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