江苏省宿迁市泗阳县致远中学高一物理下学期月考试卷（2）（含解析）.doc

2015-2016学年江苏省宿迁市泗阳县致远中学高一（下）月考物理试卷（2）一、单项选择题（每小题5分，共45分）1下列说法符合史实的（）a牛顿发现了行星的运动规律b开普勒发现了万有引力定律c卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量d牛顿发现了海王星和冥王星2下列说法正确的是（）a第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的速度b第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度c如果需要，地球同步通讯卫星可以定点在地球上空的任何一点d地球同步通讯卫星的轨道可以是圆的也可以是椭圆的3关于环绕地球运转的人造地球卫星，有如下几种说法，其中正确的是（）a轨道半径越大，速度越小，周期越长b轨道半径越大，速度越大，周期越短c轨道半径越大，速度越大，周期越长d轨道半径越小，速度越小，周期越长4两颗质量之比m1：m2=1：4的人造地球卫星，只在万有引力的作用之下，环绕地球运转如果它们的轨道半径之比r1：r2=2：1，那么它们的动能之比为（）a8：1b1：8c2：1d1：25科学家们推测，太阳系的第十六颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”由以上信息可以确定（）a这颗行星的公转周期和地球相等b这颗行星的半径等于地球的半径c这颗行星的密度等于地球的密度d这颗行星上同样存在着生命6若已知行星绕太阳公转的半径为r，公转的周期为t，万有引力恒量为g，则由此可求出（）a某行星的质量b太阳的质量c某行星的密度d太阳的密度7下列说法中正确的是（）a天王星偏离根据万有引力计算的轨道，是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用b只有海王星是人们依据万有引力定律计算轨道而发现的c天王星是人们依据万有引力定律计算轨道而发现的d以上均不正确82001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个、超大型黑洞，命名为mcg63015，由于黑洞的强大引力，周围物质大量掉入黑洞，假定银河、系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心匀速运转，下列哪一组数据可估算该黑洞的质量（）a地球绕太阳公转的周期和速度b太阳的质量和运行速度c太阳质量和到mcg63015的距离d太阳运行速度和到mcg63015的距离9西昌卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为v1、加速度为a1；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为v2、加速度为a2；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，运动的线速度为v3、加速度为a3则v1、v2、v3的大小关系和a1、a2、a3的大小关系是（）av3v2v1；a3a2a1bv1v2v3；a1a2a3cv2v3v1；a2a3a1dv3v2v1；a2a3a1二、多项选择题（每题6分，共24分）10关于开普勒行星运动的公式=k，以下理解正确的是（）ak是一个与行星无关的常量b若地球绕太阳运转轨道的半长轴为r地，周期为t地；月球绕地球运转轨道的长半轴为r月，周期为t月，则ct表示行星运动的自转周期dt表示行星运动的公转周期11已知下面的哪组数据，可以算出地球的质量m地（引力常量g为已知）（）a月球绕地球运动的周期t及月球到地球中心的距离r1b地球绕太阳运行周期t2及地球到太阳中心的距离r2c人造卫星在地面附近的运行速度v3和运行周期t3d地球绕太阳运行的速度v4及地球到太阳中心的距离r412发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3轨道1、2相切于q点，轨道2、3相切于p点，如图所示当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）a卫星在轨道1上经过q点时的加速度等于它在轨道2上经过q点时的加速度b卫星在轨道1上经过q点时的速度等于它在轨道2上经过q点时的速度大小c卫星在轨道3上的速度小于它在轨道1上的速度d卫星在轨道3上受到的引力小于它在轨道1上受到的引力13“东方一号”人造地球卫星a和“华卫二号”人造卫星b的质量之比为ma：mb=1：2，轨道半径之比为2：1，则下面的结论中正确的是（）a它们受到地球的引力之比为fa：fb=1：1b它们的运行速度大小之比为va：vb=1：c它们的运行周期之比为ta：tb=：1d它们的运行角速度之比为a：b=：1三、计算题（共31分）14宇航员驾驶一飞船在靠近某行星表面附近的圆形轨道上运行，已知飞船运行的周期为t，行星的平均密度为试证明t2=k（万有引力恒量g为已知，k是恒量）15在某个半径为r=105m的行星表面，对于一个质量m=1kg的砝码，用弹簧称量，其重力的大小g=16n请您计算该星球的第一宇宙速度v1是多大？（注：第一宇宙速度v1，也即近地、最大环绕速度；本题可以认为物体重力大小与其万有引力的大小相等）16神舟五号载人飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度h=342km的圆形轨道已知地球半径r=6.37103km，地面处的重力加速度g=10m/s2试导出飞船在上述圆轨道上运行的周期t的公式（用h、r、g表示），然后计算周期的数值（保留两位有效数字）2015-2016学年江苏省宿迁市泗阳县致远中学高一（下）月考物理试卷（2）参考答案与试题解析一、单项选择题（每小题5分，共45分）1下列说法符合史实的（）a牛顿发现了行星的运动规律b开普勒发现了万有引力定律c卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量d牛顿发现了海王星和冥王星【考点】物理学史；万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定【分析】开普勒发现了行星的运动规律；牛顿发现了万有引力定律；卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量；亚当斯发现的海王星【解答】解：a、开普勒发现了行星的运动规律故a错误；b、牛顿发现了万有引力定律故b错误；c、卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量故c正确；d、亚当斯发现的海王星故d错误故选：c【点评】对于牛顿在发现万有引力定律的过程中，要记住相关的物理学史的知识点即可2下列说法正确的是（）a第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的速度b第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度c如果需要，地球同步通讯卫星可以定点在地球上空的任何一点d地球同步通讯卫星的轨道可以是圆的也可以是椭圆的【考点】第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度；人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】人造卫星问题【分析】地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，星距离地球的高度约为36000 km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒，其运行角速度等于地球自转的角速度由万有引力提供向心力解得卫星做圆周运动的线速度表达式，判断速度与轨道半径的关系可得，第一宇宙速度是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，轨道半径最小，线速度最大【解答】解：a、第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，而人造卫星环绕地球运动的速度随着半径增大而减小，故a错误；b、第一宇宙速度是人造卫星运动轨道半径为地球半径所对应的速度，故b正确；c、地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，故c错误；d、地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，轨道一定是圆，故d错误；故选：b【点评】注意第一宇宙速度有三种说法：它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度该题主要考查了地球同步卫星的相关知识点，有四个“定”：定轨道、定高度、定速度、定周期，难度不大，属于基础题3关于环绕地球运转的人造地球卫星，有如下几种说法，其中正确的是（）a轨道半径越大，速度越小，周期越长b轨道半径越大，速度越大，周期越短c轨道半径越大，速度越大，周期越长d轨道半径越小，速度越小，周期越长【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】人造卫星问题【分析】要求卫星的线速度与轨道半径之间的关系，可根据g=m来求解；要求卫星的运动周期和轨道半径之间的关系，可根据有g=mr来进行求解【解答】解：人造地球卫星在绕地球做圆周运动时地球对卫星的引力提供圆周运动的向心力故有g=mr故t=，显然r越大，卫星运动的周期越长又g=mv=，显然轨道半径r越大，线速度越小故a正确故选a【点评】一个天体绕中心天体做圆周运动时万有引力提供向心力，灵活的选择向心力的表达式是我们顺利解决此类题目的基础f向=m=m2r=mr，我们要按照不同的要求选择不同的公式来进行求解4两颗质量之比m1：m2=1：4的人造地球卫星，只在万有引力的作用之下，环绕地球运转如果它们的轨道半径之比r1：r2=2：1，那么它们的动能之比为（）a8：1b1：8c2：1d1：2【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】人造卫星问题【分析】由万有引力表达式，推导出来卫星动能的表达式，进而可以知道动能的比值关系【解答】解：由万有引力表达式：mv2=则动能表达式为：带入质量和半径的可以得到：ek1：ek2=1：8，故b正确故选b【点评】重点一是公式的选择，要选用向心力的速度表达式，重点二是对公式的变形，我们不用对v开方，而是直接得动能表达式5科学家们推测，太阳系的第十六颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”由以上信息可以确定（）a这颗行星的公转周期和地球相等b这颗行星的半径等于地球的半径c这颗行星的密度等于地球的密度d这颗行星上同样存在着生命【考点】万有引力定律及其应用；向心力【专题】万有引力定律的应用专题【分析】研究行星绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式太阳系的第十六颗行星就在地球的轨道上，说明它与地球的轨道半径相等【解答】解：a、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：，行星的周期t=2，由于轨道半径相等，则行星公转周期与地球公转周期相等，故a正确；b、这颗行星的轨道半径等于地球的轨道半径，但行星的半径不一定等于地球半径，故b错误；c、这颗行星的密度与地球的密度相比无法确定，故c错误d、这颗行星是否存在生命无法确定，故d错误故选：a【点评】向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用环绕体绕着中心体匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，我们只能求出中心体的质量6若已知行星绕太阳公转的半径为r，公转的周期为t，万有引力恒量为g，则由此可求出（）a某行星的质量b太阳的质量c某行星的密度d太阳的密度【考点】万有引力定律及其应用；人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】计算题【分析】研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求出太阳的质量【解答】解：a、根据题意不能求出行星的质量故a错误；b、研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：=m得：m=，所以能求出太阳的质量，故b正确；c、不清楚行星的质量和体积，所以不能求出行星的密度，故c错误；d、不知道太阳的体积，所以不能求出太阳的密度故d错误故选：b【点评】根据万有引力提供向心力，列出等式只能求出中心体的质量要求出行星的质量，我们可以在行星周围找一颗卫星研究，即把行星当成中心体7下列说法中正确的是（）a天王星偏离根据万有引力计算的轨道，是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用b只有海王星是人们依据万有引力定律计算轨道而发现的c天王星是人们依据万有引力定律计算轨道而发现的d以上均不正确【考点】万有引力定律及其应用【专题】人造卫星问题【分析】天王星不是依据万有引力定律计算轨道而发现的海王星和冥王星是依据万有引力定律计算轨道而发现的，根据它们的发现过程，进行分析和解答【解答】解：a、d、科学家亚当斯通过对天王星的长期观察发现，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且每隔时间t发生一次最大的偏离亚当斯利用牛顿发现的万有引力定律对观察数据进行计算，认为形成这种现象的原因可能是天王星外侧还存在着一颗未知行星（后命名为海王星），故a正确，d错误；b、海王星和冥王星都是人们依据万有引力定律计算轨道而发现的故b错误；c、天王星不是人们依据万有引力定律计算轨道而发现的故c错误故选：a【点评】本题考查了物理学史，解决本题的关键要了解万有引力定律的功绩，体会这个定律成功的魅力基础题目82001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个、超大型黑洞，命名为mcg63015，由于黑洞的强大引力，周围物质大量掉入黑洞，假定银河、系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心匀速运转，下列哪一组数据可估算该黑洞的质量（）a地球绕太阳公转的周期和速度b太阳的质量和运行速度c太阳质量和到mcg63015的距离d太阳运行速度和到mcg63015的距离【考点】万有引力定律及其应用【专题】万有引力定律的应用专题【分析】根据万有引力提供向心力，去求中心天体的质量【解答】解：a、地球绕太阳公转，中心天体是太阳，根据周期和速度只能求出太阳的质量故a错误b、根据万有引力提供向心力，中心天体是黑洞，太阳的质量约去，只知道线速度或轨道半径，不能求出黑洞的质量故b、c错误d、根据万有引力提供向心力，知道环绕天体的速度和轨道半径，可以求出黑洞的质量故d正确故选：d【点评】解决本题的关键掌握根据万有引力提供向心力9西昌卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为v1、加速度为a1；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为v2、加速度为a2；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，运动的线速度为v3、加速度为a3则v1、v2、v3的大小关系和a1、a2、a3的大小关系是（）av3v2v1；a3a2a1bv1v2v3；a1a2a3cv2v3v1；a2a3a1dv3v2v1；a2a3a1【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】人造卫星问题【分析】根据万有引力提供向心力，比较近地卫星和同步卫星的线速度和加速度大小，根据同步卫星与地球自转的角速度相等，通过v=r，以及a=r2比较待发射卫星的线速度与同步卫星的线速度以及加速度关系【解答】解：对于近地卫星和同步卫星而言，有：g，解得a=，v=，知v2v3，a2a3对于待发射卫星和同步卫星，角速度相等，根据v=r知，v3v1，根据a=r2知，a3a1则v2v3v1；，a2a3a1，故c正确故选：c【点评】解决本题的关键知道线速度与向心加速度与轨道半径的关系，以及知道同步卫星与地球自转的角速度相等二、多项选择题（每题6分，共24分）10关于开普勒行星运动的公式=k，以下理解正确的是（）ak是一个与行星无关的常量b若地球绕太阳运转轨道的半长轴为r地，周期为t地；月球绕地球运转轨道的长半轴为r月，周期为t月，则ct表示行星运动的自转周期dt表示行星运动的公转周期【考点】开普勒定律【分析】开普勒第一定律是太阳系中的所有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在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的开普勒第三定律中的公式=k，可知半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比【解答】解：a、k是一个与行星无关的常量，与恒星的质量有关，故a正确b、公式=k中的k是与中心天体质量有关的，中心天体不一样，k值不一样地球公转的中心天体是太阳，月球公转的中心天体是地球，k值是不一样的故b错误c、t代表行星运动的公转周期，故c错误，d正确故选ad【点评】行星绕太阳虽然是椭圆运动，但我们可以当作圆来处理，同时值得注意是周期是公转周期11已知下面的哪组数据，可以算出地球的质量m地（引力常量g为已知）（）a月球绕地球运动的周期t及月球到地球中心的距离r1b地球绕太阳运行周期t2及地球到太阳中心的距离r2c人造卫星在地面附近的运行速度v3和运行周期t3d地球绕太阳运行的速度v4及地球到太阳中心的距离r4【考点】万有引力定律及其应用；人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】人造卫星问题【分析】万有引力的应用之一就是计算中心天体的质量，计算原理就是万有引力提供球绕天体圆周运动的向心力，列式只能计算中心天体的质量【解答】解：a、月球绕地球做圆周运动，地球对月球的万有引力提供圆周运动的向心力，列式如下：可得：地球质量m=，故a正确；b、地球绕太阳做圆周运动，太阳对地球的万有引力提供地球做圆周运动向心力，列式如下：可知，m为地球质量，在等式两边刚好消去，故不能算得地球质量，故b错；c、人造地球卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，列式有：，可得地球质量m=，根据卫星线速度的定义可知得代入m=可得地球质量，故c正确；d、地球绕太阳做圆周运动，太阳对地球的万有引力提供地球做圆周运动向心力，列式如下：可知，m为地球质量，在等式两边刚好消去，故不能算得地球质量，故d错故选ac【点评】万有引力提供向心力，根据数据列式可求解中心天体的质量，注意向心力的表达式需跟已知量相一致12发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3轨道1、2相切于q点，轨道2、3相切于p点，如图所示当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）a卫星在轨道1上经过q点时的加速度等于它在轨道2上经过q点时的加速度b卫星在轨道1上经过q点时的速度等于它在轨道2上经过q点时的速度大小c卫星在轨道3上的速度小于它在轨道1上的速度d卫星在轨道3上受到的引力小于它在轨道1上受到的引力【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】定性思想；推理法；人造卫星问题【分析】根据牛顿第二定律比较卫星在轨道1和轨道2上经过q点的加速度大小根据变轨的原理得出卫星在轨道1和轨道2上经过q点的速度大小根据线速度与轨道半径的关系比较卫星在轨道3和轨道1上的速度大小【解答】解：a、根据牛顿第二定律得，a=，因为卫星在轨道1上和轨道2上经过q点时，r相等，则加速度相等，故a正确b、卫星在轨道1上的q点需加速，使得万有引力不够提供向心力，做离心运动进入轨道2，所以卫星在轨道1上经过q点时的速度小于它在轨道2上经过q点时的速度大小，故b错误c、根据得，v=，轨道3的半径大于轨道1的半径，则卫星在轨道3上的速度小于它在轨道1上的速度，故c正确d、卫星在轨道3上的轨道半径小于在轨道1上的轨道半径，根据f=知，卫星在轨道3上受到的引力小于它在轨道1上受到的引力，故d正确故选：acd【点评】本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度的表达式，再进行讨论，注意在同一位置的加速度大小相等，并理解卫星变轨的原理13“东方一号”人造地球卫星a和“华卫二号”人造卫星b的质量之比为ma：mb=1：2，轨道半径之比为2：1，则下面的结论中正确的是（）a它们受到地球的引力之比为fa：fb=1：1b它们的运行速度大小之比为va：vb=1：c它们的运行周期之比为ta：tb=：1d它们的运行角速度之比为a：b=：1【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用【专题】人造卫星问题【分析】人造地球卫星的向心力由万有引力提供，则由公式可得出各量的表达式，则可得出各量间的比值【解答】解：人造地球卫星的万有引力充当向心力，即解得：，a、根据f=，引力之比1：8，故a错误b、由，线速度之比为1：，故b正确c、由，周期之比为，故c正确d、由可知，角速度之比为，故d错误故选：bc【点评】本题考查万有引力在天体运动中的应用，注意本题中的质量为中心天体地球的质量三、计算题（共31分）14宇航员驾驶一飞船在靠近某行星表面附近的圆形轨道上运行，已知飞船运行的周期为t，行星的平均密度为试证明t2=k（万有引力恒量g为已知，k是恒量）【考点】万有引力定律及其应用【专题】证明题；平抛运动专题【分析】研究飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，根据根据万有引力提供向心力，列出等式根据密度公式表示出密度进行证明【解答】证明：设行星半径为r、质量为m，飞船在靠近行星表面附近的轨道上运行时，有=即m= 又行