2020-2021学年江苏省扬州市仪征市高一3月月考_（物理）试卷新人教版

这是一份2020-2021学年江苏省扬州市仪征市高一3月月考_（物理）试卷新人教版，共8页。试卷主要包含了选择题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。


1. 2020年11月24日，我国在文昌航天发射场成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道，假设该探测器质量为m，在离月球高度为ℎ的轨道上绕月球做匀速圆周运动，已知月球质量为M，半径为R，引力常量为G，则月球对探测器的万有引力大小为（ ）
A.GMmℎ2B.GMmR+ℎC.GMmR2D.GMm(R+H)2

2. 一质量为m的物体，沿半径为R的向下凹的半圆形轨道滑行，如图所示，经过最低点时的速度为v，物体与轨道之间的动摩擦因数为μ，则它在最低点时受到的摩擦力为（ ）

A.μmgB.μmv2RC.μm(g+v2R)D.μm(g−v2R)

3. 如图为套脚跳跳球绕着小朋友脚踝运动某一瞬间的照片，绳上的P、Q两点的角速度为ωp和ωQ，线速度大小分别为vP和vQ，则（ ）

A.vP>vQB.vPωQD.ωP<ωQ

4. 如图，a、b、c三颗卫星绕地球做匀速圆周运动，已知ma>mb，则下列说法正确的是（ ）

A.a、b受到的万有引力大小相等
B.a的向心加速度小于b的向心加速度
C.a的周期大于c的周期
D.a的线速度大于c的线速度

5. 下面说法正确的是（ ）
A.曲线运动一定是变速率运动
B.匀变速曲线运动在任意时间内速度的变化量都相同
C.匀速圆周运动在相等时间的位移相同
D.若地球自转角速度增大，则静止在赤道上的物体所受的支持力将减小

6. 根据开普勒行星运动定律，下列说法错误的是（ ）
A.绕地球运行的不同卫星的a3T2的值都相同
B.同一卫星离地球越远，速率越小
C.不同卫星，轨道的半长轴越长周期越大
D.同一卫星绕不同的行星运行，a3T2的值都相同

7. 轻杆长为L，并带着质量为m的小球在竖直平面内以速度v=gL做匀速圆周运动，小球在a、b、c、d四个位置时，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）

A.在a点，轻杆对球有作用力
B.在b点，杆对球的作用力指向圆心
C.在c点，杆对球的作用力大小为mg
D.在d点，杆对球的作用力大小为2mg

8. 如图所示，一小物块以大小为4m/s2的向心加速度做匀速圆周运动，半径R=1m，则下列说法正确的是（ ）

A.小物块做圆周运动的周期为1s
B.小物块运动的角速度为2rad/s
C.小物块在πs内通过的路程为零
D.小物块在t=π4s内通过的位移大小为π20m
二、多选题

2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，实现了人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹．已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G．嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（ ）

A.线速度为GMRB.角速度为GMr3
C.周期为2πr3GMD.向心加速度为GMR2

如图，为某地球卫星的运行轨道，Ⅰ轨道为圆轨道，Ⅱ轨道为椭圆形轨道，两轨道相切于P点，Q点为远地点，下列说法正确的是（ ）

A.卫星从Ⅰ轨道变轨到Ⅱ轨道，需要在P点加速
B.卫星在Ⅱ轨道上Q点的速率可能大于在Ⅰ轨道上的运行速率
C.卫星经过P点的加速度一定大于经过Q点的加速度
D.卫星在Ⅱ轨道上从P点向Q点运行的过程中，地球与卫星的连线与速度方向的夹角一定是钝角

如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O正下方L2处有一钉子C，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点同一水平面上无初速度释放，小球到最低点悬线碰到钉子的瞬间，则小球的（ ）

A.线速度突然增大B.角速度突然增大
C.向心加速度突然增大D.向心力突然增大

火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动，当火车以规定速度v0通过某弯道时，内、外轨道均不受侧向挤压，如图所示．下列判断正确的是（ ）

A.若火车通过弯道时的速度v>v0，则火车的外轨受侧向挤压
B.若火车通过弯道时的速度v>v0，则火车的内轨受侧向挤压
C.若火车通过弯道时的速度vD.若火车通过弯道时的速度v
我国于2019年发射了“嫦娥五号”探测器，假设探测器在近月轨道上绕月球做匀速圆周运动，探测器与月球中心连线的距离为R，经过时间t（小于绕行周期），扫过的角度为θ（弧度），引力常量为G，则（ ）
A.探测器内的物体处于平衡状态
B.探测器的环绕周期为2πθt
C.月球的质量为θ2R3Gt2
D.月球的密度为3θ24πGt2

