精品解析：天津市耀华中学滨城学校2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

天津市耀华中学滨城学校2024-2025 第二学年度4月教学反馈 高一年级物理学科 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试用时60分钟。 第Ⅰ卷 （选择题 共44分） 一、单项选择题（本题共9小题， 每题3分，共27分； 每小题只有一个选项是正确的，请把正确答案填涂在答题卡上。） 1. 如图所示，利用卷扬机将套在光滑竖直杆上的重物提升到高处。当重物运动到图示位置时速度为，连接重物的钢丝绳与竖直杆夹角为，则此时卷扬机缠绕钢丝绳的速度为（　　） A. B. C. D. 2. 水流星是一个经典的杂技表演项目，杂技演员将装水的杯子用细线系着在竖直平面内做圆周运动，杯子到最高点杯口向下时，水也不会从杯中流出，若杯子的质量为m，所装水的质量为M，杯子在最高点时水对杯底刚好无压力，重力加速度为g，则杯子运动到圆周的最高点时，杂技演员对绳子的拉力大小为（ ） A. 0 B. mg C. Mg D. (M+m)g 3. 如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为R．现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，小球通过最高点时的速率为，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　） A. 若，则小球对管内壁有压力 B. 若，则小球对管内下壁有压力 C. 若，则小球对管内下壁有压力 D. 不论多大，小球对管内下壁都有压力 4. 在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．关于科学家和他们的贡献，下列说法中错误的是( ) A. 德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律 B. 英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量 C. 伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性 D. 牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识 5. 在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示。下面说法正确的是（　　） A. 观测“金星凌日”时可将太阳看成质点 B. 地球在金星与太阳之间 C. 金星绕太阳公转一周时间小于365天 D. 相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积 6. 如图所示，一质量分布均匀的球体，半径为R，现从其内部挖出一半径为的小球体，放置于原球体右侧位置，已知、、在一条直线上，且、相距2R，引力常量为G，挖出的小球体质量为m。则挖出的小球体跟球体剩余部分之间的万有引力大小为（　　） A. B. C. D. 7. “二月二，龙抬头”是中国民间传统节日。每岁仲轿卯月之初、“龙角虽”犹从东方地平线上升起，故称“龙抬头”。0点后朝东北方天空看去，有两颗究见“角宿一”和“角宿二”，就是龙角星。该龙角星可视为双星系统，它们在相互间的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动。若“角宿一”的质量为m1、“角宿二”的质量为m2，它们中心之间的距离为L，公转周期为T，万有引力常量G。忽略自转的影响，则下列说法正确的是（　　） A. “角宿一”的轨道半径为 B. “角宿一”和“角宿二”的向心加速度之比为m1：m2 C. “角宿一”和“角宿二”的线速度之比为m1：m2 D. “角宿一”和“角宿二”做圆周运动的向心力之比为m1：m2 8. 如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（ ） A. a、b、c三物体，都仅由万有引力提供向心力 B. 周期关系为 C. 线速度的大小关系为 D. 向心加速度的大小关系为 9. 2024年2月29日，我国在西昌卫星发射中心成功将高轨卫星01星发射升空。高轨卫星发射过程可简化如下，首先将其发射到圆轨道1，在点点火喷气后进入椭圆轨道2，最终由B点进入预定的圆轨道3。已知卫星在轨道1，3均做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ） A. 高轨卫星的发射速度大于 B. 高轨卫星在点的喷气方向与运动方向相反 C. 高轨卫星在轨道1上过点的加速度大于在轨道2上过点的加速度 D. 高轨卫星在轨道2上过点的速度大于在轨道2上过B点的速度 二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分；每小题都有多个选项，少选得2分，不选或错选得零分） 10. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于超重状态 B. 图b两个小球处于同一水平高度上，则两个小球的角速度相同 C. 图c中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出 D. 图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压内轨 11. 