1、山西大学附中20212022学年第二学期高一年级4月月考（总第七次）物理试题考查时间：90分钟 满分：100分 考查内容：曲线运动、天体、能量命题人：张晶 审核人：高一物理组一、单选题（共7道，每题只有一个选项正确，选对得4分，选错不得分，共28分）1. 关于力对物体做功，下列说法中正确的是（）A. 一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等，正负相反B. 不论怎样的力对物体做功，都可以用来计算C. 滑动摩擦力对物体一定做负功D. 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功【1题答案】【答案】D【解析】【详解】A一对作用力和反作用力在相同时间内，使物体运动的位移的大小不一定相等，则做
2、的功的大小也不一定相等，B做功公式只适用于恒力做功，不适用计算变力做功，故B错误；CD力做功的正负取决于力的方向和位移方向的夹角，滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功，还可以不做功，故C错误D正确。故选D。2. 如图所示，重为G的物体静止在倾角为的粗糙斜面体上，现使斜面体向右做匀速直线运动，通过的位移为x，物体相对斜面体一直保持静止，则在这个过程中（）A. 弹力对物体做功为GxcosB. 静摩擦力对物体做功为GxsinC. 重力对物体做功为GxD. 合力对物体做功为0【2题答案】【答案】D【解析】【详解】ABC分析物体的受力情况为重力mg、弹力N和摩擦力f，根据平衡条件，有重力与位移垂
3、直，做功为零；摩擦力f与位移的夹角为，所以摩擦力对物体m做功为斜面对物体的弹力做功为ABC错误；D因物体做匀速运动，根据动能定理可知，合外力做功为零，D正确。故选D。3. 如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列判断正确的是（）A. 要从地球发射卫星探测小行星带，发射速度应介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B. 各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C. 小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度D. 小行星带内的小行星都具有相同的角速度【3题答案】【答案】C【解析】【详解】A地球的第二宇宙速度是指从地球表面上
4、发射卫星时，要摆脱地球的引力而成为绕太阳转动的卫星的最小发射速度，故要从地球发射卫星探测小行星带，发射速度应大于地球的第二宇宙速度，故A错误；B根据万有引力提供向心力，可得解得显然，各小行星绕太阳运动的轨道半径大于地球绕太阳运行的轨道半径，所以周期均大于一年，故B错误；D根据万有引力提供向心力，可得解得显然，不在同一轨道上的小行星的角速度是不同的，故D错误；C根据万有引力提供向心力，可得解得显然，小行星带内侧小行星的轨道半径小于外侧小行星的轨道半径，所以内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度，故C正确。故选C。4. 假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半
5、，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是（）A. 地球的向心力变为缩小前的四分之一B. 地球的向心力变为缩小前的一半C. 地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半D. 地球绕太阳公转周期与缩小前的相同【4题答案】【答案】D【解析】【详解】地球绕太阳做圆周运动，万有引力做向心力，故有由于天体直径缩小到原来一半，故天体质量为故天体质量缩小到原来的，地球的向心力为地球做圆周运动的周期为天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半后运动周期为故D正确ABC错误。故选D。5. 在刘慈欣的科幻小说带上她的眼睛里演绎了这样一个故事：“落日六号”地层飞船深入地球内部进行探险，在航行中失事后下沉到船上
6、只剩下一名年轻的女领航员，她只能在封闭的地心度过余生。已知地球可视为半径为R、质量分布均匀的球体，且均匀球壳对壳内质点的引力为零。若地球表面的重力加速度为g，当“落日六号”位于地面以下深0.5R处时，该处的重力加速度大小为（）A. 0.25gB. 0.5gC. 2gD. 4g【5题答案】【答案】B【解析】【分析】【详解】设地球的密度为，则在地球表面地球的质量为联立可得，地表重力加速度表达式为由题意可知，地面以下深0.5R处的重力加速度相当于半球为0.5R的球体表面的重力加速度，即对比可得B正确。故选B。6. 假设未来某一天科技水平足够高，人们能够在地球赤道上建一座高度等于地球同步卫星轨道高度（
7、约36000 km）的房子，在这座房子的某一层住户对地板的压力等于其在该楼层所受地球万有引力的，已知地球半径约为6400 km，则该楼层离地面的高度大概为（）A. 6400 kmB. 21200 kmC. 18000 kmD. 14800 km【6题答案】【答案】D【解析】【详解】假设该楼层距离地心为r，对该楼层的住户分析有假设地球同步卫星距离地心为，对地球同步卫星分析有对比两式可知该楼层离地面的高度其中H为地球同步卫星轨道高度，R为地球半径，代入数据可知h=14800km故选D。7. 一条长为L，质量为m均匀链条放在光滑的水平桌面上，其中悬在桌边，如图所示，在链条的另一端用水平力缓慢地把链条
8、全部拉到桌面上需做功为（）A. B. C. D. 【7题答案】【答案】C【解析】【详解】悬在桌边的长的链条重心在其中点处，离桌面的高度它的质量为，当把它缓慢拉到桌面时，增加的重力势能就是外力需要做的功，则拉力需要做的功为故C正确，ABD错误。故选C。二、多选题（共7道，每题有多个选项符合题意，选对得4分，选对但不全得2分，选错不得分，共28分）8. 关于地球同步卫星（这种卫星相对于地面静止不动），下列说法中正确的是（）A. 它一定在赤道上空运行B. 同步卫星的高度和运行速率是一个确定的值C. 它运行的线速度一定大于第一宇宙速度D. 它运行的加速度一定大于地球表面的重力加速度【8题答案】【答案】
9、AB【解析】【详解】A根据同步卫星与地球自转同步，与地面相对静止，同时卫星受到地球的万有引力提供向心力，指向圆心，万有引力指向地心，故同步卫星只能在赤道上空，故A正确；B因为同步卫星要和地球自转同步，即相同，万有引力提供向心力有因为是一定值，所以轨道半径也是一定值，所以它运行的轨道半径和速率是确定的值，故B正确；C根据万有引力提供向心力有可得可知同步卫星的速度小于近地卫星的环绕速度，即小于第一宇宙速度7.9km/s，故C错误；D根据万有引力提供向心力有可得可知同步卫星的它运行的加速度一定小于地球表面的重力加速度，故D错误；故选AB。9. “天问一号”是我国发射的火星探测器。如图所示，假设“天问
10、一号”探测器环绕火星做匀速圆周运动的周期为T，对火星的张角为。已知引力常量为G，由以上数据可以求得（）A. 天问一号探测器的角速度B. 火星的质量C. 火星的第一宇宙速度D. 火星的平均密度【9题答案】【答案】AD【解析】【详解】A根据可知，可以求出天问一号探测器的角速度，故A正确；B设轨道半径为r，星球半径为R，满足根据可知由于r未知，无法计算火星质量，故B错误；C根据可知由于R未知，无法求出火星的第一宇宙速度，故C错误；D根据可知，可求火星的平均密度，故D正确。故选AD。10. 三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图
11、所示已知地球自转周期为，B的运行周期为，则下列说法正确的是（）A. C加速可追上同一轨道上的AB. 经过时间，A、B相距最远C. A、C向心加速度大小相等，且小于B的向心加速度D. 在相同时间内，C与地心连线扫过的面积等于B与地心连线扫过的面积【10题答案】【答案】BC【解析】【分析】【详解】A卫星C加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星A，A错误；BA、B卫星由相距最近至相距最远时，两卫星转的圈数差半圈，设经历时间为t，有解得经历的时间B正确；C根据万有引力提供向心加速度，由可得由于可知A、C向心加速度大小相等，且小于B的向心加速度，C正确；D轨道半径为r的卫星，根据万有引力提供向心力可
12、得卫星为周期则该卫星在单位时间内扫过的面积由于，所以在相同时间内，A与地心连线扫过的面积大于B与地心连线扫过的面积，D错误。故选BC。11. 如图甲为某小区出入口采用的栅栏道闸。如图乙所示，OP为栅栏道闸的转动杆，PQ为竖杆。P为两杆的交点，Q为竖杆上的点。在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持竖直，当杆OP绕O点从与水平方向成30匀速转动到60的过程中（）A. P点的线速度等于Q点的线速度B. P点的角速度大于Q点的角速度C. P点的加速度大于Q点的加速度D. P、Q两点的路程相同【11题答案】【答案】AD【解析】【详解】AB由于P、Q两点在同一杆上，而且杆运动时始终保持竖直，所以在30匀速转动到
13、60过程中，两点都做半径相同的匀速圆周运动，故两点的线速度、角速度都相等，故A正确，B错误；C根据加速度等于角速度与线速度的乘积可知，加速度也相等，故C错误；D线速度相等，运动时间相等，则路程相等，故D正确。故选AD。12. 如图甲所示，长为2L的竖直细杆下端固定在位于地面上的水平转盘上，一质量为m的小球接上长度均为L不可伸长的两相同的轻质细线a、b，细线能承受的最大拉力为6mg，a细线的另一端结在竖直细杆顶点A，细线b的另一端结在杆的中点B。当杆随水平转盘绕竖直中心轴匀速转动时，将带动小球在水平面内做匀速圆周运动，如图乙。不计空气阻力，重力加速度为g。则（）A. 当细线b刚好拉直时，杆转动的