我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要．如图所示，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则（ ）

A.飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度
B.飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2πRg
C.飞行器在A点处点火后，动能增加
D.由已知条件能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期
三、解答题

如图所示，一位同学玩飞镖游戏，圆盘最上端有一点P，飞镖抛出时与P在同一竖直面内等高，且距离P点为L．当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘绕经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动，忽略空气阻力，重力加速度为g，若飞镖恰好击中P点，求：

（1）圆盘的半径．

（2）圆盘转动角速度的最小值．

人类第一次登上月球时，宇航员在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铁锤从同一个高度由静止同时释放，二者几乎同时落地．若羽毛和铁锤是从高度为ℎ处下落，经时间t落到月球表面．已知引力常量为G，月球的半径为R，求：
（1）月球表面的自由落体加速度大小g月；

（2）月球的质量M；

（3）月球的“第一宇宙速度”大小．

宇航员到了某星球后做了如下实验：如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的可视为质点的小球，圆锥顶角2θ．当圆锥和球一起以周期T匀速转动时，球恰好对锥面无压力．已知星球的半径为R，万有引力常量为G．求：

（1）线的拉力；

（2）该星球表面的重力加速度；

（3）该星球的密度．

如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置．两个质量均为m的小球a、b（均可看成质点）以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为8mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75mg，重力加速度大小为g，求a、b两球落地点间的距离．


如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为ℎ．已知地球半径为R，地球自转角速度为ω，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．

（1）求卫星B的运行周期；

（2）若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？
参考答案与试题解析
2020-2021学年江苏省扬州市仪征市高一3月月考 (物理)试卷
一、选择题
1.
【答案】
D
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】

【解答】
解：根据万有引力定律可得月球对探测器的万有引力大小为F=GMmR+ℎ2，故ABC错误，D正确．
故选D．
2.
【答案】
C
【考点】
竖直面内的圆周运动-弹力
【解析】
物块滑到轨道最低点时，由重力和轨道的支持力提供物块的向心力，由牛顿第二定律求出支持力，再由摩擦力公式求解摩擦力。
【解答】
解：物块滑到轨道最低点时，由重力和轨道的支持力提供物块的向心力，由牛顿第二定律得：FN−mg＝mv2R，
解得：FN＝m(g+v2R)，
则当小物块滑到最低点时受到的摩擦力为：Ff＝μFN＝μm(g+v2R)，故C正确，ABD错误．
故选C．
3.
【答案】
A
【考点】
线速度、角速度和周期、转速
【解析】

【解答】
解：AB．P、Q两点属于同轴转动，所以P、Q两点的角速度相等，同时由图可知Q点到脚的距离比较小，根据v=rω可知，Q点的线速度小，即vP>vQ，故A正确，B错误；
CD．由于P、Q两点属于同轴转动，所以P、Q两点的角速度是相等的，即ωp=ωQ，故CD错误．
故选A．
4.
【答案】
C
【考点】
万有引力定律及其应用
开普勒第三定律
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．根据万有引力定律可知，a比b受到的万有引力大，故A错误；
B．根据牛顿第二定律：GMmr2=ma，
a的向心加速度等于b的向心加速度，故B错误；
C．根据开普勒第三定律：T3r3=C，
可得，a的周期大于c的周期，故C正确；
D．根据牛顿第二定律：GMmr2=mv2r，
可得：v=GMr，
所以a的线速度小于c的线速度，故D错误．
故选C．
5.
【答案】
D
【考点】
物体做曲线运动的条件
匀速圆周运动
向心力
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．匀速圆周运动是匀速率运动，故A错误；
B．匀变速曲线运动在任意相等时间内速度的变化量都相同，故B错误；
C．匀速圆周运动在相等时间的位移的大小相同，方向不一定相同，故C错误；
D．若地球自转角速度增大，在物体所需的向心力增大，根据赤道上物体向心力的来源，物体在赤道上的重力将减小，所以静止在赤道上的物体所受的支持力将减小，故D正确．
故选D．
6.
【答案】
D
【考点】
开普勒第三定律
开普勒定律
【解析】

【解答】
解：A．由开普勒三定律知绕地球运行的不同卫星的a3T2的值都相同，故A不符题意；
B．同一卫星离地球越远，周期越长，运行速率越小，故B不符题意；
C．不同卫星，轨道的半长轴a越长，则周期T越大，故C不符题意；
D．开普勒第三定律成立的条件是中心天体相同，故D符合题意．
故选D．
7.
【答案】
D
【考点】
竖直面内的圆周运动-轻杆模型
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．在a点，由牛顿第二定律有：
mg+F=mv2L，v=gL，
解得：F=0，
则在a点，轻杆对球没有作用力，故A错误；
B．由于小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，则在b点，杆对球的作用力与球的重力的合力指向圆心，故B错误；
C．由于小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，则在c点有：
F−mg=mv2L，v=gL，
解得F=2mg，故C错误；
D．由于小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，在d点的合外力为mg，所以杆对球的作用力大小为
F=(mg)2+F向2=2mg，故D正确．
故选D．
8.
【答案】
B
【考点】
匀速圆周运动
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．根据向心加速度的公式有：an=4π2T2R，代入数据有：T=πs，故A错误；
B．根据向心加速度的公式有an=w2R，代入数据有：ω=2rad/s，故B正确；
C．路程为物体运动轨迹的长度，而πs内小物块刚好走过一圈，则小物块的路程为2πm，故C错误；
D．小物块在t=π4s内刚好走过90∘，则位移为2m，故D错误．
故选B．
二、多选题
【答案】
B,C
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．根据万有引力提供向心力，有GMmr2=mv2r，
得线速度v=GMr，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力，有GMmr2=mω2r，
得角速度ω=GMr3，故B正确；
C．根据万有引力提供向心力，有GMmr2=m(2πT)2r，
得周期T=2πr3GM，故C正确；
D．根据万有引力提供向心力，有GMmr2=ma，
得向心加速度a=GMr2，故D错误．
故选BC．
【答案】
A,C,D
【考点】
随地、绕地问题
卫星的变轨与对接
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．卫星从Ⅰ轨道变轨到Ⅱ轨道，做离心运动，需要在P点加速，故A正确．
B．根据v=GMr知，卫星在过Q点的圆周上的运行速率小于在Ⅰ轨道上的运行速率，而卫星在Ⅱ轨道上Q点的速率小于卫星在过Q点的圆周上的运行速率，所以卫星在Ⅱ轨道上Q点的速率一定小于在Ⅰ轨道上的运行速率，故B错误．
C．根据牛顿第二定律得GMmr2=ma，得a=GMr2，P点离地心比Q点近，则卫星经过P点的加速度一定大于经过Q点的加速度，故C正确．
D．卫星在Ⅱ轨道上从P点向Q点运行的过程中，由于速度沿轨迹的切线方向，所以地球与卫星的连线与速度方向的夹角一定是钝角，故D正确．
故选ACD．
【答案】
B,C,D
【考点】
竖直面内的圆周运动-轻绳模型
【解析】

【解答】
解：A．碰到钉子的瞬间，根据惯性可知，小球的速度不能发生突变，即线速度不变，故A错误；
B．根据ω=vR可知，半径减小，由于线速度不变，所以角速度增大，故B正确；
C．小球的向心加速度a=v2R，由于半径减小，所以加速度增大，故C正确；
D．向心力为F=ma，由上可知加速度突然增大，所以向心力突然增大，故D正确．
故选BCD．
【答案】
A,D
【考点】
向心力
水平面内的圆周运动-重力
【解析】
由题，火车转弯时以规定的速率v0行驶，刚好依靠轨道对火车的支持力FN和火车的重力G的合力提供火车转弯做匀速圆周运动所需要的向心力．若火车转弯的速率大于v0，火车所需要的向心力增大，火车的支持力FN和火车的重力G的合力不够提供向心力，火车过弯道时将挤压外轨，同时轨道对火车的支持力FN将增大．同理分析，火车转弯的速率小于v0的情况．
【解答】
解：AB．由题若火车转弯的速度v>v0，火车所需要的向心力增大，火车的支持力FN和火车的重力G的合力不够提供向心力，外轨对火车有侧压力，则火车将挤压外轨，同时轨道对火车的支持力FN将增大，故A正确，B错误．
CD．若火车转弯的速度v故选：AD．
【答案】
B,C
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．探测器内的物体随探测器绕月球做匀速圆周运动，则不是处于平衡状态，故A错误；
B．航天器运行角速度ω=θt，根据角速度与周期的关系可知，航天器做圆周运动的周期T=2πω=2πtθ，故B正确；
C．探测器绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力做向心力可得GMmR2=m4π2T2R，解得月球质量M=R3θ2Gt2，故C正确；
D．由于不知道月球半径，故无法求解月球密度，故D错误．
故选BC．
【答案】
B,D
【考点】
卫星的变轨与对接
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．飞行器在不同轨道上通过B点的加速度都是由万有引力提供，所以飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度等于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度，A错误．
B．在近月轨道上有mg=m4π2T2R，
解得T=2πRg，B正确．
C．飞行器在A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，做向心运动，所以飞行器要减速，即动能减少，C错误．
D．根据开普勒第三定律得T2R3=T′2(2.5R)3，故由已知条件能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期，D正确．
故选BD．
三、解答题
【答案】
（1）圆盘的半径为r=gL24v02．
（2）圆盘转动角速度的最小值为πv0L．
【考点】
平抛运动基本规律及推论的应用
线速度、角速度和周期、转速
【解析】


