宁夏长庆高级中学2018-2019学年高一下学期期中考试物理试卷附答案

宁夏长庆高级中学
2018-2019学年第2学期高一年级物理期中试
一、单选题
1.陨石落向地球是因为( )
A.陨石对地球的吸引力远小于地球对陨石的吸引力,所以陨石才落向地球
B.陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等,但陨石的质量小,加速度大,所以改变运动方向落向地球
C.太阳不再吸引陨石,所以陨石落向地球
D.陨石是因受到其他星球的斥力作用落向地球的
2.下列说法正确的是( )
A.海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的
B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
C.海王星是人们经过长期的太空观测而发现的
D.天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差,其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用,由此人们发现了海王星
3.火星的质量和半径分别约为地球的
1
10
和
1
2
,地球表面的重力加速度为g,则火星表面的重力加速度约为( )
A.0.2g
B.0.4g
C.2.5g
D.5g
4.如图所示,两个半径分别为r1=0.60m、r2=0.40m,质量分别为m1=4.0kg、m2=1.0kg的质量分布均匀的实心球,两球间距离为r=2.0m,则两球间万有引力的大小为( )
A.6.67×10-11N
B.大于6.67×10-11
N C.小于6.67×10-11
N D.不能确定 5.对于万有引力定律的表达式12
2m m F G
r
,下列说法正确的是( ) A.公式中G 为引力常量,它是由牛顿通过实验测得的 B.当r 趋于零时,万有引力趋于无穷大
C.质量为m 1、m 2的物体之间的引力是一对平衡力
D.质量为m 1、m 2的物体之间的引力总是大小相等的
6.对于地球上的物体所受重力和地球对它的万有引力的关系,下列说法中正确的是( ) A.这两个力是同一个力
B.在忽略地球自转的影响时,重力就是定值,与物体所处的高度和纬度都无关
C.由于地球的自转,物体在纬度越高的地方重力越大
D.由于地球的自转,物体在纬度越高的地方重力越小 7.关于经典力学和相对论,下列说法正确的是( ) A.经典力学和相对论是各自独立的学说,互不相容 B.相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的 C.相对论和经典力学是两种不同的学说,二者没有联系 D.经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例
8.如图是“嫦娥一号”奔月示意图,卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨,进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获,成为绕月卫星,并开展对月球的探测.下列说法正确的是( )
A.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度
B.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关
C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比
D.在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力
9.—人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动,速度减小为原来的三分之一,不考虑卫星质量的变化,则变轨前、后卫星的( )
A.向心加速度大小之比为9:1
B.周期之比为1:27
C.角速度大小之比为3:1
D.轨道半径之比为1:3?
10.2015年12月17日,我国成功将探测暗物质粒子的卫星“悟空”直接送入预定转移椭圆轨道Ⅰ,然后在Q点通过点火让卫星进入圆轨道Ⅱ,如图所示。

关于该卫星,下列说法正确的是( )
A.在轨道Ⅱ上运行的速度介于7.9km/s~11.2km/s之间
B.在轨道Ⅱ上运动处于超重状态
C.在轨道Ⅱ上运动,卫星受到的万有引力提供向心力
D.在轨道Ⅰ上经过Q点的速率等于在轨道Ⅱ上经过Q点的速率
11.两个质量均为M的星体,其连线的垂直平分线为AB。

O为两星体连线的中点,如图所示,一质量为m的物体从O沿OA方向运动,设A离足够远,则物体在运动过程中受到两个星球万有引力的合力大小变化情况是( )
A.一直增大
B.一直减小
C.先减小后增大
D.先增大后减小
12.赤道上随地球自转的物体A,赤道上空的近地卫星B,地球的同步卫星C,它们的运动都可以视为匀速圆周运动。

分别用a、v、T、ω表示它们的向心加速度、线速度、周期和角速度,下列判断正确的是( )
A.a A>a B>a C
B.v B>v C>v A
C.T A>T B>T C
D.ωA>ωC>ωB
二、多选题
13.如下图所示,飞船从轨道1变轨至轨道2。

