安徽省宣城中学2011-2012学年高一第二学期期中考试物理试题

安徽省宣城中学2011-2012学年高一第二学期期中考试物理试
题
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90 分钟。

第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、本题包括10小题，每小题4分，共40分，在每一小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。

1．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程．对以下几位物理学家所
做科学贡献的叙述正确是（ ）
A ．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G
B ．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星
C ．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学
D ．开普勒经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点 2．关于做曲线运动的物体，下列说法中正确的是（ ）
A ．物体所受的合力可能为零
B ．物体有可能处于平衡状态
C ．物体在不同时刻的加速度方向可能相同
D ．物体的合外力方向可能与速度方向共线
3．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M 向N 行驶，速度逐渐减小，下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F 的四种方向，你认为哪一种有可能（ ）
4．对于万有引力定律的数学表达式12
2m m F G
r
，理解正确的是（ ） A ．公式中G 为引力常数，是人为规定的 B ．r 趋近于零时，万有引力趋于无穷大
C ．m 1、m 2之间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力
D ．m 1、m 2之间的万有引力总是大小相等，与m 1、m 2的质量是否相等无关
5. 关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ ） A ．它是人造地球同步卫星的运行速度 B ．它是使卫星进入近地圆轨道的最小发射速度 C ．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小运行速度
D ．它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度
6．同步卫星是指相对于地面静止的人造地球卫星。

关于同步卫星，下列说法中正确的是（ ）
A ．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同数值
B ．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C ．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同数值
D ．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
7．若做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍后，仍可以做匀速圆周运动，则（ ）
A. 根据公式v rw =，可知卫星的线速度将增大到原来的2倍
B. 根据公式2v F m r =，可知卫星所需要的向心力将减小到原来的1
2
C. 根据公式2Mm F G r =，可知地球提供的向心力将减小到原来的1
4
D. 根据选项B 和C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的
1
2
8．如图所示，从倾角为θ的斜面上的A 点，以水平速度v 0抛出一个小球，不计空气阻力，它落到斜面上B 点所用的时间为（ ）
A ．
02tan v g θ B ．02sin v g
θ
C ．
0tan v
g θ D ．0sin v g
θ 9．设在地球上和某天体表面上以相同的初速度竖直上抛一小球，小球上升的最大高度之比为K （均不计阻力），且已知地球与该天体的半径之比也为K ，则地球与此天
体的质量之比为（ ）
A ．1
B ．K
C ．2
K D ．
1K
10．2007年9月24日，“嫦娥一号”探月卫星发射升空，实现了中华民族千年奔月的梦想。

若“嫦娥一号”沿圆形轨道绕月球飞行的半径为R ，国际空间站沿圆形轨道绕地球匀速圈周运动的半径为4R ， 地球质量是月球质量的81倍。

根据以上信息可以确定（ ） A ．国际空间站与“嫦娥一号”的加速度之比为9 ：4 B ．国际空间站与“嫦娥一号”的线速度之比为1 ：2 C ．国际空间站与“嫦娥一号”的角速度之比为1 ：8 D ．国际空间站与“嫦娥一号”的周期之比为8 ：9
第Ⅱ卷（非选择题共60分）
二、本题包括3小题，每空2分，共16分。

把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。

11．图甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图和所测数据，0点为抛出点。

（1）实验前应先调节斜槽使____；
（2）为确定小球的轨迹，应注意每次小球都应从轨道_____ 释放；
（3）根据图乙中给出的数据，计算小球做平抛运动的初速度v0= m/s。

（g = 9.8m/s2）
12．若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，其半径是地球半径的1.5倍，则这颗行星的第一宇宙速度为km/s。

13．如图所示，在一个内壁光滑的圆锥桶内，两个质量分别为2m和m的小球A与B，紧贴着桶的内壁分别在不同高度的水平面做匀速圆周运动。

（选填“＞”、“=”或“＜”）
v v；
试比较：（1）线速度大小：_______
A B
w w；
（2）角速度大小：_______
A B
F F；
（3）向心力大小：_______
A B
a a；
（4）向心加速度大小：______
A B
三、本题包括4小题，计44分，解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步
骤。

