精品解析：江西省南昌新民外语学校2024-2025学年高一下学期第二次月考物理试题

新民学校2024—2025学年度第二学期第二次月考 高一物理试卷 时间：75分钟　分值：100分 一、单选题（共28分） 1. 2024年5月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的。下列说法正确的是（　　） A. 在环月飞行时，样品所受合力为零 B. 若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力等于零 C. 样品在不同过程中受到的引力不同，所以质量也不同 D. 样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小 2. 上世纪70年代，前苏联在科拉半岛与挪威的交界处进行了人类有史以来最大规模的地底挖掘计划。当苏联人向地心挖掘深度为d时，井底一个质量为m的小球与地球之间的万有引力为F，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，质量分布均匀的地球的半径为R，质量为M，万有引力常量为G，则F大小等于（　　） A. B. C. D. 3. “祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（　　） A. 火星公转的线速度比地球的大 B. 火星公转的角速度比地球的大 C. 火星公转的半径比地球的小 D. 火星公转的加速度比地球的小 4. 如图所示，有一个质量为M、半径为R、密度均匀的大球体，从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为（已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零）（　　） A. B. C. D. 0 5. 如图所示，a、b、c是人造地球卫星，三者的轨道与赤道共面，且a是静止卫星，c是近地卫星，d是静止在赤道地面上的一个物体，以下关于a、b、c、d四者的说法正确的是（　　） A. d的向心加速度等于赤道处的重力加速度 B. 角速度大小关系是 C. a的线速度比b的线速度小，且两者线速度都小于第一宇宙速度 D. 周期关系是 6. 嫦娥六号进入环月圆轨道，周期为T，轨道高度与月球半径之比为k，引力常量为G，则月球的平均密度为（　　） A. B. C. D. 7. 为了粗略测量月球的直径，小月同学在满月的夜晚取来一枚硬币并放置在合适的位置，使之恰好垂直于视线且刚刚遮住整个月亮，然后测得此时硬币到眼睛的距离为x，硬币的直径为d，若已知月球的公转周期为T，地表的重力加速度g和地球半径R，以这种方法测得的月球直径为（ ） A. B. C. D. 二、多选题（共18分） 8. 牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法中正确的是（ ） A. 爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B. 牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C. 在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D. 在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 9. 牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中设想，物体抛出的速度很大时，就不会落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．如图所示，将物体从一座高山上的O点水平抛出，抛出速度一次比一次大，落地点一次比一次远，设图中A、B、C、D、E是从O点以不同的速度抛出的物体所对应的运动轨道．已知B是圆形轨道，C、D是椭圆轨道，在轨道E上运动的物体将会克服地球的引力，永远地离开地球，空气阻力和地球自转的影响不计，则下列说法正确的是（ ） A. 物体从O点抛出后，沿轨道A运动落到地面上，物体的运动可能是平抛运动 B. 在轨道B上运动的物体，抛出时的速度大小为11.2km/ C. 使轨道C、D上物体的运动轨道变为圆轨道，这个圆轨道可以过O点 D. 在轨道E上运动的物体，抛出时的速度一定等于或大于16.7km/s 10. 2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱，中国空间站开启有人长期驻留时代。“天和核心舱”在距地面高度为的轨道做匀速圆周运动，地球的半径为，地球表面的重力加速度为，引力常量为。下列说法正确的是（　　） A. 地球的质量 B. “天和核心舱”的线速度为 C. “天和核心舱”运行的周期为 D. “天和核心舱”的线速度大于第一宇宙速度（） 三、填空题（共15分） 11. “嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段已经完成。设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，已知月球的质量为M、半径为R，引力常量为G，则卫星绕月球运动的向心加速度a=______，线速度v=_______。 