广东省湛江二中高一物理下学期4月月考试卷（含解析）.docVIP

广东省湛江二中2014-2015学年高一 下学期月考物理试卷（4月份）一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分）1（3分）下列说法符合史实的是：（）a伽利略发现了万有引力定律b哥白尼发现了行星的运动规律c牛顿第一次在实验室里通过“扭秤实验”测出了万有引力常量gd卡文迪许是第一个“称”出地球质量的人2（3分）由于某种原因，人造地球卫星的轨道半径减小了，那么卫星的（）a速率变大，周期变小b速率变小，周期变大c速率变大，周期变大d速率变小，周期变小3（3分）两颗人造卫星a、b绕地球做圆周运动，周期之比为ta：tb=1：8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（）ara：rb=4：1，va：vb=1：2bra：rb=4：1，va：vb=2：1cra：rb=1：4，va：vb=1：2dra：rb=1：4，va：vb=2：14（3分）为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球的条件是（）（引力常量g为已知）：运转周期和轨道半径 质量和运转周期 轨道半径和加速度 环绕速度和质量a或b或c或d或5（3分）一颗人造卫星在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为m，地球的半径为r，卫星的质量为m，卫星离地面的高度为h，引力常量为g，则地球对卫星的万有引力大小为（）abcd6（3分）某天体绕一恒星沿椭圆轨道运动，当它们之间的距离为r时，相互间的万有引力为f，当它们间的距离为2r 时，相互间的万有引力（）a等于fb大于fc小于fd不确定7（3分）一个行星，其半径是地球的半径的3倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（）a6倍b4倍c倍d12倍8（3分）举世瞩目的“神舟”十号航天飞船的成功发射，显示了我国航天事业取得的巨大成就已知地球的质量为m，引力常量为g，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则飞船在圆轨道上运行的速率为（）abcd9（3分）如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（）ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度ca加速可追上bd若a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，则其线速度将减小10（3分）某行星的卫星，在靠近行星表面的轨道上运行，已知引力常量g，若要计算该行星的密度，唯一要测出的物理量是（）a行星的半径b卫星的半径c卫星的线速度d卫星绕行星运动的周期二、多项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分每题至少有两个选项正确，请把正确的全选出来，全对的每题得4分，选对不全的得2分，有选错或不选的得0分）11（4分）经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的o点做周期相同的匀速圆周运动现测得两颗星之间的距离为l，质量之比为m1：m2=3：2则可知（）am1、m2做圆周运动的线速度之比为3：2bm1、m2做圆周运动的角速度之比为3：2cm1做圆周运动的半径为dm2做圆周运动的半径为12（4分）设土星绕太阳的运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为r，土星绕太阳运动的周期为t，万有引力常量g已知，根据这些数据，能够求出的量有（）a土星线速度的大小b土星加速度的大小c土星的质量d太阳的质量13（4分）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r414（4分）关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是（）a它是人造地球卫星环绕地球运转的最大速度b它是人造地球卫星环绕地球运转的最小速度c它是能使卫星进入近地轨道最小发射速度d它是能使卫星进入轨道的最大发射速度15（4分）两颗人造地球卫星，质量之比m1：m2=1：2，轨道半径之比r1：r2=3：1，下面有关数据之比正确的是（）a周期之比t1：t2=3：1b线速度之比v1：v2=3：1c向心力之比为f1：f2=1：18d向心加速度之比a1：a2=1：916（4分）用m表示地球同步卫星的质量，h表示它离地面的高度，r0表示地球的半径，g0表示地球表面的重力加速度，0为地球自转的角速度，m表示地球的质量，若该卫星所受地球的万有引力为f，则（）af=bf=cf=m0（r0+h）df=m02h三、计算题（本题共4小题，共46分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）17（10分）一颗质量为m的卫星围绕地球，在距离地球表面h高处，以周期t做匀速圆周运动，已知地球半径为r，引力常量为g，求：地球的质量m18（10分）已知地球半径为r，地球表面的重力加速度为g，一颗质量为m的近地卫星围绕地球做圆周运动，试推导：地球的第一宇宙速度v的表达式19（10分）英国剑桥大学著名物理学家霍金，被誉为继爱因斯坦之后最杰出的物理学家，霍金曾预言地球将在200年内毁灭，只有移民其它星球才能使人类继续生存，这个预言引起了美国的极大兴趣美国航天局利用“先驱者号”探测器发现了一颗适合人类移民的宜居星球，已知地球与该宜居星球的质量之比为8：1，半径之比为32：1，在地球表面发射人造卫星，至少要7.9km/s的速度，求：在该宜居星球上发射一颗环绕宜居星球表面运行的卫星需要多大速度？20（16分）宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球落回原处（取地球表面重力加速度g=10m/s2，空气阻力不计）（1）求该星球表面附近的重力加速度g；（2）已知该星球的半径与地球半径之比为r星：r地=1：4，求该星球的质量与地球质量之比m星：m地广东省湛江二中2014-2015学年高一下学期月考物理试卷（4月份）参考答案与试题解析一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分）1（3分）下列说法符合史实的是：（）a伽利略发现了万有引力定律b哥白尼发现了行星的运动规律c牛顿第一次在实验室里通过“扭秤实验”测出了万有引力常量gd卡文迪许是第一个“称”出地球质量的人考点：万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定 分析：根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可解答：解：a、牛顿发现了万有引力定律，故a错误；b、开普勒发现了行星的运动规律，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错误；d、卡文迪许也是第一个“称”出地球质量的人，故d正确；故选：d点评：本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一2（3分）由于某种原因，人造地球卫星的轨道半径减小了，那么卫星的（）a速率变大，周期变小b速率变小，周期变大c速率变大，周期变大d速率变小，周期变小考点：万有引力定律及其应用；线速度、角速度和周期、转速 专题：万有引力定律的应用专题分析：根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、周期的表达式进行讨论即可解答：解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为m，有f=f向=m=mr得：v= t=所以当轨道半径减小时，其速率变大，周期变小故选a点评：本题关键抓住万有引力提供向心力，列式求解出线速度、周期的表达式，再进行讨论3（3分）两颗人造卫星a、b绕地球做圆周运动，周期之比为ta：tb=1：8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（）ara：rb=4：1，va：vb=1：2bra：rb=4：1，va：vb=2：1cra：rb=1：4，va：vb=1：2dra：rb=1：4，va：vb=2：1考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系 分析：根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可解答：解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为m，有f=f向f=gf向=m=m2r=m（）2r因而g=m=m2r=m（）2r=ma解得v= t=2 = a= 由式可得卫星的运动周期与轨道半径的立方的平方根成正比，由ta：tb=1：8可得轨道半径ra：rb=1：4，然后再由式得线速度va：vb=2：1所以正确答案为c项故选d点评：本题关键抓住万有引力提供向心力，列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式，再进行讨论4（3分）为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球的条件是（）（引力常量g为已知）：运转周期和轨道半径 质量和运转周期 轨道半径和加速度 环绕速度和质量a或b或c或d或考点：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：根据万有引力提供向心力，结合轨道半径和周期、或加速度求出中心天体的质量解答：解：已知运转周期和轨道半径，根据得，该天体的质量m=，故正确已知星球的质量和轨道半径，无法求出中心天体的质量，故错误已知轨道半径和加速度，根据，天体的质量m=，故正确已知环绕速度和质量，无法求出中心天体的质量，故错误故选：a点评：解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，注意环绕天体的质量被约去，在万有引力提供向心力表达式中不起作用5（3分）一颗人造卫星在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为m，地球的半径为r，卫星的质量为m，卫星离地面的高度为h，引力常量为g，则地球对卫星的万有引力大小为（）abcd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：万有引力的大小公式为f=，r为卫星到地心的距离解答：解：根据万有引力的大小公式为f=，r=r+h所以f=故c正确，a、b、d错误故选：c点评：解决本题关键掌握万有引力的大小公式f=，以及知道r为卫星到地心的距离6（3分）某天体绕一恒星沿椭圆轨道运动，当它们之间的距离为r时，相互间的万有引力为f，当它们间的距离为2r 时，相互间的万有引力（）a等于fb大于fc小于fd不确定考点：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：根据万有引力定律的内容（万有引力是与质量乘积成正比，与距离的平方成反比）解决问题解答：解：根据万有引力定律得：甲、乙两个质点相距r，它们之间的万有引力为f=当它们间的距离为2r 