2019-2020学年邢台一中高一下学期第一次月考物理试卷(含答案解析)

2019-2020学年邢台一中高一下学期第一次月考物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1.关于万有引力定律，下列说法正确的是
A. 万有引力定律是开普勒发现的
B. 万有引力定律中的引力常量G是牛顿测出的
C. 根据F=G Mm
r2
可知，当r趋近于0时，F趋近于无穷大
D. 牛顿用“月−地检验”证明了万有引力定律的正确性
2.关于万有引力定律和引力常量的发现，下列说法正确的是()
A. 万有引力定律是开普勒发现的，而引力常量是由伽利略测定的
B. 万有引力定律是开普勒发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的
C. 万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由胡克测定的
D. 万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的
3.已知地球自转周期为T0，有一颗与同步卫星在同一轨道平面的低轨道卫星，自西向东绕地球运
行，其运行半径为同步轨道半径的四分之一，该卫星两次在同一城市的正上方出现的时间间隔可能是()
A. T0
4B. 3T0
4
C. 3T0
7
D. T0
7
4.如图是研究平抛运动的一组实验仪器．用小锤敲击弹性金属片后，A球沿水平方
向抛出，同时B球被释放自由下落．关于A、B两球的运动，下列说法正确的是()
A. B球先落地
B. 敲击的力度越大，A球运动时间越长
C. 落地前同一时刻B球的位置比A球低
D. 两球同时落地且与敲击力度无关
5.如图所示，质点沿曲线从A向下做减速运动，则质点在运动路线上C点时
合外力的方向可能正确的是()
A. F1
B. F2
C. F3
D. F4
6.一小船在静水的速度为3m/s，它在一条河宽150m，水流速度为4m/s的河流中渡河，则该小船
()
A. 能到达正对岸
B. 渡河的时间可能少于50s
C. 以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为200m
D. 以最短位移渡河时，位移大小为150m
7.如图所示，倾角为θ的斜面固定在水平面上，从斜面项端以速度v0水平
抛出一小球，经过时间t0恰好落在斜面底端，速度是v，不计空气阻力。

下列说法正确的是()
A. 若以速度2v0水平抛出小球，则落地时间大于t0
B. 若以速度2v0水平抛出小球，则落地时间等于t0
C. 若以速度1
2v0水平抛出小球，则撞击斜面时速度方向与v0成1
2
θ角
D. 若以速度1
2
v0水平抛出小球，则撞击斜面时速度方向与v0成2θ角8.如图所示，A套在光滑的竖直杆上，用细绳通过定滑轮将A与水
平面上的物体B相连，在外力F作用下B以速度v沿水平面向左
做匀速运动，水平面粗糙，且物体B与水平面间动摩擦因数不变。

则A在B所在平面下方运动的过程中，下列说法正确的是()
A. 物体A也做匀速运动
B. 当绳与水平夹角为θ时，物体A的速度为vsinθ
C. 当绳与水平夹角为θ时，物体A的速度为v
sinθ
D. 外力F为恒力
9.如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中A、B、C三点所在
处半径r A>r B>r C，则以下关系正确的是()
A. 线速度关系为v A>v B>v C
B. 角速度关系为ωA>
ωB=ωC
C. 加速度关系为a C<a A<a B
D. 周期关系为T A>T B>T C
10.已知水星绕太阳的公转周期小于火星绕太阳的公转周期，它们绕太阳的公转均可看成匀速圆周
运动，则由此可判定()
A. 水星的质量大于火星的质量
B. 水星的半径大于火星的半径
C. 水星到太阳的距离小于火星到太阳的距离
D. 水星线速度小于火星的线速度
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
11.下列现象中，关于离心运动说法正确的是()
A. 汽车转弯时速度过大，车发生了侧滑
B. 汽车急刹车时，乘客身体向前倾
C. 洗衣机脱水桶旋转，将衣服上的水甩掉
D. 运动员投掷链球时，在高速旋转的时候释放链球
12.如果一个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倍后仍做匀速圆周运动，
则()
A. 根据公式v=ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍
B. 根据公式F=m v2
r ，可知卫星所需的向心力将减小到原来的1
2
C. 根据公式F=Gm1m2
r2，可知地球提供的向心力将减小到原来的1
4
D. 根据上述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√2
2
13.美国在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。

