江西省丰城中学2015-2016学年高一下学期物理周练试卷（实验班零班3.24） Word版含答案.doc

丰城中学2015-2016学年下学期高一周练卷 物 理（万有引力）（实验班零班）‎ 命题人：周德兴 审题人： 邱力乐 2016.3.24‎ 一、选择题（本题共12小题，每小题5分，其中第1-9小题为单选题，10-12题为多选题）‎ ‎1.设地球是一质量分布均匀的球体，0为地心。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。在下列四幅图中，能大致描述地球内外及沿z轴上各点的重力加速度g的分布情况的是( )‎ ‎2．‎1990年4月25日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约‎600 km的高空，使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展．假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行．已知地球半径为6.4×‎106 m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×‎107 m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期．以下数据中最接近其运行周期的是(　　)‎ A．0.6小时 B．1.6小时 C．4.0小时 D．24小时 ‎3． “嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运行过程中，设探测器运行的轨道半径为r，运行速率为v，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时(　　)‎ A．r、v都将略为减小 B．r、v都将保持不变 C．r将略为减小，v将略为增大 D．r将略为增大，v将略为减小 ‎4．某行星自转周期为T，赤道半径为R，研究发现若该行星自转角速度变为原来两倍将导致该星球赤道上物体将恰好对行星表面没有压力，已知万有引力常量为G，则以下说法中正确的是 A．该行星质量为 B．该星球的同步卫星轨道半径为 C．质量为m的物体对行星赤道地面的压力为 D．环绕该行星做匀速圆周运动的卫星线速度必大于‎7.9km/s ‎5．图中的甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟”六号宇宙飞船（周期约90分钟）、丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心作匀速圆周运动．下列有关说法中正确的是（　　）2·1·c·n·j·y A．它们运动的向心加速度大小关系是a乙＞a丙＞a甲 B．它们运动的线速度大小关系是v乙＜v丙＜v甲 C．已知甲运动的周期T甲=24h，可计算出地球的密度ρ=‎ D．已知乙运动的周期T乙及轨道半径r乙，可计算出地球质量 ‎6．如图所示，一颗行星和一颗彗星绕同一颗恒星的运行轨道分别为A和B，A是半径为r的圆轨道，B为椭圆轨道，椭圆长轴QQ′为2r。P点为两轨道的交点，以下说法正确的是 A．彗星和行星经过P点时受到的万有引力相等 B．彗星和行星绕恒星运动的周期相同 C．彗星和行星经过P点时的速度相同 D．彗星在Q′处加速度为行星加速度的1/4‎ ‎7．太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆，各行星的半径、日星距离和质量如下表所示：‎ ‎ 则根据所学的知识可以判断以下说法中正确的是 A．太阳系的八大行星中，海王星的圆周运动速率最大 B．太阳系的八大行星中，水星的圆周运动周期最大 C．如果已知地球的公转周期为1年，万有引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，再利用地球和太阳间的距离，则可以求出太阳的质量 D．如果已知万有引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，并忽略地球的自转，利用地球的半径以及地球表面的重力加g=‎10m/s2，则可以求出太阳的质量 ‎8.人类正在有计划地探索地球外其他星球，若宇宙空间某处有质量均匀分布的实心球形天体，宇航员在星球上可完成以下工作；测得A物体质量。测出离星球表面已知高度h平抛物体落地时间t。观测其卫星匀速圆周运动的周期T。测出此卫星离球面高度H。用弹簧测力计测得A物体在该天体的极地比赤道上重P,已知引力常量G。则下列有关推断正确的是 A.由、可推知星球质量 B.由、可推知星球同步卫星周期 C.