只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

14. （10分）
如图所示，一架装载救援物资的飞机，在距水平地面h = 500m的高处以v = 100m/s的水平速度飞行。

地面上A、B两点间的距离x = 100m，飞机在离A点的水平距离x0=950m 时投放救援物资，不计空气阻力，g取10m/s2。

试求：
（1）救援物资从离开飞机到落至地面所经历的时间；
（2）通过计算说明，救援物资能否落在AB区域内。

15．（10分）
如图所示，一长度L = 0.5m 、质量可以忽略的杆，其下端固定于O 点，上端连接着一个质量m = 2 kg 的小球A ，杆可以绕O 点无摩擦转动，即A 球绕O 点做圆周运动；现使A 球在竖直平面内做圆周运动，当小球A 通过最高点时，试求在下列两种情况下杆对球的作用力大小。

（g 取10m/s 2）
（1）当小球A 的速率v 1 = 1m/s 时； （2）当小球A 的速率v 2 = 4m/s 时。

16．（12分）
已知万有引力常量G ，地球半径R ，月球和地球之间的距离r ，同步卫星距地面的高度h ，月球绕地球的运转周期T 1，地球的自转周期T 2，地球表面的重力加速度g 。

某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M 的方法：
同步卫星绕地球作圆周运动，由h T m h Mm G 2
22⎪⎭
⎫ ⎝⎛=π得2324GT h M π=
（1）请判断上面的结果是否正确，并说明理由。

如不正确，请给出正确的解法和结果。

（2）请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。

17．（12分）
我国月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，约用十年左右时间完成，这极大的提高了同学们对月球的关注程度。

以下是某同学就有关月球知识设计的两个问题，现请你解答：
（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径r。

（2）若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球落回到抛出点。

已知月球半径为R月，万有引力常量为G。

试求出月球的质量M月。

物理试题参考答案及评分标准
一、选择题：（每小题4分，共40分）
11．（1）使其末端水平； （2）同一位置静止释放； （3）1.6 m/s ； 12． 16m/s 2 13．（1）> ； （2）< ； （3）> ； （4）= ；
三、计算题：（共计44分） 14．【解析】（10分）
（1）根据题意，抛出的救援物资做平抛运动，竖直方向看做自由落体，则可列方程： 2
12
h gt = ……………………………………………………… （2分）
解得： 10t s = ……………………………………………………… （2分）
（2）由题意得，水平方向可看作匀速直线运动，则可列方程：
0x v t = ……………… （2分）
解得： 1000x m = …………………………………………………… （2分）
由于满足：x x s x +<<00，所以救援物资能落在AB 区域内 …………………… （2
分） 15．【解析】（10分） （1）当小球A 过最高点的速率v 1 = 1m/s 时，设此时杆对小球的作用力表现为向上的支持力
N F ，由题意得知： 2
1N v mg F m L
-= ……………………………
（2分）
解得： 16N F N = …………………… （2分）
由于计算结果与假设一致，因此，杆对小球表现为支持力，大小为16N 。

…………… （1分）
（2）当小球A 过最高点的速率v 1 = 4m/s 时，设此时杆对小球的作用力表现为向下的压力N F ，
由题意得： 2
2N v mg F m L
+= …………………………… （2
分）
解得： 44N F N = …………………… （2分）
由于计算结果与假设一致，因此，杆对小球表现为压力，大小为44N 。

…………… （1分）
（只要解答过程、答案正确合理均给分） 16．【解析】（12分）
（1）同步卫星绕地球运动可看作匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由题意得正确解法是：
)()2()(2
22
R h T m R h Mm G
+=+π ……………………………………………
……（2分）
解
得
：
2
2
3
2)(4GT R h M +=π ………………………………………………………（2分） 另外两种解法：
第一种解法： 将月球绕地球运动看作匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由题意得：
r T m r
Mm G
2
12
)2(π= …………… ……………………………………………（2分）
解
得
：
2
13
24GT r M π=
…………… ……………………………………………（2分） 第二种解法：
若不考虑地球自转带来的影响，可近似认为地球表面上的物体所受重力等于万有引力，由题意得：
2
Mm
G
mg R = ……………………………………………………………
…（2分）
解
得：
G
gR M 2
= …………………… …………………………………………（2分）
17．【解析】（12分）
（1）可将月球绕地球的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由题意得：
r T m r Mm G
2
2
)2(π= ………………………………………………………
…（2分）
由黄金代换式可得： 2R
Mm
G mg =…………………………………………………………（2分）
由以上两式联立可解得： r = ………………………………………………（2分）
（2）小球做竖直上抛运动，由运动学公式可得：012
v g t =⋅ …………………………………（2分）
根据题意，可近似认为月球表面上的物体所受重力等于万有引力，可列方程：
2
M m
G
mg R =月月月 ………………………………………………………………（2分）
由
以
上
两
式
联
立
可
解
得
：
2
02v R M Gt
=月 …………………………………………………（2分）。