关于甲、乙、丙、丁四幅图，下列说法正确的是（ ） A. 图甲中水滴被甩出的原因是水滴所受到的离心力大于它所受到的向心力 B. 图乙中皮带与两轮间不打滑，A点的向心加速度大于C点的向心加速度 C. 图丙中小球在水平面内做匀速圆周运动其向心加速度大小不会随高度而变化 D. 图丁中秋千摆至最低点时，秋千对儿童的支持力大小等于其重力 12. 如图所示，1、2、3、4为地球上发射的卫星轨道，轨道1为近地轨道，地球的半径约为6400km，轨道2是一端近地的椭圆轨道，轨道3卫星的发射速度是11.2km/s，轨道4卫星的发射速度是16.7km/s，下列说法错误的是（ ） A. 轨道2卫星在近地点的速度等于7.9km/s B. 轨道1卫星运行周期约为1.5小时，向心加速度约为9.8m/s2 C. 轨道3卫星的发射速度即绕月卫星的发射速度 D. 轨道4卫星可以脱离地月系，但无法脱离太阳系 13. 如图，A是我国目前发射的空间站，天舟二号B在为空间站运送物资过程中有段时间在离地心的距离为r的轨道上运行，运行速率为v1，向心加速度为a1；空间站离地心的距离为R，运行速率为v2，向心加速度为a2，则下列说法错误的是（ ） A. B. C. 可以将同步卫星发射到空间站所在的轨道上 D. 空间站在轨道上运动时所受的合力不变 14. 太阳系各行星几乎沿同一平面内同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示： 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径 R/AU 1.0 1.5 5.2 9.5 19 20 2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球的公转轨道半径之比约为3：2，如图所示，根据以上信息可以得出（ ） A. 火星与地球绕太阳运动的周期比约为27：8 B. 当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大 C. 火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9：4 D. 由表格信息可知，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短 第Ⅱ卷（非选择题 共53分） 三、填空题：本大题共4小题，共计20分。 请把答案填在答案纸上的指定位置。 15. 如图所示是采用频闪照相的方法拍摄到的小球做平抛运动的照片。背景标尺每小格边长均为L=5 cm，则： (1)由图可知，小球在水平方向做___________运动，理由是___________。 (2)拍摄时每___________ s曝光一次，平抛运动的初速度为___________ m/s。（取重力加速度g=10 m/s2） 16. 牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出引力常量G的值。这是因为一般物体间的引力非常小，很难用实验的方法将它测量出来。卡文迪什巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值，即___________（选填“”或“”）。卡文迪什的实验涉及的物理思想方法是___________（选填“等效替代法”或“微量放大法”）。 17. 两行星A和B是两个均匀球体，行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为；行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为、若两卫星均为各自中心星体的近地卫星，而且 ，行星A和行星B的半径之比为 ，两行星的质量之比 __________。行星表面的重力加速度之比 ___________。（忽略行星自转的影响） 18. 如图所示，在倾角的光滑斜面上，有一长的细绳，一端固定在O点，另一端拴一质量 的小球。使小球在斜面上做圆周运动，则小球在最高点A的最小速度为________m/s，此时小球所受的合外力大小为________N。（，，） 四、计算题（本题共33分，19题11分，20题10分，21题12分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 ） 19. 假如将来的某一天你成为了一名优秀的宇航员，在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为了缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，已知地球表面的重力加速度为g。 （1）环形空间站半径为r，宇航员可视为质点，为达到目的，旋转舱绕其轴线匀速转动的角速度应为多少？ （2）设空间站质量为m，距离地面的高度h，地球半径为R，空间站绕地球做匀速圆周运动，则空间站绕地球做圆周运动的旋转周期为多少。 20. 如图所示，运动员踏着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上（未画出）获得一速度后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆已知一位运动员由斜坡顶端 点沿水平方向飞出的速度，落点在斜坡上的B点，斜坡倾角，斜坡可以看成一斜面。（不计空气阻力，g取，，）求：运动员从A点飞出后，经多长时间离斜坡的距离最远，且最大距离为多少？ 21. 晓明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动，当球某次运动到最低点时，绳突然断掉。