精品解析：山西省大同市浑源县第七中学校2023-2024学年高一下学期第三次月考物理试题

2023－2024学年第二学期高一年级第三次月考物理试题 考试分值：100分 考试时间：75分钟 第Ⅰ卷 选择题 一、单选题（共7小题，每题4分，共28分） 1. 对于开普勒行星运动定律理解，下列说法正确的是（　　） A 开普勒通过自己长期观测，记录了大量数据，通过对数据研究总结得出了开普勒行星运动定律 B. 根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是圆，太阳处于圆心位置 C. 根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大；距离太阳越远，其运动速度越小 D. 根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动的轨道半径跟它公转周期成正比 2. 月球运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了月球经过相等时间间隔（Δt＝，T为轨道周期）的位置。只考虑月球与地球间的相互作用，则下列说法正确的是（　　） A. 面积S1>S2 B. 月球在轨道A点的速度小于在B点的速度 C. ，其中k为常数，a为椭圆半长轴 D. ，其中k为常数，b为椭圆半短轴 3. 火星有“火卫1”和“火卫2”两颗卫星，是美国天文学家霍尔在1877年8月火星大冲时发现的。其中“火卫1”的轨道离地高度为h，绕火星运行的周期为T，火星半径为R。引力常量为G，忽略自转影响的条件下，则火星的质量为（　　） A. B. C. D. 4. 2019年1月，我国在西昌卫星发射中心成功发射了“中星2D”卫星．“中星2D”是我国最新研制的通信广播卫星，可为全国提供广播电视及宽带多媒体等传输任务．“中星2D”的质量为m、运行轨道距离地面高度为h．已知地球的质量为M、半径为R，引力常量为G，根据以上信息可知“中星2D”在轨运行时（ ） A. 速度的大小为 B. 角速度大小为 C. 加速度大小为 D. 周期为 5. 2022年11月30日，神舟十五号载人飞船与“天和核心舱”完成对接，航天员费俊龙、邓清明、张陆进入“天和核心舱”。对接过程的示意图如图所示，“天和核心舱”处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十五号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与“天和核心舱”对接。则神舟十五号飞船（　　） A. 由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在A点减速 B. 沿轨道Ⅱ运行的周期为 C. 在轨道Ⅰ上A点的加速度大于在轨道Ⅱ上A点的加速度 D. 在轨道Ⅲ上B点线速度大于在轨道Ⅱ上B点的线速度 6. 有一质量为M、半径为R的密度均匀球体，在距离球心O为3R的地方有一质量为m的质点。先从M中挖去一半径为的球体，如图所示，则剩余部分对质点的万有引力大小为（　　） A. B. C. D. 7. 天文观测中观测到有三颗星位于边长为l的等边三角形三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆做周期为T的匀速圆周运动．已知引力常量为G，不计其他星体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法正确的是 A. 它们两两之间的万有引力大小为 B. 某颗星的质量为 C. 三颗星的质量可能不相等 D. 它们的线速度大小均为 二、多选题（共4小题，每题6分，共24分。每题有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分；少选得3分；多选、错选、不选均为0分） 8. 下列关于宇宙速度的说法正确的是（　　） A. 第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于v1，小于v2 B. 美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C. 第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚 D. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 9. 一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则地球的质量可表示为(　　) A. B. C. D. 10. 2015年4月，科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图所示．这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞．这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义．若图中双黑洞的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动．根据所学知识，下列选项正确的是(　　) A. 双黑洞的角速度之比ω1∶ω2＝M2∶M1 B. 双黑洞的轨道半径之比r1∶r2＝M2∶M1 C. 双黑洞的线速度之比v1∶v2＝M1∶M2 D. 双黑洞的向心加速度之比a1∶a2＝M2∶M1 11. 