山东省烟台招远市第二中学2021-2022学年高一（下）4月月考物理试题（等级考）

2021—2022学年度第二学期第一阶段检测高一物理（等级考）注意事项：1.本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，时间90分钟。2.第Ⅰ卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；第Ⅱ卷用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内；写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。考试结束只交答题卡。一、单项选择题：本题共9小题，每小题3分，共27分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.下列关于重力势能的说法正确的是()A.物体的重力势能一定大于零B.在地面上的物体的重力势能一定等于零C.物体重力势能的变化量与零势能面的选取有关D.物体的重力势能与零势能面的选取有关【1题答案】【答案】D【解析】【详解】AD．根据零重力势能点的选择，物体的重力势能可以大于零、小于零或等于零，物体的重力势能与零势能面的选取有关，选项A错误，D正确；B．若选择地面为零重力势能点时，在地面上的物体的重力势能才等于零，选项B错误；C．物体重力势能的变化量与零势能面的选取无关，选项C错误。故选D。2.在1905年爱因斯坦提出了狭义相对论理论，此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（）A.在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的B.真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的C.物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大D.狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体【2题答案】【答案】B【解析】【分析】【详解】A．根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是相同的，故A错误；B．根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的，故B正确；C．根据长度从相对论关系可知，当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，故C错误；D．狭义相对论即适用于高速运动的物体，也适用于低速运动的物体，经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，故D错误。故选B。3.火车转弯时弯道处的铁轨内外轨间存在高度差，下列说法中正确的是（）A.火车转弯时弯道处的内轨总是略高于外轨B.火车转弯时，铁轨对火车的支持力仍沿竖直方向C.火车转弯时速度超过一定值后，车轮对外侧的铁轨产生侧向压力D.因外轨略高于内轨，故火车无论以多大速度转弯，总是重力和支持力的合力提供向心力【3题答案】【答案】C【解析】【详解】A．火车转弯时，为了避免车轮与铁轨挤压，弯道处应外轨略高于内轨，故A错误；B．火车转弯时，由于轨道面内低外高，铁轨对火车的支持力垂直于轨道面，不是沿竖直方向，故B错误；CD．火车转弯时速度超过一定值后，当重力和支持力的合力不足以提供向心力时，车轮对外侧铁轨产生侧向压力，根据牛顿第三定律，外侧铁轨对车轮产生侧向弹力，以补充向心力，故C正确，D错误。故选C。4.航天飞机绕地球做圆周运动的过程中，宇航员（）A.处于失重状态B.处于超重状态C.处于平衡状态D.不受地球引力作用【4题答案】【答案】A【解析】【分析】【详解】ABD.航天飞机绕地球做圆周运动的过程中，宇航员处于完全失重状态，此时并不是说人不受地球引力作用，而是宇航员受的地球引力正好充当向心力，故A正确，BD错误；

C.宇航员受的地球引力正好充当向心力，产生向心加速度，并不是处于受力平衡状态，故C错误。故选A。5.2021年5月15日“天问一号”探测器成功在火星软着陆，“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务国家。已知火星的直径约为地球的50%，质量约为地球的10%，请通过估算判断以下说法正确的是（）A.火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的倍B.“祝融号”火星车在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力C.探测器在火星表面附近的环绕速度大于D.火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度【5题答案】【答案】A【解析】【详解】AB．