由、、可推知星球的第一宇宙速度 D.由、、可推知该天体的密度 ‎9.设金星和地球绕太阳中心的运动是公转方向相同且轨道共面的匀速圆周运动，金星在地球轨道的内侧（称为地内行星），在某特殊时刻，地球、金星和太阳会出现在一条直线上，这时候从地球上观测，金星像镶嵌在太阳脸上的小黑痣缓慢走过太阳表面，天文学称这种现象为“金星凌日”，假设地球公转轨道半径为R，“金星凌日”每隔t0年出现一次，则金星的公转轨道半径为( )‎ A． R B．R C．R D．R ‎10．关于卡文迪许扭秤实验对物理学的贡献，下列说法中正确的是 （ ）‎ A．发现了万有引力的存在 ‎ B．解决了微小力的测定问题 C．开创了用实验研究物理的科学方法 ‎ D．验证了万有引力定律的正确性 ‎11． ‎2013年2月16日，直径约‎50米、质量约13万吨的小行星“2012DAl‎4”‎，以大约每小时2．8万公里的速度由印度洋苏门答腊岛上空掠过，与地球表面最近距离约为 2．7万公里，这一距离已经低于地球同步卫星的轨道。这颗小行星围绕太阳飞行，其运行轨道与地球非常相似，据天文学家估算，它下一次接近地球大约是在2046年。假设图中的P、Q是地球与小行星最近时的位置，已知地球绕太阳圆周运动的线速度是‎29.8km/s，下列说法正确的是：‎ A．只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率大于‎29.8km/s B．只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率小于‎29.8km/s C．只考虑太阳的引力，地球在P点的加速度大于小行星在Q点的加速度 D．只考虑地球的引力，小行星在Q点的加速度大于地球同步卫星在轨道上的加速度 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎12. 我国发射了一颗资源探测卫星，发射时，先将卫星发射至距地面50km的近地圆轨道1上，然后变轨到近地点高50km，远地点高1500km的椭圆轨道2上，最后由轨道2进入半径为7900km的圆轨道3，已知地球表面的重力加速度g=10m/s2，忽略空气阻力，则以下说法正确的是( )‎ A．在轨道2运行的速率可能大于7.9km/s B．卫星在轨道2上从远地点向近地点运动的过程中速度增大 C．由轨道2变为轨道3需要在远地点点火加速 D．仅利用以上数据，可以求出卫星在轨道3上的速度 二．计算题（在答题纸上写出必要的解题步骤和简要的文字说明，共40分）‎ ‎13.（12分）宇航员驾驶宇宙飞船到达月球，他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为h处，将一小球以初速度v0水平抛出，水平射程为x。已知月球的半径为R，万有引力常量为G。不考虑月球自转的影响。求：‎ ‎（1）月球表面的重力加速度大小g0 ；‎ ‎（2）月球的质量M；‎ ‎（3）飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v。‎ ‎ ‎ ‎14．（12分）如图所示，一半径为R＝1.00 m的水平光滑圆桌面，圆心为O，有一竖直立柱，其横截面为圆形，半径为r＝0.1 m，圆心也在O点。一根长l＝0.757 m的细轻绳，一端固定在圆柱上的A点，另一端系一质量为m＝0.075kg的小球，将小球放在桌面上并将绳沿半径方向拉直，再给小球一个方向与绳垂直，大小为v0＝4 m/s的初速度。小球在桌面上运动时，绳子将缠绕在圆柱上。已知绳子的张力为T0＝2 N时，绳就被拉断，在绳断开前球始终在桌面上运动。试求：‎ ‎(1)绳刚要断开时，绳的伸直部分的长度为多少；‎ ‎(2)小球最后从桌面上飞出时，飞出点与开始运动的点B之间的距离为多少。(结果保留3位有效数字)‎ ‎15．（16分）一行星探测器从所探测的行星表面垂直升空(如图)，探测器的质量是‎1500kg，发动机推力为恒力，升空途中发动机突然关闭。如图所示为探测器速度随时间的变化图象，其中A点对应的时刻tA＝9s，此行星半径为6×‎103km，引力恒量G＝6.67×10－11N·m2/kg2。求：‎ ‎　‎ ‎(1)探测器在该行星表面达到的最大高度；‎ ‎(2)该行星表面的重力加速度；‎ ‎(3)发动机的推力；‎ ‎(4)距此行星表面高h＝6×‎103km处的重力加速度。‎ 丰城中学2015-2016学年下学期高一周练答题卷 物 理（实验班、零班）‎ 班级____________ 姓名____________ 学号_______ 得分____________‎ 一、选择题：（每小题5分，共60分） ‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ 答案 二．计算题（12分+12分+16分，共40分）‎ ‎13.（12分）‎ ‎14.（12分）‎ ‎15.（16分）‎ 丰城中学2015-2016学年下学期高一周练答案 物 理（万有引力）（实验班零班）‎ 一、选择题：‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ 答案 A B C B A B C C D BD BCD BC 三．计算题 ‎13题：‎ ‎ ‎ ‎14题 解：(1)因为桌面光滑，绳子一直处于张紧状态，因此小球的速度大小保持不变，设刚要断开时，绳的伸直部分的长度为x，则 T0＝，解得x＝＝0.60 m ‎(2)绳子刚断开时缠绕在圆柱上的长度为Δx＝l－x＝0.157 m，缠绕部 分对应的圆心角为α＝＝，之后小球做匀速直线运动，到达C点，如图所示。由几何关系可知，xCE＝＝0.8 m，xBE＝1.357 m，xBC＝＝1.58 m。‎ ‎15题 解析：(1)由图象可知，在25s的时间内探测器一直在上升，且在t＝25s末达到最高点，在v－t图象中可以利用面积表示位移，因此最大高度h＝×25×‎96m＝‎1200m。‎ ‎(2)在上升阶段，探测器受推力和重力作用，在t＝9s末关闭发动机后，探测器只受重力作用而减速，加速度a＝g，在数值上等于AB段图象斜率的绝对值，所以g＝m/s2＝‎6.0m/s2。‎ ‎(3)在OA加速阶段，F－mg＝ma′，F＝mg＋ma′＝m(g＋a′)，可由OA段直线的斜率求得a′＝m/s2，所以F＝1500×(6.0＋)N＝2.5×104N。‎ ‎(4)在星球表面物体受到的万有引力等于物体的重力mg＝G①‎ 在高h处mg′＝G②‎ 由①②式得g′＝()‎2g＝＝‎1.5m/s2。‎ 丰城中学2015-2016学年下学期高一周练卷 物 理（万有引力）（实验班零班）‎ 命题人：周德兴 审题人： 邱力乐 2016.3.26‎ 一、选择题（本题共10小题，第3小题、第10小题为单选题，其余为多选题；‎ ‎1.设地球是一质量分布均匀的球体，0为地心。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。在下列四幅图中，能大致描述z轴上各点的重力加速度g的分布情况的是(A)‎ ‎2．‎1990年4月25日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约‎600 km的高空，使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展．假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行．已知地球半径为6.4×‎106 m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×‎107 m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期．以下数据中最接近其运行周期的是(　　)‎ A．0.6小时 B．1.6小时 C．4.0小时 D．24小时 ‎【解析】　由开普勒行星运行定律可知，＝恒量，所以＝，r为地球的半径，h1、T1、h2、T2分别表示望远镜到地表的距离，望远镜的周期、同步卫星距地表的距离、同步卫星的周期(24 h)，代入数据得：T1＝1.6 h.‎ ‎【答案】　B ‎3． “嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运行过程中，设探测器运行的轨道半径为r，运行速率为v，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时(　　)‎ A．r、v都将略为减小 B．r、v都将保持不变 C．r将略为减小，v将略为增大 D．r将略为增大，v将略为减小 ‎【解析】　当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时，引力变大，探测器做近心运动，曲率半径略为减小，同时由于引力做正功，动能略为增加，所以速率略为增大．‎ ‎【答案】　C ‎4．某行星自转周期为T，赤道半径为R，研究发现若该行星自转角速度变为原来两倍将导致该星球赤道上物体将恰好对行星表面没有压力，已知万有引力常量为G，则以下说法中正确的是 A．该行星质量为 B．该星球的同步卫星轨道半径为 C．质量为m的物体对行星赤道地面的压力为 D．环绕该行星做匀速圆周运动的卫星线速度必不大于‎7.9km/s ‎5．图中的甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟”六号宇宙飞船（周期约90分钟）、丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心作匀速圆周运动．下列有关说法中正确的是（　　）2·1·c·n·j·y A．它们运动的向心加速度大小关系是a乙＞a丙＞a甲 B．它们运动的线速度大小关系是v乙＜v丙＜v甲 C．已知甲运动的周期T甲=24h，可计算出地球的密度ρ=‎ D．已知乙运动的周期T乙及轨道半径r乙，可计算出地球质量 ‎【考点】考查人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用． ‎ ‎【点评】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，知道线速度、角速度、加速度、周期与轨道半径的关系．以及知道同步卫星的特点．‎ ‎6．如图所示，一颗行星和一颗彗星绕同一恒星的运行轨道分别为A和B，A是半径为r的圆轨道，B为椭圆轨道，椭圆长轴QQ′为2r。P点为两轨道的交点，以下说法正确的是 A．彗星和行星经过P点时受到的万有引力相等 B．彗星和行星绕恒星运动的周期相同 C．彗星和行星经过P点时的速度相同 D．彗星在Q′处加速度为行星加速度的1/4‎ ‎7．太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆，各行星的半径、日星距离和质量如下表所示：‎ ‎ 则根据所学的知识可以判断以下说法中正确的是 A．太阳系的八大行星中，海王星的圆周运动速率最大 B．太阳系的八大行星中，水星的圆周运动周期最大 C．如果已知地球的公转周期为1年，万有引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，再利用地球和太阳间的距离，则可以求出太阳的质量 D．如果已知万有引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，并忽略地球的自转，利用地球的半径以及地球表面的重力加g=‎10m/s2，则可以求出太阳的质量 ‎8.人类正在有计划地探索地球外其他星球，若宇宙空间某处有质量均匀分布的实心球形天体，宇航员在星球上可完成以下工作；1、测得A物体质量。2、测出离星球表面已知高度h平抛物体落地时间t。3、观测其卫星匀速圆周运动的周期T。4、测出此卫星离球面高度H。5、用弹簧测力计测得A物体在该天体的极地比赤道上重P,已知引力常量G。则下列有关推断正确的是 A.由3、4可推知星球质量 B.由1、5可推知星球同步卫星周期 C.由2、3、4可推知星球的第一宇宙速度 D.由1、2、5可推知该天体的密度 ‎9.设金星和地球绕太阳中心的运动是公转方向相同且轨道共面的匀速圆周运动，金星在地球轨道的内侧（称为地内行星），在某特殊时刻，地球、金星和太阳会出现在一条直线上，这时候从地球上观测，金星像镶嵌在太阳脸上的小黑痣缓慢走过太阳表面，天文学称这种现象为“金星凌日”，假设地球公转轨道半径为R，“金星凌日”每隔t0年出现一次，则金星的公转轨道半径为( )‎ A． R B．R C．R D．R ‎【参考答案】D ‎【名师解析】对地球和金星分别运用万有引力等于向心力，列出相关方程可得： = ，根据题述“金星凌日”每隔t0年才会出现一次，有：（ -）t0=2π，已知Td=1年 ，联立解得金星的公转轨道半径R= R，选项D正确ABC错误。‎ ‎【新题借鉴】此题妙在以“金星凌日”切入，新在考查万有引力定律、天体运动的相距最近及其相关知识。推荐这道题的目的是，对天文现象，要透过现象，知道其实质。“金星凌日”类似于同向圆周运动中的相遇，可利用二者的角位移之差等于一个圆周角列出相关方程。‎ ‎10．关于卡文迪许扭秤实验对物理学的贡献，下列说法中正确的是 （ ）‎ A．发现了万有引力的存在 ‎ B．解决了微小力的测定问题 C．开创了用实验研究物理的科学方法 ‎ D．验证了万有引力定律的正确性 ‎111． ‎2013年2月16日，直径约‎50米、质量约13万吨的小行星“2012DAl‎4”‎，以大约每小时2．8万公里的速度由印度洋苏门答腊岛上空掠过，与地球表面最近距离约为 2．7万公里，这一距离已经低于地球同步卫星的轨道。这颗小行星围绕太阳飞行，其运行轨道与地球非常相似，据天文学家估算，它下一次接近地球大约是在2046年。假设图中的P、Q是地球与小行星最近时的位置，已知地球绕太阳圆周运动的线速度是‎29.8km/s，下列说法正确的是：‎ A．只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率大于‎29.8km/s B．只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率小于‎29.8km/s C．只考虑太阳的引力，地球在P点的加速度大于小行星在Q点的加速度 D．只考虑地球的引力，小行星在Q点的加速度大于地球同步卫星在轨道上的加速度 ‎12.如图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图。假设“嫦娥三号”运行经过P点第一次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为‎100 km的圆轨道Ⅰ上运动，再次经过P点时第二次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面近地点为Q、高度为‎15 km，远地点为P、高度为‎100 km的椭圆轨道Ⅱ上运动，下列说法正确的是(　　)‎ A．“嫦娥三号”在距离月面高度为‎100 km的圆轨道Ⅰ上运动时速度大小可能变化 B．“嫦娥三号”在距离月面高度‎100 km的圆轨道Ⅰ上运动的周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动的周期 C．“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的加速率一定大于经过P点时的加速度 D．“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的速率可能小于经过P点时的速率 ‎【参考答案】BC 三．计算题（在答题纸上写出必要的解题步骤和简要的文字说明，共36分）‎ ‎15.宇航员驾驶宇宙飞船到达月球，他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为h处，‎ 将一小球以初速度v0水平抛出，水平射程为x。已知月球的半径为R，万有引力常量为G。不考虑月球自转的影响。求：‎ ‎（1）月球表面的重力加速度大小g0 ；‎ ‎（2）月球的质量M；‎ ‎（3）飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v。‎ ‎ ‎ ‎22．如图所示，一半径为R＝1.00 m的水平光滑圆桌面，圆心为O，有一竖直立柱，其横截面为圆形，半径为r＝0.1 m，圆心也在O点。一根长l＝0.757 m的细轻绳，一端固定在圆柱上的A点，另一端系一质量为m＝0.075kg的小球，将小球放在桌面上并将绳沿半径方向拉直，再给小球一个方向与绳垂直，大小为v0＝4 m/s的初速度。小球在桌面上运动时，绳子将缠绕在圆柱上。已知绳子的张力为T0＝2 N时，绳就被拉断，在绳断开前球始终在桌面上运动。试求：‎ ‎(1)绳刚要断开时，绳的伸直部分的长度为多少；‎ ‎(2)小球最后从桌面上飞出时，飞出点与开始运动的点B之间的距离为多少。(结果保留3位有效数字)‎ 解：(1)因为桌面光滑，绳子一直处于张紧状态，因此小球的速度大小保持不变，设刚要断开时，绳的伸直部分的长度为x，则 T0＝，解得x＝＝0.60 m ‎(2)绳子刚断开时缠绕在圆柱上的长度为Δx＝l－x＝0.157 m，缠绕部 分对应的圆心角为α＝＝，之后小球做匀速直线运动，到达C点，如图所示。由几何关系可知，xCE＝＝0.8 m，xBE＝1.357 m，xBC＝＝1.58 m。‎ ‎16．（12分）一行星探测器从所探测的行星表面垂直升空(如图)，探测器的质量是‎1500kg，发动机推力为恒力，升空途中发动机突然关闭。如图所示为探测器速度随时间的变化图象，其中A点对应的时刻tA＝9s，此行星半径为6×‎103km，引力恒量G＝6.67×10－11N·m2/kg2。求：‎ ‎　‎ ‎(1)探测器在该行星表面达到的最大高度；‎ ‎(2)该行星表面的重力加速度；‎ ‎(3)发动机的推力；‎ ‎(4)距此行星表面高h＝6×‎103km处的重力加速度。14、答案：(1)‎1200m　(2)‎6.0m/s2　(3)2.5×104N　‎ ‎(4)‎1.5m/s2‎ 解析：(1)由图象可知，在25s的时间内探测器一直在上升，且在t＝25s末达到最高点，在v－t图象中可以利用面积表示位移，因此最大高度h＝×25×‎96m＝‎1200m。‎ ‎(2)在上升阶段，探测器受推力和重力作用，在t＝9s末关闭发动机后，探测器只受重力作用而减速，加速度a＝g，在数值上等于AB段图象斜率的绝对值，所以g＝m/s2＝‎6.0m/s2。‎ ‎(3)在OA加速阶段，F－mg＝ma′，F＝mg＋ma′＝m(g＋a′)，可由OA段直线的斜率求得a′＝m/s2，所以F＝1500×(6.0＋)N＝2.5×104N。‎ ‎(4)在星球表面物体受到的万有引力等于物体的重力mg＝G①‎ 在高h处mg′＝G②‎ 由①②式得g′＝()‎2g＝＝‎1.5m/s2。‎