河北石家庄精英中学2019-2020高一物理下学期第二次调研试题（Word版含答案）

2019-2020 学年高一年级下学期调研考试试题 物理试题 注意事项： 1、答选择题前，考生务必将自己的姓名、准考证号涂写在答题卡上。 2、每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮 擦干净后，再先涂其他答案标号。不能答在试题卷上。 3、本卷满分 100 分，考试时间 90 分钟。 一、选择题（每小题 2 分，共 26 个小题，共 52 分。漏选得 1 分，错选或不选不得分。） 1．下列说法中正确的是（　　） A．由 F＝G 可知，当 r 趋于零时万有引力趋于无限大 B．引力常量 G＝6.67×10﹣11N•m2/kg2，是由卡文迪许利用扭称实验测出的 C．由开普勒第一定律可知，所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 D．由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都 相等，即 ＝K，其中 K 与行星有关 2.关于第一宇宙速度，以下说法正确的是（ ） A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B．它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最大发射速度 D．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 3．近几年各学校流行跑操。某省城示范性中学，学生跑操队伍在通过圆形弯道时，每一 列的连线沿着跑道；每一排的连线是一条直线，且必须与跑道垂直；在跑操过程中，每位同 学之间的间距保持不变。如图为某班学生队伍以整齐的步伐通过圆形弯道时的情形，此时刻 （　　） A．同一排学生的线速度相同 B．同一列学生的线速度相同 C．全班同学的角速度相同D．同一列学生的向心加速度相同 4．在粗糙水平桌面上，长为 l=0.2m 的细绳一端系一质量为 m=2kg 的小球，手握住细绳 另一端 O 点在水平面上做匀速圆周运动，小球也随手的运动做匀速圆周运动。细绳始终与桌 面保持水平，O 点做圆周运动的半径为 r=0.15m，小球与桌面的动摩擦因数为 ， 。当细绳与 O 点做圆周运动的轨迹相切时，则下列说法正确的是（ ） A．小球做圆周运动的向心力大小为 6N B．O 点做圆周运动的角速度为 C．小球做圆周运动的线速度为 2 D．小球做圆周运动的轨道半径 1/8m 5．(多选)半径为 r=2m 的水平圆盘绕过圆心 O 的竖直轴匀速转动，A 为圆盘边缘上一点， 在 O 点的正上方将一个可视为质点的小球以 4m/s 的速度水平抛出，半径 OA 方向恰好与该初 速度的方向相同，如图所示，若小球与圆盘只碰一次，且落在 A 点，则圆盘转动的角速度大 小不可能是( ) A． B． C． D． 6．(多选)图示是某自行车的部分传动装置，其大齿轮、小齿轮、后轮的半径分别为 分别是三个轮子边缘上的点．当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动 时，下列说法中正确的是（ ） A．A，B 两点的角速度大小之比为 R2：R1 B．A，C 两点的周期之比为 R2：R1 C．B，C 两点的向心加速度大小之比为 R2：R3 D．B，C 两点的向心加速度大小之比为 =0.6µ 210m/sg = 4 2rad/s 2m/s 2 rad/sπ 4 rad/sπ 6 rad/sπ 8 rad/sπ 1 2 3,R R R A B C、 、 、 、 2 2 2 3:R R7．关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（　　） A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 B．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 C．表达式 ，k 与中心天体有关 D．表达式 ，T 代表行星运动的公转周期 8．如图所示，在某行星的轨道上有 a、b、c、d 四个对称点，若行星运动周期为 T，则行 星（　　） A．从 b 到 d 的时间 tbd=T/2 B．从 a 到 c 的时间 tac=T/2 C．从 d 经 a 到 b 的运动时间大于从 b 经 c 到 d 的时间 D．从 a 到 b 的时间 tab> 9．已知日地距离为 R0，天王星和地球的公转周期分别为 T 和 T0，则天王星与太阳的距 离为（　　） A． R0 B． R0 C． R0 D． R0 10．(多选)如图所示， 是静止在赤道上的物体， 、 是同一平面内两颗人造卫星。 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上， 是地球同步卫星，它们的旋转方向相同。