到同一水平面上。比较两次平抛运动，变化的物理量是（　　）
A．速度的变化率 B．落地时瞬时速度
C．重力的平均功率 D．落地时重力的瞬时功率
二、多选题
8．下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．甲图中，汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎
B．乙图中，如果行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压外轨，会使外轨受损
C．丙图中所示是圆锥摆，减小θ，但保持圆锥摆的高不变，则圆锥摆的角速度变大
D．丁图中，波轮洗衣机脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动，衣服受到向心力、重力、弹力和摩擦力，共4个力的作用
9．由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同。假设地球可视为质量均匀分布的球体，地球表面两极处的重力加速度大小为g，地球球体半径为R，地球自转的周期为T，引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．地球的质量为
B．地球的密度为
C．地球近地卫星的运行速度为
D．地球在赤道处的重力加速度大小为
10．质量为的物体在水平面上沿直线运动，受到的阻力大小恒定。经某点开始沿运动方向的水平拉力F与运动距离x的关系如图所示，物体做匀速直线运动。下列对图示过程的说法正确的是（　　）
A．在处物体加速度大小为
B．拉力对物体做功为
C．物体克服阻力做功为
D．合力对物体做功为
三、实验题
11．用如图所示的实验装置探究向心力大小的表达式。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周动。挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的等分格可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
（1）探究向心力与质量的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径 （选填“相同”“不相同”）的轮盘上，此时两小球转动的角速度应该 （选填“相同”“不相同”）；
（2）若皮带套左右两个塔轮的半径分别为，。某次实验使，则A、C两处的角速度之比为 。
（3）利用本仪器探究向心力大小的表达式过程中，用到的最主要的科学方法是 。（选填“理想法”“等效法”“控制变量法”）
12．小明同学用如图甲所示的实验装置研究物体做平抛运动规律。
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线 。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛 。
(2)以抛出点为原点，沿水平和竖直建立坐标系，小球运动轨迹如图乙所示，据图乙中的数据算出小球做平抛运动的初速度为 。（取）
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 ，运动到点时的速度为 。（g取）
四、解答题
13．如图所示，一个质量为M、密度均匀的球体半径为r，在距球心2r处有一质量为m的质点。若以球心O为中心挖去一个半径为的球体，万有引力常量为G；求剩下部分对质点的万有引力的大小。
14．如图所示，地球赤道上空有一颗运行方向与地球自转方向相同的卫星，卫星对地球的最大张角，赤道地面上有一个卫星监测站（图中未画出）。已知地球半径为R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，不计地球自转对表面重力加速度的影响，求：
(1)卫星运行速度大小；
(2)监测站能连续监测到卫星的最长时间。
15．如图所示，为竖直光滑圆弧轨道的直径，其半径端切线水平。水平轨道与半径的光滑圆弧轨道相接于点，为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道对应的圆心角。一质量为的小球（视为质点）从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道，并从点飞出，取。
(1)若小球恰好能从点飞出，求小球落地点与点的水平距离。
(2)若小球从点飞出，经过点恰好沿切线进入圆弧轨道，求：
①小球从点飞出的速度大小；
②小球在点对圆弧轨道的压力大小；
③小球在点受到的支持力的大小。
山西省太原市第五中学校2024-2025学年高一下学期5月月考物理试题参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C A C A C B AB BD BC
11． 相同 相同 控制变量法
12．(1) 水平 初速度相同
(2)1.5
(3) 1.0
13．
【详解】剩下部分对质点的万有引力F剩应等于完整球体对质点的引力减去被挖去的小球体对质点的引力，根据万有引力定律
解得
被挖去的小球体的质量为
而大球体的质量为
联立解得剩下部分对质点的万有引力为
14．(1)
(2)
【详解】（1）设地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星的轨道半径为r。由几何关系
解得r=2R
质量为m0的物体在地球表面重力等于在地球表面所受引力
质量为m的卫星受万有引力提供向心力，有
联立解得卫星运行
（2）设卫星运行周期为T1，根据万有引力提供向心力
有
解得
卫星的通讯信号视为沿直线传播，由于地球遮挡，使卫星和地面监测站不能一直保持直接通讯，保持直线通讯的时间内，如图所示
卫星A比地面监测站B多转过的角度为
设监测站能连续监测到卫星的最长时间为t，则
解得
15．(1)
(2)① ② ③
【详解】（1）小球恰好能从点飞出，在点，重力提供向心力，有
又小球落地时间满足
水平位移
联立解得
（2）①将小球在处的速度分解在竖直方向上有
在水平方向上有
联立并代入数据得
②在处，对小球，由牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律知，圆弧轨道受到的压力大小
③小球在处速度
其受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
解得