精品解析：湖北省黄冈中学2025-2026学年高一上学期实验班期中模拟物理测试一

黄冈中学2028届高一实验班物理期中模拟测试一 时间：2025年11月3日18：20—19：35 满分：100分 审题要仔细，计算要细心，书写要规范 一。选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分；在每题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分） 1. 许多科学家在物理学的发展过程中做出了重要贡献，下列叙述错误的是（ ） A. 开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆 B. 伽利略首创了将实验和逻辑推理结合起来的物理学研究方法 C. 卡文迪什第一次在实验室里测出了万有引力常量G，被称为“第一个称出地球质量的人” D. 开普勒总结出了行星运动的规律，并发现了万有引力定律 2. 北京冬奥会在国家体育场“鸟巢”举行了开幕式，开幕式上的倒计时环节采用了中国传统24节气的创意元素，展现了中华文化的独特魅力，倒计时惊艳全球，让全世界感受了“中国式浪漫”。24节气中夏至时地球离太阳最远，冬至时地球离太阳最近，春分和秋分的连线与夏至和冬至的连线相互垂直。如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　） A. 冬至时地球离太阳最近，地球的运行速度最小 B. 从夏至到秋分的运行时间为地球公转周期的 C. 太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上 D. 若用代表椭圆轨道的半长轴，代表公转周期，，则地球和火星对应的值不同 3. 为了验证地球对月球的引力与地球对地球表面物体的引力遵循相同的规律，牛顿进行了著名的“月—地检验”。月球绕地球运动的向心加速度为a，地表重力加速度为，月球轨道半径为r，地球半径为R，忽略地球自转影响。关于“月地检验”，下列说法中正确的是（　　） A. 计算a需要测量引力常量G B. “月—地检验”需要测量、的大小 C. 若计算得，则验证了、遵循相同的规律 D. a的大小理论上也可以通过月球表面的自由落体实验测量得出 4. 如图所示，2012年5月21日清晨我国的部分地区看到了日环食现象。北京地区看到了日偏食现象。如果已知太阳的质量M日、地球的质量M地、月球的质量M月，发生日环食时，可以认为地球、月球和太阳在一条直线上，地球中心到太阳中心的距离R1、地球中心到月球的中心的距离R2。则发生日环食时，地球所受太阳和月球万有引力的合力等于（　　） A. B. C. D. 5. 有一质量为2m、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m1的质点。现从2m的大球体中挖去半径为的小球体，如图所示，则剩余部分对质点m1的万有引力为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，在遥远的银河中有一颗行星，卫星绕其做匀速圆周运动，卫星绕其运行的轨迹为椭圆，两卫星的绕行方向均为顺时针方向，为椭圆轨道的“近地点”，为椭圆轨道的上顶点。已知行星的半径为，卫星的绕行半径和卫星运行轨道的半长轴均为，卫星的周期为，引力常量为，忽略行星的自转，不计两卫星之间的作用力。下列说法正确的是（　　） A. 卫星的运行周期为 B. 卫星从点运行到点所需的时间为 C. 行星的密度为 D. 行星表面的重力加速度为 7. 如图甲所示，小明在地球表面进行了物体在竖直方向做直线运动的实验，弹簧原长时，小球由静止释放，在弹簧弹力与重力作用下，测得小球的加速度a与位移x的关系图像如图乙所示。已知弹簧的劲度系数为k，地球的半径为R，万有引力常量为G，不考虑地球自转影响，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 小球的位移为x0时，小球正好处于完全失重状态 B. 小球的最大速度为 C. 小球的质量为 D. 地球的密度为 8. 《夸父逐日》最早出自《山海经海外北经》，反映了古代先民与自然灾害做斗争的事实。若夸父“逐日”的足迹遍及全球，且未离开地面，则对于夸父“逐日”的过程，下列说法正确的是（　　） A. 夸父所受的重力竖直向下 B. 夸父在赤道时所受的重力最大 C. 夸父所受的重力和万有引力始终相等 D. 夸父在两极时随地球转动所需的向心力最小 9. 宇宙中行星M 和行星N 可能适宜人类居住，M半径是 N 半径的 ，若分别在行星 M 和行星N 上让小球做自由落体运动，并绘出小球自由落体运动的下落高度h随时间t²的函数图像如图所示，忽略空气阻力，忽略行星自转。下列判断正确的是（　　） A. 行星 M 和行星N 表面的重力加速度之比为1：1 B. 行星 M 和行星N 表面的重力加速度之比为2：1 C. 行星 M 和行星N 的密度之比为4：1 D. 行星M 和行星N 的密度之比为1：4 10. 