高中物理人教版第六章萬(wàn)有引力與航天（全國(guó)一等獎(jiǎng)）

資陽(yáng)中學(xué)高2023級(jí)第二學(xué)期物理半期考試一.選擇題：本題共14小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~10題只有一項(xiàng)符合題目要求，第11~14題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得3分，選對(duì)但不全的得分，有選錯(cuò)的得0分。1.關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的是()A.物體的速度方向時(shí)刻在改變B.物體的速度大小時(shí)刻在改變C.物體的加速度方向時(shí)刻在改變D.物體在恒力作用下不可能做曲線運(yùn)動(dòng)2.下列說(shuō)法正確的是()A.牛頓利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量，體現(xiàn)了放大和轉(zhuǎn)換的思想B.開(kāi)普勒以天體間普遍存在的引力為依據(jù)，運(yùn)用嚴(yán)密的邏輯推理建立了萬(wàn)有引力定律C.為了探究勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力F與小球質(zhì)量m、角速度ω、半徑r的關(guān)系，物理上采用了控制變量的方法D.哥白尼的日心說(shuō)是以地球?yàn)閰⑴c系。3.如右圖所示，小球a、b的質(zhì)量分別是m和2m，a從傾角為30°的光滑固定斜面的頂端無(wú)初速下滑，b從斜面等高處以初速v0平拋，比較a、b落地前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程有()、b所用的時(shí)間相同、b都做勻變速運(yùn)動(dòng)C.落地前的速度相同D.落地時(shí)的水平速度相同4.如右圖示，地球繞地軸自轉(zhuǎn)，地球上任意兩點(diǎn)a和b的緯度分別為φ1和φ2，則關(guān)于其線速度和角速度，下列說(shuō)法中正確的是()A.ωa:ωb=1，va:vb=1B.ωa:ωb=1，va:vb=sinφ1:sinφ2C.ωa:ωb=1，va:vb=cosφ1:cosφ2D.ωa=ωb，va=vb=0ABAθ2θ5.如圖所示，兩個(gè)小球A和B分別被兩條輕繩系住，在同一平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，已知系B的繩子與豎直線的夾角為θ，而系A(chǔ)的繩子與豎直線的夾角為2θ，關(guān)于AABAθ2θ:2:1:4:16.已知萬(wàn)有引力常量，利用下列哪組數(shù)據(jù)不能計(jì)算出地球質(zhì)量：()A.已知地球半徑和地面重力加速度B.已知人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期C.已知月球繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期和月球軌道半徑D.已知同步衛(wèi)星離地面高度和地球自轉(zhuǎn)周期7.我國(guó)未來(lái)將在月球表面上建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站．如圖所示，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的航天飛機(jī)A在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓軌道的近月點(diǎn)B處與空間站C對(duì)接．已知空間站繞月圓軌道的半徑為r，周期為T(mén)，萬(wàn)有引力常量為G，月球的半徑為R.下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.航天飛機(jī)在圖示位置正在加速向B運(yùn)動(dòng)B.月球的第一宇宙速度為v=eq\f(2πr,T)C.月球的質(zhì)量為M=eq\f(4π2r3,GT2)D.要使航天飛機(jī)和空間站對(duì)接成功，飛機(jī)在接近B點(diǎn)時(shí)必須減速8.如圖所示，質(zhì)量為m的木箱在水平恒力F推動(dòng)下，從粗糙斜面的底部A處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至斜面上的B處，獲得速度為v，AB之間的水平距離為x、高度差為h，重力加速度為g。則在水平恒力F推動(dòng)木箱從A到B的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A.推力的平均功率是：B.合外力對(duì)木箱做的功是eq\f(1,2)mv2+mghRC.推力對(duì)木箱做的功是eq\f(1,2)mv2+mghD.斜面對(duì)木箱做的功是eq\f(1,2)mv2+mgh-Fx9.下列說(shuō)法正確的是()A.作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周半徑方向離開(kāi)圓心B.作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周切線方向離開(kāi)圓心C.作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，它自己會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向心力，維持其作圓周運(yùn)動(dòng)D.作離心運(yùn)動(dòng)的物體，是因?yàn)槭艿诫x心力作用的緣故10.某人騎自行車以10m/s的速度在大風(fēng)中向東行使，他感覺(jué)到風(fēng)正以相對(duì)于車同樣大小的速度從正北方吹來(lái)，實(shí)際的風(fēng)是()(從北方吹向南方的風(fēng)叫正北風(fēng))A.西北風(fēng)，速度大小為m/sB.東北風(fēng)，速度大小為m/s C.正北風(fēng)，速度大小為10m/s D.正南風(fēng)，速度大小為10m/s11.如圖所示，在斜面頂端a處以速度va水平拋出一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間ta恰好落在斜面底端P處。今在P點(diǎn)正上方與a等高的b處以速度vb水平拋出另一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間tb恰好落在斜面的中點(diǎn)處。若不計(jì)空氣阻力，下列關(guān)系式正確的是()=vb=eq\r(2)vb=eq\r(2)tb=tb12.如圖所示，地球赤道上的山丘e、近地資源衛(wèi)星p和同步通信衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)e、p、q的圓周運(yùn)動(dòng)速率分別為v1、v2、v3，向心加速度分別為a1、a2、a3，則()>v2>v3 <v3<v2>a2>a3 <a3<a213.如圖所示，半徑為R的豎直光滑圓軌道內(nèi)側(cè)底部靜止著一個(gè)光滑小球，現(xiàn)給小球一個(gè)沖擊使它在瞬間得到一個(gè)水平初速度v0，v0大小不同則小球能夠上升到的最大高度（距離底部）H也不同。下列說(shuō)法中正確的是()A.時(shí)， B.時(shí)，C.時(shí)， D.時(shí)，14.一長(zhǎng)度為2R的輕質(zhì)細(xì)桿兩端分別固定質(zhì)量為m和2m小球M和N，兩小球可視為質(zhì)點(diǎn)，細(xì)桿的中點(diǎn)處有一軸，細(xì)桿可繞其在豎直平面內(nèi)無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)。開(kāi)始細(xì)桿呈豎直狀態(tài)，N在最高點(diǎn)，如圖所示，當(dāng)裝置受到很小擾動(dòng)后，細(xì)桿開(kāi)始繞過(guò)中點(diǎn)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則在球N轉(zhuǎn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()的重力勢(shì)能減小量等于M的重力勢(shì)能增加量B.細(xì)桿對(duì)N做的功的絕對(duì)值大于細(xì)桿對(duì)M做的功的絕對(duì)值C.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩球的最大速度均為D.細(xì)桿對(duì)N做的功為二.實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每空2分，共16分15.在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，在固定斜槽時(shí)，應(yīng)該使斜槽末端，每次釋放小球時(shí)應(yīng)該；如圖所示是用閃光照像法拍攝到的平拋小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的閃光照片的一部分。A為拋出后小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某一位置。已知每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)是5cm，重力加速度g=10m/s2，則小球從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間為s，平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為m/s。16.為探究“恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，采用了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置．回答下列問(wèn)題：(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是A.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)B.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)C.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)D.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)(2)若實(shí)驗(yàn)中所用小車的質(zhì)量為200g，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡量精確，在實(shí)驗(yàn)室提供的以下四種規(guī)格鉤碼中，應(yīng)該挑選的鉤碼是(3)某實(shí)驗(yàn)小組挑選了一個(gè)質(zhì)量為50g的鉤碼，在多次正確操作實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，經(jīng)測(cè)量、計(jì)算，得到如下數(shù)據(jù)：第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離為；打下第n點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為s．