已 知地表的重力加速度为 ，地球半径为 。以下判断正确的是（ ） A B C B C g RA．物体 的向心加速度为 B．周期大小关系为 C． 的线速度大小为 D． 的向心加速度一定小于 的向心加速度 11．航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在 A 点短时间开动小型发动机进 行变轨，从圆形轨道Ⅰ进入椭圆道Ⅱ，B 为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．下列说法中正确的有 （　　） A．在轨道Ⅱ上经过 A 的速度大于经过 B 的速度 B．在 A 点短时间开动发动机后航天飞机的速度增大了 C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D．在轨道Ⅱ上经过 A 的加速度小于在轨道Ⅰ上经过 A 的加速度 12．(多选)一些星球由于某种原因而发生收缩，假设该星球的直径缩小到原来的四分之一， 若收缩时质量不变，则与收缩前相比（假设此时的引力仍适用万有引力定律）（　　） A．同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的 4 倍 B．同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的 16 倍 C．星球的第一宇宙速度增大到原来的 2 倍 D．星球的第一宇宙速度增大到原来的 4 倍 13．(多选)2019 年 9 月 11 日，北斗导航系统最新进展令人振奋，中国卫星导航定位协会 会长于贤成表示，我国北斗导航系统到 2020 年将全面建成，并提供全球服务。这标志着北斗 系统服务范围由区域扩展为全球，北斗系统正式迈入全球时代。已知“北斗第三十颗导航卫星” 做匀速圆周运动的轨道半径小于地球同步卫星轨道半径，运行速度为 v，向心加速度为 a；地 球表面的重力加速度为 g，引力常量为 G。下列判断正确的是（ ） A．卫星质量为 B．该导航卫星的运行周期小于 24 小时 A g A C BT T T= > B 2 gR C B 4v GaC．地球半径与该导航卫星的轨道半径之比为 D．该导航卫星的运行速度与地球第一宇宙速度之比为 14．(多选)有 a、b、c、d 四颗地球卫星：a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动； b 在地球的近地圆轨道上正常运行；c 是地球同步卫星；d 是高空探测卫星。各卫星排列位置 如图，则下列说法正确的是 A．向心加速度大小关系是：ab>ac>ad>aa，速度大小关系是：va＞vb＞vc＞vd B．在相同时间内 b 转过的弧长最长，a、c 转过的弧长对应的角度相等 C．c 在 4 小时内转过的圆心角是 ，a 在 2 小时内转过的圆心角是 D．b 的周期一定小于 d 的周期，d 的周期一定大于 24 小时 15．(多选)2019 年 11 月 5 日 01 时 43 分，我国在西昌卫展发射中心用长征三号乙运 载火箭，成功发射了第 49 颗北斗导航卫星。该卫星属倾斜地球同步轨道卫星，标志着北斗 三号系统 3 颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射完毕。倾斜地球同步轨道卫星是运转轨道面与 地球赤道面有夹角的轨道卫星， 它的运行周期与“同步卫星”相同(T＝24h)，运动轨迹如图所 示。关于该北斗导航卫星说法正确的是（ ） A．该卫星与地球上某一位置始终相对静止 B．该卫星的高度与“同步卫星”的高度相等 C．该卫星运行速度大于第一宇宙速度 D．该卫星在一个周期内有 2 次经过赤道上同一位置 16．(多选)某半径为 R 的星球上，两极点处的重力加速度为 g，是赤道上重力加速度的 n 倍，下列说法正确的是（　　） A．同步卫星公转周期为 B．星球的第一宇宙速度 C．同步卫星的轨道半径为 D．星球自转周期为 17．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 :a g :a g π 2 6 π 2 nR g π gR 3 3 1 nR n − 2 nR g π倍；另一地球卫星 Q 的轨道半径约为地球半径的 4 倍。P 与 Q 的角速度之比约为（　　） A．1：4 B．4：1 C．1：8 D．8：1 18．对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半 径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径三次方 r3 与周期平方 T2 的关 系作出如图所示图象，则可求得地球质量为（已知引力常量为 G）（ ） A． B． C． D． 19.“神九”载人飞船与“天宫一号”成功对接及“蛟龙”号下潜突破 7000 米入选 2012 年中国十 大科技进展新闻．