精品解析:宁夏回族自治区石嘴山市第一中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题
2025-06-06
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 宁夏回族自治区 |
| 地区(市) | 石嘴山市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.81 MB |
| 发布时间 | 2025-06-06 |
| 更新时间 | 2025-06-06 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-06-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52465820.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
石嘴山市第一中学2024-2025学年第二学期高一年级3月月考
物理试题
一、单选题:本题共7小题,每小题4分,共28分
1. 在2022-2023年CBA常规赛中,辽篮猛将赵继伟将篮球投出到入框经多次曝光得到的照片,篮球在P位置时受力方向可能是( )
A. ① B. ② C. ③ D. ④
2. 如图所示,某小船船头垂直河岸渡河,已知该段河宽,河水流速,船在静水中的速度,下列说法确的是( )
A. 小船做曲线运动 B. 小船渡河所用时间为
C. 小船的速度大小为 D. 小船渡河的位移大小为
3. 如图所示,下列关于生活中圆周运动的实例分析,说法正确的是( )
A. 图1汽车通过凹形桥的最低点时,汽车处于失重状态
B. 图2“水流星”匀速转动过程中,在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压力
C. 图3铁路转弯处,通常要求外轨比内轨高,目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
D. 图4脱水桶脱水时,转速越大,衣服受到的摩擦力也越大
4. 2024年巴黎奥运会上,全红婵获得女子单人跳水10 m跳台金牌,成为中国奥运史上最年轻的三金得主。如图所示,虚线描绘的是她某次跳水运动的过程中头部运动轨迹,最后沿竖直方向以速度v入水。在图中标注的1、2、3、4四个位置中,头部速度方向与v方向相同的是( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
5. 如图所示,把一个小球放在玻璃漏斗中,晃动漏斗,可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。小球圆周轨迹位置越高,则其( )
A. 线速度越大 B. 角速度越大
C. 加速度越大 D. 向心力越大
6. 如图所示,无人机悬停表演中,通过转动光源把光束投到竖直墙壁上的P点。此时光源转轴O与墙壁相距r,P点与O点之间的高度差为L,若P点沿墙壁以v匀速下降。此时光源转动的角速度为( )
A. B. C. D.
7. 我国有一传统民俗文化表演——“抡花”,如图甲所示,景象壮观,祈福大家新年新气象,风调雨顺,免于火灾,现已被列入国家级非物质文化遗产。现简化“抡花”原理如图乙,竖直转轴О1O2固定在水平地面O2点,O1点固定一带有相同“花筒”M、N的水平杆对称分布,快速转动手柄AB、“花筒”随之一同在水平面内转动,筒内烧红的铁屑沿轨迹切线飞出落到地面,图案绚丽。若水平杆长4m,离地高3.2m,手摇AB转动的角速度大小为15rad/s。重力加速度g取10m/s2,忽略空气阻力且“花筒”可看作质点,则( )
A. “花筒”(含铁屑)质量为3kg时,受水平杆的作用力大小为1350N
B. 铁屑落地点距О2点的距离大小为m
C. 手柄转动越快,铁片飞出后在空中运动时间越长
D. 铁屑落地时的速度方向由转动速度和铁片质量决定
二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分
8. 万有引力定律的发现在人类发现自然的历史上树立了一座里程碑。下列说法中正确的是( )
A. 开普勒根据牛顿观察的行星运动数据,发现地球绕太阳做匀速圆周运动
B. 牛顿提出了“日心说”的观点