該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)作小車所受的拉力，則該過(guò)程拉力對(duì)小車做的功為J，小車動(dòng)能的增量為J（g=s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）三.計(jì)算題：本題共4小題，共52分17.(12分）有一質(zhì)量為m的衛(wèi)星以軌道半徑為r、周期為T(mén)環(huán)繞某行星做圓軌道運(yùn)動(dòng)，已知引力常量為G。求：(1)行星的質(zhì)量M；(2)作用于衛(wèi)星上的引力F；(3)若行星的半徑是衛(wèi)星軌道半徑的，行星表面的重力加速度g是多大？18.(12分)用一臺(tái)額定功率為P0=60kW的起重機(jī)，將一質(zhì)量為m=500kg的工件由地面豎直向上吊起，不計(jì)摩擦等阻力，取g=10m/s2。求：(1)工件在被吊起的過(guò)程中所能達(dá)到的最大速度vm；(2)若使工件以a=2m/s2的加速度從靜止開(kāi)始勻加速向上起吊能維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)若起重機(jī)保持額定功率從靜止開(kāi)始吊起工件，經(jīng)過(guò)t=工件的速度達(dá)到vt=10m/s時(shí)工件離地面的高度h。19.(14分)如圖所示，裝置ABCDE固定在水平地面上，AB段為傾角θ=53°的斜面，BC段為半徑R=2m的圓弧軌道，兩者相切于B點(diǎn)，A點(diǎn)離地面的高度為H=4m。一質(zhì)量為m=lkg的小球從A點(diǎn)由靜止釋放后沿著斜面AB下滑，當(dāng)進(jìn)入圓弧軌道BC時(shí)，由于BC段是用特殊材料制成的，導(dǎo)致小球在BC段運(yùn)動(dòng)的速率保持不變。最后，小球從最低點(diǎn)C水平拋出，落地速率為v=7m/s。已知小球與斜面AB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=，重力加速度g=10m/s2，sin53°=，cos53°=，不計(jì)空氣阻力，求：(1)小球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)阻力所做的功；(2)B點(diǎn)到水平地面的高度；(3)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小。20.(14分)如圖所示，地面和半圓軌道面PTQ均光滑.質(zhì)量M=lkg的小車放在光滑地面上，小車上表面與半圓軌道最低點(diǎn)P的切線相平.現(xiàn)有一質(zhì)量m=2kg的滑塊(不計(jì)大小)以v0=6m/s的初速度滑上小車左端，帶動(dòng)小車向右運(yùn)動(dòng)，小車跟墻壁碰撞時(shí)，滑塊處在小車正中間位置且恰好與小車達(dá)到共同速度，碰后小車即被粘在墻壁上，滑塊最終通過(guò)了半圓形軌道的最高點(diǎn)，已知滑塊與小車表面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=，g取10m/s2求:(1)小車的長(zhǎng)度L；(2)圓軌道半徑R的取值范圍。四川省資陽(yáng)中學(xué)高2023級(jí)第二學(xué)期半期檢測(cè)物理試題參考答案及評(píng)分細(xì)則一.選擇題：本題共16小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~10題只有一項(xiàng)符合題目要求，第11~14題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得3分，選對(duì)但不全的得分，有選錯(cuò)的得0分。1234567ACBCDDB891011121314DBABCBDADCD二.實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每空2分，共16分15．水平，從同一位置靜止釋放(同一位置和靜止各1分)，，1。16．（1）C；（2）A；（3），．(只有這兩個(gè)結(jié)果才給分)三.計(jì)算題：本題共4小題，共52分17.(12分)【答案】（1）4分（2）4分（3）4分18.(12分)解：(1)當(dāng)工件達(dá)到最大速度時(shí)將保持向上的勻速運(yùn)動(dòng)，有：F=mg①1分P0=Fvm②2分聯(lián)解①②得：vm=12m/s③1分(2)工件被勻加速向上吊起時(shí)v變大，P也變大，當(dāng)P＝P0時(shí)勻加速過(guò)程結(jié)束，根據(jù)牛頓第二定律得：F￠-mg=ma④2分P0=F￠v⑤1分v=at￠⑥1分聯(lián)解④⑤⑥并代入數(shù)據(jù)得：t￠=5s⑦1分(3)根據(jù)動(dòng)能定理，有：P0t-mgh=eq\f(1,2)mvt2-0⑧2分代入數(shù)據(jù)解得：h=13m⑨1分19.(13分)解：(1)小球從B到C動(dòng)能不變，根據(jù)動(dòng)能定理

mg（R-Rcosθ）+Wf=0①4分解得Wf=-8J②1分

即小球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)克服阻力所做的功為-8J．得到8J給3分

(2)設(shè)AB間距為l1，然后對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理，得到

mgH-μmgcos53°?l1+Wf=③3分代入數(shù)據(jù)解得l1=

B點(diǎn)高度為：h=H-l1sin53°④1分h=×=2m⑤1分

即B點(diǎn)到水平地面的高度為2m．

(3)對(duì)AB過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理，得到mgl1sin53°-μmgcos53°?l1=⑥3分解得vB