14、角速度B. 当细线b刚好拉直时，杆转动的角速度C. 当细线b刚好拉直时，细线a的拉力D. 当细线断开时，杆转动的角速度【12题答案】【答案】BCD【解析】【详解】AB当细线b刚好拉直时，小球受合力提供向心力，如图所示由几何关系及牛顿第二定律可知解得故A错误，B正确；C当细线b刚好拉直时，细线a的拉力故C正确；Da、b绳都有拉力时，根据牛顿第二定律可知竖直方向可知当a绳达到最大拉力时，即时，可得联立解得此时的角速度为故D正确。故选BCD。13. 如图所示，某学生用可以缓慢转动的圆盘进行实验，A、B、C三个物体放在水平旋转圆盘上，已知A、B、C物体与圆盘间的动摩擦因数分别为均为且最大静摩擦力等于滑
15、动摩擦力，A、B、C的质量分别为，A、B离轴的距离为R，C离轴的距离为，重力加速度取g，当缓慢增加圆盘转速，学生通过实验和计算可以得出的结论是（）A. 物体B发生滑动时角速度为B. 物体C发生滑动时角速度为C. 物体C先滑动，随后物体A、B一起滑动D. 物体A先滑动，随后物体B、C一起滑动【13题答案】【答案】BD【解析】【详解】恰好发生滑动时，最大静摩擦力提供向心力，对A解得对B解得对C 解得可得可知物体A先滑动，随后物体B、C一起滑动，故BD正确，AC错误。故选BD。14. 如图甲所示，一个质量的物块静止放置在动摩擦因数粗糙水平地面O处，在水平拉力F作用下物块由静止开始向右运动，经过一段时
16、间后，物块回到出发点O处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度v随时间t变化规律如图乙所示，。则（）A. 物块经过回到出发点B. 时水平力F的瞬时功率为C. 内物块所受摩擦力的平均功率为D. 内物块所受摩擦力的平均功率为0【14题答案】【答案】BC【解析】【详解】A由图乙可知，物块在内速度方向始终为正方向，则物块经过4s离出发点最远，没有回到出发点，故A错误；B由平衡条件可知根据公式可得，物块所受摩擦力根据牛顿第二定律有由图乙可知，物体在内的加速度大小为联立解得，时水平力F的大小为根据公式可得，物块在时的速度大小为根据公式可得，时水平力F的瞬时功率为故B正确；CD由图乙可知，内物块的
17、位移为则摩擦力做功为内物块所受摩擦力的平均功率为故D错误C正确。故选BC。三、实验题（共1道，共8分）15. 如图所示是通过频闪照片方法研究平抛运动规律的实验，连续曝光过程中小球依次出现在A、B、C三个位置，图中每个正方形的边长，重力加速度g取，空气阻力不计。(1)频闪照相机的曝光频率为_；(2)平抛运动的水平初速度_；(3)以A点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，则平抛运动抛出点的坐标为（_，_）。【15题答案】【答案】 . . 1.5 . . 【解析】【详解】(1)1由图可得，AB、BC间的水平和竖直距离分别为由可得频闪照相机的曝光周期为频闪照相机的曝光频率为(2)2
18、由可得平抛运动水平初速度(3)34设抛出点坐标为(x，y)，小球落在B点时的竖直速度为则有可得由抛出点坐标为(-15cm，-5cm)。四、解答题（共3道，共36分）16. 宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，斜坡的倾角为，已知该星球的半径为R，引力常量为G，球的体积公式是。求：（1）该星球表面的重力加速度g；（2）该星球的第一宇宙速度。【16题答案】【答案】（1）；（2）【解析】【详解】(1)小球水平抛出做平抛运动，根据平抛运动规律可得解得(2)卫星绕该星球做低轨道的圆周运动时，轨道半径近似等于星球的半径，由万
19、有引力提供向心力，可得又联立，可得17. 宇宙中存在一些离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统若某个四星系统中每颗星体的质量均为m，半径均为R，忽略其他星体对它们的引力作用和星体自转效应，则可能存在如下运动形式：四颗星分别位于边长为L的正方形的四个顶点上（L远大于R），在相互之间的万有引力作用下绕某一共同的圆心做角速度相同的圆周运动已知引力常量为G，求四颗星做圆周运动的角速度。【17题答案】【答案】【解析】【分析】【详解】任一星体在其他三颗星体的万有引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，轨道半径均为r=L星体在其他三颗星体的万有引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动由万有引力定律可得四颗星做圆周运动的向心力大小为F向=G+2Gcos45=由牛顿第二定律得F向=m2L解得=18. 质量是、额定功率为的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为，运动中的阻力不变。求：（1）汽车所受阻力的大小。（2）末汽车的瞬时功率。（3）汽车在匀加速运动中牵引力所做的功。【18题答案】【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）当汽车匀速行驶时，速度达到最大值，牵引力等于阻力（2）汽车末的速度根据牛顿第二定律功率联立解得（3）汽车匀加速阶段的末速度位移牵引力做功联立解得