12. （1）卡文迪什利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量：如图所示，横梁一端固定有一质量为m、半径为r的均匀铅球A，旁边有一质量为m、半径为r的相同铅球B，A、B两球表面的最近距离为L，两球间的万有引力大小为F，则可以表示出引力常量_____。 （2）已知某天体半径为R，现要测得该天体质量，用如图甲所示装置做了如下实验：悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片中坐标为物体运动的实际距离，已知引力常量为G，则： ①由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度g为_____m/s2；（保留两位有效数字）。 ②该星球质量为_____。（用G、R、g表示） 四、解答题（共39分） 13. 地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍,一飞行器在近地圆轨道1上,经一系列变轨后在近月圆轨道2上运行,已知地球中心到月球中心的距离为r求： ⑴飞行器在近地圆轨道1上受到地球的引力F1与在近月圆轨道2上受到月球的引力F2的比值； ⑵O为地月连线上一点,飞行器在该点受到地球和月球的引力的合力为零，求O点到地心的距离r1. 14. 双星由两颗绕着共同的点旋转的恒星组成。对于其中一颗来说，另一颗就是其“伴星”。如果甲、乙两颗星体质量分别为、，它们之间的距离为L，甲、乙离其他天体十分遥远 不受其他天体的作用 ，它们绕连线上一点O以相同的角速度做匀速圆周运动，如图所示。已知引力常量为G。求： (1)甲做圆周运动的轨道半径。 (2)双星做圆周运动的周期T。 15. 我国计划在2030年前实现载人登月计划，该计划各项工作进展顺利。假设我国航天员登陆月球后，从月表以初速度竖直向上抛出一颗小球（可视为质点），经过时间t小球落回到抛出点。已知月球半径为R，引力常量为G，月球无空气且不考虑月球自转。求： （1）月球表面的重力加速度； （2）月球的质量M； （3）月球的密度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 新民学校2024—2025学年度第二学期第二次月考 高一物理试卷 时间：75分钟　分值：100分 一、单选题（共28分） 1. 2024年5月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的。下列说法正确的是（　　） A. 在环月飞行时，样品所受合力为零 B. 若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力等于零 C. 样品在不同过程中受到的引力不同，所以质量也不同 D. 样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小 【答案】D 【解析】 【详解】A．在环月飞行时，样品所受合力提供所需的向心力，不为零，故A错误； BD．若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力大小等于它在月球表面的重力大小；由于月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的，则样品在地球表面的重力大于在月球表面的重力，所以样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小，故B错误，D正确； C．样品在不同过程中受到的引力不同，但样品的质量相同，故C错误。 故选D。 2. 上世纪70年代，前苏联在科拉半岛与挪威的交界处进行了人类有史以来最大规模的地底挖掘计划。当苏联人向地心挖掘深度为d时，井底一个质量为m的小球与地球之间的万有引力为F，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，质量分布均匀的地球的半径为R，质量为M，万有引力常量为G，则F大小等于（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】将地球分为半径为（R－d）的球和厚度为d球壳两部分，球壳对小球的引力为零 则F等于半径为（R－d）的球对小球的引力，有 设半径为（R－d）球的质量为，由密度公式得 所以 解得，F的大小为 B正确，ACD错误。 故选B。 3. “祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（　　） A. 火星公转的线速度比地球的大 B. 火星公转的角速度比地球的大 C. 火星公转的半径比地球的小 D. 火星公转的加速度比地球的小 【答案】D 【解析】 【详解】由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期 C．根据可得 可知火星的公转半径大于地球的公转半径，故C错误； A．根据可得 结合C选项，可知火星的公转线速度小于地球的公转线速度，故A错误； B．根据可知火星公转的角速度小于地球公转的角速度，故B错误； D．根据可得 可知火星公转的加速度小于地球公转的加速度，故D正确。 故选D。 4. 