如图，地球赤道上的物体e、近地卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设e、p、q速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则下列判断正确的是（　　） A v1>v2>v3 B. v2>v3>v1 C. a2>a1>a3 D. a1<a3<a2 第Ⅱ卷 非选择题 三、填空题（共2小题，共9分） 12. （1）已知中心天体表面重力加速度g，中心天体半径R，引力常量G，测中心天体质量时用________ A. 地表法又称重力加速度法 B. “环绕”法 C. 控制变量法 D. 逐差法 （2）重力等于万有引力条件________ A. 在地表“两极”处 B. 在地表赤道处 C. 在南北半球 D. 忽略地球自转 13. 如图所示，A、B、C是绕地球做匀速圆周运动的三颗人造地球卫星，它们轨道半径的关系为rA＝rB<rC ，它们的线速度关系vA ________vC（选填“小于”、“等于”、“大于”），他们的周期关系TB ________TC（选填“小于”、“等于”、“大于”） 四、计算题（共3小题，共39分） 14. 我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，后续经过多次轨道调整，成功实现环绕火星做匀速圆周运动。已知“天问一号”环绕火星的周期为T，火星的半径为R，火星表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑火星的自转。求： （1）火星的质量M； （2）火星的第一宇宙速度v； （3）“天问一号”绕火星飞行时距火星表面的高度h。 15. 假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，已知引力常量为G，忽略该天体自转。 （1）若卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该处做圆周运动的周期为T1，则该天体的密度是多少？ （2）若卫星贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度是多少？ 16. 如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。 （1）求卫星B的运行周期； （2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023－2024学年第二学期高一年级第三次月考物理试题 考试分值：100分 考试时间：75分钟 第Ⅰ卷 选择题 一、单选题（共7小题，每题4分，共28分） 1. 对于开普勒行星运动定律的理解，下列说法正确的是（　　） A. 开普勒通过自己长期观测，记录了大量数据，通过对数据研究总结得出了开普勒行星运动定律 B. 根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是圆，太阳处于圆心位置 C. 根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大；距离太阳越远，其运动速度越小 D. 根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动的轨道半径跟它公转周期成正比 【答案】C 【解析】 【详解】A．第谷进行了长期观测，记录了大量数据，开普勒通过对数据研究总结得出了开普勒行星运动定律，故A错误； B．行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，故B错误； C．根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大，距离太阳越远，其运动速度越小，故C正确； D．根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方成正比，故D错误。 故选C。 2. 月球运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了月球经过相等时间间隔（Δt＝，T为轨道周期）的位置。只考虑月球与地球间的相互作用，则下列说法正确的是（　　） A. 面积S1>S2 B. 月球在轨道A点的速度小于在B点的速度 C. ，其中k为常数，a为椭圆半长轴 D. ，其中k为常数，b为椭圆半短轴 【答案】C 【解析】 【详解】A．由开普勒第二定律知，月球经过相等时间间隔与地球连线所扫过的面积相等，则 S1＝S2 且可得从近地点到远地点的过程中速度在逐渐减小，所以月球在轨道A点的速度大于在B点的速度，故AB错误； C D．由开普勒第三定律知，月球绕地球运动的轨道半长轴的三次方与公转周期的平方成正比，故C正确，D错误。 故选C。 3. 火星有“火卫1”和“火卫2”两颗卫星，是美国天文学家霍尔在1877年8月火星大冲时发现的。其中“火卫1”的轨道离地高度为h，绕火星运行的周期为T，火星半径为R。引力常量为G，忽略自转影响的条件下，则火星的质量为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设“火卫1”质量为m，根据万有引力提供向心力有 解得 故选A。 4. 2019年1月，我国在西昌卫星发射中心成功发射了“中星2D”卫星．“中星2D”是我国最新研制的通信广播卫星，可为全国提供广播电视及宽带多媒体等传输任务．“中星2D”的质量为m、运行轨道距离地面高度为h．已知地球的质量为M、半径为R，引力常量为G，根据以上信息可知“中星2D”在轨运行时（ ） A. 速度的大小为 B. 角速度大小为 C. 加速度大小为 D. 周期为 【答案】C 【解析】 【详解】“中星2D”在轨运行时，由万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得： 根据题意有 r=R+h． A. 根据分析解得： ，A错误． B. 根据分析解得： ，B错误． C. 根据分析解得： ，C正确． D. 根据分析解得： ，D错误． 5. 2022年11月30日，神舟十五号载人飞船与“天和核心舱”完成对接，航天员费俊龙、邓清明、张陆进入“天和核心舱”。对接过程的示意图如图所示，“天和核心舱”处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十五号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与“天和核心舱”对接。则神舟十五号飞船（　　） A. 由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在A点减速 B. 沿轨道Ⅱ运行的周期为 C. 在轨道Ⅰ上A点的加速度大于在轨道Ⅱ上A点的加速度 D. 在轨道Ⅲ上B点的线速度大于在轨道Ⅱ上B点的线速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．由低轨道进入高轨道需要点火加速，所以由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在A点加速，故A错误； B．根据开普勒第三定律，有 解得 故B错误； C．由万有引力公式可知，在轨道Ⅰ、Ⅱ上A点的合外力相同，加速度也相同，故C错误； D．由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ需在B点加速，所以在轨道Ⅲ上B点的线速度大于在轨道Ⅱ上B点的线速度，故D正确。 故选D。 6. 有一质量为M、半径为R的密度均匀球体，在距离球心O为3R的地方有一质量为m的质点。先从M中挖去一半径为的球体，如图所示，则剩余部分对质点的万有引力大小为（　　） A B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】半径为R密度均匀完整球体对距离球心O为3R的地方有一质量为m的质点万有引力为 挖去部分的质量为 挖去部分产生的万有引力为 剩余部分对质点的万有引力大小为 解得 故选C。 7. 天文观测中观测到有三颗星位于边长为l的等边三角形三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆做周期为T的匀速圆周运动．已知引力常量为G，不计其他星体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法正确的是 A. 它们两两之间的万有引力大小为 B. 某颗星的质量为 C. 三颗星的质量可能不相等 D. 它们的线速度大小均为 【答案】A 【解析】 【详解】轨道半径等于等边三角形外接圆的半径，．根据题意可知其中任意两颗星对第三颗星的合力指向圆心，所以这两颗星对第三颗星的万有引力等大，由于这两颗星到第三颗星的距离相同，故这两颗星的质量相同，所以三颗星的质量一定相同，设为m，则F合=2Fcos30°=；星球做匀速圆周运动，合力提高向心力，故：，解得：， 它们两两之间的万有引力： ，故A正确，BC错误；根据F合=m得：线速度大小为：，故D错误．故选A. 二、多选题（共4小题，每题6分，共24分。每题有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分；少选得3分；多选、错选、不选均为0分） 8. 下列关于宇宙速度的说法正确的是（　　） A. 第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于v1，小于v2 B. 美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C. 第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚 D. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 【答案】CD 【解析】 详解】D．由 得线速度的表达式 可知，卫星的轨道半径r越大，即距离地面越远，卫星的环绕速度越小，第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，故D正确; A．人造卫星的轨道半径都大于地球半径，故人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，故A错误； B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，故B错误； C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球束缚而成为太阳的一颗人造行星的最小发射速度，故C正确. 故选CD。 9. 一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则地球的质量可表示为(　　) A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力，有 解得 根据万有引力等于重力得 解得 故选AC。 10. 2015年4月，科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图所示．这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞．这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义．若图中双黑洞的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动．根据所学知识，下列选项正确的是(　　) A. 双黑洞的角速度之比ω1∶ω2＝M2∶M1 B. 双黑洞的轨道半径之比r1∶r2＝M2∶M1 C. 双黑洞的线速度之比v1∶v2＝M1∶M2 D. 双黑洞的向心加速度之比a1∶a2＝M2∶M1 【答案】BD 【解析】 【详解】A项：双黑洞绕连线的某点做圆周运动的周期相等，所以角速度也相等，故A错误； B项：双黑洞做圆周运动的向心力由它们间的万有引力提供，向心力大小相等，设双黑洞的距离为L，由，解得双黑洞的轨道半径之比，故B正确； C项：由得双黑洞的线速度之比为，故C错误； D项：由得双黑洞的向心加速度之比为，故D正确． 11. 如图，地球赤道上的物体e、近地卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设e、p、q速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则下列判断正确的是（　　） A. v1>v2>v3 B. v2>v3>v1 C. a2>a1>a3 D. a1<a3<a2 【答案】BD 【解析】 【详解】A地球赤道上的物体e与同步卫星q转动周期相等，根据 由于地球赤道上的物体e的轨道半径小于同步卫星q的轨道半径，故 v3>v1 根据卫星的万有引力提供向心力有 解得 由于近地卫星p的轨道半径小于同步卫星q的轨道半径，故近地卫星p的线速度大于同步卫星q的线速度，即 v2>v3 故 v2>v3>v1 故A错误，B正确； C D．地球赤道上的物体e与同步卫星q转动周期相等，根据 a＝ω2r 由于地球赤道上的物体e的轨道半径小于同步卫星q的轨道半径，故地球赤道上的物体e的向心加速度小于同步卫星q的加速度，即 a1<a3 根据卫星的向心加速度 由于近地卫星的轨道半径小于同步卫星q的轨道半径，故近地卫星的加速度大于同步卫星的加速度，即 a3<a2 故 a1<a3<a2 故C错误，D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷 非选择题 三、填空题（共2小题，共9分） 12. （1）已知中心天体表面重力加速度g，中心天体半径R，引力常量G，测中心天体质量时用________ A. 地表法又称重力加速度法 B. “环绕”法 C. 控制变量法 D. 逐差法 （2）重力等于万有引力的条件________ A. 在地表“两极”处 B. 在地表赤道处 C. 在南北半球 D. 忽略地球自转 【答案】（1）A （2）D 【解析】 【小问1详解】 设地球质量为M，地球表面某物体的质量为m，忽略地球自转的影响，则有 解得 测中心天体质量时用地表法又称重力加速度法，故选A； 【小问2详解】 由以上分析可知，重力等于万有引力条件是忽略地球自转，故选D。 13. 如图所示，A、B、C是绕地球做匀速圆周运动的三颗人造地球卫星，它们轨道半径的关系为rA＝rB<rC ，它们的线速度关系vA ________vC（选填“小于”、“等于”、“大于”），他们的周期关系TB ________TC（选填“小于”、“等于”、“大于”） 【答案】 ① 大于 ②. 小于 【解析】 【详解】[1] 由 得线速度的表达式 因 rA <rC 故 [2] 由 得周期表达式 因 rB<rC 故 四、计算题（共3小题，共39分） 14. 我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，后续经过多次轨道调整，成功实现环绕火星做匀速圆周运动。已知“天问一号”环绕火星的周期为T，火星的半径为R，火星表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑火星的自转。求： （1）火星的质量M； （2）火星的第一宇宙速度v； （3）“天问一号”绕火星飞行时距火星表面的高度h。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）不考虑火星的自转，则火星表面上的物体，受到的重力等于万有引力，可得 可得火星的质量 （2）根据第一宇宙速度定义，设火星近地卫星的质量为，有 可得火星的第一宇宙速度 （3）设“天问一号”的质量为，根据万有引力提供向心力，有 又 联立可得“天问一号”绕火星飞行时距火星表面的高度 15. 假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，已知引力常量为G，忽略该天体自转。 （1）若卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该处做圆周运动的周期为T1，则该天体的密度是多少？ （2）若卫星贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度是多少？ 【答案】（1）；（2） 【解析】 【分析】 【详解】（1）设卫星的质量为m，天体的质量为M，卫星距天体表面的高度为h时，万有引力提供向心力，则有 则有 天体的体积为 故该天体的密度为 （2）卫星贴近天体表面运动时有 则有 解得 16. 如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。 （1）求卫星B的运行周期； （2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？ 【答案】（1）2π；（2） 【解析】 【详解】（1）对于B卫星，由万有引力定律和向心力得 在地球表面上，由 解得 周期 （2）它们再一次相距最近时，一定B比A多转了一圈，有 ωBt-ω0t=2π 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$