探测器在星球表面受到重力等于万有引力解得星球表面重力加速已知火星的直径约为地球的50%，质量约为地球的10%，则火星表面的重力加速度则探测器在火星表面所受重力小于在地球表面所受重力，A正确，B错误；C．探测器在星球表面，绕星球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有解得则探测器在火星表面的环绕速度小于，C错误；D．探测器在星球表面的环绕速度即该星球的第一宇宙速度，由C可知，火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，D错误。故选A。6.有一种叫“旋转飞椅”的游乐项目（如图所示）。钢绳的一端系着座椅，另一端固定在水平转盘上。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内。将游客和座椅看作一个质点，不计钢绳的重力，以下分析正确的是（）A.旋转过程中，游客和座椅受到重力、拉力和向心力B.根据可知，坐在外侧的游客旋转的线速度更大C.根据可知，“飞椅”转动的角速度越大，旋转半径越小D.若“飞椅”转动的角速度变大，钢绳上的拉力大小不变【6题答案】【答案】B【解析】【详解】A．旋转过程中，游客和座椅受到重力、拉力作用，向心力是重力和拉力的合力，故A错误；B．根据可知，坐在外侧的游客的旋转半径较大，线速度更大，故B正确；CD．“飞椅”转动的角速度越大，“飞椅”做圆周运动所需的向心力越大，向心力由重力与拉力的合力提供，则钢绳上的拉力变大，钢绳与竖直方向的夹角变大，旋转半径变大，故CD错误。故选B。7.如图所示，甲、乙两运动员在水平冰面上训练滑冰，恰好同时到达虚线PQ，然后分别沿半径为r1和r2（r2>r1）的滑道做匀速圆周运动，运动半个圆周后匀加速冲向终点线。设甲、乙两运动员质量相等，他们做圆周运动时所受向心力大小相等，直线冲刺时的加速度大小也相等。下列判断中正确的是（）A.在做圆周运动时，甲所用的时间比乙的长B.在做圆周运动时，甲、乙的角速度大小相等C.在冲刺时，甲一定先到达终点线D.在冲刺时，乙到达终点线时速度较大【7题答案】【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由向心力公式可知，甲圆周运动半径较小，运动周期较小，同样做半个圆周运动，故在做圆周运动时，甲所用的时间比乙的短，A错误；B．由可知，甲的角速度较大，B错误；CD．由可知，甲的线速度较小，即直线冲刺过程的初速度v0较小，由可知，甲的末速度v较小，即乙到达终点线时的速度较大，由可知，甲冲刺过程用时t较长，即乙一定先到达终点线，C错误，D正确。故选D。8.据国家航天局消息，北京时间2020年12月12日，嫦娥五号轨道器和返回器组合体实施了第一次月地转移。如图所示，组合体自近月点由圆轨道变为椭圆轨道，开启了回家之旅。以下说法正确的是（）A.组合体在近月点减速，从而变为椭圆轨道B.组合体在近月点加速，从而变为椭圆轨道C.组合体在椭圆轨道运行过程中，近月点的线速度小于远月点的线速度D.组合体在椭圆轨道运行过程中，近月点的加速度小于远月点的加速度【8题答案】【答案】B【解析】【分析】【详解】AB．组合体变为椭圆轨道运行时，做离心运动，所以，组合体需要在近月点加速，故A错误，B正确；C．由开普勒第二定律可知，近月点的速度大于远月点的速度；故C错误；D．由公式，可得近月点的加速度大于远月点的加速度，故D错误；故选B。9.若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2：，已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R。由此可知，该行星的半径约为（）A B. C. D.【9题答案】【答案】C【解析】【详解】对于任一行星，设其表面重力加速度为g。根据平抛运动的规律得则水平射程可得该行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比根据得可得解得行星的半径故选C。二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。10.如图所示，某种型号洗衣机的脱水筒在旋转时，衣服附在筒壁上随着脱水筒一起做匀速圆周运动，则（）A.衣服受重力，筒壁的弹力、摩擦力，离心力的作用B.衣服受重力，筒壁的弹力、摩擦力，向心力的作用C.衣服随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁的弹力提供D.筒壁对衣服的弹力随着衣服含水量的减少而减小【10题答案】【答案】CD【解析】【详解】ABC．衣服受重力，筒壁的弹力和摩擦力，筒壁的弹力提供向心力，A错误，B错误，C正确；D．根据公式质量减小，筒壁对衣服的弹力减小。D正确。故选CD。11.我国发射的北斗卫星导航系统由地球同步静止轨道卫星、与同步静止轨道卫星具有相同周期的地球同步倾斜轨道卫星，以及比它们轨道低些的中轨道卫星组成，它们均为圆轨道卫星，轨道分布情况如图所示。则下列说法中正确（）A.地球同步倾斜轨道卫星可相对静止在北京上空B.所有同步卫星绕地球运动的周期都一定大于中轨道卫星绕地球运动的周期C.所有同步卫星绕地球运动的速率都一定小于中轨道卫星绕地球运动的速率D.地球同步倾斜轨道卫星的轨道高度大于同步静止轨道卫星的轨道高度【11题答案】【答案】BC【解析】【详解】A．地球同步倾斜轨道卫星绕地球做匀速圆周运动，以地心为圆心，可以经过北京的上空，由于地球自转方向与地球同步倾斜轨道卫星的运行方向不一致，故地球同步倾斜轨道卫星不可以相对静止在北京上空，A错误；B．根据万有引力提供向心力解得因为同步卫星绕地球运动的半径大于中轨道卫星绕地球运动的半径，即r大，则所有同步卫星绕地球运动的周期都一定大于中轨道卫星绕地球运动的周期，B正确；C．根据万有引力提供向心力解得因为中轨卫星的高度低于静止同步卫星，即r小，故所有同步卫星绕地球运动的速率都一定小于中轨道卫星绕地球运动的速率，C正确；D．根据万有引力提供向心力解得因为地球同步倾斜轨道卫星与静止轨道同步卫星的周期相同，则它们的半径也是相等的，D错误。故选BC。12.如图所示，两条弹性轻绳1、2一端系在天花板上的O点，另一端分别系着质量均为m的小球a和b，现使两个小球都以为圆心在同一水平面内做匀速圆周运动。已知两弹性绳的弹力都与其伸长量成正比，且原长恰好都等于，则（）A.两小球的线速度大小相同 B.两小球的运动周期相同C.两小球的向心力大小相同 D.弹性绳1的劲度系数小于弹性绳2的劲度系数【12题答案】【答案】BD【解析】【详解】设弹性轻绳与竖直方向的夹角为θ，原长为LAB．小球受到绳子的弹力和重力的合力提供向心力，有解得，则小球a、b的运行周期相同，线速度大小不等，故A错误，B正确；C．由可知，小球a的绳与竖直方向的夹角大，故小球a的向心力大于小球b的向心力，故C错误；D．轻绳的弹力轻绳的伸长量根据胡克定律可知，弹性绳的劲度系数小球a的绳与竖直方向的夹角大，弹性绳1的劲度系数小于弹性绳2的劲度系数，故D正确。故选BD。13.地球绕太阳的运动可视为匀速圆周运动，太阳对地球的万有引力提供地球运动所需要的向心力。由于太阳内部的核反应而使太阳发光，因而太阳的质量在不断减小。根据这一事实可以推知，在若干年后，地球绕太阳的运动情况与现在相比（）A.运动半径变大B.运动周期变大C.运动线速度变大D.运动角速度变大【13题答案】【答案】AB【解析】【分析】【详解】A．太阳的质量不断减小，而使万有引力变小，地球将慢慢做离心运动，故运动半径变大，故A正确；BC．地球在做离心运动的过程中得由太阳的质量不断减小，地球运动半径变大，可得地球速度将减小，由可知，运动周期将变大，故B正确C错误；D．由当T变大时，ω减小，故D错误。故选AB。14.由教育部深空探测联合研究中心组织，重庆大学等高校合作的“多段式多功能载运月球天梯概念研究”，图甲是“天梯”项目海基平台效果图，是在赤道上建造重直于水平面的“太空电梯”，宇航员乘坐太空舱通过“太空电梯”直通地球空间站。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系，关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有（）A.宇航员的线速度随着r的增大而减小 B.图乙中为地球同步卫星的轨道半径C.宇航员在处的线速度等于第一宇宙速度 D.宇航员感受到的“重力”随着r的增大而减小【14题答案】【答案】BD【解析】【详解】A．相对地面静止在不同高度的宇航员，地球自转角速度不变，根据可知宇航员的线速度随着r的增大而增大，故A错误；B．当时，引力加速度正好等于宇航员做圆周运动向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力，所以宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的同步卫星，即为地球同步卫星的轨道半径，故B正确；C．宇航员在处是在地面上，除了受到万有引力还受到地面的支持力，线速度远小于第一宇宙速度，故C错误；D．宇航员乘坐太空舱在“太空电梯”的某位置时，由牛顿第二定律可得其中为太空舱对宇航员的支持力，宇航员感受的“重力”为其中：为地球引力对宇航员产生的加速度大小，为地球自转而产生的向心加速度大小，由图可知：在时，随着r增大而减小，宇航员感受的“重力”随r的增大而减小，故D正确。故选BD。三、非选择题：本题共8小题，共58分。15.如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动，当卫星运动到轨道上远地点P时，速度大小为v，P点距离地球球心的距离为r，当卫星从近地点运动到P点的过程中，卫星的引力势能_______（选填“变大、“不变”或“变小”）；卫星在P点的加速度a________（选填“大于”“等于”或“小于”）。【15题答案】【答案】①.变大②.大于【解析】【详解】[1][2]卫星受地球的万有引力，当卫星从近地点运动到P点的过程中，万有引力做负功，卫星的引力势能变大。卫星在P点做向心运动，万有引力大于向心力，即解得16.如图所示，质量为的小杯里盛有的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为。则为使小杯经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是___________；当水杯在最高点速率时，取，绳的拉力大小为__________。【16题答案】【答案】①.2②.30【解析】【详解】[1]为使小杯经过最高点时水不流出，则在最高点水需要的向心力应大于等于重力，即解得，即最小速率为2m/s。[2]当水杯在最高点速率为4m/s时，有解得17.利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是1：1、2：1和3：1。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处的层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A（或B）处，已知A、C分别到塔轮中心的距离相等，B到塔轮中心的距离是A到塔轮中心的距离的2倍，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小可由塔轮中心标尺露出的等分格的格数读出。在某次实验中，某同学把两个质量相等的小球放在B、C位置，将皮带处于塔轮的某一层上。匀速转动手柄时，左边标尺露出6个分格，右边标尺露出3个分格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为___________，此次实验说明___________。【17题答案】【答案】①.1：1②.做匀速圆周运动的物体，在质量和转动角速度一定时，所需向心力与转动半径成正比【解析】【详解】[1]由题意可知，质量相等的两个小球放在B、C位置时，左右塔轮向心力之比为2:1，圆周运动半径之比为2:1，根据可知，放在B、C位置小球的角速度之比为1:1，及左右两个塔轮的角速度之比为1:1，两塔轮皮带传动，轮缘线速度大小相等，根据可知，左右塔轮半径之比为1:1；[2]此次实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动角速度一定时，所需向心力与转动半径成正比。18.2020年11月24日，长征五号运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入预定轨道，11月28日，嫦娥五号进入环月轨道飞行，12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤着陆地球。假设嫦娥五号环绕月球飞行时，在距月球表面高度为h处，绕月球做匀速圆周运动（不计周围其他天体的影响），测出飞行周期T，已知万有引力常量G和月球半径R。则嫦娥五号绕月球飞行的线速度为___________，月球的质量为___________，月球表面的重力加速度为___________，月球的第一宇宙速度为___________【18题答案】【答案】①.②.③.④.【解析】【分析】【详解】[1]根据线速度与周期的关系可得嫦娥五号的线速度为[2]嫦娥五号绕月球运行时，万有引力提供向心力，则有可得月球的质量为[3]不考虑月球自转时，在月球表面上的物体所受万有引力与重力相等，则有可得月球表面的重力加速度[4]第一宇宙速度是最大的运行速度，则有可得月球的第一宇宙速度为19.某游乐场的赛车场地为圆形赛道，半径为m。一赛车和车手的总质量为150kg，车轮与地面间的最大静摩擦力为600N，取。（1）若场地处于水平面内，当赛车的速度达到72km/h，这辆车在运动中会不会产生侧移？（2）若将场地建成外高内低的圆形，赛道截面图可视为如图所示的一个斜面，斜面倾角为30°，当赛车和地面之间的摩擦力为零时，求赛车的速度大小；当赛车的速度大于并能够安全行驶时，写出赛车所受到的摩擦力方向。【19题答案】【答案】（1）不会；（2），沿斜面向下【解析】【详解】（1）场地处于水平面内，赛车受到的静摩擦力充当向心力，赛车做圆周运动需要的向心力为由于，所以车在运动中不会发生侧移。（2）赛车受力如图所示由牛顿第二定律得竖直方向，有水平方向，有联立解得当赛车的速度大于并能够安全行驶时，赛车有沿斜面上滑的趋势，故赛车所受的摩擦力方向沿斜面向下。20.黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大、体积极小的天体。黑洞的引力很大，连光都无法逃脱，因此它无法用天文望远镜直接观察。天文学家观测河外星系麦哲伦云时，发现了LMCX3天体系统，该系统只观测到一颗可见星球。如果该系统是这颗可见星球与一黑洞组成的双星系统，如图所示，可见星球与黑洞在引力作用下绕二者之间连线上的某一点O做匀速圆周运动，可见星球、黑洞和O三点始终共线，已知