时，相互间的万有引力小于f故选c点评：要求解一个物理量大小变化，我们应该把这个物理量先表示出来，再根据已知量进行判断7（3分）一个行星，其半径是地球的半径的3倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（）a6倍b4倍c倍d12倍考点：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：根据重力近似等于万有引力，分析星球表面的重力加速度与星球质量、半径的关系，运用比例法求解该行星的表面重力加速度与地球的表面重力加速度的比值解答：解：此行星的半径是地球半径的3倍，设任意星球的质量为m，半径为r，质量为m的物体在星球表面时，星球对物体的万有引力近似等于物体的重力，则有：，解得：，该行星表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为：，故c正确故选c点评：本题根据重力等于万有引力推导出的表达式gm=r2g，常常称为黄金代换式，是卫星问题经常用到的表达式8（3分）举世瞩目的“神舟”十号航天飞船的成功发射，显示了我国航天事业取得的巨大成就已知地球的质量为m，引力常量为g，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则飞船在圆轨道上运行的速率为（）abcd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：研究飞船绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式根据等式表示出飞船在圆轨道上运行的速率解答：解：研究飞船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：解得：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9（3分）如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（）ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度ca加速可追上bd若a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，则其线速度将减小考点：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：根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可解答：解：a、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为m，有f=f向f=g=m=m2r=m（）2r=ma解得v=a=根据题意rarb=rcb、c两卫星的线速度、周期、加速度均相等，其中线速度与加速度比a卫星大，故ab正确；c、a加速，万有引力不够提供向心力，做离心运动，离开原轨道，所以会与b相遇故c正确d、卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，根据公式，v=，则线速度增大故d错误故选：abc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、角速度、周期和加速度的表达式，再进行讨论10（3分）某行星的卫星，在靠近行星表面的轨道上运行，已知引力常量g，若要计算该行星的密度，唯一要测出的物理量是（）a行星的半径b卫星的半径c卫星的线速度d卫星绕行星运动的周期考点：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：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行星的质量，根据密度公式表示出密度解答：解：根据密度公式得：a、已知行星的半径，不知道质量，无法求出行星的密度，故a错误b、已知卫星的半径，无法求出行星的密度，故b错误c、已知飞船的运行速度，根据根据万有引力提供向心力，列出等式可以表示出行星的质量，但是代入密度公式无法求出行星的密度，故c错误d、根据根据万有引力提供向心力，列出等式：得行星的质量：m=代入密度公式得：=，故d正确故选：d点评：运用物理规律表示出所要求解的物理量，再根据已知条件进行分析判断，难度不大，属于基础题二、多项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分每题至少有两个选项正确，请把正确的全选出来，全对的每题得4分，选对不全的得2分，有选错或不选的得0分）11（4分）经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的o点做周期相同的匀速圆周运动现测得两颗星之间的距离为l，质量之比为m1：m2=3：2则可知（）am1、m2做圆周运动的线速度之比为3：2bm1、m2做圆周运动的角速度之比为3：2cm1做圆周运动的半径为dm2做圆周运动的半径为考点：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：万有引力定律在天体运动中的应用专题分析：双星在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的o点做周期相同的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律分别对两恒星进行列式，来求解线速度之比、角速度之比，并得出各自的半径解答：解：设双星运行的角速度为，由于双星的周期相同，则它们的角速度也相同，则根据牛顿第二定律得： 对m1：g= 对m2：g= 由：得：r1：r2=m2：m1=2：3又r2+r1=l，得r1=，r2=由v=r，相同得：m1、m2做圆周运动的线速度之比为v1：v2=r1：r2=2：3故选c点评：双星是圆周运动在万有引力运用中典型问题，关键抓住它们之间的关系：角速度和周期相同，由相互之间的万有引力提供向心力12（4分）设土星绕太阳的运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为r，土星绕太阳运动的周期为t，万有引力常量g已知，根据这些数据，能够求出的量有（）a土星线速度的大小b土星加速度的大小c土星的质量d太阳的质量考点：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：根据圆周运动的公式求解土星线速度的大小研究土星绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求解解答：解：a、根据圆周运动的线速度和周期公式v=得：土星线速度的大小v=，故a正确b、根据圆周运动的向心加速度公式a=得：土星加速度的大小a=，故b正确c、根据题中条件，土星的质量无法求解，故c错误d、研究土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=mm=故d正确故选abd点评：本题考查了万有引力在天体中的应用，解题的关键在于找出向心力的来源，并能列出等式解题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13（4分）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14（4分）关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是（）a它是人造地球卫星环绕地球运转的最大速度b它是人造地球卫星环绕地球运转的最小速度c它是能使卫星进入近地轨道最小发射速度d它是能使卫星进入轨道的最大发射速度考点：第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度 专题：人造卫星问题分析：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：由万有引力提供向心力g=m，得：v=，所以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，是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度故选：ac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15（4分）两颗人造地球卫星，质量之比m1：m2=1：2，轨道半径之比r1：r2=3：1，下面有关数据之比正确的是（）a周期之比t1：t2=3：1b线速度之比v1：v2=3：1c向心力之比为f1：f2=1：18d向心加速度之比a1：a2=1：9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：人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供圆周运动的向心力由此判定周期等描述圆周运动的物理量与半径的关系即可解答：解：人造地球卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供有：f=mr=ma=ma、t=2，轨道半径之比r1：r2=3：1，所以周期之比t1：t2=3：1，故a错误；b、v=，轨道半径之比r1：r2=3：1，所以线速度之比v1：v2=1：，故b错误；c、f=，质量之比m1：m2=1：2，轨道半径之比r1：r2=3：1，所以向心力之比为f1：f2=1：18，故c正确；d、a=，轨道半径之比r1：r2=3：1，所以向心加速度之比a1：a2=1：9，故d正确；故选：cd点评：本题抓住万有引力提供圆周运动向心力，熟悉公式并能灵活运用是关键16（4分）用m表示地球同步卫星的质量，h表示它离地面的高度，r0表示地球的半径，g0表示地球表面的重力加速度，0为地球自转的角速度，m表示地球的质量，若该卫星所受地球的万有引力为f，则（）af=bf=cf=m0（r0+h）df=m02h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：根据万有引力定律，结合得出万有引力的表达式，或抓住同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，根据万有引力提供向心力求出万有引力的表达式解答：解：a、根据万有引力定律得，卫星受到地球的万有引力f=，故a正确b、根据gm=得，f=，故b正确c、同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，根据万有引力提供向心力有：f=，故c、d错误故选：ab点评：解决本题的关键掌握“黄金代换式gm=gr2”，并能灵活运用，以及知道同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等三、计算题（本题共4小题，共46分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）17（10分）一颗质量为m的卫星围绕地球，在距离地球表面h高处，以周期t做匀速圆周运动，已知地球半径为r，引力常量为g，求：地球的质量m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：根据万有引力定律公式求出地球对卫星的万有引力大小结合万有引力提供向心力求解解答：解：卫星作匀速圆周运动，根据万有引力充当向心力得=mrr=r+h解得m=，答：地球的质量是点评：万有引力定律常用方程有（1）星球表面的重力和万有引力相等；（2）环绕天体受到的万有引力提供向心力这是解决这类问题常用的方程，要注意环绕天体运动半径的表述18（10分）已知地球半径为r，地球表面的重力加速度为g，一颗质量为m的近地卫星围绕地球做圆周运动，试推导：地球的第一宇宙速度v的表达式考点：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：第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，重力等于万有引力，引力等于向心力，列式求解解答：解：设地球的质量为m，绕地球表面附近做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，地球第一宇宙速度为v根据题给条件由万有引力公式可得：而联立式，解得：v=答：第一宇宙速度的表达式点评：解答此题要清楚地球表面的物体受到的重力等于万有引力，地球的同步卫星受到的万有引力提供向心力19（10分）英国剑桥大学著名物理学家霍金，被誉为继爱因斯坦之后最