天文学家通过观测双星轨道参数的变
化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件。

GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞并合的事件。

假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞在运动过程中各自质量不变，间距在缓慢减小，若忽略黑洞受其他星系的影响，下列说法正确的是()
A. 这两个黑洞运行的线速度大小始终相等
B. 这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等
C. 36倍太阳质量的黑洞和29倍太阳的线速度大小之比为29∶36
D. 随两个黑洞间距的缓慢减小，这两个黑洞运行的周期也在减小
14.一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，已知
地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则地球的质量可表示为()
A. 4π2r3
GT2B. 4π2R3
GT2
C. gR2
G
D. gr2
G
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
15.如图甲所示是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．
(1)图乙是正确实验后的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______m/
s.(g=9.8m/s2)
(2)在另一次实验中将白纸换成方格纸，方格边长L=5cm，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______m/s；B点的竖直分速度为______m/s．
16.用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。

已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动
的轨迹半径之比为1:2:1，回答以下问题：
(1)在该实验中，主要利用了_____来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系；A.理想实
验法B.微元法C.控制变量法D.等效替代法
(2)探究向心力与角速度之间的关系时，应让质量相同的小球分别放在_____处，同时选择半径
_____(填“相同”或“不同”)的两个塔轮；
A. 挡板A与挡板B
B.挡板A与挡板C
C.挡板B与挡板C
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
17.如图所示，在光滑水平面上，长为L的轻线一端固定，另一端系在质量为m的小球上．小球做
匀速圆周运动．若细线对小球的拉力为F，求：
(1)小球运动的角速度；
(2)小球运动的周期．
18.如图所示，质量为m的小球，以一定的速度进入半径为R、内径很小的光滑半圆管内，圆管竖
直放置，小球通过最高点C时，对管壁上部的压力为3mg。

求：
(1)小球在最高点C时速度的大小
(2)小球落地点与最高点间的水平距离
19.某人站在某星球上以速度v1竖直上抛一物体，经t秒后物体落回手中，已知星球半径为R，现将
此物沿星球表面平抛，要使其不再落回该星球，则抛出的速度至少为多大？
【答案与解析】
1.答案：D
解析：
万有引力定律是牛顿在开普勒行星运动规律的基础上发现的；万有引力定律中的引力常量G是卡文迪许测出的；万有引力定律适用于质点之间、两个均匀球体之间或质点与球体之间；牛顿用“月−地检验”证明了万有引力定律的正确性。

本题主要考查了万有引力定律的发现、引力常量及其测定。

A.万有引力定律是牛顿发现的，故A错误；
B.卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值，故B错误；
C.万有引力定律公式适用于质点间的万有引力，当距离r趋向于0时，公式不再适用，所以得不到下列结论：当r趋近于0时，F趋近于无穷大，故C错误；
D.牛顿用“月−地检验”证明了万有引力定律的正确性，故D正确。

故选D。

2.答案：D
解析：解：万有引力定律是由牛顿发现的，不是开普勒发现的．
万有引力恒量是由卡文迪许测定的，不是伽利略、胡克测定的．
故选：D
万有引力定律是由牛顿发现的，而万有引力恒量是由卡文迪许测定的．
对于物理学上重要实验、发现和理论，要加强记忆，这也是高考考查内容之一．基本题．
3.答案：CD
解析：解：设地球的质量为M，卫星的质量为m，运动周期为T，因为卫星做圆周运动的向心力由
万有引力提供，有：GMm
r2=4π2mr
T2
解得：T=2π√r3
GM
同步卫星的周期与地球自转周期相同，即为T0.已知该人造卫星的运行半径为同步卫星轨道半径的四分之一，所以该人造卫星与同步卫星的周期之比是：
T T 0=√r 3(4r)3=
1
8
解得：T =1
8T 0。

设卫星至少每隔t 时间才在同一地点的正上方出现一次，根据圆周运动角速度与所转过的圆心角的关系θ=ωt 得：2πT t =2π+
2πT 0
t
解得：t =T
7，
因此卫星可能每隔T
07时间才在同一地点的正上方出现一次，
那么卫星两次在同一城市的正上方出现的时间间隔可能为3
7T 0，故AB 错误，CD 正确。

故选：CD 。

通过万有引力提供向心力求出周期与轨道半径的关系，从而求出人造卫星的周期．抓住转过的圆心角关系求出在同一城市的正上方出现的最小时间．
本题考查万有引力定律和圆周运动知识的综合应用能力．要理解当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2π时，卫星再次出现在城市上空．
4.答案：D
解析：解：根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，P 做平抛运动，Q 做自由落体运动，平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动，球的落地时间由竖直方向自由落体运动决定，由于两球同时运动，因此在任一时刻两球在竖直方向上高度相同，它们同时落地．该实验可以证明平抛运动可以分解为竖直方向上的自由落体运动．． 故选：D ．
本题图源自课本中的演示实验，通过该装置可以判断两球同时落地，可以验证做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动；
本题比较简单，重点考察了平抛运动特点，平抛是高中所学的一种重要运动形式，要重点加强．
5.答案：A
解析：
质点做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，轨迹夹在合力与速度方向之间，合力大致指向轨迹凹的一向．
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，掌握了做曲线运动的条件，以及曲线运动轨迹的特点，本题基本上就可以解决了．
当合力的方向与速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动，曲线运动轨迹特点是：轨迹夹在合力与速度方向之间，合力大致指向轨迹凹的一向．根据该特点知，只有方向F1、F2可能，又由于质点做减速运动，所以合外力与速度之间的夹角是钝角，所以合外力的方向正确的是F1．
故选：A．
6.答案：C
解析：解：A、因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸，小船不可能垂直河岸正达对岸。

故A错误。

B、当船的静水中的速度垂直河岸时渡河时间最短：t min=
d
v
船
=50s，故B错误。

C、船以最短时间50s渡河时沿河岸的位移：x=v水t min=4×50m=200m，即到对岸时被冲下200m，故C正确。

D、因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸，小船不
可能垂直河岸正达对岸。

所以最短位移大于河的宽度即大于150m。

故D错误。

故选：C。

船航行时速度为静水中的速度与河水流速二者合速度，最短的时间主要是希望合速度在垂直河岸方
向上的分量最大，这个分量一般刚好是船在静水中的速度，即船当以静水中的速度垂直河岸过河的
时候渡河时间最短；如果船在静水中的速度小于河水的流速，则合速度不可能垂直河岸，那么，小
船不可能垂直河岸正达对岸．
小船过河问题属于运动的合成问题，要明确分运动的等时性、独立性，运用分解的思想，看过河时
间只分析垂直河岸的速度，分析过河位移时，要分析合速度
7.答案：B
解析：解：A、若小球的速度大于v0，则小球落在水平面上，下落的高度与初速度为v0时相同，则运动时间相等，即为t0，故A错误，B正确。

C、若以速度1
2
v0水平抛出小球，则小球落在斜面上，速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，即tanα=2tanθ，故C、D错误。

故选：B。

根据小球下降的高度得出平抛运动的时间，结合小球某时刻速度方向与水平方向夹角正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍确定速度的方向。

解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道运动的时间由高度决定，与初速度无关，以及知道平抛运动的推论：某时刻速度方向与水平方向夹角正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍。

8.答案：C
解析：解：A、将A物体的速度按图示两个方向分解，如图所示，。

由绳子速率等于物体B的速率，则物体A的速率：v A=v
sinθ
A向上运动的过程中θ减小，则sinθ减小，可知A向上做加速运动。

故A错误，B错误，C正确；D、因v A=v
，A物体做加速度变化的加速运动，所以绳子对A的拉力是变力；B做匀速运动，则sinθ
B受到的合外力不变；又B受到的摩擦力的大小与方向都不变，所以拉力F一定是变力，故D错误；
故选：C。

物体B以速度v沿水平面匀速向左运动，绳子的速率等于物体B的速率，将A物体的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度等于绳速，由几何知识求解A的速率，再讨论绳子的拉力情况。