如图所示，有一个质量为M、半径为R、密度均匀的大球体，从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为（已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零）（　　） A. B. C. D. 0 【答案】C 【解析】 【详解】若将挖去的小球体用原材料补回，可知剩余部分对m的吸引力等于完整大球体对m的吸引力与挖去小球体对m的吸引力之差，挖去的小球体球心与m重合，对m的万有引力为零，则剩余部分对m的万有引力等于完整大球体对m的万有引力；以大球体球心为中心分离出半径为的球，易知其质量为M，则剩余均匀球壳对m的万有引力为零，故剩余部分对m的万有引力等于分离出的球对其的万有引力，根据万有引力定律 故选C。 5. 如图所示，a、b、c是人造地球卫星，三者的轨道与赤道共面，且a是静止卫星，c是近地卫星，d是静止在赤道地面上的一个物体，以下关于a、b、c、d四者的说法正确的是（　　） A. d的向心加速度等于赤道处的重力加速度 B. 角速度大小关系是 C. a的线速度比b的线速度小，且两者线速度都小于第一宇宙速度 D. 周期关系是 【答案】C 【解析】 【详解】A．d是静止在赤道地面上的物体，其做圆周运动向心力来自地球万有引力的一小部分，不等于重力，所以其向心加速度不等于赤道处的重力加速度，故A错误； BD．a是静止卫星，d是静止在赤道地面上的一个物体，则有 、 卫星围绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有 可得 由于a的轨道半径r大于b的轨道半径r，b的轨道半径r大于c的轨道半径r，则有 根据可得 故BD错误； C．卫星围绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有 可得 可知，a的轨迹半径r大，则a的线速度比b的线速度小，两者的轨道半径r都大于地球半径R，所以两者线速度都小于第一宇宙速度，故C正确。 故选C。 6. 嫦娥六号进入环月圆轨道，周期为T，轨道高度与月球半径之比为k，引力常量为G，则月球的平均密度为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力有 又 解得 故选C。 7. 为了粗略测量月球的直径，小月同学在满月的夜晚取来一枚硬币并放置在合适的位置，使之恰好垂直于视线且刚刚遮住整个月亮，然后测得此时硬币到眼睛的距离为x，硬币的直径为d，若已知月球的公转周期为T，地表的重力加速度g和地球半径R，以这种方法测得的月球直径为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由月球的公转周期为T，地表的重力加速度g和地球半径R，月球所受的万有引力提供向心力，可得 可得月球公转的轨道半径为 根据题意可作出视线刚刚遮住整个月亮的光路如图所示 则，，月球的直径为，而 为地球到月球的距离约等于月球公转的轨道半径，由两直角三角形相似，，可知 联立各式可解得月球直径为 故选A。 二、多选题（共18分） 8. 牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法中正确的是（ ） A. 爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B. 牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C. 在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D. 在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．爱因斯坦的狭义相对论并没有全面否定牛顿经典力学，牛顿经典力学仍适用于宏观低速领域，故A错误，B正确； C．在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样，故C正确； D．在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变短，故D错误。 故选BC。 9. 牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中设想，物体抛出的速度很大时，就不会落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．如图所示，将物体从一座高山上的O点水平抛出，抛出速度一次比一次大，落地点一次比一次远，设图中A、B、C、D、E是从O点以不同的速度抛出的物体所对应的运动轨道．已知B是圆形轨道，C、D是椭圆轨道，在轨道E上运动的物体将会克服地球的引力，永远地离开地球，空气阻力和地球自转的影响不计，则下列说法正确的是（ ） A. 物体从O点抛出后，沿轨道A运动落到地面上，物体的运动可能是平抛运动 B. 在轨道B上运动的物体，抛出时的速度大小为11.2km/ C. 使轨道C、D上物体的运动轨道变为圆轨道，这个圆轨道可以过O点 D. 在轨道E上运动的物体，抛出时的速度一定等于或大于16.7km/s 【答案】AC 【解析】 【分析】（1）第一宇宙速度是最小的卫星发射速度，却是最大的环绕速度； （2）当物体以第一宇宙速度被抛出，它的运动轨道为一圆周；当物体被抛出的速度介于第一和第二宇宙速度之间，它的运动轨迹为一椭圆；当物体被抛出时的速度介于第二和第三宇宙速度之间，物体将摆脱地球引力，成为绕太阳运动的行星；当被抛出的初速度达到或超过第三宇宙速度，物体必然会离开太阳系； （3）卫星变轨时的位置点，是所有轨道的公共切点． 【详解】A、物体抛出速度v＜7.9km/s时必落回地面，若物体运动距离较小时，物体所受的万有引力可以看成恒力，故物体的运动可能是平抛运动，A正确； B、在轨道B上运动的物体，相当于地球的一颗近地卫星，抛出线速度大小为7.9km/s，B错误； C、轨道C、D上物体，在O点开始变轨到圆轨道，圆轨道必然过O点，C正确； D、当物体被抛出时的速度等于或大于16.7km/s时，物体将离开太阳系，故D错误． 【点睛】本题考查宇宙速度，知道第一宇宙速度是最小的发射速度、最大的环绕速度，掌握卫星变轨模型，知道各宇宙速度的物体意义至关重要． 10. 2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱，中国空间站开启有人长期驻留时代。“天和核心舱”在距地面高度为的轨道做匀速圆周运动，地球的半径为，地球表面的重力加速度为，引力常量为。下列说法正确的是（　　） A. 地球的质量 B. “天和核心舱”的线速度为 C. “天和核心舱”运行的周期为 D. “天和核心舱”的线速度大于第一宇宙速度（） 【答案】AB 【解析】 【详解】A．忽略地球自转，设地球表面有一质量为m的物体，由重力等于万有引力得 解得地球质量 故A正确； B．“天和核心舱”在距地面高度为的轨道做匀速圆周运动，设其质量为m1，由万有引力提供向心力得 解得“天和核心舱”的线速度 再将 代入得 故B正确； C．由 得“天和核心舱”运行的周期 故C错误； D．“天和核心舱”的线速度 故D错误。 故选AB。 三、填空题（共15分） 11. “嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段已经完成。设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，已知月球的质量为M、半径为R，引力常量为G，则卫星绕月球运动的向心加速度a=______，线速度v=_______。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]根据万有引力提供向心力，有 可得 [2]根据万有引力提供向心力，有 解得 12. （1）卡文迪什利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量：如图所示，横梁一端固定有一质量为m、半径为r的均匀铅球A，旁边有一质量为m、半径为r的相同铅球B，A、B两球表面的最近距离为L，两球间的万有引力大小为F，则可以表示出引力常量_____。 （2）已知某天体半径为R，现要测得该天体质量，用如图甲所示装置做了如下实验：悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片中坐标为物体运动的实际距离，已知引力常量为G，则： ①由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度g为_____m/s2；（保留两位有效数字）。 ②该星球质量为_____。（用G、R、g表示） 【答案】（1） （2） ①. 8.0 ②. 【解析】 【小问1详解】 根据万有引力定律 解得引力常量 【小问2详解】 [1]根据 解得 [2]根据 解得 四、解答题（共39分） 13. 地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍,一飞行器在近地圆轨道1上,经一系列变轨后在近月圆轨道2上运行,已知地球中心到月球中心的距离为r求： ⑴飞行器在近地圆轨道1上受到地球的引力F1与在近月圆轨道2上受到月球的引力F2的比值； ⑵O为地月连线上一点,飞行器在该点受到地球和月球的引力的合力为零，求O点到地心的距离r1. 【答案】（1）（2） 【解析】 【详解】（1）由万有引力定律得飞行器在近地圆轨道1上受到地球的引力 在近月圆轨道2上受到月球的引力 所以 （2）由题意可得 联立解得 14. 双星由两颗绕着共同的点旋转的恒星组成。对于其中一颗来说，另一颗就是其“伴星”。如果甲、乙两颗星体质量分别为、，它们之间的距离为L，甲、乙离其他天体十分遥远 不受其他天体的作用 ，它们绕连线上一点O以相同的角速度做匀速圆周运动，如图所示。已知引力常量为G。求： (1)甲做圆周运动的轨道半径。 (2)双星做圆周运动的周期T。 【答案】(1)；(2) 【解析】 【详解】(1)根据双星特点，具有相同角速度，则根据万有引力提供向心力有 并且 解得 (2)根据万有引力提供向心力有 即 两式相加得 解得 15. 我国计划在2030年前实现载人登月计划，该计划各项工作进展顺利。假设我国航天员登陆月球后，从月表以初速度竖直向上抛出一颗小球（可视为质点），经过时间t小球落回到抛出点。已知月球半径为R，引力常量为G，月球无空气且不考虑月球自转。求： （1）月球表面的重力加速度； （2）月球的质量M； （3）月球的密度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设月球表面处的重力加速度为，根据题意可知 解得 （2）在月球表面 解得 （3）根据 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $