2021学年-有答案-湖南省常德市高一(上)第一次月考物理试卷

2021学年湖南省常德市高一（上）第一次月考物理试卷
一、单项选择（本题包括16小题，每小题3分，共54分．每小题只有一个选项符合
题意）)
1. 行星运动的三大定律是由下列哪位科学家提出的（）
A.牛顿
B.卡文迪许
C.开普勒
D.伽利略
2. 关于曲线运动，下列说法中错误的是（）
A.做曲线运动的物体，速度方向一定时刻改变
B.做曲线运动的物体，速度可以是不变的
C.物体在恒力和变力作用下，都可能做曲线运动
D.做曲线运动的物体，它所受的合外力与速度一定不在一条直线上
3. 下列情境中，经典力学不适用的是（）
A.火车在铁轨上行驶
B.轮船在大海上航行
C.投出的铅球在空中飞行
D.宇宙粒子接近光速飞行
4. 利用如图所示的装置研究平抛运动．为了画出一条钢球做平抛运动的轨迹，要求（）
A.钢球每次必须从斜槽上相同的位置滚下
B.钢球每次可以从斜槽上不同的位置滚下
C.斜槽末端的切线可以不调成水平
D.斜槽必须是光滑的
5. 关于行星的运动及太阳与行星间的引力，下列说法正确的是（）
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
B.所有行星绕太阳公转的周期都相同
C.太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线
D.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
6. 在下列四幅图中，标出了做曲线运动的质点在P点的速度v和加速度a，其中可能正
确的是（）
A. B. C. D.
7. 关于匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下面说法中正确的是（）
A.角速度大的周期一定小
B.线速度大的角速度一定大
C.线速度大的周期一定小
D.角速度大的半径一定小
8. 如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑。

图中轮上A、B两点所在皮带轮半径分别
为r A、r B，且r A＝2r B，则（）
A.A、B两点的线速度之比为2:1
B.A、B两点的角速度之比为2:1
C.A、B两点的周期之比为2:1
D.A、B两点的向心加速度之比为2:1
9. 下面关于匀速圆周运动的表述正确的是（）
A.匀速圆周运动是线速度不变的运动
B.匀速圆周运动是向心加速度不变的运动
C.匀速圆周是角速度不变的运动
D.做匀速圆周运动的物体处于平衡状态
10. 决定平抛运动时间的是（）
A.抛出时的初速度
B.抛出时的高度
C.抛出时的初速度和高度
D.以上说法都不正确
11. 我国今年利用一箭双星技术发射了两颗“北斗”导航卫星，计划到2020年左右，建
成由5颗地球静止轨道卫星和30颗其他轨道卫星组成的覆盖全球的“北斗”卫星导航系统。

如图所示为其中的两颗地球静止轨道卫星A、B，它们在同一轨道上做匀速圆周运动，
卫星A的质量大于卫星B的质量。

下列说法正确的是（）
A.它们的线速度大小都是7.9km/s
B.它们受到的万有引力大小相等
C.它们的向心加速度大小相等
D.它们的周期不一定相等
12. 如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于小球受力，正确的是（）
A.受重力、拉力、向心力
B.受重力、拉力
C.受重力
D.以上说法都不正确
13. 下列哪些现象是利用离心现象（）
A.汽车转弯时要限制速度
B.转速很大的砂轮半径做得不能太大
C.在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨
D.工作的洗衣机脱水桶转速很大
14. 如图所示，细杆上固定两个小球a和b，杆绕0点做匀速转动．下列说法正确的是（）
A.a、b两球角速度相等
B.a、b两球线速度相等
C.a球的线速度比b球的大
D.a球的角速度比b球的大
15. 某小球在水平面上做匀速圆周运动，它的线速度大小为2m/s，半径为1m，则该小
球的向心加速度大小为（）
A.0.5m/s2
B.1m/s2
C.2m/s2
D.4m/s2
16. 关于做匀速圆周运动物体向心加速度的方向，下列说法正确的是（）
A.与线速度方向始终相同
B.与线速度方向始终相反
C.始终指向圆心
D.始终保持不变
17. 关于运动的合成与分解的说法中，正确的是（）
A.合运动的位移为分运动的位移的矢量和
B.合运动的速度一定比其中一个分速度大
C.合运动的时间为分运动时间之和
D.合运动不一定是物体的实际运动
18. 关于做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法中正确的是（）
A.半径越大，周期越小
B.半径越大，周期越大
C.所有卫星的周期都相同，与半径无关
D.所有卫星的周期都不同，与半径无关
二、填空题（本题没空2分，共22分）)
19. 第一宇宙速度V1＝________km/s，第二宇宙速度V2＝________km/s，第三宇宙
速度V3＝________km/s。

20. 用如图所示的装置研究平抛运动，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。

A、B两球同时开始运动，观察到两球________落地（填“同时”或“不同时”）；改变打击的力度，重复这个实验，观察到两球________落地（填“同时”或“不同时”）。

21. 宇宙飞船（内有宇航员）绕地球做匀速圆周运动，地球的质量为M，宇宙飞船的质量为m，宇宙飞船到地球球心的距离为r，引力常量为G，宇宙飞船受到地球对它的万
有引力F＝________；飞船内的宇航员处于________状态（填“超重”或“失重”）．
22. 在“研究平抛运动”的实验中，某同学测得轨迹中一点的竖直位移为20m，水平位移
为30m，则小球在空中运动的时间为________s，此时小球抛出时速度的大小为
________m/s(g取10m/s2)。

23. 质量为m的汽车经过凸拱桥顶点时的速度为v，桥面可看成圆弧，半径为r，则汽车的向心力大小为________，当汽车经过凸拱桥顶点时的速度为________时，桥面对汽车的支持力为零．（已知重力加速度为g）．
三、计算题（本题共三小题，其中22题6分，23题8分，24题10分）)
24. 如图所示，圆盘绕轴匀速转动时，在距离圆心0.8m处放一质量为0.4kg的金属块，恰好能随圆盘做匀速圆周运动而不被甩出，此时圆盘的角速度为2rad/s．求：
（1）金属块的线速度和向心加速度．
（2）金属块受到的最大静摩擦力．
25. 我国的航天事业取得了巨大成就，发射了不同用途的人造地球卫星，它们在不同的轨道上绕地球运行。

若一颗质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星到地面的距离为ℎ，已知引力常量G、地球质量M和地球半径R。

（1）求地球对卫星万有引力的大小F；
（2）卫星绕地球运行的线速度。

26. 将一个物体以10m/s的初速度从5m的高度水平抛出，不计空气阻力，重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）物体落地时竖直方向的分速度．
（2）落地时速度方向与水平地面的夹角．
参考答案与试题解析
2021学年湖南省常德市高一（上）第一次月考物理试卷
一、单项选择（本题包括16小题，每小题3分，共54分．每小题只有一个选项符合
题意）
1.
【答案】
C
【考点】
万有引力定律的发现
物理学史
【解析】
发现了行星的三大运动定律的科学家是开普勒．
【解答】
开普勒在第谷观测了天文数据的基础上，经过研究，发现了行星的三大运动定律，故C 正确，ABD错误。

2.
【答案】
B
【考点】
物体做曲线运动的条件
【解析】
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力不一定变化；
既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动
【解答】
AB、既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，所以A正确，B错误。

C、物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力可以变化，也可以不变化，故CD正确；
本题选择错误的，
3.
【答案】
D
【考点】
经典时空观与相对论时空观的主要区别
【解析】
根据牛顿运动定律的适用范围：（1）只适用于低速运动的物体（与光速比速度较低）；（2）只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观原子；（3）参照系应为惯性系，
即可求解．
【解答】
解：根据牛顿运动定律的适用范围：（1）只适用于低速运动的物体（与光速比速度较低）；（2）只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观原子；（3）参照系应为惯性系，故经典力学不适用的是宇宙粒子接近光速飞行．
故选D．
4.
【答案】
A
【考点】
研究平抛物体的运动
【解析】
保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求
小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑
的曲线．
【解答】
A、为了保证小球平抛运动的初速度相同，则每次从同一高度由静止释放小球。

故A正确，B错误。

C、为了保证小球水平飞出，则斜槽的末端切线保持水平。

故C错误。

D、斜槽是否光滑不影响结果。

故D错误。

5.
【答案】
C
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
根据开普勒关于行星运动的三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．其
表达式为k=r 3
T2
，
万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的．两个物体间的引力的大小，跟它们质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力在他们的连线上．
【解答】
A、地球是太阳的一颗行星，但是地球绕太阳运动的轨道是椭圆，故A错误；
B、根据k=r3
T2
，周期跟行星与太阳之间的距离有关，各行星到太阳的距离不一致，故周期不相同，故B错误；
C、两天体之间的引力方向都是指向天体自身的质量中心，太阳与行星也不列外，故C 正确；
D、太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对相互作用力，故大小相等，方向相反，故D错误；
6.
【答案】
C
【考点】
物体做曲线运动的条件
曲线运动的概念
【解析】
做曲线运动的物体，速度方向沿着曲线上点的切线方向；
做曲线运动的物体，合力的方向与速度方向不共线，且指向曲线的内侧；根据牛顿第二定律可知，加速度的方向与力的方向相同．
【解答】
A、图中速度应沿切线，而加速度应指向凹侧；故A错误；
B、图中加速度应指向曲线的凹侧；故B错误；
C、图中速度和加速度方向均正确，故C正确；
D、图中速度应沿切线，而加速度指向凹侧；故D错误；
7.
【答案】
A
【考点】
线速度、角速度和周期、转速
【解析】
直接根据线速度、角速度、周期的定义以及各量之间的关系展开讨论即可．
【解答】
A、根据ω=2π
，角速度大的周期一定小，故A正确；
T
B、根据公式v＝rω，线速度大的角速度不一定大，还要看转动的半径，故B错误；
C、根据v=2πr
，线速度大的周期不一定小，还要看转动的半径，故C错误；
T
D、根据v＝rω，角速度大的半径不一定小，还要看线速度，故D错误；
8.
【答案】
C
【考点】
线速度、角速度和周期、转速
向心加速度
【解析】
在皮带传动装置中，皮带不打滑，轮边缘的线速度大小相等，根据向心加速度公式分析答题。

【解答】
A、点A和点B是同缘传动的边缘点，线速度相等，v A＝v B，故A错误；
B、根据线速度与角速度的关系可知，v＝ωr可知，r A＝2r B，则A、B两点的角速度之比为1:2，故B错误；
C、根据角速度与周期的关系可知，T=2π
，A、B两点的周期之比为2:1，故C正确；
ω
D、向心加速度a=v2
，半径之比2:1，则向心加速度大小之比为1:2，故D错误。

r
9.
【答案】
C
【考点】
匀速圆周运动
【解析】
匀速圆周运动速度大小不变，方向变化，是变速运动．加速度方向始终指向圆心，加速度是变化的，是变加速运动．向心力方向始终指向圆心，是变化的．
解：A．匀速圆周运动线速度大小不变，方向变化，速度是变化的，是变速运动，故A 错误；
B．匀速圆周运动的向心加速度始终指向圆心，方向不断变化，故B错误；
C．匀速圆周是角速度不变的运动，故C正确；
D．匀速圆周运动线速度大小不变，方向变化，是变速运动，所以不是平衡状态，故D 错误．
故选：C．
10.
【答案】
B
【考点】
平抛运动的概念
【解析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，运动的时间由高度决定．
【解答】
根据ℎ=1
2gt2知，t=√2ℎ
g
，知平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关。

故B正确，
A、C、D错误。

11.
【答案】
C
【考点】
人造卫星上进行微重力条件下的实验
【解析】
根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可。

【解答】
人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨
道半径为r、地球质量为M，有F=G Mm
r2=m v2
r
=ma=m4π2r
T2
A、7.9km/s是近地卫星的速度，而AB卫星的轨道半径都大于地球半径R，所以线速度都小于7.9km/s，故A错误；
B、万有引力F=G Mm
r2
，由于卫星质量不等，所以万有引力不等，故B错误；
C、向心加速度a=G M
r2
，根据题意可知，相等，故C正确；
D、周期T＝2π√r3
GM
，根据题意半径相等，所以周期相等。

故D错误；
12.
【答案】
B
【考点】
向心力
牛顿第二定律的概念
先对小球进行运动分析，做匀速圆周运动，再找出合力的方向，进一步对小球受力分析！
【解答】
解：小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图，
小球受重力、和绳子的拉力，由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做
圆周运动，故在物理学上，将这个合力叫做向心力，即向心力是按照力的效果命名的，这里是重力和拉力的合力．
故选：B．
13.
【答案】
D
【考点】
离心现象
【解析】
做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所
需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动．
【解答】
，所以速度越快所需的向心力就越大，汽车转弯时要限制速度，解：A．因为F n=m v2
R
来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故A错误；
B．转速很大的砂轮半径做得不能太大，是为了防止由于离心现象而使砂轮断裂，故B
错误；
C．在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨是为了防止火车由于离心现象而出现脱轨现象，故C错误；
D．洗衣机的离心泵工作时，利用了水做离心运动，故D正确．
故选：D．
14.
【答案】
A
【考点】
线速度、角速度和周期、转速
【解析】
共轴转动，角速度相等．根据v＝rω可比较线速度大小；
【解答】
（2）由图可知b的半径比a球半径大，根据v＝rω可知：a球的线速度比b球的小，故
BC错误。

故选：A。

15.
【答案】D
【考点】向心加速度【解析】
根据向心加速度的表达式a=v 2
r
由给出的数据求解即可．【解答】
由题意由向心加速度表达式a=v 2
r 知，小球的向心加速度a=v
2
r
=22
1
m/s2=4m/s2
16.
【答案】
C
【考点】
向心加速度
【解析】
物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，加速度大小不变，但是方向指向圆心，时刻发生变化，因此根据向心加速度的特点可正确解答本题．
【解答】
向心加速度的方向始终指向圆心，和线速度的方向垂直，不改变线速度的大小只是改变线速度的方向，由于加速度是矢量，因此向心加速度是时刻变化的，故ABD错误，C 正确。

17.
【答案】
A
【考点】
运动的合成与分解
合运动与分运动的概念
【解析】
运动的合成与分解也就是位移、速度、加速度的合成与分解，遵循平行四边形定则．【解答】
A、位移是矢量，合成遵循平行四边形定则，合运动的位移为分运动位移的矢量和。

故A正确；
B、根据平行四边形定则，知合速度可能比分速度大，可能比分速度小，可能与分速度相等。

故B错误；
C、合运动与分运动具有等时性，合运动的时间等于分运动的时间。

故C错误；
D、物体的实际运动叫做合运动，故D错误；
18.
【答案】
B
【考点】
随地、绕地问题
万有引力定律及其应用
【解析】
匀速圆周运动的人造地球卫星受到的万有引力提供向心力，用周期表示向心力，得到
周期的表达式，根据公式讨论选择项．【解答】
解：匀速圆周运动的人造地球卫星受到的万有引力提供向心力，即GMm
r2=4π2mr
T2
，因此，
周期为：T=2π√r3
GM
，因为G、M一定，所以卫星的周期与半径有关，半径越大，周期越大，因此，选项B正确，选项ACD错误．
故选：B．
二、填空题（本题没空2分，共22分）
19.
【答案】
7.9,11.2,16.7
【考点】
第一宇宙速度
【解析】
第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度，第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。