球飞离水平距离d后落地，如图所示，已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为，重力加速度为g，忽略手的运动半径和空气阻力。 （1）求绳断时球的速度大小v1 （2）问绳能承受的最大拉力多大？ （3）改变绳长，使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 天津市耀华中学滨城学校2024-2025 第二学年度4月教学反馈 高一年级物理学科 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试用时60分钟。 第Ⅰ卷 （选择题 共44分） 一、单项选择题（本题共9小题， 每题3分，共27分； 每小题只有一个选项是正确的，请把正确答案填涂在答题卡上。） 1. 如图所示，利用卷扬机将套在光滑竖直杆上的重物提升到高处。当重物运动到图示位置时速度为，连接重物的钢丝绳与竖直杆夹角为，则此时卷扬机缠绕钢丝绳的速度为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】假设此时重物的速度为v，绳子与杆的夹角为θ，将重物速度沿绳和垂直于绳分解，如图所示沿绳方向的速度相等，所以 故选A。 2. 水流星是一个经典的杂技表演项目，杂技演员将装水的杯子用细线系着在竖直平面内做圆周运动，杯子到最高点杯口向下时，水也不会从杯中流出，若杯子的质量为m，所装水的质量为M，杯子在最高点时水对杯底刚好无压力，重力加速度为g，则杯子运动到圆周的最高点时，杂技演员对绳子的拉力大小为（ ） A. 0 B. mg C. Mg D. (M+m)g 【答案】A 【解析】 【详解】杯子通过最高点时，水对杯底刚好无压力，则对水满足mg=m，即，则对杯和水的整体：T+Mg=M，解得T=0，即绳子的拉力恰好为零．故A正确，BCD错误；故选A． 3. 如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为R．现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，小球通过最高点时的速率为，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　） A. 若，则小球对管内壁有压力 B. 若，则小球对管内下壁有压力 C. 若，则小球对管内下壁有压力 D. 不论多大，小球对管内下壁都有压力 【答案】C 【解析】 【详解】AD．根据题意，若小球恰好通过最高点（小球对管壁无压力），则有 解得 则当时，小球对管内壁无压力，故AD错误； B．当时，则有，管内上壁对小球有向下的压力，由牛顿第三定律可知，小球对管内上壁有压力，故B错误； C．当时，则有，管内下壁对小球有向上的支持力，由牛顿第三定律可知，小球对管内下壁有压力，故C正确。 故选C。 4. 在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．关于科学家和他们的贡献，下列说法中错误的是( ) A. 德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律 B. 英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量 C. 伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性 D. 牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．德国天文学家开普勒对他的导师--第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，故A正确，不符合题意； B．英国物理学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确的测定了万有引力常量，故B正确，不符合题意； C．牛顿用“月-地”检验证实了万有引力定律的正确性．故C错误，符合题意； D．牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识，说明了万有引力的大小与两个物体的质量的乘积成正比，故D正确，不符合题意； 故选C。 5. 在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示。下面说法正确的是（　　） A. 观测“金星凌日”时可将太阳看成质点 B. 地球在金星与太阳之间 C. 金星绕太阳公转一周时间小于365天 D. 相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．观测“金星凌日”时，如果将太阳看成质点，无法看到“金星凌日”现象，A错误； B．“金星凌日”现象的成因是光的直线传播，当金星转到太阳与地球中间且三者在一条直线上时，金星挡住了沿直线传播的太阳光，人们看到太阳上的黑点实际上是金星，由此可知发生金星凌日现象时，金星位于地球和太阳之间，B错误； C．根据开普勒第三定律 金星绕太阳的轨道半径小于地球绕太阳的轨道半径，所以金星绕太阳公转一周时间小于365天，C正确； D．相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积不等于地球与太阳连线扫过的面积，因为是不同的天体在围绕太阳运动，D错误。 故选C。 6. 