試題試題2024北京海淀進(jìn)修實(shí)驗(yàn)學(xué)校高一3月月考物理考生須知1.本卷共4頁(yè)，包括四個(gè)大題，14小題，滿分為100分。練習(xí)時(shí)間60分鐘。2.考生務(wù)必將答案答在答題紙上，在試卷上作答無效。3.考試結(jié)束后，將答題紙交回。一、單選題：本大題共8小題，每題4分，共32分。1.計(jì)算機(jī)硬盤上的磁道為一個(gè)個(gè)不同半徑的同心圓，如圖所示，M、N是不同磁道上的兩個(gè)點(diǎn)，但磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，比較M、N兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是A.M、N的線速度大小相等B.M、N的角速度大小相等C.M點(diǎn)的線速度大于N點(diǎn)的線速度D.M點(diǎn)的角速度小于N點(diǎn)的角速度2.如圖所示一個(gè)小球在力F作用下以速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若從某時(shí)刻起小球的運(yùn)動(dòng)情況發(fā)生了變化，對(duì)于引起小球沿a、b、c三種軌跡運(yùn)動(dòng)的原因說法正確的是（）A.沿a軌跡運(yùn)動(dòng)，可能是F減小了一些B.沿b軌跡運(yùn)動(dòng)，一定是v減小了C.沿c軌跡運(yùn)動(dòng)，可能是v減小了D.沿b軌跡運(yùn)動(dòng)，一定是F減小了3.人造地球衛(wèi)星發(fā)射的成功是人類偉大的創(chuàng)舉，標(biāo)志著人類已經(jīng)具備探索外太空的能力，你認(rèn)為下列四圖中不可能是人造地球衛(wèi)星軌道的是（）A.B.C. D.4.如圖，鐵路在彎道處的內(nèi)、外軌道高度是不同的，當(dāng)質(zhì)量為m的火車以速度v通過某彎道時(shí)，內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力的作用，下面分析正確的是（）A.此時(shí)火車轉(zhuǎn)彎受到重力、支持力和向心力B.若火車速度小于v時(shí)，內(nèi)軌將受到側(cè)壓力作用C.無論火車以何種速度行駛，火車受到的支持力都為D.無論火車以何種速度行駛，對(duì)內(nèi)側(cè)軌道都有側(cè)壓力作用5.太陽(yáng)圍繞銀河系中心的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度約為地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)速度的7倍，其軌道半徑約為地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道半徑的2109倍，為了粗略估算銀河系中恒星的數(shù)目，可認(rèn)為銀河系的所有恒星的質(zhì)量都集中在銀河中心，且銀河系中恒星的平均質(zhì)量約等于太陽(yáng)的質(zhì)量，則銀河系中恒星的數(shù)目約為（）A.109 B.1011 C.1013 D.10156.如圖所示，一長(zhǎng)為的輕桿的一端固定在水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量為的小球。使輕桿隨轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)做角速度為的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力一定向上B.小球運(yùn)動(dòng)到水平位置A時(shí)，桿對(duì)球的作用力指向O點(diǎn)C.若，小球通過最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力為零D.小球通過最低點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力可能向下7.冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為7∶1，同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由此可知，冥王星繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的A.軌道半徑約為卡戎的 B.角速度大小約為卡戎的C.線速度大小約為卡戎的7倍 D.向心力大小約為卡戎的7倍8.科幻電影曾出現(xiàn)太空梯的場(chǎng)景。如圖甲所示，設(shè)想在赤道上建造一個(gè)始終與地表垂直的太空梯，航天員可通過梯艙P(yáng)緩慢地到達(dá)太空中某一位置，設(shè)該位置距地心的距離為r，地球半徑為。圖乙中曲線A為地球引力對(duì)航天員產(chǎn)生的加速度大小隨r變化的圖線；直線B為航天員的向心加速度大小隨r變化的圖線。下列說法正確的是（）A.航天員在R處的速度等于地球的第一宇宙速度B.乙圖中的小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑C.航天員在位置時(shí)處于完全失重狀態(tài)D.在小于的范圍內(nèi)，航天員越接近的位置對(duì)梯艙的壓力越大二、多選題：本大題共2小題，每題5分，漏選得3分，錯(cuò)選不得分，共10分。9.如圖所示，a為地球赤道上的物體；b為沿地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星；c為地球同步衛(wèi)星。關(guān)于a、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是（）A.角速度的大小關(guān)系為B.向心加速度的大小關(guān)系為C.線速度的大小關(guān)系為D.周期關(guān)系為10.如圖甲所示，“天問一號(hào)”探測(cè)器從地球發(fā)射后，立即被太陽(yáng)引力俘獲，沿以太陽(yáng)為焦點(diǎn)的橢圓軌道b運(yùn)動(dòng)到達(dá)火星，被火星引力俘獲后環(huán)繞火星飛行，軌道b與地球公轉(zhuǎn)軌道a、火星公轉(zhuǎn)軌道c相切。