【解答】
第一宇宙速度，这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度7.9km/s，若7.9 km/s≤v<11.2 km/s，物体绕地球运行（环绕速度）；
第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度11.2km/s，若11.2km/s≤v<16.7 km/s，物体绕太阳运行（脱离速度）；
第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度16.7km/s，若v≥
16.7 km/s，物体将脱离太阳系在宇宙空间运行（逃逸速度）。

20.
【答案】
同时,同时
【考点】
研究平抛物体的运动
【解析】
在探究平抛运动的过程，在上图中，改变小球距地面的高度和打击力度，都是同时落地，说明小球A在竖直方向上的运动为自由落体运动。

【解答】
由于两球同时运动，A球做平抛运动，B球自由落体运动，发现每次两球都同时落地，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。

21.
【答案】
GMm
r2
,失重
【考点】
牛顿运动定律的应用-超重和失重
万有引力定律及其应用
【解析】
由万有引力定律知F=GMm
r2
，由万有引力充当向心力知，绕地球做圆周运动的物体均
处于失重状态．
【解答】
由万有引力定律知宇宙飞船受到地球对它的万有引力
F=GMm
r2
，
由万有引力充当向心力知，绕地球做圆周运动的物体均处于失重状态．
22.
【答案】
2,15
【考点】
研究平抛物体的运动
【解析】
小球做平抛运动，将其分解成水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，根据竖直位移，可得到时间；再水平位移，从而求出抛出速度的大小。

【解答】
小球竖直方向受重力做自由落体，所以竖直方向上位移为：y=1
2
gt2；
因y＝20m，则空中运动时间为：t=√2×20
10
=2s
因为水平方向匀速运动，所以水平分位移为：x＝v0t；
由于x＝30m；
v0=30
2
=15m/s；
23.
【答案】
m v2
r
,√gr
【考点】
竖直面内的圆周运动-弹力
【解析】
根据向心力公式写出向心力的大小，当桥面对汽车的支持力为零时，只有重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出此时的速度大小。

【解答】
解：根据向心力公式：F=m v 2
r
，
当桥面对汽车的支持力为零时，只有重力提供向心力：mg=m v 2
r
，
解得：v=√gr．
三、计算题（本题共三小题，其中22题6分，23题8分，24题10分）
24.
【答案】
金属块的线速度为1.6m/s，金属块的向心加速度为3.2m/s2．
金属块受到的最大静摩擦力为1.28N
【考点】
向心力
向心加速度
【解析】
（1）由半径和角速度根据公式v＝ωR求出线速度，由a＝ω2R，求出向心加速度．（2）金属块随圆盘恰好能做匀速圆周运动，由最大静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律求解最大静摩擦力．
【解答】
根据线速度与角速度的关系得：
v＝ωr＝2×0.8＝1.6m/s
根据a＝ω2r
解得：a＝22×0.8＝3.2m/s2
金属块随圆盘恰好能做匀速圆周运动，由最大静摩擦力提供向心力，则有：
解得：f max＝ma＝0.4×3.2N＝1.28N
25.
【答案】
地球对卫星万有引力的大小G Mm
(R+ℎ)2
卫星绕地球运行的线速度为√GM
R+ℎ
【考点】
向心力
万有引力定律及其应用
【解析】
根据万有引力定律求出地球对卫星的万有引力大小，根据万有引力提供向心力求出卫星的速度大小。

【解答】
由万有引力定律得：F＝G Mm
(R+ℎ)2
由引力提供向心力，有：G Mm
(R+ℎ)2−m v2
R+ℎ
得：v=√GM
R+ℎ
26.
【答案】
物体落地时竖直方向的分速度为10m/s．
落地时的速度方向与水平地面的夹角为45∘
【考点】
平抛运动的概念
【解析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据速度位移公式求出物体落地时的竖直分速度．根据平行四边形定则求出落地的速度方向．【解答】
根据速度位移公式得，物体落地的竖直分速度为：
v y=√2gℎ=√2×10×5m/s＝10m/s．
根据平行四边形定则得：
tanα=v y
v0=10
10
=1，
解得落地速度方向与水平面的夹角为：α＝45∘．。