若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动,不考虑质量变化,相对于在轨道1上,飞船在轨道2上的( )
A.动能大
B.向心加速度大
C.运行周期长
D.角速度小
14.已知引力常数G与下列哪些数据,可以计算出地球密度( )
A.地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离
B.月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径
C.人造地球卫星在地面附近绕行运行周期
D.若不考虑地球自转,已知地球半径和重力加速度
15.开普勒关于行星的运动公式
3
2
a
k
T
,以下理解正确的是( )
A. k是一个与行星无关的常量
B. a代表行星运动的轨道半径
C. T代表行星运动的自转周期
D. T代表行星绕太阳运动的公转周期
16.2020年,第35颗“北斗三号”上天后,北斗系统将完成组网,可向全球提供导航服务。

北斗卫星系统由地球同步轨道卫星与低轨道卫星两种卫星组成,在轨正常运行的这两种卫星比较( )
A.低轨卫星运行的周期较大
B.同步卫星运行的周期较大
C.低轨卫星运行的加速度较大
D.同步卫星运行的线速度较大
17.如图所示,A为静止于地球赤道上的物体(图中未画出),B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星,C为绕地球做圆周运动的卫星,P为B、C两卫星轨道的交点。

已知A、B、C绕地心运动的周期相同,相对于地心,下列说法中正确的是( )
A.卫星C 一定是同步卫星
B.可能在每天的同一时刻卫星B 在A 的正上方
C.物体A 和卫星C 具有相同大小的加速度
D.卫星B 在P 点的加速度与卫星C 在P 点的加速度相等
三、填空题
18.火星轨道半径是地球轨道半径的a 倍,火星质量约为地球质量的b 倍,那么火星与太阳之间的引力约为地球与太阳之间引力的__________倍。

19.若两颗人造地球卫星的周期之比为12:2:1T T =,则它们的轨道半径之比12:R R =__________,向心加速度之比
12:a a =__________。

20.两个物体的质量分别是m 1、m 2,当它们相距为r 时,它们间的引力是F ,则 1.当m 1增大为2m 1,m 2增大为3m 2,其他条件不变,则引力为__________F; 2.当r 增大为2r ,其他条件不变,则引力为__________F; 3.当m 1、m 2、r 都增大为原来的2倍,则引力为__________F.
四、计算题
21.已知太阳的质量为M ,地球的质量为1m ,月球的质量为2m , 当发生日全食时,太阳、月亮、地球几乎在同一直线上,且月亮位于太阳与地球中间,如图所示,设月亮到太阳的距离为a ,地球到月亮的距离为b ,则太阳对地球的引力1F 和对月亮的引力2F 的大小之比为多少?
22.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t ,小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t 小球落回原处.(取地球表面重力加速度2
10/g m s =,空气阻力不计)
1.求该星球表面附近的重力加速度'g ;
2.已知该星球的半径与地球半径之比为
,求该星球的质量与地球质量之比
.
23.如下图所示,质量分别为m 和M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动,星球A 和B 两者中心之间的距离为L .已知A 、B 的中心和O 三点始终共线, A 和B 分别在O 的两侧.引力常数为G .
1.求两星球做圆周运动的周期;
2.在地月系统中,若忽略其他星球的影响.可以将月球和地球看成上述星球A 和B ,月球绕其轨道中心运行的周期记为1T .但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为2T .已知地球和月球的质量分别为24
5.9810kg ⨯和22
7.3510kg ⨯.求2T 与1T 两者平方之比.(结果保留3位小数)
参考答案
一、单选题 1.答案：B
解析：两个物体间的引力是一对作用力与反作用力,它们的大小相等,且在任何情况下都存在,它们的大小与质量和距离有关,故A 、C 、D 不对;陨石落向地球珐由于陨石的质和地球质量相比小得多,故运动状态容易改变且加速度大,B 正确。