如图所示，一质量分布均匀的球体，半径为R，现从其内部挖出一半径为的小球体，放置于原球体右侧位置，已知、、在一条直线上，且、相距2R，引力常量为G，挖出的小球体质量为m。则挖出的小球体跟球体剩余部分之间的万有引力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意可知被挖出的小球体的体积为原球体的，质量也为原球体的，则原球体质量为8m。根据割补法可知，没挖之前球对质点的引力减去被挖部分对质点的引力，就是剩余部分对质点的引力，则挖出的小球体跟球体剩余部分之间的万有引力大小为 故B正确，A、C、D错误。故选B。 7. “二月二，龙抬头”是中国民间传统节日。每岁仲轿卯月之初、“龙角虽”犹从东方地平线上升起，故称“龙抬头”。0点后朝东北方天空看去，有两颗究见“角宿一”和“角宿二”，就是龙角星。该龙角星可视为双星系统，它们在相互间的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动。若“角宿一”的质量为m1、“角宿二”的质量为m2，它们中心之间的距离为L，公转周期为T，万有引力常量G。忽略自转的影响，则下列说法正确的是（　　） A. “角宿一”的轨道半径为 B. “角宿一”和“角宿二”的向心加速度之比为m1：m2 C. “角宿一”和“角宿二”的线速度之比为m1：m2 D. “角宿一”和“角宿二”做圆周运动的向心力之比为m1：m2 【答案】A 【解析】 【详解】ABD．双星系统，角速度、周期相同，且彼此间的引力提供其向心力，则有 因为 联立解得“角宿一”的轨道半径 “角宿一”和“角宿二”的向心加速度之比为 “角宿一”和“角宿二”做圆周运动的向心力之比为 故A正确，BD错误； 联立解得 C．根据以上分析可有 根据线速度 联立以上,解得“角宿一”和“角宿二”的线速度之比为 故C错误。 故选A。 8. 如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（ ） A. a、b、c三物体，都仅由万有引力提供向心力 B. 周期关系为 C. 线速度的大小关系为 D. 向心加速度的大小关系为 【答案】B 【解析】 【详解】A．a是由万有引力的一个分力提供向心力，b、c两物体，是由万有引力提供向心力，故A错误； B．卫星c为同步卫星，所以 根据万有引力提供向心力得 解得周期为 因为c卫星的轨道半径大于b卫星的轨道半径， 所以 综上可得，故B正确： C．由于a与c的角速度相同，根据 可知 由万有引力提供向心力 可得 因为c卫星的轨道半径大于b卫星的轨道半径，则 综上可得，故C错误； D．向心加速度为 由于，所以 根据万有引力提供向心力得 向心加速度 因为c卫星的轨道半径大于b卫星的轨道半径，所以 综上可得，故D错误。 故选B。 9. 2024年2月29日，我国在西昌卫星发射中心成功将高轨卫星01星发射升空。高轨卫星发射过程可简化如下，首先将其发射到圆轨道1，在点点火喷气后进入椭圆轨道2，最终由B点进入预定的圆轨道3。已知卫星在轨道1，3均做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ） A. 高轨卫星的发射速度大于 B. 高轨卫星在点的喷气方向与运动方向相反 C. 高轨卫星在轨道1上过点的加速度大于在轨道2上过点的加速度 D. 高轨卫星在轨道2上过点的速度大于在轨道2上过B点的速度 【答案】BD 【解析】 【详解】A．卫星在地球的引力场中，所以其发射速度小于地球的第二宇宙速度，即小于，故A错误； B．高轨卫星在点做离心运动，需要加速，所以喷气方向与运动方向相反，故B正确； C．根据牛顿第二定律 可得 可知高轨卫星在轨道1上过点的加速度等于在轨道2上过点的加速度，故C错误； D．根据开普勒第二定律可知高轨卫星在轨道2上过点的速度大于在轨道2上过B点的速度，故D正确。 故选BD。 二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分；每小题都有多个选项，少选得2分，不选或错选得零分） 10. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于超重状态 B. 图b两个小球处于同一水平高度上，则两个小球的角速度相同 C. 图c中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出 D. 图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压内轨 【答案】AB 【解析】 【详解】A．当汽车通过最低点时，需要向上的向心力，则有 则处于超重状态，故A正确； B．设绳与竖直方向上的夹角为，小球竖直高度为h，由牛顿第二定律有 得 两物体高度一致，则它们角速度大小相等，故B正确； C．物体所受合外力不足以提供向心力才会做离心运动，故C错误； D．超速时重力与支持力的合力不足以提供向心力，会挤压外轨产生向内的力，故D错误。 故选AB。 11. 关于甲、乙、丙、丁四幅图，下列说法正确的是（ ） A. 图甲中水滴被甩出的原因是水滴所受到的离心力大于它所受到的向心力 B. 图乙中皮带与两轮间不打滑，A点的向心加速度大于C点的向心加速度 C. 图丙中小球在水平面内做匀速圆周运动其向心加速度大小不会随高度而变化 D. 图丁中秋千摆至最低点时，秋千对儿童的支持力大小等于其重力 【答案】BC 【解析】 【详解】A．图甲中水滴被甩出的原因是水滴受到的合外力不足以提供向心力，做离心运动，故A错误； B．图乙中B、C轮属于同皮带转动，线速度相等，根据因B轮半径小于C轮半径，故B的向心加速度大于C的向心加速度；A、B轮属于同轴转动，角速度相等，根据a=ω2r因A轮半径大于B轮半径，故A的向心加速度大于B的向心加速度；综合可知，A点的向心加速度大于C点的向心加速度，故B正确； C．图丙中小球受力分析，根据牛顿第二定律有 解得，可知小球的向心加速度大小不会随高度而变化，故C正确； D．儿童在最低点，合力提供向心力，即 解得，故D错误。 故选BC。 12. 如图所示，1、2、3、4为地球上发射的卫星轨道，轨道1为近地轨道，地球的半径约为6400km，轨道2是一端近地的椭圆轨道，轨道3卫星的发射速度是11.2km/s，轨道4卫星的发射速度是16.7km/s，下列说法错误的是（ ） A. 轨道2卫星在近地点的速度等于7.9km/s B. 轨道1卫星运行周期约为1.5小时，向心加速度约为9.8m/s2 C. 轨道3卫星的发射速度即绕月卫星的发射速度 D. 轨道4卫星可以脱离地月系，但无法脱离太阳系 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．7.9km/s是第一宇宙速度，是近地圆轨道的环绕速度，轨道2是一端近地的椭圆轨道，卫星在近地点要做离心运动，所以速度必大于7.9km/s，故A错误； B．轨道1为近地轨道，近地卫星运行周期约85分钟，其向心加速度大小约为9.8m/s2（近似等于地球表面重力加速度），故B正确； C．11.2km/s是第二宇宙速度，是卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度，卫星绕月运动时并没有脱离地球的引力范围，故C错误； D．16.7km/s是第三宇宙速度，是卫星脱离太阳系的最小发射速度，轨道4卫星发射速度是16.7km/s，可以脱离太阳系，故D错误。 本题选错误的，故选ACD。 13. 如图，A是我国目前发射的空间站，天舟二号B在为空间站运送物资过程中有段时间在离地心的距离为r的轨道上运行，运行速率为v1，向心加速度为a1；空间站离地心的距离为R，运行速率为v2，向心加速度为a2，则下列说法错误的是（ ） A. B. C. 可以将同步卫星发射到空间站所在的轨道上 D. 空间站在轨道上运动时所受的合力不变 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．根据，解得，故A正确； B．根据，可得 解得，故B错误； C．我国空间站位于距地面约400km的近地轨道，绕地球一圈的时间，即周期约为90分钟，同步卫星的周期与地球自转周期24h相等，根据开普勒第三定律可知，同步卫星的轨道半径大于我国空间站的轨道半径，即不能够将同步卫星发射到空间站所在的轨道上，故C错误； D．空间站做圆周运动时，合力为万有引力，大小不变但方向时刻改变（始终指向地心），因此合力是变化的，故D错误。 本题是选说法错误的选项，故选BCD。 14. 太阳系各行星几乎沿同一平面内同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示： 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径 R/AU 1.0 1.5 5.2 9.5 19 20 2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球的公转轨道半径之比约为3：2，如图所示，根据以上信息可以得出（ ） A. 火星与地球绕太阳运动的周期比约为27：8 B. 当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大 C. 火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9：4 D. 由表格信息可知，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短 【答案】BD 【解析】 【详解】A．火星和地球均绕太阳运动，由于火星与地球的轨道半径之比约为3：2，根据开普勒第三定律有 可得，故A错误； B．火星和地球绕太阳匀速圆周运动，速度大小均不变，当火星与地球相距最远时，由于两者的速度方向相反，故此时两者相对速度最大，故B正确； C．在星球表面根据万有引力定律有 由于不知道火星和地球的质量比，故无法得出火星和地球表面的自由落体加速度，故C错误； D．相邻两次冲日的时间间隔满足 解得 由公式可知，外行星的公转周期T星越大（即离太阳越远），冲日时间间隔t越短。表格中海王星的轨道半径最大（20AU），因此其公转周期最大，相邻两次冲日的时间间隔最短，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷（非选择题 共53分） 三、填空题：本大题共4小题，共计20分。 请把答案填在答案纸上的指定位置。 15. 如图所示是采用频闪照相的方法拍摄到的小球做平抛运动的照片。背景标尺每小格边长均为L=5 cm，则： (1)由图可知，小球在水平方向做___________运动，理由是___________。 (2)拍摄时每___________ s曝光一次，平抛运动的初速度为___________ m/s。（取重力加速度g=10 m/s2） 【答案】 ①. 匀速直线 ②. 在水平方向上相等时间内通过相等的位移 ③. 0.1 ④. 1 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1][2]在相邻两次的曝光时间内的水平位移都相等，可知小球在水平方向做匀速直线运动； (2)[3][4]设每次曝光时间间隔为T，在竖直方向，根据 Δy=aT2 可知 2L=gT2 则 T==0.1 s 小球在水平方向做匀速直线运动，则 v0==1m/s 16. 牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出引力常量G的值。这是因为一般物体间的引力非常小，很难用实验的方法将它测量出来。卡文迪什巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值，即___________（选填“”或“”）。卡文迪什的实验涉及的物理思想方法是___________（选填“等效替代法”或“微量放大法”）。 【答案】 ①. ②. 微量放大法 【解析】 【详解】[1]根据万有引力公式 整理得 根据量纲法则，得引力常量的单位为 [2]卡文迪什测量引力常量使用的扭秤装置，入射光线不变，当入射角改变时，将扭秤转动的高度通过反射光线在屏上光斑移动显示出来，采用的微量放大法。 17. 两行星A和B是两个均匀球体，行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为；行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为、若两卫星均为各自中心星体的近地卫星，而且 ，行星A和行星B的半径之比为 ，两行星的质量之比 __________。行星表面的重力加速度之比 ___________。（忽略行星自转的影响） 【答案】 ①. 2:1 ②. 8:1 【解析】 【详解】[1]根据，可得 可得 [2]根据，可得 可得 18. 如图所示，在倾角的光滑斜面上，有一长的细绳，一端固定在O点，另一端拴一质量 的小球。使小球在斜面上做圆周运动，则小球在最高点A的最小速度为________m/s，此时小球所受的合外力大小为________N。（，，） 【答案】 ①. 3 ②. 6 【解析】 【详解】[1]当小球在最高点速度最小时，绳的拉力为零，此时小球受到的重力沿斜面的分力提供向心力，即 代入数据可得v=3m/s [2]小球在最高点A所受的合外力大小等于重力沿斜面的分力，即F=mgsin37°=1×10×0.6N=6N 四、计算题（本题共33分，19题11分，20题10分，21题12分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 ） 19. 假如将来的某一天你成为了一名优秀的宇航员，在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为了缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，已知地球表面的重力加速度为g。 （1）环形空间站半径为r，宇航员可视为质点，为达到目的，旋转舱绕其轴线匀速转动的角速度应为多少？ （2）设空间站质量为m，距离地面的高度h，地球半径为R，空间站绕地球做匀速圆周运动，则空间站绕地球做圆周运动的旋转周期为多少。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 旋转舱绕其轴线转动时，侧壁对宇航员的支持力充当向心力，由向心力公式可得。 为模拟重力效果，需满足N=m人g 即 解得旋转舱匀速转动的角速度 【小问2详解】 空间站绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，轨道半径为R+h，故有 在地球表面，重力近似等于万有引力，即 联立上述方程，解得空间站绕地球运动的周期 20. 如图所示，运动员踏着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上（未画出）获得一速度后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆已知一位运动员由斜坡顶端 点沿水平方向飞出的速度，落点在斜坡上的B点，斜坡倾角，斜坡可以看成一斜面。（不计空气阻力，g取，，）求：运动员从A点飞出后，经多长时间离斜坡的距离最远，且最大距离为多少？ 【答案】1.5s，9m 【解析】 【详解】如图所示， 当运动员的速度方向与斜坡平行时，运动员离斜坡的距离最远，设所用时间为t，则vy=gt，vy=v0tan 37° 所以 最远距离 21. 晓明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动，当球某次运动到最低点时，绳突然断掉。球飞离水平距离d后落地，如图所示，已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为，重力加速度为g，忽略手的运动半径和空气阻力。 （1）求绳断时球的速度大小v1 （2）问绳能承受的最大拉力多大？ （3）改变绳长，使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？ 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 设绳断后球飞行时间为t，由平抛运动规律，竖直方向有 水平方向有 联立解得 【小问2详解】 设绳能承受的最大拉力大小为F，这也是球受到绳的最大拉力大小。球做圆周运动的半径为 根据牛顿第二定律有 解得 【小问3详解】 设绳长为l，绳断时球的速度大小为v3，绳承受的最大拉力不变，根据牛顿第二定律有 得 绳断后球做平抛运动，竖直位移为 水平位移为x，时间为，根据平抛运动规律，竖直方向有 水平方向有联立解得 根据一元二次方程的特点，当时，x有极大值，为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $