山东省泰安市新泰市第一中学（老校区）2022-2023学年高一物理下学期第二次段考试题（Word版附解析）

这是一份山东省泰安市新泰市第一中学（老校区）2022-2023学年高一物理下学期第二次段考试题（Word版附解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

新泰一中2022级高一下学期第一次阶段性考试
物理试题
考试时间：100分钟
第I卷（选择题）
一、单选题（每题3分，共30分）
1. 下列关于物理学家的说法正确的是（　　）
A. 开普勒通过深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律
B. 笛卡尔发现了万有引力定律
C. 卡文迪许为了检验万有引力定律的正确性，首次进行了“月﹣地检验”
D. 伽利略第一次精确测量出了万有引力常量
【答案】A
【解析】
【详解】A．开普勒通过观察天象以及深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律，A正确；
B．牛顿提出了万有引力定律，B错误；
C．牛顿为了检验万有引力定律的正确性，首次进行了“月﹣地检验”，而卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量。C错误；
D．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，D错误。
故选A。
2. A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动，在相同时间内，它们通过的路程之比为2:1，运动方向改变的角度之比为4:3，它们的向心加速度之比为（　　）
A. 3:2 B. 2:3 C. 8:3 D. 3:8
【答案】C
【解析】
【详解】因为在相同的时间内，它们通过的路程之比为2:1，运动方向改变的角度之比为4:3，则由

解得

由

解得

由

解得它们的向心加速度之比为

故ABD错误，C正确。
故选C。
3. 杂技表演“飞车走壁”的演员骑着摩托车飞驶在光滑的圆锥形筒内壁上或球形容器内壁上。圆锥形筒与球的中轴线均垂直于水平地面，且圆锥筒和球固定不动，演员和摩托车的总质量为m，若在圆锥形筒内壁A、B两处沿图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）

A. A处的车对轨道的压力等于B处车对轨道的压力
B. A处的角速度等于B处的角速度
C. A处的线速度小于B处的线速度
D. 若该演员移至右侧球形容器中分别沿高低不同的两水平面做匀速圆周运动，则在较高水平轨道内运动时周期大
【答案】A
【解析】
【详解】A．在A、B两处分别对车受力分析，可知，在A、B两处的支持力方向相同，若设支持力与水平方向的夹角为，则竖直方向，根据平衡条件有

可知，车在A、B两处受到的支持力相等，根据牛顿第三定律可知，A处的车对轨道的压力等于B处车对轨道的压力，故A正确；
BC．水平方向，根据牛顿第二定律有

可知，车在A、B两处的向心加速度相等，根据公式，且由图可知，在A处的半径大于B处的半径，则A处的角速度小于B处的角速度，根据公式可知，A处的线速度大于B处的线速度，故BC错误；
D．若该演员移至右侧球形容器中，设球的半径为，演员做圆周运动的半径为，设支持力与水平方向的夹角为，根据几何关系可知

根据牛顿第二定律有

联立解得

由图可知，在较高的水平轨道运动时，较小，故在较高水平轨道内运动时周期小，故D错误。
故选A。
4. 关于引力波，早在1916年爱因斯坦基于广义相对论预言了其存在.1974年拉塞尔赫尔斯和约瑟夫泰勒发现赫尔斯—泰勒脉冲双星，这双星系统在互相公转时，由于不断发射引力波而失去能量，逐渐相互靠近，此现象为引力波的存在提供了首个间接证据．科学家们猜测该双星系统中体积较小的星球能“吸食”另一颗体积较大的星球表面的物质，达到质量转移的目的，则关于赫尔斯—泰勒脉冲双星周期T随双星之间的距离L变化的关系图象正确的是(　　)
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】双星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供
＝m12R1＝m22R2，
由几何关系得：
R1＋R2＝L
解得：
＝·
已知此双星系统中体积较小的星球能“吸食”另一颗体积较大的星体表面的物质，达到质量转移的目的，每个星球的质量变化，但质量之和不变，所以

故B正确，A、C、D错误。
故选B。
5. 如图所示，用起瓶器开启瓶盖时，起瓶器上A、两点绕点转动的角速度分别为和，线速度的大小分别为和，向心加速度的大小分别为和，下列说法正确的是（　　）

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】AD．由于A、两点都在起瓶器上，随着起瓶器一起绕O点旋转，起瓶器上各点的角速度都相同，A正确，D错误；
B．根据