2.答案：D
解析：试题分析:(1)天王星是在一个偶然的情况下被发现的.1781年3月13日,英国天文学家威廉•赫歇耳在用自制反射式望远镜观察星空时,偶然在双子座发现了一颗淡绿色的星星.经过连续几天的观测,他认为这一定是太阳系中的天体,可能是彗星,为此他向英国皇家学会递交了一份名为《一颗彗星的报告》的论文. 1783年,法国科学家拉普拉斯证实赫歇耳发现的是一颗行星.为此,威廉•赫歇耳被英国皇家学会授予柯普莱勋章.
(2)人们在长期的观察中发现天王星的实际运动轨道与应用万有引力定律计算出的轨道总存在一定的偏差,所以怀疑在天王星周围还可能存在有行星,然后应用万有引力定律,结合对天王星的观测资料,便计算出了另外两颗行星的轨道,进而在计算的位置观察新的行星,这是海王星和冥王星.
人们在长期的观察中发现天王星的实际运动轨道与应用万有引力定律计算出的轨道总存在一定的偏差,所以怀疑在天王星周围还可能存在有行星,然后应用万有引力定律,结合对天王星的观测资料,便计算出了另外两颗行星的轨道,进而在计算的位置观察新的行星,这是海王星和冥王星.天王星是在一个偶然的情况下被发现的,是观测的结果,不是依据万有引力计算的轨道而发现的,故D 正确. 故选D.
点评:本题主要考查了万有引力定律的成就,难度不大,属于基础题. 3.答案：B
解析：22
,Mm GM
G
mg g R R ==
,故,故B 正确.
4.答案：C
解析：运用万有引力定律公式12
2
m m F G
r =进行计算时,首先要明确公式中各物理量的含义,对于质量分布均匀的球体,r 指的是两个球心间的距离,显然题目所给的距离是不符合要求的,两球心间的距离应为r '=r +r 1+r 2=3.0m 。

两球间的万有引力为1112
2
2.9610N '
m m F G r -==⨯,C 正确,ABD 错误。

5.答案：D
解析：引力常量是由卡文迪许通过实验测得的,A 错;当r 趋于零时,物体不能简化为质点,万有引力公式不适用,引力不会趋于无穷大,B 错;质量为m 1、m 2的物体之间的引力是一对作用力与反作用力,大小总是相等,C 错,D 对。

6.答案：C
解析：重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力,向心力随轨道半径r 的变化而变化,所以重力也在变化,由于地球自转,在纬度越高的地方物体所需向心力越小,而地曲处的万有引力近似认为不变,所以重力应越大,C 正确。

7.答案：D
解析：当物体的运动速度远小于光速时,相对论与经典力学的结论没有区别;而当物体的运动速度接近光速时,经典力学不再适用;相对论不是对经典力学的否定,而只是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形,故A 、B 、C 错误,D 正确。

8.答案：C
解析：第三宇宙速度是卫星脱离太阳系的最小发射速度,所以“嫦娥一号”卫星的发射速度一定小于第三宇宙速度,A 项错误;
设卫星轨道半径为,由万有引力定律知卫星受到引力2Mm
F G
r
=,C 项正确. 设卫星的周期为T ,由2224Mm G m r r T π=得22
34T r GM
π=
,所以卫星的周期与月球质量有关,与卫星质量无关,B 项错误.
卫星在绕月轨道上运行时,由于离地球很远,受到地球引力很小,卫星做圆周运动的向心力主要是月球引力提供,D 项错误. 9.答案：B
解析：根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,有2
2Mm v G m r r
=,
可得卫星的线速度v =可知当卫星线
速度减小为原来的
13,则半径增大为原来的9倍。

根据万有引力提供向心力有2Mm G ma r =,可知2GM
a r
=,变轨前、后轨道半径之比为1:9,向心加速度之比为81:1,故A 错误;根据万有引力提供向心力有2
224Mm G m r r T
π=,
可知
变轨前、后轨道半径之比为1:9,
周期之比为12127T T ==,故B 正确;根据万有引力提供向心力
有2
2Mm G m r r
ω=,
可知ω=变轨前、后轨道半径之比为1:9,
角速度之比为12271ωω=,故C 错误;由上述分析知变轨前、后轨道半径之比为1:9,故D 错误。

10.答案：C
解析：7.9km/s 是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度,所以卫星在轨道Ⅱ上运行的速度小于7.9km/s,故A 错误。

在轨道Ⅱ上运动,卫星受到的万有引力提供向心力,卫星在轨道Ⅱ上运动处于完全失重状态,故B 错误,C 正确。

从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ,卫星要在Q 点点火加速,所以在轨道Ⅰ上经过Q 点的速率小于在轨道Ⅱ上经过Q 点的速率,故D 错误。

11.答案：D
解析：在O 点两星体对物体m 的万有引力大小相等、方向相反,合力为零.到了离O 很远的A 点时, 由于距离太大,星体对物体的万有引力非常小,也可以认为等于零,由此可见物体在运动过程中受到两个星体万有引力的合力先增大后减小,D 项正确 12.答案：B
解析：同步卫星C 与物体A 周期相同,根据圆周运动公式2
24a r T
π=,得C A a a >,同步卫星C 与人造卫星B 都是由万
有引力提供它们做圆周运动的向心力,所以2
GM
a r =
,由于C B r r >,可知 B C a a >,故A 错误。

同步卫星C 与物体A 周
期相同,根据圆周运动公式2r
v T
π=,所以C A v v >,再由万有引力提供向心力,得22
GMm v m r r =,即有v =因此B C v v >,故B 正确。

同步卫星C 与物体A 周期相同所以C C T T =,故C 错误。

根据周期与角速度的关系式, 2T π
ω
=,
结合C 选项分析,故D 错误。

二、多选题 13.答案：CD
解析：结合2
22222Mm mv G m R m R R R T πω⎛⎫
=== ⎪⎝⎭
,可判断飞船在轨道2上速度小、动能小、向心力小、向心加速度
小、周期长、角速度小,正确选项为C 、D. 14.答案：CD
解析：已知地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离,根据万有引力提供向心力,列出等式:
223
222
44,GMm m r r M r T GT ππ⋅==,所以只能求出太阳的质量.故A 错误.已知月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径,根据万有引力提供向心力,列出等式: 222''4'''GMm m r r T π⋅=,地球质量23
2
4''r m GT π=,可以求出地球质量.但不知道地球半径,故B 错误.已知人造地球卫星在地面附近绕行运行周期,根据万有引力提供向心力,列出等式:
222''''4''Gmm m R R T π⋅= ,地球质量2324''R m GT π=根据密度定义得: 2
3''m V GT π
ρ==,故C 正确.已知地球半径和重力加速度,根据万有引力等于重力列出等式11
2Gmm m g R =,2gR m G =,根据密度定义得: 34m g
V GR
ρπ==,故D 正确.故选CD 。

15.答案：AD
解析：k 是一个与行星无关的常量,与恒星的质量有关,故A 正确；a 代表行星椭圆运动的半长轴,故B 错误；T 代表行星运动的公转周期,故C 错误,D 正确. 故选AD. 16.答案：BC 解析： 17.答案：BD
解析：卫星C 的周期与地球自转的周期相等,只能说明其轨道半径与同步卫星相等,但不一定沿赤道所在平面,故不一定是同步卫星,所以A 错误;
由于A 、B 周期相同,因此可能出现在每天的同一时刻B 位于A 正上方的情形,所以B 正确;A 和C 的周期相同,根据
2
24a r T
π=可知,A 的加速度小于C 的加速度,所以C 错误;
根据牛顿第二定律有2
,mM
G ma r =可知在P 点时卫星B 与C 的加速度相等,所以D 正确。

三、填空题 18.答案：
2b a
解析：设地球质量为m 1,火星质量为m 2,太阳的质量为M ,地球轨道半径为r 1,火星轨道半径为r 2,则由2Mm
F G
r
=得, 2
22222122111221m F r m r b m F m r a
r ==⋅=。

19.答案：1:2；2:1。

20.答案：（1）、6; （2）、 1
4
（3）、1 解析： 四、计算题
21.答案：2
12
2()
m a m a b +
解析：由太阳对行星的吸引力满足2m F r
∝知:太阳对地球的引力21124()m F k a b π=+,太阳对月亮的引力2
2224m F k a π=,故12F F =2122()m a m a b +. 22.答案：1.设竖直上抛小球初速度为0v ,则
011'522v gt g t ==⨯,所以21'2/5
g g m s ==. 2. 设小球的质量为m ,
则mg G
=,'mg G =,
所以
11151680
=⨯=. 解析：
23.答案：1. 两星球围绕同一点O 做匀速圆周运动,其角速度大小相同, 周期也相同,其所需向心力由两者间的万有引力提供,设
A 、
B 的轨道半径分别为r 2、r 1,由牛顿第二定律知:
对于B 有2
1224Mm G M r L T
π= 对于A 有2
2224Mm G M r L T
π= 又r 1+r 2=L
联立解得2T =
2.在地月系统中,由于地月系统旋转所围绕的中心O 不在地心,月球做圆周运动的周期可得出
12T = 式中, M '和m '分别是地球和月球的质量, L '是地心与月心之间的距离.
若认为月球在地球的引力作用下绕地心做匀速圆周运动,则
2
22''2'''GM m m L L T π⎛⎫= ⎪⎝⎭
式中, 2T 为月球绕地心运动的周期.
得22T = 得22211'
T m T M ='+, 代入题给数据得2221
1.012T T =. 解析：。