如圖乙所示，“天問一號(hào)”目前已由橢圓軌道I進(jìn)入圓軌道II，進(jìn)行預(yù)選著陸區(qū)探測(cè)。下列說法正確的是（）A.“天問一號(hào)”在軌道II上的周期大于在軌道I上的周期B.“天問一號(hào)”的發(fā)射速度v滿足11.2km/s≤v<16.7km/sC.“天問一號(hào)”在軌道II上的速度大于火星的第一宇宙速度D.“天問一號(hào)”在橢圓軌道I上經(jīng)過M點(diǎn)的速度大于在圓軌道II上經(jīng)過M點(diǎn)的速度三、實(shí)驗(yàn)題：本大題共1題，第11題15分。11.如圖所示為研學(xué)小組的同學(xué)們用圓錐擺驗(yàn)證向心力表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)情景．將一輕細(xì)線上端固定在鐵架臺(tái)上，下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，將畫有幾個(gè)同心圓周的白紙置于懸點(diǎn)下方的水平平臺(tái)上，調(diào)節(jié)細(xì)線的長(zhǎng)度使小球自然下垂靜止時(shí)恰好位于圓心處．用手帶動(dòng)小球運(yùn)動(dòng)使它在放手后恰能在紙面上方沿某個(gè)畫好的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．調(diào)節(jié)平臺(tái)的高度，使紙面貼近小球但不接觸．（1）若忽略小球運(yùn)動(dòng)中受到的阻力，在具體的計(jì)算中可將小球視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g．①?gòu)氖芰η闆r看，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的向心力是___（選填選項(xiàng)前的字母）．A.小球所受繩子的拉力B.小球所受的重力C.小球所受拉力和重力的合力②在某次實(shí)驗(yàn)中，小球沿半徑為r的圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，用秒表記錄了小球運(yùn)動(dòng)n圈的總時(shí)間t，則小球做此圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小Fn=______（用m、n、t、r及相關(guān)的常量表示）．用刻度尺測(cè)得細(xì)線上端懸掛點(diǎn)到畫有圓周紙面的豎直高度為h，那么對(duì)小球進(jìn)行受力分析可知，小球做此圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力大小F=_______（用m、h、r及相關(guān)的常量表示）．③保持n的取值不變，改變h和r進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，可獲取不同時(shí)間t．研學(xué)小組的同學(xué)們想用圖像來處理多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而驗(yàn)證小球在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，小球所受的合力F與向心力Fn大小相等．為了直觀，應(yīng)合理選擇坐標(biāo)軸的相關(guān)變量，使待驗(yàn)證關(guān)系是線性關(guān)系．為此不同的組員嘗試選擇了不同變量并預(yù)測(cè)猜想了如圖所示的圖像，若小球所受的合力F與向心力Fn大小相等，則這些圖像中合理的是_______（選填選項(xiàng)的字母）．（2）考慮到實(shí)驗(yàn)的環(huán)境、測(cè)量條件等實(shí)際因素，對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法中正確的是________（選填選項(xiàng)前的字母）．A.相同體積的小球，選擇密度大一些的球可以減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響B(tài).相同質(zhì)量的小球，選擇體積小一些的球有利于確定其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑C.測(cè)量多個(gè)周期的總時(shí)間再求周期的平均值，有利于減小周期測(cè)量的偶然誤差D.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中必須測(cè)量出小球的質(zhì)量（3）上述實(shí)驗(yàn)中小球運(yùn)動(dòng)起來后撤掉平臺(tái)，由于實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中存在空氣阻力的影響，所以持續(xù)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越來越小．經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后，小球會(huì)停止在懸點(diǎn)正下方．若小球在運(yùn)動(dòng)中每轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)半徑變化均可忽略，即每一周都可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)．請(qǐng)分析說明在小球做上述圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，隨著細(xì)繩與豎直方向的夾角不斷減小，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是如何變化的．__________________________________________．四、計(jì)算題：本大題共3小題，第12題12分；第13題15分，第14題16分，共43分。12.