C. 绕太阳运动所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同
D. 卡文迪什测出了引力常量G,被称为“称量地球质量”第一人
9. 如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车以速度v匀速向右运动且细绳与水平方向夹角为 时,下列说法正确的是( )
A. 绳的拉力大于A的重力 B. 绳的拉力等于A的重力
C. 物体A做匀速运动 D. 物体A的速度大小为
10. 如图所示,一个半径为3R 的圆盘可绕通过其中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动。在圆盘边缘等间隔地固定着三个完全相同的小物块A、B、C(C在圆盘最外端),它们的质量均为m,与圆盘间的动摩擦因数均为μ。当圆盘以角速度ω缓慢增大时,下列说法正确的是( )
A. 当时,A物块所受摩擦力为
B. 当时,B 物块所受摩擦力μmg
C. 当时,C物块刚要开始滑动
D. 当时,A、B、C三个物块均已滑动
三、非选择题:本题共57分。
11. 如图甲所示,实验小组用向心力演示仪探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中位置做圆周运动的轨迹半径之比为,变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合,每层半径之比由上至下分别为和。
(1)关于此实验,下列说法正确是______(多选)。
A. 实验前,要将向心力演示仪放置于水平面上,且注意观察标尺的顶端是否与弹簧测力筒的上沿平齐,若不平齐,旋动两测力部分标尺的调零螺母,使之平齐
B. 该实验采用的方法是理想模型法
C. 将皮带分别套在塔轮的不同圆盘上,是为了改变小球做匀速圆周运动的角速度
D. 根据标尺上露出的红白相间等分标记,可以精确地计算出两个球所受向心力的比值
(2)某次实验时,匀速转动手柄时发现左侧标尺露出2格,右侧标尺露出9格。则传动皮带调到了第______(选填“一”、“二”或“三”)层塔轮,两个质量相等的钢球分别放在______(选填“A和B”、“A和C”或“B和C”)位置。
12. 小红设计了探究平抛运动水平分运动特点的实验,装置如图1所示。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边与桌子边缘及木板平行。将木板插入自制水平槽中,槽口间距相等用以改变木板到桌边的距离,让小球从斜面顶端同一位置静止滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录小球的落点,重力加速度为g。
(1)小红家中有乒乓球、小塑料球和小钢球,其中最适合用作实验中平抛物体的是______。
(2)为了完成实验,以下做法错误或不必要的是______。
A.实验时应保持桌面水平
B.斜面的底边必与桌边重合
C.将木板插入卡槽1,且紧靠桌子边缘,小球由某位置静止释放,白纸上小球的落点记为O
D.依次将木板插入槽2、3、4,小球从同一位置出静止释放,自纸上的落点分别记为a、b、c
E.选择对小球摩擦力尽可能小斜面
F.更换白纸,多次实验
(3)选取落点清晰的白纸如图2所示,用刻度尺测出相邻两点之间的距离分别为、、及相邻槽口间的距离x,若______,说明平抛运动在水平方向是匀速直线运动。小球平抛的初速度______(用测量所得的物理量、及x、g表示)。
13. 为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍。北斗三号系统的收官之星Q是地球静止轨道卫星,其轨道半径约为地球半径的7倍。已知引力常量为G,地球自转周期为求:
(1)卫星P运行的周期;
(2)地球的平均密度。
14. 质量为的物体静止在水平面上,开始受到方向不变的水平拉力作用,物体运动的速度与时间的关系如图所示,已知时撤去水平拉力。求:
(1)物体所受到的摩擦力大小;
(2)内物体克服摩擦力所做的功;
(3)时水平拉力的瞬时功率;
(4)内水平拉力做功平均功率。
