1、吉林省长春市东北师大附中2019-2020学年高一物理下学期阶段考试试题（含解析）一、单项选择题：（本题共7小题，每小题5分，共35分。每小题只有一个选项正确）1.如图所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无相对滑动，大轮的半径是小轮半径的2倍，大轮上的一点S离转动轴的距离是大轮半径的。P、Q分别为两轮边缘上的点，则P、Q、S三点的（）A. 线速度之比为1：1：3B. 角速度之比为1：3：1C. 转动周期之比为2：1：1D. 向心加速度之比为3：6：1【答案】D【解析】【详解】A大轮半径为，小轮半径为，、两点传动转动，所以、两点同轴转动，则根据线速度与角速度关系，可知线速度关系为所
2、以三点的线速度之比为3：3：1，A错误；B、两点角速度关系所以三点的角速度之比为1：2：1，B错误；C根据可知周期之比为2：1：2，C错误；D根据可知、两点向心加速度之比根据可知、两点向心加速度之比所以三点向心加速度之比为3：6：1，D正确。故选D。2.一个质量为4kg的物体在半径为2m的圆周上以4m/s的速率做匀速圆周运动，则（）A. 物体做匀速圆周运动的角速度8rad/sB. 物体做匀速圆周运动的转速为r/sC. 物体做匀速圆周运动的向心加速度为8m/s2D. 物体做匀速圆周运动所需的向心力为8N【答案】C【解析】【详解】A根据线速度与角速度的关系A错误；B根据角速度和转速的关系可知B错误
3、；C根据向心加速度和线速度的关系C正确；D向心力大小为D错误。故选C。3.用相同材料做成质量均匀分布的三个实心球1、2、3，其半径分别为r1=r2=r，r3=2r，当1、2两个球单独接触时，二者之间的万有引力为F12；当2、3两个球单独接触时，二者之间的万有引力为F23，则F12与F23的大小之比为（）A. 1：2B. 9：32C. 1：16D. 1：4【答案】B【解析】【详解】1、2两个球质量均为3球的质量为1、2两个球单独接触时，二者之间的万有引力为2、3两个球单独接触时，二者之间的万有引力为解得ACD错误，B正确。故选B4.“牛顿大炮”是指牛顿曾经设想在高山上架起一门可以水平发射炮弹的大
4、炮，如果发射速度达到某个数值，炮弹便可以恰好绕着地球做圆周运动而不再掉到地面上来，山的高度相对于地球半径很小，则下面关于牛顿大炮的说法中正确的是（）A. 炮弹的发射速度是发射一颗人造地球卫星的最大速度B. 由于炮弹速度很大，炮弹绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度C. 炮弹的发射速度是各种绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大速度D. 如果发射速度更大一些，炮弹绕地球一周的时间可以更短【答案】C【解析】【详解】A炮弹的发射速度为第一宇宙速度，是人造卫星发射的最小速度，A错误；B炮弹恰好绕着地球做圆周运动，运动半径约为地球半径，万有引力提供向心加速度（不考虑地球自转）可知炮弹绕地球做圆
5、周运动的向心加速度等于地球表面的重力加速度，B错误；C万有引力提供向心力解得炮弹的绕行半径最小为地球半径，所以炮弹的发射速度是各种绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大速度，C正确；D发射速度变大，绕行半径变大，根据开普勒第三定律可知周期变大，D错误。故选C。5.如图所示，A、B、C三个完全相同的小球，先后悬在同一个悬点O上，绕竖直轴做水平匀速圆周运动，其中OA和OC与竖直方向夹角均为45，OB与竖直方向夹角为30，且A与B位于同一水平高度。稳定旋转时，三根绳的拉力大小分别为FA，FB和FC，三个小球转动的周期分别为TA，TB和TC。关于拉力和周期的大小关系，排序正确的是（）A. B. C. D.
6、【答案】D【解析】【详解】AB假设绳子和竖直方向的夹角为，小球在竖直方向上受力平衡，绳子拉力大小为根据题意可知绳子拉力大小关系AB错误；CD假设悬点到圆周运动平面的竖直高度为，根据牛顿第二定律解得根据图示高度可知周期关系C错误，D正确。故选D。6.在国际天文学联合会的年会中有一项草案是2006年对行星和卫星重新定义，草案明确定义卫星的条件是，系统的重心，必须在主要的天体内部。而冥王星和卡戎星由于质量相差不大，他们的共同重心位于宇宙空间里，并不位于冥王星内部，所以冥王星与卡戎星更像是一个双星系统，彼此是平等的伴星关系，而不是行星与卫星的关系，如图所示。已知地月距离大约为地球半径的60倍，地球质量
7、大约为月球质量的80倍，地球半径约为6400公里。按照上述标准，对地月系统描述正确的是（）A. 重心位于地球内部，距离地表大约1600公里，是行星与卫星系统B. 重心位于地球外部，距离地表大约1600公里，是双星系统C. 重心位于地球内部，距离地表大约4800公里，是行星与卫星系统D. 重心恰位于地球表面，无法归类【答案】A【解析】【详解】假设地月系统的重心距离地球球心距离为，地球半径为，万有引力提供向心力，对地球对月球两式相比解得系统重心在地球内部，距离地球表面约，所以地月系统属于行星与卫星的关系，A正确，BCD错误。故选A。7.如图所示，长为L的轻质细长物体一端与小球（可视为质点）相连，另
8、一端可绕O点使小球在竖直平面内运动。设小球在最高点的速度为v，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A. v最小值为B. v若增大，此时小球所需的向心力将减小C. 若物体为轻杆，则当v逐渐增大时，杆对球弹力也逐渐增大D. 若物体为细绳，则当v由逐渐增大时，绳对球的弹力从0开始逐渐增大【答案】D【解析】【详解】A若物体为轻杆，通过最高点的速度的最小值为0，物体所受重力和支持力相等，A错误；B增大，根据可知向心力将增大，B错误；C若物体为轻杆，在最高点重力提供向心力解得当速度小于时，根据牛顿第二定律随着速度增大，杆对球的弹力在逐渐减小，C错误；D若物体为细绳，速度为时，重力提供向心力
9、，所以绳子拉力为0，当v由逐渐增大时，根据牛顿第二定律可知绳子对球的拉力从0开始逐渐增大，D正确。故选D。二、多项选择题：（本题共5小题，每小题6分，共30分。每小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）8.关于圆周运动，下列说法正确的是（）A. 速率变化的圆周运动是变加速运动，而匀速圆周运动是匀加速运动B. 当转速一定时，向心加速度与半径成正比C. 做圆周运动的物体，所受的合外力一定指向圆心D. 物体在始终与速度垂直的力作用下，可能做匀速圆周运动【答案】BD【解析】【详解】A匀速圆周运动所受合外力指向圆心，所以速度大小不变，方向时刻变化，所以匀速圆周运动和速
10、率变化的圆周运动均为变加速运动，A错误；B转速一定时，根据可知角速度一定，根据可知向心加速度和半径成正比，B正确；C做匀速圆周运动的物体合外力完全提供向心力，做非匀速圆周运动的物体，指向圆心的合力改变速度的方向，切向的合力改变速度的大小，C错误；D如果物体所受合力大小一定，方向始终与速度垂直，物体可能做匀速圆周运动，D正确。故选BD。9.我国即将在绕月轨道上建造月球空间站，设想如图所示，航天飞机在关闭动力后，正在月球引力作用下向月球靠近，并将与空间站在S处对接。已知空间站绕月轨道半径为r，运行周期为T。下列说法中正确的是（）A. 根据题中条件可以算出月球质量B. 根据题中条件不能算出空间站受到
11、月球引力大小C 关闭发动机后航天飞机将减速飞向S处D. 航天飞机在S处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速【答案】BD【解析】【详解】A万有引力提供向心力万有引力常量未知，所以无法求出月球质量，A错误；B根据万有引力定律，万有引力常量和空间站的质量未知，所以无法求出空间站受到月球引力大小，B正确；C关闭发动机，月球对航天飞机的万有引力做正功，所以航天飞机将加速飞向处，C错误；D航天飞机在靠近处过程中做加速运动，到达处向心力大于万有引力，所以需要减速进入空间站的圆轨道，D正确。故选BD。10.地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，
12、设地球半径为R，卫星离地面的高度为h，不计自转影响时地球表面的重力加速度为g。有关地球同步卫星，下列说法正确的是（）A. 长春正上空的同步卫星与北京正上空的的同步卫星的周期相同B. 地球同步卫星的周期一定为C. 同步卫星的速率可以与某极地卫星的速率相等D. 所有同步卫星的向心加速度一定相同【答案】BC【解析】【详解】A同步卫星在赤道上空，相对地球静止，长春和北京不在赤道，A错误；B万有引力提供向心力在地表的物体满足联立方程解得B正确；C若同步卫星和极地卫星圆周运动的轨道半径相同，根据可知二者速率就相同，C正确；D同步卫星的角速度相同，向心加速度大小相同，即方向不同，D错误。故选BC。11.已知
13、月球半径为R，地心与月球中心之间的距离为r，月球绕地球公转周期为T1，嫦娥4号飞船绕月球表面的运行周期为T2，万有引力常量为G，由以上条件可知正确的选项是（）A. 地球质量为B. 月球质量为C. 地球的密度为D. 月球的密度为【答案】AD【解析】【详解】AB月球绕地球公转，万有引力提供向心力解得地球的质量A正确，B错误；C地球的半径未知，所以无法求解地球的密度，C错误；D飞船绕月球运行，万有引力提供向心力解得月球的质量则月球的密度D正确。故选AD。12.如图所示，一个边长满足3：4：5的斜面体沿半径方向固定在一水平转盘上，一木块静止在斜面上，斜面和木块之间的动摩擦系数=0.5。若木块能保持在离
14、转盘中心的水平距离为40cm处相对转盘不动，g=10m/s2，则转盘转动角速度的可能值为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）A 2rad/sB. 3rad/sC. 4rad/sD. 5rad/s【答案】BCD【解析】【详解】根据题意可知斜面体的倾角满足即重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力，所以角速度为0时，木块不能够静止在斜面上。当转动的角速度较小时，木块所受的摩擦力沿斜面向上，则木块恰好向下滑动时滑动摩擦力满足解得当转动角速度变大，木块恰好向上滑动时滑动摩擦力满足解得所以圆盘转动的角速度满足A错误，BCD正确。故选BCD。三、计算题（本题共3小题，其中13小题8分，14小题12分，15小题15分
15、，共35分。解答时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、答案中必须明确写出数值和单位。）13.如图所示，一轻杆一端固定在转轴O上，在距O点为杆长的处固定一小球，轻杆以角速度绕O点在竖直平面内匀速转动。在杆转过的圆心角为的时间内，杆的端点通过的弧长为s，求：(1)小球的线速度大小；(2)小球的向心加速度大小。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)杆的端点以杆长为半径做圆周运动，求解杆长为小球的转动半径为，小球做圆周运动的角速度与杆转动的角速度相同，则小球转动的线速度为(2)小球的向心加速度14.“吉林一号”卫星星座建设最终目标是实现138颗卫
16、星在轨组网，通过卫星遥感影像为国土资源监测、矿产资源开发、智慧城市建设、林业资源普查、生态环境监测、防灾减灾及应急响应等领域，具备全球任意地点10分钟内重访能力。假设其中一颗卫星A所在的圆轨道可经过吉林省上方，该卫星在圆轨道上运行周期为T，已知地球半径R、地球表面重力加速度g，试求：(1)卫星A距地面的高度；(2)卫星A作圆周运动的线速度大小；(3)若地球自转周期T0=24h、卫星A周期T=4.8h，请计算卫星A相邻两次经过赤道某城市正上方的时间间隔。【答案】(1)；(2)；(3)12h【解析】【详解】(1)设卫星的轨道半径为r，对卫星列向心力方程且解得则卫星距地面的高度(2)根据线速度的定义
17、得(3)当地球自转半周，卫星A转动奇数个半周时，卫星A就会相邻两次经过该城市正上方，即（n=0，1，2）将、，代入公式，解得即卫星A转动5个半周，经历恰好再次经过该城市正上方。15.长度L=1.0 m的轻杆OA，A端连接有一质量m=2.0 kg的小球，如图所示，现在外界干预下保证小球以O点为圆心在竖直平面内做匀速圆周运动，计算时g取10 m/s2，计算结果可用根式表示。问：(1)转动到最高点时，为使轻杆和小球之间的作用力是零，小球转动的角速度是多少？(2)调节转动的角速度使小球在最低点受到杆的作用力是在最高点受到杆的作用力的5倍，此时小球转动的角速度？【答案】(1)rad/s；(2)或【解析】【详解】(1)在最高点，小球不受杆的作用力，只有重力提供向心力，所以由牛顿第二定律得解得(2)若在最高点，小球和杆之间的作用力为拉力，设为F1、在最点的作用力为F2，根据题意可知，由牛顿第二定律在最高点在最低点解得并代入已知量，得若在最高点，小球和杆之间的作用力为压力，设为、在最点的作用力为，则，由牛顿第二定律在最高点在最低点解以上三个方程得并代入已知量，得综上所述，若在最高点，小球和杆之间的作用力为拉力，角速度为；若在最高点，小球和杆之间的作用力为压力，角速度为。