由于

因此

B错误；
C．根据

可知

C错误。
故选A。
6. 一物体在地球表面重16N，它在以的加速度加速上升的火箭中的视重为9N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的（ ）
A. 2倍 B. 3倍 C. 4倍 D. 一半
【答案】B
【解析】
【详解】在地球表面，有
．
其中g为地球表面的重力加速度，取
得出物体质量
．
该物体放在火箭中，对物体进行受力分析，物体受重力G′和支持力N．
火箭中以的加速度匀加速竖直向上，根据牛顿第二定律得：

解得

由于不考虑地球自转的影响，根据万有引力等于重力得出：
在地球表面

在航天器中

则

所以

即此时火箭距地高度

故选项B正确，选项ACD错误．
故选B.
点睛：把星球表面的物体运动和天体运动结合起来是考试中常见的问题，重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．
7. 如图所示，一内壁光滑、质量为m、半径为 r的环形细圆管，用硬杆竖直固定在天花板上．有一质量为 m 的小球（可看作质点）在圆管中运动．小球以速率v0经过圆管最低点时，杆对圆管的作用力大小为（　　）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】对小球做受力分析受到环给小球的支持力和小球的重力，根据牛顿第二定律

环给小球的支持力为 ，小球给环的压力为 ，根据牛顿第三定律

环受到竖直向下重力和小球给环的压力和杆的作用力，杆的作用力为

故选C。
8. 2020年7月23日，我国火星探测器“天问一号”在海南文昌发射成功，开启了我国探测火星之旅，它将在明年2月份抵达环绕火星轨道，届时探测器将环绕火星运行2个月。假设探测器在环绕火星轨道上做匀速圆周运动时，探测到它恰好与火星表面某一山脉相对静止，测得相邻两次看到日出的时间间隔是T，探测器仪表上显示的绕行速度为v，已知引力常量G，则火星的质量为（　　）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】探测器在离火星表面某一高度的轨道上运行时，探测到它恰好与火星表面某一山脉相对静止，测得相邻两次看到日出的时间间隔是T，说明探测器恰好在火星的同步轨道上，探测器的绕行周期为T，根据

可得探测器绕火星做匀速圆周运动的半径为r=
根据万有引力提供向心力，则有
G=mr()2
解得火星质量为，故选C。
9. 绿色出行，自行车是一种不错的选择。自行车基本原理如图所示，a、b、c分别为链轮，飞轮和后轮上的三个点，已知链轮、飞轮和后轮的半径之比为2∶1∶6，将后轮悬空，匀速转动踏板时，a、b、c三点的（　　）

A. 线速度大小之比为6∶6∶1
B. 角速度大小之比为1∶6∶6
C. 转速之比为2∶2∶1
D. 向心加速度大小之比为1∶2∶12
【答案】D
【解析】
【详解】根据传动装置的特点，可知


A．根据，可得

则a、b、c三点的线速度大小之比为

故A错误；
B．根据，可得

则a、b、c三点的速度大小之比为

故B错误；
C．根据转速，可得a、b、c三点的转速之比为

故C错误；
D．根据，可得a、b、c三点的向心加速度大小之比为

故D正确。
故选D。
10. 已知地球半径为6400km，可能用到数学近似算法(1+ x)k » 1+ kx, (x << 1),以下说法正确的是
A. 若地球质量减少2%，则地球公转要加快约1%
B. 已知太阳半径和地球绕太阳公转的周期，可估算出太阳质量
C. 离地高3.2 km处的重力加速度比地面处重力加速度少约0.1%
D. 月球上的重力加速度是地球上的，可知月球质量是地球质量的
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据，可知地球的公转速度和质量无关，A错误；
B．根据，需要知道，地球的公转周期和地球和太阳之间的距离，才可以估算出太阳的质量，B错误；
C．由黄金代换，代入可得离地高3.2 km处的重力加速度比地面处重力加速度少约0.1%，C正确；
D．根据黄金代换，地球和月球的半径不同，所以月球的质量不是地球的，D错误．
二、多选题（每题4分，共24分。选不全得2分，有错项不得分。）
11. 图为“嫦娥二号”的姐妹星“嫦娥一号”某次在近地点A由轨道1变轨为轨道2的示意图，其中B、C分别为两个轨道的远地点．关于上述变轨过程及“嫦娥一号”在两个轨道上运动的情况，下列说法中正确的是（ ）

A. “嫦娥一号”在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度大
B. “嫦娥一号”在轨道1的A点处应点火加速
C. “嫦娥一号”在轨道1的B点处的加速度比在轨道2的C点处的加速度大
D. “嫦娥一号”在轨道1的A点处的加速度比在轨道2的A点处的加速度大
【答案】BC
【解析】
【详解】从1轨道进入2轨道的过程就是离心运动的过程，在A点时万有引力不变，物体做离心运动，说明此处飞船速度增加，应在此处点火加速，所以飞船在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度小，故A错误，B正确．根据牛顿第二定律得：，则“嫦娥一号”在轨道1的B点处的加速度比在轨道2的C点处的加速度大，在轨道1的A点处的加速度等于在轨道2的A点处的加速度，故C正确，D错误．
12. 北京时间2021年5月19日12时03分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”乙运载火箭，成功将“海洋二号”卫星送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为、运行周期为，地球的半径为，引力常量为。下列说法正确的是（　　）
A. 卫星的线速度大小为 B. 地球的质量为
C. 地球的平均密度为 D. 地球表面重力加速度大小为
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A．卫星的线速度大小为

选项A正确；
B．根据

解得地球的质量为

选项B错误；
C．地球的平均密度为

选项C错误；
D．地球表面重力加速度大小为

选项D正确。
故选AD。
13. 水星是地球上最难观测的行星，因为它离太阳太近，总是湮没在太阳的光辉里。2021年1月24日出现了水星东大距，为观测水星的最佳时间。在地球上观测，若太阳与地内行星（金星、水星）可视为质点，太阳和地球的连线与地内行星和地球的连线夹角有最大值时叫大距。地内行星在太阳东边时为东大距，在太阳西边时为西大距，如图所示。地内行星与地球可认为在同一平面内的圆轨道上运动，且公转绕行方向相同，已知水星到太阳的平均距离约为0.4天文单位（1天文单位为太阳与地球间的平均距离），金星到太阳的平均距离约为0.7天文单位。不计行星间相生作用的引力，则下列说法正确的是（ ）

A. 地球的公转周期约为水星的2.5倍
B. 水星公转的线速度比金星公转的线速度大
C. 在相等时间内，水星和太阳的连线扫过的面积与金星和太阳的连线扫过的面积相等
D. 金星相邻两次东大距时间间隔比水星相邻两次东大距的时间间隔长
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A．根据开普勒第三定律可知

地球的公转周期约为水星的4倍，选项A错误；
B．根据

可知

可得水星公转的线速度比金星公转的线速度大，选项B正确；
C．根据开普勒第二定律，因水星和金星绕太阳运行的轨道不同，则在相等时间内，水星和太阳的连线扫过的面积与金星和太阳的连线扫过的面积不相等，选项C错误；
D．因金星的轨道半径较大，则周期长，则金星两次东大距的间隔时间比水星长，则D正确。
故选BD。
14. 如图所示，粗糙水平圆盘上，可视为质点的木块A、B叠放在一起，放在水平转台上随转台一起绕固定转轴匀速转动，A的质量为m，B的质量为已知A、B到转动轴的距离为，A与B间的动摩擦因数为，B与转台间的动摩擦因数为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取则下列说法正确的是（　　）

A. B对A的摩擦力方向与A的速度方向相反
B. 盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的3倍
C. 如木块A、B与转台始终保持相对静止，转台角速度的最大值为
D. 如木块A、B与转台始终保持相对静止，转台角速度的最大值为
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】A．B对A的摩擦力是A做圆周运动的向心力，指向圆心，则B对A的摩擦力方向与A的速度方向垂直，A错误；
B．对A分析，根据牛顿第二定律有

对AB整体分析，根据牛顿第二定律有

可知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的3倍， B正确；
CD．对A分析

解得A发生相对滑动的最大角速度

对整体分析，

B与盘面发生相对滑动的最大角速度

综上可知，A、B与转台保持相对静止，转台最大角速度为，D错误C正确。
故选BC。
15. 科学家重新分析了开普勒太空望远镜退役前收集到的数据，发现了一颗与地球大小基本相同的系外行星——Kepler-1649c，距离地球约300光年，围绕一颗红矮星运行。假设该行星的公转轨道半径是地球的k倍，该行星质量是地球质量的q倍，红矮星质量是太阳质量的p倍，该行星的半径和地球的半径相等，则下列说法不正确的是（　　）
A. 该行星公转轨道半径的三次方和公转周期的二次方之比与地球的相等
B. 该行星的公转周期是地球的倍
C. 该行星的第一宇宙速度是地球的倍
D. 该行星表面的重力加速度是地球的倍
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律可知，行星公转轨道半径的三次方和公转周期的二次方之比与中心天体的质量有关，故A错误，满足题意要求；
B．行星公转时，由万有引力提供向心力可得

解得

该行星的公转轨道半径是地球的倍，红矮星质量是太阳质量的倍，故该行星的公转周期是地球的倍，故B错误，满足题意要求；
C．根据

解得第一宇宙速度表达式为

该行星质量是地球质量的倍，两者半径相等，则该行星的第一宇宙速度是地球的倍，故C正确，不满足题意要求；
D．根据

解得

该行星质量是地球质量的q倍，两者半径相等，则该行星表面的重力加速度是地球的q倍，故D错误，满足题意要求。
故选ABD。
16. 嫦娥五号探测器将由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空。如果嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面h的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球．月球的半径为R且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为g0且小于地球表面的重力加速度，引力常量为G.不考虑月球的自转，则下列说法正确的是（　　）
A. 嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度
B. 月球的平均密度ρ＝
C. 嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的t时间内，绕月球运转圈数n＝
D. 根据题给数据可求出月球的第一宇宙速度
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】因为月球的半径小于地球的半径，月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，所以月球的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度小于地球的第一宇宙速度，A错误；
设月球的质量为M，对于在月球表面处质量为m0的物体有
m0g0＝G
又因为
ρ＝
所以
ρ＝
B正确；
嫦娥五号探测器在圆轨道上运动时，有
G＝m（R＋h）
解得
T＝
故绕月球运转圈数
n＝＝
C错误；
根据
m′g0＝m′
得月球的第一宇宙速度
v＝
D正确。
故选BD。
第II卷（非选择题）
三、解答题
17. 杂技演员在做“水流星”表演时，用一根细绳系着盛水的杯子，抡起绳子，让杯子在竖直面内做圆周运动。如图所示，杯内水的质量，绳长，求：
（1）在最高点水不流出的最小速率。
（2）水在最高点速率时，水对杯底的压力大小。

【答案】（1）；（2）10N
【解析】
【详解】（1）在最高点水不流出的条件是重力提供水做圆周运动的向心力，即


解得

（2）因为，所以重力不足以提供水做圆周运动的向心力，所以对于水有

解得

由牛顿第三定律可知，水对杯底的压力为

18. 万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性．用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果．已知地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G．将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响．设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0．
(1)若在北极上空高出地面h处称量，弹簧秤读数为F1，求比值表达式，并就h＝1.0%R的情形算出具体数值(计算结果保留两位有效数字)；
(2)若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值的表达式．
【答案】(1)0.98；(2)
【解析】
【分析】根据万有引力等于重力得出比值的表达式，并求出具体的数值．在赤道，由于万有引力的一个分力等于重力，另一个分力提供随地球自转所需的向心力，根据该规律求出比值的表达式．
【详解】（1）在地球北极点不考虑地球自转，则秤所称得的重力则为其万有引力，于是①，②，由公式①②可以得出：．
（2）由于③，①和③可得：
【点睛】解决本题的关键知道在地球的两极，万有引力等于重力，在赤道，万有引力的一个分力等于重力，另一个分力提供随地球自转所需的向心力．
19. 如图所示，倾角为37°的斜面底端与半径的半圆轨道相连，为轨道圆心，为圆轨道直径且处于竖直方向。质量的滑块从斜面上某点由静止开始下滑，恰能到达点，取，，。
（1）求滑块经过点时速度的大小；
（2）若滑块滑块从斜面上更高的某点下滑，离开处的速度大小为，求滑块从点飞出至落到斜面上的时间。

【答案】(1)；(2)
【解析】
【分析】
【详解】(1) 滑块恰好经过C点，则有

解得

(2)滑块离开后做平抛运动，落在斜面上有

解得

20. 2020年12月1日，“嫦娥五号”探测器成功着陆在月球正面预选着陆区实现软着陆。如图甲所示，探测器在月球表面着陆前反推发动机向下喷气以获得向上的反作用力，探测器减速阶段可看作竖直方向的匀变速直线运动。若探测器获得的反作用力大小为F，经历时间t0，速度由减速到0，月球半径为R，万有引力常量为G，探测器质量为m。求：
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）月球的质量和密度；
（3）如图乙所示，若将来的某天，中国宇航员在月球表面做了如图乙所示的实验，将一根长为L的细线的一端固定在O点，另一端固定一小球，使小球在竖直而内恰好做完整的圆周运动，则小球在最高点的速度大小是多少。

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】
【详解】（1）探测器做减速运动的加速度大小为

由牛顿第二定律得

解得

（2）由万有引力等于重力得

解得

月球的密度为

解得

（3）由牛顿第二定律得

解得