無人機(jī)在距離水平地面高度處，以速度水平勻速飛行并釋放一包裹，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為。(1)求包裹釋放點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離；(2)求包裹落地時(shí)的速度大小；(3)以釋放點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，初速度方向?yàn)檩S方向，豎直向下為軸方向，建立平面直角坐標(biāo)系，寫出該包裹運(yùn)動(dòng)的軌跡方程。13.已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，萬(wàn)有引力常量為G，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。（1）求衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的第一宇宙速度v1；（2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且運(yùn)行周期為T，求衛(wèi)星運(yùn)行半徑r；（3）由題目所給條件，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N估算地球平均密度的方法，并推導(dǎo)出密度表達(dá)式。14.萬(wàn)有引力定律清楚地向人們揭示，復(fù)雜運(yùn)動(dòng)隱藏著簡(jiǎn)潔的科學(xué)規(guī)律；它明確地向人們宣告，天上和地上的物體都遵循著完全相同的科學(xué)法則；它可以計(jì)算兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力，或球體之間的萬(wàn)有引力。已知地球的質(zhì)量為M（視為質(zhì)量分布均勻的球體），半徑為R，引力常量為G。（1）不考慮地球的自轉(zhuǎn)，求地球表面附近的重力加速度大小。（2）已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零。求深度為d的礦井底部的重力加速度大小。（3）電影《流浪地球》中的人們住在“地下城”。假設(shè)“地下城”建在半徑為r的巨大空腔中，空腔與地球表面相切，如圖所示。O和O′分別為地球和空腔的球心，地球表面上空某處P離地球表面的距離為H，空腔內(nèi)另一處Q與球心O′的距離為L(zhǎng)，P、Q、O′和O在同一直線上。對(duì)于質(zhì)量為m的人，求①在P處受到地球的萬(wàn)有引力大??；②在Q處受到地球的萬(wàn)有引力大小。

參考答案一、單選題：本大題共8小題，每題4分，共32分。1.【答案】B【詳解】試題分析：M、N兩點(diǎn)都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相同，根據(jù)判斷兩點(diǎn)的線速度．兩點(diǎn)是同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以角速度相同，故，根據(jù)可知半徑越大，線速度越大，故，B正確．2.【答案】C【詳解】小球原來做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則A．沿a軌跡運(yùn)動(dòng)，即小球沿切線飛出，則F變?yōu)榱肆悖x項(xiàng)A錯(cuò)誤；BD．沿b軌跡運(yùn)動(dòng)，小球做離心運(yùn)動(dòng)，則則可能是力F減小了，或者是v變大了，選項(xiàng)BD錯(cuò)誤；C．沿c軌跡運(yùn)動(dòng)，小球做向心運(yùn)動(dòng)，則可能是力F增大了，或者是v減小了，選項(xiàng)C正確；故選C。3.【答案】B【分析】【詳解】人造地球衛(wèi)星是由萬(wàn)有引力提供向心力，讓其做圓周運(yùn)動(dòng)，則它圓周軌道的圓心是地球的地心，所以ACD正確，不符合題意；B錯(cuò)誤，符合題意；故選B。4.【答案】B【詳解】A．因?yàn)閮?nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力的作用，火車只受重力和支持力作用，火車轉(zhuǎn)彎所需向心力由重力和支持力的合力來提供，故A錯(cuò)誤；BD．當(dāng)速度為v時(shí)，重力、支持力的合力剛好提供向心力，火車速度小于v時(shí)，重力、支持力的合力比所需向心力大，具有近心運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以內(nèi)軌將受到側(cè)壓力作用，火車速度大于v時(shí)，重力、支持力的合力不足以提供所需向心力，具有離心運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以外軌將受到側(cè)壓力作用，故B正確，D錯(cuò)誤；C．當(dāng)火車速度為v時(shí)，火車受到的支持力為，當(dāng)火車速度大于v時(shí)，具有離心運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，外軌對(duì)火車有沿斜面向下的力，當(dāng)火車速度小于v時(shí)，具有近心運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，內(nèi)軌對(duì)火車有沿斜面向上的力，故C錯(cuò)誤。故選B。5.【答案】B【詳解】地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力提供，有整理得太陽(yáng)繞銀河系運(yùn)動(dòng)也是由萬(wàn)有引力提供向心力，同理可得，銀河系的總質(zhì)量為由于銀河系中恒星的平均質(zhì)量約等于太陽(yáng)的質(zhì)量，則銀河系中恒星的數(shù)目約為。故選B。6.【答案】C【詳解】AC．根據(jù)題意可知，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，若桿對(duì)球的作用力為零，則有解得可知，若小球運(yùn)動(dòng)的角速度桿對(duì)球的作用力向下，若小球運(yùn)動(dòng)的角速度桿對(duì)球的作用力向上，故A錯(cuò)誤，C正確；B．