对于运动的合成与分解问题，要知道分运动和合运动的运动特点，知道二者具有等时性和独立性，能够将合运动分解为两个分运动，然后根据几何关系求解速度或加速度之间的关系。

9.答案：C
解析：解：A、B、图中A与B两点通过同一根皮带传动，线速度大小相等，即v A=v B，A、C两点
绕同一转轴转动，有ωA=ωC，由于v A=r AωA，v C=r CωC，r A>r C，因而有v A>v C，得到v A=v B>v C；ωA<ωB，又由于ωA=ωC，ωA=ωC<ωB；故A错误，B错误；
C、an=V2
，可知a A<a B，由an=ω2r，可知a C<a A，所以C正确．
r
D、根据T=2π
ω
，ωA=ωC<ωB知周期关系为T A=T C>T B，D错误；
故选：C．
两轮通过皮带传动，边缘的线速度相等；A、C两点共轴传动，角速度相等；再结合v=ωr，可比较三质点的角速度与线速度的大小．
本题关键抓住公式v=ωr，两两比较，得出结论！要注意不能三个一起比较，初学者往往容易将三个一起比较，从而得不出结论！
10.答案：C
解析：解：质量为m的行星绕质量为M的太阳运行，半径为r，周期为T，线速度为v，那么由万有
引力做向心力可得：GMm
r2=m(2π
T
)2r=mv2
r
；
AB、行星的质量和半径并不影响行星绕太阳运行，故无法判断水星、火星的质量、半径的大小关系，故AB错误；
C、行星运行的轨道半径r=3GMT2
4π2
，故周期越大，轨道半径越大，所以，水星到太阳的距离小于火星到太阳的距离，故C正确；
D、行星运行的线速度v=2π
T r=32πGM
T
，故周期越大，线速度越小，所以，水星线速度大于火星的
线速度，故D错误；
故选：C。

根据万有引力做向心力得到行星质量、半径和行星的运动无关，然后求得轨道半径和线速度与周期的关系，即可求解．
万有引力问题的运动，一般通过万有引力做向心力得到半径和周期、速度、角速度的关系，然后通过比较半径来求解，若是变轨问题则由能量守恒来求解．
11.答案：ACD
解析：解：A、汽车转弯，乘客感觉往外甩，是乘客由于惯性总是想沿着切线的方向运动，是离心现象，故A项正确；
B、乘客由于惯性向前倾，没做圆周运动，故B项不是离心现象；
C、衣服上的水由于惯性总是想沿着切线的方向运动，是离心现象，故C正确；
D、链球原来做的是圆周运动，当松手之后，由于失去了向心力的作用链球做离心运动，所以投掷
链球属于离心现象，故D正确。

故选：ACD。

此题考查的是离心现象的本质--物体惯性的表现。

做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动。

如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果。

本题的关键在于理解透离心现象的本质是物体惯性的表现，一定要区别于牛顿第一定律。

12.答案：CD
解析：
随着人造地球卫星轨道半径的改变，卫星公转的ω和v都会改变，根据万有引力提供向心力列式求解。

本题主要考查了向心力和万有引力定律的应用，难度一般，基础题。

AB.随着人造地球卫星轨道半径的改变，卫星公转的ω和v都会改变，故AB错误；
CD.卫星在轨道上做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，即向心力F=G Mm
r2，又F=m v2
r
，可推
知v=√GM
r ，所以地球提供的向心力将减小到原来的1
4
，卫星运动的线速度将减小到原来的√2
2
，故CD
正确。

故选CD。

13.答案：CD
解析：
解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，应用万有引力定律与牛顿第二定律即可正确解题，难度不大，属于基础题。

双星做匀速圆周运动具有相同的角速度，靠相互间的万有引力提供向心力，根据万有引力提供向心力公式以及线速度、向心加速度、角速度直接的关系判断即可。

A.根据a=ω2r可知，角速度相等，质量大的半径小，所以质量大的向心加速度小，故A错误；
B.这两个黑洞共轴转动，角速度相等，根据v=ωr可以，质量大的半径小，所以质量大的线速度小，故B错误；
C.由①②知m1
m2=r2
r1
，质量与轨道半径成反比，所以36倍太阳质量的黑洞和29倍太阳的线速度大小
之比为29∶36，故C正确；
D.根据G m1m2
L2=m14π2
T2
r1可得m2=4π2L2
GT2
r1①根据G m1m2
L2
=m24π2
T2
r2可得m1=4π2L2
GT2
r2②所以m1+
m2=4π2L3
GT2
当m1+m2不变时，L减小，则T减小，即双星系统运行周期会随间距减小而减小，故D 正确。