如图所示，在某行星表面上有一倾斜的圆盘，盘面与水平面的夹角为，盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，角速度为时，小物体刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），星球的半径为R，其近地卫星的环绕半径也为R，引力常量为G，不考虑星球自转，下列说法正确的是（　　） A. 这个行星的质量 B. 这个行星近地卫星的线速度 C. 这个行星的密度是 D. 离行星表面距离为R的地方的重力加速度为 二、非选择题题（本大题共5小题，共60分） 11. 牛顿发现万有引力定律一百多年后，卡文迪什利用扭秤测出了引力常量G的数值。并估算出地球的质量，卡文迪什也因此被誉为“第一个称量地球的人”。如图所示是卡文迪什实验示意图。 （1）本实验涉及到的物理思想方法是______。 A. 微元法 B. 微小量放大法 C. 等效替代法 （2）实验中，卡文迪什测出质量分别为、且球心相距为r的两个小球之间引力的大小为F，则引力常量______。 （3）不考虑地球自转，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，根据测得的引力常量G，推导地球质量的表达式______。 12. 一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器： A． 弹簧测力计一个 B． 精确秒表一只 C． 天平一台（附砝码一套） D． 物体一个 为测定该行星的半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知引力常量为G）。 （1）绕行时测量所用的仪器为___________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为___________。 （2）着陆后测量所用的仪器为___________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为___________。用测量数据求该星球半径R=___________。 13. 某资源侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面的高度为，其侦察的最大张角为（未知），如图所示。已知地球半径为，地球表面的重力加速度大小为。 （1）若，求侦察卫星离地高度与地球半径的关系； （2）求侦察卫星的运行周期。 14. 如图所示为一种可测量角速度的简易装置，“V”形光滑支架可随水平面上的底座绕中轴线旋转，支架两杆与水平面间夹角均为，两侧的杆长均为，一原长为的轻弹簧套在杆上，下端固定于杆的端，另一端与一小球拴接，已知小球的质量为，重力加速度为，轻弹簧的劲度系数。现让小球随支架以角速度匀速转动，求： （1）支架静止时弹簧的长度； （2）轻弹簧恰为原长时，支架角速度的大小； （3）若已知。重力加速度，小球不能从杆末端滑脱，则支架角速度的大小应满足什么要求。 15. 万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。 用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，自转周期为T，引力常量为G。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0。 （1）若在北极上空高出地面h处称量，弹簧秤读数为F1，求比值的表达式： （2）若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值的表达式； （3）设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径r、太阳半径RS和地球半径R三者均减小为现在的1.0%，而太阳和地球的密度均匀且不变。仅考虑太阳和地球之间的相互作用，以现实地球的1年为标准，计算“设想地球”的一年将变为多长？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 黄冈中学2028届高一实验班物理期中模拟测试一 时间：2025年11月3日18：20—19：35 满分：100分 审题要仔细，计算要细心，书写要规范 一。选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分；在每题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分） 1. 许多科学家在物理学的发展过程中做出了重要贡献，下列叙述错误的是（ ） A. 开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆 B. 伽利略首创了将实验和逻辑推理结合起来的物理学研究方法 C. 卡文迪什第一次在实验室里测出了万有引力常量G，被称为“第一个称出地球质量的人” D. 开普勒总结出了行星运动的规律，并发现了万有引力定律 【答案】D 【解析】 【详解】A．开普勒通过分析第谷的观测数据，提出了行星运动的三大定律，明确指出行星绕太阳的轨道是椭圆而非圆，故A正确，不满足题意要求； B．伽利略通过实验和逻辑推理相结合的方法（如斜面实验），为物理学研究奠定了基础，故B正确，不满足题意要求； C．卡文迪什利用扭秤实验首次测定了万有引力常量，并由此计算出地球质量，被称为“第一个称出地球质量的人”，故C正确，不满足题意要求； D．开普勒总结出行星运动规律，但万有引力定律由牛顿发现，故D错误，满足题意要求。 故选D。 2. 北京冬奥会在国家体育场“鸟巢”举行了开幕式，开幕式上的倒计时环节采用了中国传统24节气的创意元素，展现了中华文化的独特魅力，倒计时惊艳全球，让全世界感受了“中国式浪漫”。24节气中夏至时地球离太阳最远，冬至时地球离太阳最近，春分和秋分的连线与夏至和冬至的连线相互垂直。如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　） A. 冬至时地球离太阳最近，地球的运行速度最小 B. 从夏至到秋分的运行时间为地球公转周期的 C. 太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上 D. 若用代表椭圆轨道的半长轴，代表公转周期，，则地球和火星对应的值不同 【答案】C 【解析】 【详解】A．由开普勒第二定律可知地球在近日点运行速度最大，在远日点速度最小，冬至时地球在近日点运行速度最大，故A错误； B．根据对称性可知，从夏至到冬至的运行时间为周期的一半，由开普勒第二定律可知从夏至到秋分的运行速度小于秋分到冬至的运行速度，故从夏至到秋分的运行时间大于地球公转周期的，故B错误； C．地球和火星都是绕太阳运行的行星，由开普勒第一定律可知太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故C正确； D．若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，由开普勒第三定律可知，所有绕太阳运行的行星轨道半长轴的三次方与公转周期的平方的比值都相等，即地球和火星都是绕太阳运行的行星对应的k值相同，故D错误。 故选C。 3. 为了验证地球对月球的引力与地球对地球表面物体的引力遵循相同的规律，牛顿进行了著名的“月—地检验”。月球绕地球运动的向心加速度为a，地表重力加速度为，月球轨道半径为r，地球半径为R，忽略地球自转影响。关于“月地检验”，下列说法中正确的是（　　） A. 计算a需要测量引力常量G B. “月—地检验”需要测量、的大小 C. 若计算得，则验证了、遵循相同的规律 D. a的大小理论上也可以通过月球表面的自由落体实验测量得出 【答案】C 【解析】 【详解】A．计算a是根据 其中是月球绕地球的公转周期，不需要测量引力常量，A错误； BC．因在地球表面的物体受到的引力 月球绕地球有 若计算得 则验证了、遵循相同的规律，不需要测量、的大小，B错误，C正确； D．月球绕地球的向心加速度a由地球引力产生，而月球表面的自由落体加速度是月球自身引力产生的，与a无关，D错误。 故选C。 4. 如图所示，2012年5月21日清晨我国的部分地区看到了日环食现象。北京地区看到了日偏食现象。如果已知太阳的质量M日、地球的质量M地、月球的质量M月，发生日环食时，可以认为地球、月球和太阳在一条直线上，地球中心到太阳中心的距离R1、地球中心到月球的中心的距离R2。则发生日环食时，地球所受太阳和月球万有引力的合力等于（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】太阳对地球的引力大小为 月球对地球的引力大小为 两引力方向一致，则地球所受太阳和月球万有引力的合力等于为 故选D。 5. 有一质量为2m、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m1的质点。现从2m的大球体中挖去半径为的小球体，如图所示，则剩余部分对质点m1的万有引力为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】利用“割补法”可知，剩余部分对m1的万有引力为， 联立可得，故选C。 6. 如图所示，在遥远的银河中有一颗行星，卫星绕其做匀速圆周运动，卫星绕其运行的轨迹为椭圆，两卫星的绕行方向均为顺时针方向，为椭圆轨道的“近地点”，为椭圆轨道的上顶点。已知行星的半径为，卫星的绕行半径和卫星运行轨道的半长轴均为，卫星的周期为，引力常量为，忽略行星的自转，不计两卫星之间的作用力。下列说法正确的是（　　） A. 卫星的运行周期为 B. 卫星从点运行到点所需的时间为 C. 行星的密度为 D. 行星表面的重力加速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律可知，绕同一中心天体运行的行星（卫星），其轨道半长轴的三次方与周期的平方之比是一常数，即 由于卫星的绕行半径和卫星运行轨道的半长轴均为，因此二者的周期相等，故A错误； B．卫星Q从H点运动到K点的过程中，卫星Q要克服万有引力做功，动能减小，速度减小，因此卫星Q从H点到K点的平均速度大于从K点到“远地点”的平均速度，故卫星从点运到点所需的时间小于，故B错误； C．万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律可得 结合密度公式， 联立解得行星的密度为，故C错误； D．在星球表面，万有引力大小等于重力的大小，则有 结合上述结论可知 联立解得，行星表面的重力加速度为，故D正确。 故选D。 7. 如图甲所示，小明在地球表面进行了物体在竖直方向做直线运动的实验，弹簧原长时，小球由静止释放，在弹簧弹力与重力作用下，测得小球的加速度a与位移x的关系图像如图乙所示。已知弹簧的劲度系数为k，地球的半径为R，万有引力常量为G，不考虑地球自转影响，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 小球的位移为x0时，小球正好处于完全失重状态 B. 小球的最大速度为 C. 小球的质量为 D. 地球的密度为 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题图乙可知，小球的位移为时，小球的加速度为0，小球的合力为0，弹簧的拉力与小球的重力等大方向，小球既不是失重状态也不是超重状态，故A错误； B．小球的加速度a与位移x的关系图像与坐标轴围成的面积表示速度平方的一半，当小球的加速度为零时，小球的加速度最大，设小球的最大速度为，则有 得小球的最大速度 故B正确； C．设地球表面的重力加速度为，小球的质量为m，当小球向下运动的位移为x，弹簧的伸长量也为x，设小球的加速度为a，对小球受力分析，由牛顿第二定律可得 整理可得 结合图乙可知 ， 则有 故C错误； D．设地球的质量为M，由 可得 又有 解得 则月球的密度为 故D错误。 故选B。 8. 《夸父逐日》最早出自《山海经海外北经》，反映了古代先民与自然灾害做斗争的事实。若夸父“逐日”的足迹遍及全球，且未离开地面，则对于夸父“逐日”的过程，下列说法正确的是（　　） A. 夸父所受的重力竖直向下 B. 夸父在赤道时所受的重力最大 C. 夸父所受的重力和万有引力始终相等 D. 夸父在两极时随地球转动所需的向心力最小 【答案】AD 【解析】 【详解】地面所有物体所受地球的万有引力，按其作用效果分为重力和向心力，向心力使物体随地球一起绕地轴自转，所以说重力是地球对物体的万有引力的一个分力，方向竖直向下。万有引力、重力和向心力三个力遵循力的平行四边形定则，万有引力的方向指向地心，物体由赤道向两极移动时，万有引力大小不变，向心力减小，重力增大，当物体到达两极时，其所受的重力等于万有引力。 故选AD。 9. 宇宙中行星M 和行星N 可能适宜人类居住，M半径是 N 半径的 ，若分别在行星 M 和行星N 上让小球做自由落体运动，并绘出小球自由落体运动的下落高度h随时间t²的函数图像如图所示，忽略空气阻力，忽略行星自转。下列判断正确的是（　　） A. 行星 M 和行星N 表面的重力加速度之比为1：1 B. 行星 M 和行星N 表面的重力加速度之比为2：1 C. 行星 M 和行星N 的密度之比为4：1 D. 行星M 和行星N 的密度之比为1：4 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．根据自由落体运动 可知图像的斜率表示该行星表面重力加速度的一半，有 可得行星 M 和行星N 的重力加速度之比为，故A错误，B正确； CD．由， 可得 可得行星 M 和行星N 的密度之比为，故C正确，D错误。 故选BC。 10. 如图所示，在某行星表面上有一倾斜的圆盘，盘面与水平面的夹角为，盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，角速度为时，小物体刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），星球的半径为R，其近地卫星的环绕半径也为R，引力常量为G，不考虑星球自转，下列说法正确的是（　　） A. 这个行星的质量 B. 这个行星近地卫星的线速度 C. 这个行星的密度是 D. 离行星表面距离为R的地方的重力加速度为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由分析知，小物块刚要滑动时，处于最低点位置，则根据牛顿第二定律得 解得 在天体表面 解得，故A正确； B．根据牛顿第二定律得 解得，故B错误； C．根据， 解得，故C错误； D．离行星表面距离为R的地方的重力加速度为 又，解得，故D正确。 故选AD。 二、非选择题题（本大题共5小题，共60分） 11. 牛顿发现万有引力定律一百多年后，卡文迪什利用扭秤测出了引力常量G的数值。并估算出地球的质量，卡文迪什也因此被誉为“第一个称量地球的人”。如图所示是卡文迪什实验示意图。 （1）本实验涉及到的物理思想方法是______。 A. 微元法 B. 微小量放大法 C. 等效替代法 （2）实验中，卡文迪什测出质量分别为、且球心相距为r的两个小球之间引力的大小为F，则引力常量______。 （3）不考虑地球自转，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，根据测得的引力常量G，推导地球质量的表达式______。 【答案】（1）B （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 卡文迪什利用扭秤测出了引力常量G的数值，用的是微小量放大法。 故B正确。 【小问2详解】 根据万有引力 解得 【小问3详解】 在地球表面有 解得地球质量 12. 一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器： A． 弹簧测力计一个 B． 精确秒表一只 C． 天平一台（附砝码一套） D． 物体一个 为测定该行星的半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知引力常量为G）。 （1）绕行时测量所用的仪器为___________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为___________。 （2）着陆后测量所用的仪器为___________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为___________。用测量数据求该星球半径R=___________。 【答案】 ①. B ②. 周期T ③. ACD ④. 物体质量m、重力F ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1][2]着陆前绕行时根据 设用秒表测得绕行星表面运动一周的时间即周期为T； （2）[3][4] [5]着陆后用天平测得物体的质量为m，用测力计测得该物体的重力为；由 解得 13. 某资源侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面的高度为，其侦察的最大张角为（未知），如图所示。已知地球半径为，地球表面的重力加速度大小为。 （1）若，求侦察卫星离地高度与地球半径的关系； （2）求侦察卫星的运行周期。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 若，由几何关系有 解得 【小问2详解】 由万有引力提供向心力得 在地球表面有 联立解得 14. 如图所示为一种可测量角速度的简易装置，“V”形光滑支架可随水平面上的底座绕中轴线旋转，支架两杆与水平面间夹角均为，两侧的杆长均为，一原长为的轻弹簧套在杆上，下端固定于杆的端，另一端与一小球拴接，已知小球的质量为，重力加速度为，轻弹簧的劲度系数。现让小球随支架以角速度匀速转动，求： （1）支架静止时弹簧的长度； （2）轻弹簧恰为原长时，支架角速度的大小； （3）若已知。重力加速度，小球不能从杆末端滑脱，则支架角速度的大小应满足什么要求。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对小球进行受力分析如图所示 由平衡条件可得 其中 解得 此时弹簧的长度为 【小问2详解】 轻弹簧恰为原长时，小球只受重力和杆的支持力，受力分析如图所示 由几何关系可得 竖直方向有 水平方向有 联立可得 【小问3详解】 球在端随装置做匀速圆周运动时，弹簧的伸长量为，受力分析如图所示 弹簧的弹力 圆周运动的半径 竖直方向有 水平方向有 联立可得 故小球不滑脱需满足 15. 万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。 用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，自转周期为T，引力常量为G。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0。 （1）若在北极上空高出地面h处称量，弹簧秤读数为F1，求比值的表达式： （2）若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值的表达式； （3）设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径r、太阳半径RS和地球半径R三者均减小为现在的1.0%，而太阳和地球的密度均匀且不变。仅考虑太阳和地球之间的相互作用，以现实地球的1年为标准，计算“设想地球”的一年将变为多长？ 【答案】（1） （2） （3）1年 【解析】 【小问1详解】 设小物体质量为m，在北极地面有 在北极上空高出地面h处有 整理可得 【小问2详解】 在赤道地面，小物体随地球自转做匀速圆周运动，受到万有引力和弹簧秤的作用力，有 联立解得 【小问3详解】 地球绕太阳做匀速圆周运动，受太阳得万有引力。设太阳得质量为，太阳密度为，地球得质量为M，地球公转周期为，有 因为太阳质量 联立解得 由上式可知，地球公转周期仅与太阳得密度、地球公转轨道半径与太阳半径之比有关。因此“设想地球”的1年与现实地球的1年时间相同。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $