1、2018-2019 学年湖北省孝感高中高一（下）月考物理试卷一、选择题1.星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度星球的第二宇宙速度 v2 与其第一宇宙速度 v1 的关系是 v2 v1.已知某星球的半径为 r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度 g 的 ，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为( )A. B. C. D. 【答案】C【解析】由黄金代换 可知该星球的的第二宇宙速度为 ，D 对；2.太阳能电池是将太阳能通过特殊的半导体材料转化为电能，在能量的利用中，它有许多优点，但也存在着一些问题，如受到季节、昼夜及阴晴等气象条件的限制。为了能尽量地解决这些问题，可设
2、想把太阳能电池送到太空中并通过一定的方式让地面上的固定接收站接收电能，太阳能电池应该置于（ ）A. 地球的同步卫星轨道 B. 地球大气层上的任一处C. 地球与月亮的引力平衡点 D. 地球与太阳的引力平衡点【答案】A【解析】【详解】太阳能电池要相对地面静止，则要放置到地球同步轨道，则 A 正确；同步轨道要在赤道上空定高处，则 B 错误；因要做圆周运动，万有引力提供向心力，其合力不能为0，则 CD 错误；故选 A。3.据报道， “嫦娥一号” 卫星绕月工作轨道为圆形轨道，轨道距月球表面高度为 200km，运行周期为 127min若要求出月球的质量，除上述信息外，只需要再知道（ ）A. 引力常量和“嫦
3、娥一号”的质量 B. 引力常量和月球对“嫦娥一号”的吸引力C. 引力常量和地球表面的重力加速度 D. 引力常量和月球表面的重力加速度【答案】D【解析】绕月卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为 m、距月球表面的高度为 h、周期为 T；月球质量为 M，半径为 R月球表面的重力加速度为 g则有，得 ，由题已知 G、h、T，但不知道月球半径R，无法求出月球的质量，故 A 错误；根据 ，知道 h、G、F，由于不知道月球半径 R，无法求出月球的质量，故 B 错误；地球表面重力加速度公式 ，则得，由得知，若知道引力常量 G、月球表面的重力加速度 g 和周期 T，可求出月球的质量
4、M而知道引力常量和地球表面的重力加速度不能求出月球的质量，故 C 错误 D 正确4.地球同步卫星轨道半径约为地球半径的 6.6 倍，设月球密度与地球相同，则绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为（ ）A. 1h B. 1.4h C. 6.6h D. 24h【答案】B【解析】【详解】根据万有引力提供向心力，则 解得：T2 ；地球同步卫星轨道半径约为地球半径的 6.6 倍，所以地球表面附近做圆周运动的卫星运行周期与地球同步卫星的周期之比是： ；地球同步卫星的周期是 24h。解得：T 地表 1.4h；根据星球表面的卫星万有引力提供向心力得， ；可得： ；密度，T 为星球表面运行的卫星周期
5、。月球密度与地球相同，所以绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期和地球表面附近做圆周运动的卫星运行周期相同。所以绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为 1.4h，故选 B。5.在同一轨道平面上绕地球作匀速圆周运动的卫星 A、B、C，某时刻恰好在同一直线上，如图所示，当卫星 B 经过一周期时间，则（ ）A. 各卫星角速度相等，因而三星仍在一直线上 B. A 超前于 B，C 落后于 BC. A 超前于 B， C 超前于 B D. A、C 都落后于 B【答案】B【解析】【详解】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：，解得：T 2 ；由于 rAr Br
6、C。所以 TAT BT C，当卫星 B 经过一个周期时，卫星 A 位置超前于 B，卫星 C 位置滞后于 B选项 B 正确；故选 B。6. 由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动。对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是A. 向心力指向地心 B. 速度等于第一宇宙速度C. 加速度等于重力加速度 D. 周期与地球自转的周期相等【答案】D【解析】静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动，向心力垂直指向地轴；速度不等于第一宇宙速度；加速度也不等于重力加速度；但是周期与地球自转的周期相等。选项 D 正确。7.“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面 200km 的 P
7、 点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图所示之后，卫星在 P 点经过几次“刹车制动” ，最终在距月球表面 200km 的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动用T1、T 2、T 3 分别表示卫星在椭圆轨道、和圆形轨道上运动的周期，用 a1、a 2、a 3 分别表示卫星沿三个轨道运动到 P 点的加速度，则下面说法正确的是（ ）A. a1a 2a 3 B. T1T 2T 3 C. T1T 2T 3 D. a1a 2a 3【答案】C【解析】【详解】卫星从轨道的 P 处制动后进入轨道，在轨道的 P 处再制动，最后进入轨道。在不同轨道的 P 处，卫星受到的万有引力相同，根据牛顿第二定律
8、可知加速度相同，AD 错误；根据开普勒第三定律可知，卫星在不同轨道上绕月球运动时的周期的平方与轨道半长轴的三次方之比相同，显然轨道的半长轴最大，轨道的半径最小，则卫星在轨道的周期最大，在轨道的周期最小，故 B 错误，C 正确。故选 C。8.土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等、线度从 1 m 到 10 m 的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从 7.3104km 延伸到 1.4105km.已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为 14 h，引力常量为 6.671011 Nm2/kg2，则土星的质量约为(估算时不考虑环中颗粒间的相互作用)( )A. 9.01016kg
9、 B. 6.41017kg C. 9.01025kg D. 6.41026kg【答案】D【解析】由万有引力作用提供向心力得 ，所以，D 正确。9.2008 年 9 月 25 日 22 时 03 分，在神舟七号载人飞船顺利进入环绕轨道后，人们注意到这样一个电视画面，翟忠刚放开了手中的飞行手册，绿色的封面和白色的书页在失重的太空中飘浮起来假设这时宇航员手中有一铅球，下面说法正确的是（ ）A. 宁航员可以毫不费力地拿着铅球B. 快速运动的铅球撞到宇航员，宇航员可以毫不费力将其抓住C. 快速运动的铅球撞到宇航员，宇航员仍然能感受到很大的撞击D. 投出铅球，宇航员可以观察到铅球做匀速直线运动【答案】AC
10、D【解析】【详解】铅球在飞船内处于完全失重状态，飘浮飞船中，相对于宇航员是静止的，所以宇航员可以毫不费力地拿着铅球。故 A 正确。快速运动的铅球撞到宇航员，铅球会对宇航员产生很大的撞击力，这时宇航员不容易抓住铅球，故 B 错误，C 正确。由于铅球处于完全失重状态，好像重力完全消失了，所以投出铅球，铅球相对于宇航员可以做匀速直线运动，故 D 正确。故选 ACD。10.如图所示，有 A、B 两颗行星绕同一恒星 O 做圆周运动，运转方向相同，A 行星的周期为 T1，B 行星的周期为 T2，在某一时刻两行星第一次相遇（即相距最近） ，则（ ）A. 经过时间 tT 1+T2 两行星将第二次相遇B. 经过
11、时间 t 两行星将第二次相遇C. 经过时间 t 两行星第一次相距最远D. 经过时间 t 两行星第一次相距最远【答案】BD【解析】【详解】多转动一圈时，第二次追上，有： ，解得： ，故 A 错误，B正确；多转动半圈时，第一次相距最远，有： 解得： ，故 C 错误，D 正确；故选 BD。【点睛】本题是有关转动的追击问题，每次多转动一圈后追上一次，多转动（n+ ）圈相距最远。11.组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动，由此能得到半径为 R、密度为 、质量为 M 且均匀分布的星球的最小自转周期 T下列
12、表达式中正确的是（ ）A. T2 B. T2 C. T D. T【答案】AC【解析】【详解】由 Fm 可得周期越小，物体需要的向心力越大，物体对星球表面的压力最小，当周期小到一定值时，赤道附近的物体对星球表面的压力为零，此时万有引力充当向心力，即 ；解得 T2 ；故 A 正确，B 错误；因 M R3，代入上式可得：T ，故 C 正确，D 错误；故选 AC。【点睛】星球表面的物体受到星球万有引力的作用充当物体的向心力及支持力，星球的转动角速度越大、周期越小时，则需要的向心力越大，则物体所受支持力越小；而当向心力大到一定值时，物体会离开星球表面12.为了探测 X 星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星
13、球中心为圆心，半径为 r1 的圆轨道上运动，周期为 T1。总质量为 m1随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为 r2 的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为 m2 则A. X 星球的质量为B. X 星球表面的重力加速度为C. 登陆舱在 r1 与 r2 轨道上运动时的速度大小之比为D. 登陆舱在半径为 r2 轨道上做圆周运动的周期为【答案】AD【解析】试题分析：研究飞船绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列出等式：，解得： ，故 A 正确根据圆周运动知识， 只能表示在半径为 r1 的圆轨道上的向心加速度，而不等于 X 星球表面的重力加速度， B 错误研究登陆舱绕星球做匀速圆周运动，根据
14、万有引力提供向力，列出 得出： ，所以登舱 r1 与 r2 轨道上运行的速度大小比为 ，故 C 错误根据开普勒行星运动定律可知 ，则 ，即 ，选项 D 正确；故选 AD考点：万有引力定律的应用【名师点睛】此题是万有引力定律的应用问题；关键是知道卫星做圆周运动的向心力等于地球的万有引力，列出方程即可进行讨论二、填空题13.某星球半径是地球半径的 3 倍，质量是地球质量的 36 倍，该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的_倍。【答案】4【解析】地球表面重力与万有引力相等，故有可得地球表面重力加速度为：同理行星表面的重力加速度为故该星球的重力加速度是地球表面重力加速度的 4 倍。【点睛】星球表
15、面重力与万有引力相等得到重力加速度的表达式，再根据星球质量与半径关系求出重力加速度与地球表面重力加速度的关系即可，掌握万有引力公式是解决问题的关键14.太阳系中除了九大行星之外，还有许多围绕太阳运行的小行星，其中有一颗名叫“谷神”的小行星，质量为 10010 21，它运行的轨道半径是地球轨道半径的 277 倍，则它绕行太阳一周需要_年。【答案】4.60 年【解析】应用开普勒第三定律得：解得： .【点睛】本题应用开普勒定律解题最简单，也可以用万有引力充当向心力的周期公式，但是要麻烦些15.两个质量均为 50kg 的人，在相距 1m 时他们间的万有引力为_N （结果保留三位有效数字）【答案】1.6
16、710 7【解析】【详解】根据万有引力定律得：两个质量均为 50kg 的人，在相距 1m 时他们间的万有引力：FG 6.6710 11 1.6710 7N16.某科学家估测一个密度约为 1.5103kg/m3 的液态星球是否存在，他的主要依据之一就是它的自转周期，假若它存在，其自转周期最小值约为_s （结果保留一位有效数字）【答案】110 4s【解析】【详解】取表面上的一小部分 m，则由要所需要的向心力小于或等于万有引力：又 M r3，解得三、计算题17.某物体在地面上受到的重力为 160N，将它置于宇宙飞船中，当宇宙飞船以 的加速度匀加速上升时，上升到某高度时物体所受的支持力为 90N，求此
17、宇宙飞船离地面的高度。（取地球半径 6.4103km，地球表面处重力加速度 10m/s2）【答案】1.9210 7m【解析】物体在地面时重力为 160 N，则其质量m 16 kg.物体在地面时有 G =mg在 h 高处时有 FN-G =ma解得( )2= =16所以 4，则 h3R19.210 3km.思路分析：质量是不变化的，先求出质量，然后结合公式 G =mg 进行计算试题点评：本题考查了对万有引力定律公式的应用，18.两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为 R，其运动周期为 T，求两星的总质量。【答案】【解析】对每一个
18、星球都是万有引力提供向心力，对 m1: ，得 ，同理可求出 ，即 。19.宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球经过时间 t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为 L若抛出时的初速度增大到 2 倍，则抛出点与落地点之间的距离为 L已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为 R，万有引力常数为 G则该星球的重力加速度和质量分别为多少【答案】 ；【解析】【分析】根据平抛运动的规律，知初速度增大到 2 倍，则水平位移也增大 2 倍，结合几何关系求出小球落地的高度，通过平抛运动竖直方向上的运动规律求出重力加速度的大小，结合万有引力等于重力求出星球的质量 M【详解】设抛出点的高
19、度为 h，第一次平抛运动的水平位移为 x，则 h2+x2=L2若抛出的初速度为 2 倍时，则水平位移为 2x 因此有： 设该星球表面的重力加速度为 g，则 h= gt2联立得：h ；x L； 根据星球表面物体重力等于万有引力 解得：20.晴天晚上，人能看见卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内，一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面，卫星自西向东运动，春分期间太阳垂直射向赤道，赤道上某处的人在日落后 8 小时时在西边的地平线附近恰能看到它，之后极快地变暗而看不到了，已知地球的半径 R 地 6.410 6m地面上的重力加速度为 10m/s2估算：（答案要求精确到两位有效数字）（1）卫星轨道离地面的高度；（2）卫星的速度大小【答案】(1)6.410 6m (2)5.7103m/s【解析】从北极沿地轴往下看的地球俯视图如图所示,设卫星离地高 h,Q 点为日落后 8 h 时能看到它反射的阳光.日落 8 h 时 Q 点转过的角度设为 .(1)= 360=120轨道高 h= -R 地 =6.4106 =6.4106m.(2)因为卫星轨道半径 r=R 地 +h=2R 地 .根据万有引力定律,引力与距离的平方成反比,卫星轨道处的重力加速度 gr= g 地 =“2.5“ m/s2,mgr=m ,v= m/s5.7103m/s.
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