故选CD。

14.答案：AC
解析：
根据万有引力提供向心力，通过轨道半径和周期求出地球的质量；根据万有引力等于重力，通过地球表面的重力加速度和地球的半径求出地球的质量。

解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力这两个理论，并能灵活运用。

根据万有引力提供向心力G Mm
r2=mr4π2
T2
，解得M=4π2r3
GT2
；根据万有引力等于重力，即G Mm
R2
=mg，
解得M=gR2
G
；故AC正确，BD错误。

故选AC。

15.答案：1.6 1.5 2
解析：解：(1)因为O点是抛出点，则ℎ=1
2gt2，则：t=√2ℎ
g
=√2×0.2
10
s=0.2s．
则小球的初速度为：v0=x
t =0.32
0.2
m/s=1.6m/s．
(2)由图可知，AB、BC之间的时间间隔相等，根据△y=gT2得：T=√△y
g =√2L
g
=√0.1
10
s=0.1s，
则小球的初速度为：v0=3L
T =0.15
0.1
m/s=1.5m/s．
B点竖直方向上的分速度等于AC在竖直方向上的平均速度，为：v By=8L
2T =0.4
0.2
m/s=2m/s．
故答案为：(1)1.6，(2)1.5，2．
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，根据运动学公式抓住等时性进行求解．
解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论进行求解．
16.答案：(1)C；(2)B，不同。

解析：
本题考查了探究向心力大小的表达式的实验，本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变。

(1)探究多变量因素实验应采用控制变量法，根据实验目的确定需要控制的变量，根据题意分析答题。

(2)两小球质量相等，根据转动半径关系与向心力关系，应用向心力公式进行分析。

(1)探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验应采用控制变量法，故选C；
(2)探究向心力的大小与角速度的关系时，需控制m、r相同，故应选择质量相同的小球，选择半径相同的塔轮，故选择挡板A和挡板C。

故答案为：(1)C；(2)B，不同。

17.答案：解：(1)设小球运动运动的角速度为ω，根据牛顿第二定律有F=mω2L
所以ω=√F
mL
(2)设小球运动的周期T，根据牛顿第二定律有F=m4π2L
T2
所以T=2π√mL
F
；
答：(1)小球运动的角速度为√F
mL
(2)小球运动的周期为2π√mL
．
F
解析：(1)根据绳子的拉力提供向心力公式即可求解角速度；
(2)根据向心力的周期公式即可求解周期．
本题主要考查了向心力公式的直接应用，求解周期时也可以根据角速度与周期的关系求解，难度不大，属于基础题．
18.答案：解：(1)C点，弹力和重力的合力提供向心力，
故：F+mg=m v12
，其中：F=3mg
R
解得：v1=2√gR
(2)球从最高点落至地面过程是平抛运动，根据分位移公式，有：
gt2
y=2R=1
2
解得：t=2√R
g
球从最高点落至地面过程是平抛运动，根据分位移公式，有：
=4R
x=v1t=2√gR×2√R
g
答：(1)小球在最高点C时速度的大小v1为2√gR；
(2)小球落地点与最高点间的水平距离为4R。

解析：本题关键是明确小球的受力情况和运动情况，然后根据牛顿第二定律定律列式求解C点速度，根据平抛运动的分位移公式列式求解时间和射程。

(1)在C点，弹力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解最高点的速度；
(2)球从最高点落至地面过程是平抛运动，根据平抛运动的分运动公式列式求解。

19.答案：解：物体抛出后，在星球表面上做竖直上抛运动．
---------①
设星球对物体产生的“重力加速度”为g，则v1=g×t
2
设抛出时的速度至少为v，
--②
物体抛出后不再落回星球表面，根据牛顿第二定律有mg=m v2
R
由①②得v=√2Rv0
t
．
答：抛出时的速度至少为√2Rv0
t
解析：以初速度v1竖直上抛一物体，物体在重力作用下做匀减速直线运动，根据匀变速直线运动的速度时间关系公式可以求出该星球表面的重力加速度．
为了使沿星球表面抛出的物体不再落回星球表面，卫星将绕星球表面做匀速圆周运动，重力提供万有引力，据此列式可得卫星运行的线速度．
认清竖直上抛运动的本质，根据匀减速直线运动规律求出物体的重力加速度．卫星运行的速度根据
重力提供圆周运动的向心力列式求解即可．。