15. 2021年2月24日,我国火星探测器“天问一号”成功实施近火制动进入火星停泊轨道。要从地球表面向火星发射火星探测器,简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步进行。第一步,用火箭对探测器进行加速,使探测器脱离地球引力作用,成为一个沿地球公转轨道绕太阳运动的人造行星。第二步,如图,在P点短时间内对探测器进行加速,使探测器进入霍曼转移轨道,然后探测器在太阳引力作用下沿霍曼转移轨道运动到Q点与火星相遇。探测器从P点运动到Q点的轨迹为半个椭圆,椭圆的长轴两端分别与地球公转轨道、火星公转轨道相切于P、Q两点。已知地球绕太阳的公转周期是1年,地球、火星绕太阳公转的轨道可视为圆轨道,火星的轨道半径是地球的1.5倍,≈1.2,≈1.1。求∶
(1)探测器从P点运动到Q点所用的时间;(结果以年为单位,保留1位有效数字)
(2)探测器刚进入霍曼转移轨道时,探测器与太阳连线、火星与太阳连线之间的夹角。
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石嘴山市第一中学2024-2025学年第二学期高一年级3月月考
物理试题
一、单选题:本题共7小题,每小题4分,共28分
1. 在2022-2023年CBA常规赛中,辽篮猛将赵继伟将篮球投出到入框经多次曝光得到的照片,篮球在P位置时受力方向可能是( )
A. ① B. ② C. ③ D. ④
【答案】C
【解析】
【详解】篮球在空中受竖直向下的重力,与运动方向(轨迹的切线方向)相反的空气阻力的作用,两者的合力斜向后下。
故选C。
2. 如图所示,某小船船头垂直河岸渡河,已知该段河宽,河水流速,船在静水中速度,下列说法确的是( )
A. 小船做曲线运动 B. 小船渡河所用时间为
C. 小船的速度大小为 D. 小船渡河的位移大小为
【答案】B
【解析】
【详解】AC.根据题意,小船的速度如图所示
则有
则小船沿的方向做匀速直线运动,故AC错误;
B.根据题意可知,小船渡河所用时间为
故B正确;
D.小船渡河的位移大小为
故D错误。
故选B。
3. 如图所示,下列关于生活中圆周运动的实例分析,说法正确的是( )
A. 图1汽车通过凹形桥的最低点时,汽车处于失重状态
B. 图2“水流星”匀速转动过程中,在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压力
C. 图3铁路转弯处,通常要求外轨比内轨高,目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
D. 图4脱水桶脱水时,转速越大,衣服受到的摩擦力也越大
【答案】B
【解析】
【详解】A.图1汽车通过凹形桥的最低点时,汽车的加速度方向向上,汽车处于超重状态,故A错误;
B.图2“水流星”匀速转动过程中,在最高点处,根据牛顿第二定律可得
可得
在最低点处,根据牛顿第二定律可得
可得
可知
根据牛顿第三定律可知,在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压力,故B正确;
C.图3铁路转弯处,通常要求外轨比内轨高,当火车按规定速度转弯时,由重力和支持力的合力完全提供向心力,从而减轻轮缘对轨道的挤压,故C错误;
D.图4脱水桶脱水时,桶壁对衣物的摩擦力等于衣物的重力,不会随着转速的增大而增大,故D错误。
故选B。
4. 2024年巴黎奥运会上,全红婵获得女子单人跳水10 m跳台金牌,成为中国奥运史上最年轻三金得主。如图所示,虚线描绘的是她某次跳水运动的过程中头部运动轨迹,最后沿竖直方向以速度v入水。在图中标注的1、2、3、4四个位置中,头部速度方向与v方向相同的是( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】C
【解析】
【详解】速度方向应沿轨迹的切线方向,1位置速度方向水平向左,2位置速度方向竖直向上,3位置方向竖直向下,4位置速度方向竖直向上,所以头部速度方向与v方向相同的是3位置的速度方向。
故选C。
5. 如图所示,把一个小球放在玻璃漏斗中,晃动漏斗,可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。小球圆周轨迹位置越高,则其( )
A. 线速度越大 B. 角速度越大
C. 加速度越大 D. 向心力越大
【答案】A
【解析】
【详解】ABCD.小球做匀速圆周运动受重力和支持力两个力作用,两个力的合力提供向心力。
根据牛顿第二定律得
解得
小球运动的轨道平面越高,轨道半径越大,则线速度越大,角速度越小,加速度不变,向心力不变。
故选A。
6. 如图所示,无人机悬停表演中,通过转动光源把光束投到竖直墙壁上的P点。此时光源转轴O与墙壁相距r,P点与O点之间的高度差为L,若P点沿墙壁以v匀速下降。此时光源转动的角速度为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】将P点速度沿OP方向和垂直OP方向分解,如图
则
几何关系可知
因为
联立以上得角速度
故选D。
7. 我国有一传统民俗文化表演——“抡花”,如图甲所示,景象壮观,祈福大家新年新气象,风调雨顺,免于火灾,现已被列入国家级非物质文化遗产。现简化“抡花”原理如图乙,竖直转轴О1O2固定在水平地面O2点,O1点固定一带有相同“花筒”M、N的水平杆对称分布,快速转动手柄AB、“花筒”随之一同在水平面内转动,筒内烧红的铁屑沿轨迹切线飞出落到地面,图案绚丽。若水平杆长4m,离地高3.2m,手摇AB转动的角速度大小为15rad/s。重力加速度g取10m/s2,忽略空气阻力且“花筒”可看作质点,则( )
A. “花筒”(含铁屑)质量为3kg时,受水平杆的作用力大小为1350N
B. 铁屑落地点距О2点的距离大小为m
C. 手柄转动越快,铁片飞出后在空中运动时间越长
D. 铁屑落地时的速度方向由转动速度和铁片质量决定
【答案】B
【解析】
【详解】A.“花筒”所需向心力大小为
但受杆的作用力并非这么大,为重力与它的合力大小,A错误;
B.烧红的铁屑沿切线飞出后,做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,有
解得
水平方向做匀速直线运动,有
所以,落地点距O2的距离大小为
故B正确;
CD.空中运动的时间由高度决定,落地时速度的方向与高度及转动速度共同决定,与质量无关,CD错误。
故选B。
二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分
8. 万有引力定律的发现在人类发现自然的历史上树立了一座里程碑。下列说法中正确的是( )
A. 开普勒根据牛顿观察的行星运动数据,发现地球绕太阳做匀速圆周运动
B. 牛顿提出了“日心说”的观点
C. 绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同
D. 卡文迪什测出了引力常量G,被称为“称量地球质量”第一人
【答案】CD
【解析】
【详解】A.开普勒根据第谷观察的行星运动数据,发现地球绕太阳做椭圆运动,选项A错误;
B.哥白尼提出了“日心说”的观点,选项B错误;
C.根据开普勒第三定律可知,绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同,选项C正确;
D.卡文迪什测出了引力常量G,被称为“称量地球质量”第一人,选项D正确。
故选CD。
9. 如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车以速度v匀速向右运动且细绳与水平方向夹角为 时,下列说法正确的是( )
A. 绳的拉力大于A的重力 B. 绳的拉力等于A的重力
C. 物体A做匀速运动 D. 物体A的速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】ABC.小车匀速向右运动,将小车的速度沿绳方向和垂直于绳方向正交分解,设绳与水平方向的夹角为 ,沿绳方向分速度 ,垂直于绳方向分速度
,
物块A的速度与沿绳方向分速度相同
小车向右运动绳与水平方向夹角变小,所以物块向上做加速运动,因此拉力
故A正确,B、C错误;
D.当绳与水平方向夹角为时,即
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,一个半径为3R 的圆盘可绕通过其中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动。在圆盘边缘等间隔地固定着三个完全相同的小物块A、B、C(C在圆盘最外端),它们的质量均为m,与圆盘间的动摩擦因数均为μ。当圆盘以角速度ω缓慢增大时,下列说法正确的是( )
A. 当时,A物块所受摩擦力为
B. 当时,B 物块所受摩擦力为μmg
C. 当时,C物块刚要开始滑动
D. 当时,A、B、C三个物块均已滑动
【答案】BD
【解析】
【详解】A.当时,假设A物块仍静止,A物块所受摩擦力为
故假设成立,A受到的摩擦力为,故A错误;
B.当时,假设B物块仍静止,B物块所受摩擦力为
假设不成立,说明物块B已经滑动,受到滑动摩擦力,大小为μmg,故B正确;
C.当时,假设C物块仍静止,C物块所受摩擦力为
C物块已经滑动,故C错误;
D.当A物块刚要滑动,则
解得
说明A已经滑动,因为B、C半径大于A,需要的向心力更大,也已经滑动,故D正确。
故选BD
三、非选择题:本题共57分。
11. 如图甲所示,实验小组用向心力演示仪探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中位置做圆周运动的轨迹半径之比为,变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合,每层半径之比由上至下分别为和。
(1)关于此实验,下列说法正确的是______(多选)。
A. 实验前,要将向心力演示仪放置于水平面上,且注意观察标尺的顶端是否与弹簧测力筒的上沿平齐,若不平齐,旋动两测力部分标尺的调零螺母,使之平齐
B. 该实验采用的方法是理想模型法
C. 将皮带分别套在塔轮的不同圆盘上,是为了改变小球做匀速圆周运动的角速度
D. 根据标尺上露出的红白相间等分标记,可以精确地计算出两个球所受向心力的比值
(2)某次实验时,匀速转动手柄时发现左侧标尺露出2格,右侧标尺露出9格。则传动皮带调到了第______(选填“一”、“二”或“三”)层塔轮,两个质量相等的钢球分别放在______(选填“A和B”、“A和C”或“B和C”)位置。
【答案】(1)AC (2) ①. 三 ②. B和C
【解析】
【小问1详解】
A.实验前,要将向心力演示仪放置于水平面上,且注意观察标尺的顶端是否与弹簧测力筒的上沿平齐,若不平齐,旋动两测力部分标尺的调零螺母,使之平齐,是为了减小误差,故A正确;
B.该实验采用的方法是控制变量法,故B错误;
C.将皮带分别套在塔轮的不同圆盘上,两个圆盘边缘的线速度相同,但由于圆盘的半径不同,由此圆盘转动的角速度不同,所以是为了改变小球做匀速圆周运动的角速度,故C正确;
D.此实验不是精密仪器,只能粗略验证出两个球所受向心力的比值关系,故D错误。
故选AC;
【小问2详解】
[1][2] 匀速转动手柄时发现左侧标尺露出2格,右侧标尺露出9格,则向心力之比2:9,两球质量相等,根据向心力公式与线速度公式
,
可知传动皮带调到了第三层塔轮,两个质量相等的钢球分别放在B和C。
12. 小红设计了探究平抛运动水平分运动特点的实验,装置如图1所示。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边与桌子边缘及木板平行。将木板插入自制水平槽中,槽口间距相等用以改变木板到桌边的距离,让小球从斜面顶端同一位置静止滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录小球的落点,重力加速度为g。
(1)小红家中有乒乓球、小塑料球和小钢球,其中最适合用作实验中平抛物体的是______。
(2)为了完成实验,以下做法错误或不必要的是______。
A.实验时应保持桌面水平
B.斜面的底边必与桌边重合
C.将木板插入卡槽1,且紧靠桌子边缘,小球由某位置静止释放,白纸上小球的落点记为O
D.依次将木板插入槽2、3、4,小球从同一位置出静止释放,自纸上的落点分别记为a、b、c
E.选择对小球摩擦力尽可能小的斜面
F.更换白纸,多次实验
(3)选取落点清晰的白纸如图2所示,用刻度尺测出相邻两点之间的距离分别为、、及相邻槽口间的距离x,若______,说明平抛运动在水平方向是匀速直线运动。小球平抛的初速度______(用测量所得的物理量、及x、g表示)。
【答案】 ①. 小钢球 ②. BE##EB ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]为了减小空气阻力的影响,应选择体积小,质量大的物体,即最适合用作实验中平抛物体的是小钢球。
(2)[2]A.为了确保小球飞出后的速度方向沿水平方向,实验时应保持桌面水平,故A正确,不符合题意;