【解答】
解：（1）飞镖水平抛出后做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此飞行时间t=Lv0，
飞镖击中P点时，P恰好在最下端，则2r=12gt2，
解得圆盘的半径为r=gL24v02．
（2）飞镖击中P点，则P点转过的角度θ满足θ=π+2kπ（k=0，1，2……），
故ω=θt=(2k+1)πv0L（k=0，1，2……），
圆盘转动角速度的最小值为πv0L．
【答案】
（1）月球表面的自由落体加速度大小为2ℎt2；
（2）月球的质量为2ℎR2Gt2；
（3）月球的“第一宇宙速度”大小为2ℎRt2．
【考点】
星球表面的抛体问题
万有引力定律及其应用
【解析】
（1）根据自由落体的位移时间规律可以直接求出月球表面的重力加速度；
（2）根据月球表面重力和万有引力相等，利用求出的重力加速度和月球半径可以求出月球的质量M；
（3）飞行器近月飞行时，飞行器所受月球万有引力提供月球的向心力，从而求出“第一宇宙速度”大小．
【解答】
解：（1）月球表面附近的物体做自由落体运动：ℎ=12g月t2，
月球表面的自由落体加速度大小：g月=2ℎt2．
（2）若不考虑月球自转的影响，则GMmR2=mg月，
月球的质量：M=2ℎR2Gt2．
（3）质量为m′的飞行器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动m′g月=m′v2R，
月球的“第一宇宙速度”大小 v=g月R=2ℎRt2．
【答案】
（1）线的拉力为m4π2T2L．
（2）该星球表面的重力加速度为4π2T2Lcsθ．
（3）该星球的密度ρ为3πLcsθGRT2．
【考点】
水平面内的圆周运动-重力
万有引力定律及其应用
【解析】
（1）小球做圆周运动的线的向心力是由线的拉力在水平方向的分力提供的Fsinθ=m4π2r2r，又因为半径r=Lsin，可解得线的拉力F．
（2）线的拉力在竖直方向的分力与重力平衡，即Fcsθ=mg星，化简可得该星球表面的重力加速度．
（3）在该星球表面上物体受到的重力等于万有引力mg星=GMmR2，又因为M=ρ⋅43πR3，化简可得该星球的密度．
【解答】
解：（1）小球做圆周运动的向心力是由线的拉力在水平方向的分力提供的FTsinθ=m4π2T2r，
又因为半径r=Lsinθ，
解得线的拉力FT=m4π2T2L．
（2）线的拉力在竖直方向的分力与重力平衡，即Fcsθ=mg星，
解得该星球表面的重力加速度g星=Fcsθm=4π2T2Lcsθ．
（3）设星球的质量为M，星球表面的物体的重力等于万有引力，有：
mg星=GMmR2，
又因为M=ρ⋅43πR3，
解得星球的密度ρ=3πLcsθGRT2．
【答案】
a、b两球落地点间的距离为5R．
【考点】
竖直面内的圆周运动-弹力
平抛运动基本规律及推论的应用
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：在A点，对a球，由牛顿第二定律得Fa+mg=mva2R，
其中Fa=8mg，
解得va=3gR，
由公式2R=12gt2，
可知下落时间为t=4Rg，
水平距离为xa=vat=6R，
对b球，由牛顿第二定律得mg−Fb=mvb2R，
其中Fb=0.75mg，
解得vb=gR4，
由公式2R=12gt2，
可知下落时间为t=4Rg，
水平距离为xb=vbt=R，
即a、b两球落地点间的距离为Δx=xa−xb=5R．
【答案】
（1）卫星B的运行周期TB=2π(R+ℎ)3gR2．
（2）至少经过t=2πgR2(R+ℎ)3−ω，它们再一次相距最近．
【考点】
随地、绕地问题
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）设地球质量为M，卫星质量为m，根据万有引力和牛顿运动定律，有：
GMm(R+ℎ)2=m4π2TB2(R+ℎ)，
在地球表面有：GMmR2=mg，
联立得：TB=2π(R+ℎ)3gR2．
（2）它们再一次相距最近时，一定是B比A多转了一圈，有：ωBt−ωt=2π，
其中ωB=2πTB，解得：t=2πgR2(R+ℎ)3−ω．