若地球半径为 R，把地球看做质量分布均匀的球体（质量分布均匀的球壳对 球内任一质点的万有引力为零）．“蛟龙”号下潜深度为 d，“天宫一号”轨道距离地面高度为 h， “天宫一号”所在处与“蛟龙”号所在处的重力加速度之比为（　　） A. B． C． D． 20.如图所示，曲线Ⅰ是绕地球做圆周运动卫星 1 的轨道示意图，其半径为 R；曲线Ⅱ是 绕地球做椭圆运动卫星 2 的轨道示意图，O 点为地球的地心，AB 为椭圆的长轴，两轨道和地 心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，万有引力常量为 G，地球质量为 M，下列说法错误的是（ ） A．椭圆轨道长轴 AB 的长度为 2R B．在Ⅰ轨道的卫星 1 的速率为 ，在Ⅱ轨道的卫星 2 通过 B 点的速率为 ，v0>vB C．在Ⅰ轨道的卫星 1 的加速度大小为 ，在Ⅱ轨道的卫星 2 通过 A 点的加速度大小为 ， D．若 OA=0.5R，则卫星在 B 点的速率 21.(多选)如图所示，观察“神州十号”在圆轨道上的运动，发现每经过时间 t 通过的弧长为 24 Ga bπ 24 Gb aπ 24 b Ga π 24 a Gb π hR dR + − 2 3 ))(( hRdR R +− 3 2))(( R hRdR +− 2 ))(( R hRdR +− 0v Bv 0a Aa Aaa >0 2 3B Rv GM＜l，该弧长对应的圆心角为θ(弧度)，已知引力常量为 G，则( ) A.神舟十号的线速度为 l/t B.由此可推导出地球的质量为 B. 由此可推出地球的质量为 D.若地球质量变大，神舟十号轨道不变，则运行周期变短 22.如图所示是嫦娥三号奔月过程中某阶段的运动示意图，嫦娥三号沿椭圆轨道Ⅰ运动到 近月点 P 处变轨进入圆轨道Ⅱ，嫦娥三号在圆轨道Ⅱ做圆周运动的轨道半径为 r，周期为 T， 已知引力常量为 G，下列说法中正确的是(　　) A．由题中(含图中)信息可求得月球的质量 B．由题中(含图中)信息可求得月球第一宇宙速度 C．嫦娥三号在 P 处变轨时必须点火加速 D．嫦娥三号沿椭圆轨道Ⅰ运动到 P 处时的加速度大于沿圆轨道Ⅱ运动到 P 处时的加速度 23.科学家威廉·赫歇尔首次提出了“双星”这个名词。现有由两颗中子星 A、B 组成的 双星系统，可抽象为如图所示绕 O 点做匀速圆周运动的模型，已知 A 的轨道半径小于 B 的轨 道半径，若 A、B 的总质量为 M，A、B 间的距离为 L，其运动周期为 T，则（ ） A．B 的线速度一定小于 A 的线速度 B．B 的质量一定大于 A 的质量 C．M 一定，L 越大，T 越小 D．L 一定，M 越大，T 越小 24.如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在 P 点经极短时间 点火变速后进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的 P 点，远地点为同步 θ2 3 Gt l轨道上的 Q 点)，到达远地点时再次经极短时间点火变速后，进入同步轨道．设卫星在近地圆 轨道上运行的速率为 v1，在 P 点经极短时间变速后的速率为 v2，沿转移轨道刚到达远地点 Q 时的速率为 v3，在 Q 点经极短时间变速后进入同步轨道后的速率为 v4.下列关系正确的是( ) A．在外圆轨道运动的周期小于椭圆轨道的周期 B．P 处加速度不同，向心加速度也不相同 C．V2>v1>v4>v3 D．不能比较 v4 和 v2 的大小关系 25.(多选)已掌握“半弹道跳跃式高速再入返回技术”,为实现“嫦娥”飞船月地返回任务 奠定基础。如图虚线为地球大气层边界,返回器与服务舱分离后,从 a 点无动力滑入大气层,然后 经 b 点从 c 点“跳”出,再经 d 点从 e 点“跃入”实现多次减速,可避免损坏返回器。d 点为轨 迹的最高点,与地心的距离为 R,返回器在 d 点时的速度大小为 v,地球质量为 M,引力常量为 G. 则返回器 A．在 b 点处于失重状态 B．在 b 点处于超重状态 C．在 d 点时的加速度大小为 D．在 d 点时的速度大小 v> 26．如图所示，A 是地球的同步卫星，另一星 B 的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度 为 h，若卫星 B 绕行方向与地球自转方向相同，某时则 A、B 两卫星相距最近（O、B、A 在同 一直线上），则至少经过时间 t，它们再一次相距最近。已知地球半径为 R，地球自转角速度为 ，地球表面的重力加速度为 g，O 为地球中心，则（ ） 2 GM R GMv R < 0 ωA．卫星 B 的运行周期为 B．卫星 B 的运行周期为 C． D． 二、计算题（共 48 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。) 27.