B.实验中只需要保持小球飞出后的速度大小一定,方向沿水平方向,可知斜面的底边不要求必与桌边重合,故B错误,符合题意;
C.实验中需要记下小球在白纸上留下的痕迹,即将木板插入卡槽1,且紧靠桌子边缘,小球由某位置静止释放,白纸上小球的落点记为O,故C正确,不符合题意;
D.为了确保小球飞出的初速度一定,依次将木板插入槽2、3、4,小球从同一位置出静止释放,自纸上的落点分别记为a、b、c,故D正确,不符合题意;
E.当小球每次均从同一位置静止释放时,小球克服摩擦力做功相同,小球飞出的初速度相等,即实验中不需要选择对小球摩擦力尽可能小的斜面,故E错误,符合题意;
F.为了减小实验过程的误差,需要更换白纸,多次实验,故F正确,不符合题。
故选BE。
(3)[3]平抛运动竖直方向上的分运动是自由落体运动,水平方向上的分运动是匀速直线运动,由于槽口间距相等,则水平分位移相等,表明纸带上相邻点迹经历的时间相等,纸带上的点迹反映的是竖直方向的自由落体运动,根据初速度为0的匀加速直线运动中,相邻相等时间内的位移之比为连续的奇数比,即
[4]竖直方向上,根据相等时间内的位移差规律有
水平方向上有
解得
13. 为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍。北斗三号系统的收官之星Q是地球静止轨道卫星,其轨道半径约为地球半径的7倍。已知引力常量为G,地球自转周期为求:
(1)卫星P运行的周期;
(2)地球的平均密度。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)设地球的半径为R,卫星P绕行的周期为,依据开普勒第三定律
有
解得
(2)设地球的质量为M,卫星Q的质量为m,依据万有引力有
地球的体积
地球的平均密度
联立,解得
14. 质量为的物体静止在水平面上,开始受到方向不变的水平拉力作用,物体运动的速度与时间的关系如图所示,已知时撤去水平拉力。求:
(1)物体所受到的摩擦力大小;
(2)内物体克服摩擦力所做的功;
(3)时水平拉力瞬时功率;
(4)内水平拉力做功的平均功率。
【答案】(1)1N(2)12J(3)2W(4)1.2W
【解析】
【分析】
【详解】(1)根据图象可知,内的加速度大小为
该时间段已经撤去拉力,故物体只受摩擦力,根据牛顿第二定律可得,摩擦力的大小为
(2)根据图象可知,内物体的位移为
所以,内物体克服摩擦力所做的功为
(3)内,物体做匀加速运动的加速度为
时的速度为
根据牛顿第二定律可得
解得
所以,时水平拉力的瞬时功率
(4)全过程根据动能定理可得
又因为
所以
内水平拉力做功的平均功率为
15. 2021年2月24日,我国火星探测器“天问一号”成功实施近火制动进入火星停泊轨道。要从地球表面向火星发射火星探测器,简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步进行。第一步,用火箭对探测器进行加速,使探测器脱离地球引力作用,成为一个沿地球公转轨道绕太阳运动的人造行星。第二步,如图,在P点短时间内对探测器进行加速,使探测器进入霍曼转移轨道,然后探测器在太阳引力作用下沿霍曼转移轨道运动到Q点与火星相遇。探测器从P点运动到Q点的轨迹为半个椭圆,椭圆的长轴两端分别与地球公转轨道、火星公转轨道相切于P、Q两点。已知地球绕太阳的公转周期是1年,地球、火星绕太阳公转的轨道可视为圆轨道,火星的轨道半径是地球的1.5倍,≈1.2,≈1.1。求∶
(1)探测器从P点运动到Q点所用的时间;(结果以年为单位,保留1位有效数字)
(2)探测器刚进入霍曼转移轨道时,探测器与太阳连线、火星与太阳连线之间的夹角。
【答案】(1)0.7年;(2)
【解析】
【分析】
【详解】(1)设霍曼转移轨道的半长轴为a,周期为T,地球公转轨道半径为r,周期为T地,则有
2a=r+1.5r
据开普勒第三定律有
探测器从P点运动到Q点所用的时间
联立可得年。
(2)设火星公转周期为T火,太阳、地球、火星的质量分别为M日、M地、M火,则有
探测器从P点到Q点的过程中,火星与太阳连线转过的角度
探测器刚进入霍曼转移轨道时,探测器与太阳连线、火星与太阳连线之间的夹角
联立代入数据可解得。
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