根據(jù)題意可知，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球運(yùn)動(dòng)到水平位置A時(shí)，合力指向圓心，對(duì)小球受力分析可知，小球受重力和桿的作用力，由平行四邊形法則可知，桿對(duì)球的作用力不可能指向O點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；D．根據(jù)題意可知，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球通過最低點(diǎn)時(shí)，合力豎直向上，則桿對(duì)球的作用力一定向上，故D錯(cuò)誤。故選C。7.【答案】A【詳解】冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)．所以冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的．A、它們之間的萬(wàn)有引力提供各自的向心力得：，質(zhì)量比約為7：1，所以冥王星繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為卡戎的，故A正確．B、冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的，故B錯(cuò)誤．C、根據(jù)線速度v=ωr得冥王星線速度大小約為卡戎的，故C錯(cuò)誤．D、它們之間的萬(wàn)有引力提供各自的向心力，冥王星和卡戎向心力大小相等，故D錯(cuò)誤．故選A．【點(diǎn)睛】由于雙星和它們圍繞運(yùn)動(dòng)的中心點(diǎn)總保持三點(diǎn)共線，所以在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度必相等，即雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度必相等，角速度相等，周期也必然相同．8.【答案】C【詳解】A．地球的第一宇宙速度等于衛(wèi)星在地球表面軌道繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，則有設(shè)航天員在R處的速度為，在R處曲線A對(duì)應(yīng)的加速度為，直線B對(duì)應(yīng)的向心加速度為，則有可知航天員在R處的速度小于地球的第一宇宙速度，故A錯(cuò)誤；BC．設(shè)地球自轉(zhuǎn)的周期為，同步衛(wèi)星的軌道半徑為，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可得由圖可知位置直線B對(duì)應(yīng)的向心加速度為對(duì)于曲線A，有又可得聯(lián)立可得可知航天員在位置時(shí)，只受地球萬(wàn)有引力作用，處于完全失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤，C正確；D．在小于的范圍內(nèi)，根據(jù)圖中曲線A與直線B可知，宇航員受到的萬(wàn)有引力大于所需的向心力；對(duì)于宇航員，根據(jù)牛頓第二定律可得解得可知航天員越接近的位置對(duì)梯艙的壓力越小，故D錯(cuò)誤。故選C。二、多選題：本大題共2小題，每題5分，漏選得3分，錯(cuò)選不得分，共10分。9.【答案】AB【詳解】A．同步衛(wèi)星與地球角速度相同，即而rb＜rc根據(jù)可知所以故A正確；B．由得aa＜ac對(duì)于b和c，根據(jù)ab>ac即故B正確；C．a(chǎn)、c角速度相等，由可知va＜vc對(duì)于b和c，根據(jù)vb>vc即故C錯(cuò)誤；D．衛(wèi)星c為同步衛(wèi)星，所以Ta=Tc根據(jù)可知Tc＞Tb所以故D錯(cuò)誤。故選AB。10.【答案】BD【詳解】A．根據(jù)開普勒第二定律，“天問一號(hào)”在軌道II上的周期小于在軌道I上的周期，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)椤疤靻栆惶?hào)”環(huán)繞火星飛行，則其脫離地球吸引，所以其發(fā)射速度大于第二宇宙速度，但是它還是處于太陽(yáng)系中，所以其發(fā)射速度小于第三宇宙速度，故B正確；C．根據(jù)“天問一號(hào)”在軌道II上的軌道半徑大于火星半徑，所以“天問一號(hào)”在軌道II上的速度小于火星的第一宇宙速度，故C錯(cuò)誤；D．“天問一號(hào)”由橢圓軌道I上經(jīng)過M點(diǎn)進(jìn)入圓軌道II上時(shí)，要做向心運(yùn)動(dòng)，速度減小，所以“天問一號(hào)”在橢圓軌道I上經(jīng)過M點(diǎn)的速度大于在圓軌道II上經(jīng)過M點(diǎn)的速度，故D正確。故選BD。三、實(shí)驗(yàn)題：本大題共1題，第11題15分。11.【答案】①.C②.③.mgr/h④.B⑤.ABC⑥.設(shè)小球做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，此時(shí)小球距細(xì)線上端固定點(diǎn)的豎直高度為h，根據(jù)受力情況和向心力公式有可解得．因半徑變小，繩長(zhǎng)不變，h變大，故小球周期變大．【詳解】（1）①[1]．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來自小球所受重力和細(xì)線拉力的合力，故選C;②[2]．小球所受的向心力小球做此圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力大?、踇3]．根據(jù)Fn=F可得：可得，則圖像B正確；（2）[4]．A.相同體積的小球，選擇密度大一些的球可以減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，選項(xiàng)A正確；B.相同質(zhì)量的小球，選擇體積小一些的球有利于確定其圓周運(yùn)動(dòng)的