(10 分)由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同：若 地球表面两极处的重力加速度大小为 g0，在赤道处的重力加速度大小为 g，地球自转的周期为 T，引力常量为 G，地球可视为质量均匀分布的球体。求： (1)地球半径 R； (2)地球的平均密度； 28.(12 分)通信卫星 A 需要“静止”在赤道上空的某一点，因此它的运行周期必须与地球自 转周期相同，已知通信卫星 A 离地面的高度为 H，地球的半径为 R，地面附近的重力加速度 为 g，万有引力常量为 G，求（用字母表示）： （1）通信卫星 A 的线速度； （2）若卫星 B 绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为地球半径的 3 倍，则通信卫星 A 与 卫星 B 的线速度之比。 29.(12 分)某课外小组经长期观测，发现靠近某行星周围有众多卫星，且相对均匀地分布 于行星周围，假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动，通过天文观测，测得离行星 最近的一颗卫星的运动半径为 R1，周期为 T1，已知万有引力常为 G．求： （1）行星的质量； （2）若行星的半径为 R，行星的第一宇宙速度； （3）通过天文观测，发现离行星很远处还有一颗卫星，其运动半径为 R2，周期为 T2，试 3 2 + )2 R h gR π （ 3 2 2( )2 R h gR π + 2 03 2 ( ) t gR R h π ω = −+ 2 03( ) t gR R h π ω = −+估算靠近行星周围众多卫星的总质量． 30.(14 分)石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物 理化学性质有望使 21 世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得 2010 年诺贝尔物理 学奖。用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在 21 世纪实现。科学家们设 想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现 外太空和地球之间便捷的物资交换。 (1)若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为 h1 的同步轨道站，求轨道站内质量 为 m1 的货物相对地心运动的速度。设地球自转角速度为 ω，地球半径为 R。（第一问用字母表 示结果） (2)当电梯仓停在距地面高度 h2＝4R 的站点时，求仓内质量 m2＝60kg 的人对水平地板的 压力大小。地面附近重力加速度 g 取 10 m/s2，地球自转角速度 ω＝7.3×10－5 rad/s，地球半径 R ＝6.4×103 km。（第二问结果保留三位有效数字） 物理答案 1.B 2.D 3.C 4.B 5.AC 6.AC 7.B 8.B 9.A 10.BCD 11.C 12.BC 13.ABC 14.BD 15.BD 16.BC 17.C 18.D 19.B 20.C 21.ABD 22.A 23.D 24.C 25.BC 26.AC 27.（每问 5 分，共 10 分） （1）地球表面两极有：F 万=mg0 在赤道处，由牛顿第二定律可得： 可得： 28. （每问 6 分，共 12 分） （1）忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式 ＝mg 研究通信卫星 A 在地球轨道上做匀速圆周运动， 根据万有引力提供向心力， ＝m r＝R+H 解得：v＝ （2）卫星 B 绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为地球半径的 3 倍， 根据万有引力提供向心力， ＝m r＝3R 通信卫星 A 与卫星 B 的线速度之比为 ＝ 29.（每问 4 分，共 12 分） 解：（1）根据万有引力提供向心力得： 解得行星质量为：M＝ （2）由 得第一宇宙速度为：v＝ （3）因为行星周围的卫星分布均匀，研究很远的卫星可把其他卫星和行星整体作为中心 天体， 根据万有引力提供向心力得： 所以行星和其他卫星的总质量 HR gR + 2 HR R + 3所以靠近该行星周围的众多卫星的总质量为： 30.（第一问 4 分，第二问 10 分，共 14 分） 解：（1）设货物相对地心的距离为 ，线速度为 由 ， 得 (2)设地球质量为 M，人相对地心的距离为 r2，向心加速度为 an，受地球的万有引力为 F，则 r2＝R＋h2，　⑤ an＝ω2r2，　⑥ F＝Gm2M r22 ，　⑦ g＝GM R2 ，　⑧ 设水平地板对人的支持力大小为 N，人对水平地板的压力大小为 N′，则 F－N＝m2an，　⑨ N′＝N，　⑩ 联立⑤～⑩式并代入数据得 N′＝13.77≈13.8N。　⑪