廣西南寧市馬山縣金倫中學2017-2018學年高一下學期“4N”高中聯(lián)合體期中聯(lián)考物理試題

2017—2018學年度下學期“4+N”高中聯(lián)合體期中聯(lián)考試卷高一物理一．單項選擇題1.在物理學史上，測出萬有引力常量G的科學家是（）A.卡文迪許B.伽利略C.牛頓D.開普勒【答案】A【解析】在物理學史上，牛頓提出了萬有引力定律，卡文迪許利用卡文迪許扭秤測出了萬有引力常量，故A正確，BCD錯誤。故選：A。2.對于萬有引力定律的表達式，下列說法中正確的是（）A.公式中G為引力常量，它是由實驗測得的，沒有單位B.當r趨近于零時，萬有引力趨近于無窮大C.m1與m2受到的引力總是大小相等的，而與m1、m2是否相等無關D.m1與m2受到的引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力【答案】C【解析】A、公式中引力常量G的值是卡文迪許在實驗室里用實驗測定的，而不是人為規(guī)定的，故A錯誤；B、當兩個物體間的距離趨近于0時，兩個物體就不能視為質(zhì)點了，萬有引力公式不再適用，故B錯誤；C、力是物體間的相互作用，萬有引力同樣適用于牛頓第三定律，即兩物體受到的引力總是大小相等，與兩物體是否相等無關，故C正確；D、兩物體受到的引力總是大小相等、方向相反，是作用力與反作用力，故D錯誤；故選C?！军c睛】1、萬有引力定律內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比、與它們之間距離r的二次方成反比．2、適用條件：(1)公式適用于質(zhì)點間的相互作用．當兩物體間的距離遠遠大于物體本身的大小時，物體可視為質(zhì)點．(2)質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點，r是兩球心間的距離．3.GPS導航系統(tǒng)可以為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，它是由周期約為12h的衛(wèi)星群組成．則GPS導航衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星相比（）A.地球同步衛(wèi)星的角速度大B.地球同步衛(wèi)星的軌道半徑小C.GPS導航衛(wèi)星的線速度大D.GPS導航衛(wèi)星的向心加速度小【答案】C【解析】解：A、由題，北斗導航系統(tǒng)的同步衛(wèi)星周期大于GPS導航衛(wèi)星的周期，由公式ω=知道，北斗導航系統(tǒng)的同步衛(wèi)星的角速度?。蔄錯誤．B、由根據(jù)開普勒定律得到，北斗導航系統(tǒng)的同步衛(wèi)星的軌道半徑大．故B錯誤．C、由公式v=分析知道，G是常量，M是地球的質(zhì)量不變，則GPS導航衛(wèi)星的線速度大．故C正確．D、由公式a=分析得知，GPS導航衛(wèi)星的向心加速度大．故D錯誤．故選：C．【點評】對于衛(wèi)星類型的選擇題，可以利用開普勒定律理解、記憶周期與半徑的關系，再結(jié)合圓周運動的公式分析其他量的關系．4.對于環(huán)繞地球做圓周運動的衛(wèi)星說，它們繞地球做圓周運動的周期會隨著軌道半徑的變化而變化，某同學根據(jù)測得的不同衛(wèi)星做圓周運動的半徑r與周期T關系作出如圖所示圖象，則可求得地球質(zhì)量為（已知引力常量為G）（）A.B.C.D.【答案】B【解析】由萬有引力提供向心力，有，得，由圖可知：，所以地球的質(zhì)量為，故B正確，A、C、D錯誤。故選B?！军c睛】本題要掌握萬有引力提供向心力這個關系，同時要能理解圖象的物理含義，知道圖象的斜率表示什么．5.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動的人造衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星。則下列說法正確的是（）A.角速度的大小關系是ωa＜ωbB.向心加速度的大小關系是aa＞abC.線速度的大小關系是va＞vbD.周期的大小關系是Ta＜Tb【答案】A【解析】因為a是在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體，c是同步衛(wèi)星，故a與c有相同的周期、角速度，即，根據(jù)和，可知因為c離球心的距離大，則有；而對衛(wèi)星b和衛(wèi)星c，由萬有引力提供向心力，則有：，得，因為c的軌道半徑大于b的軌道半徑，則有，綜上分析可知：，故A正確，BCD錯誤，故選A.6.理論和實踐證明，開普勒定律不僅適用于太陽系中的天體運動，而且對一切天體（包括衛(wèi)星繞行星的運動）都適用．下面對于開普勒第三定律的公式=K，下列說法正確的是（）A.公式只適用于軌道是橢圓的運動B.式中的K值，對于所有行星（或衛(wèi)星）都相等C.若已知月球與地球之間的距離，根據(jù)公式可求出地球與太陽之間的距離D.式中的K值，只與中心天體有關，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星（或衛(wèi)星）無關【答案】D【解析】A、開普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞行星的運動．所以也適用于軌道是圓的運動，故A錯誤；

B、式中的k是與中心星體的質(zhì)量有關，所以式中的k值，并不是對于所有行星（或衛(wèi)星）都相等，故B錯誤；

C、式中的K是與中心星體的質(zhì)量有關，已知月球與地球之間的距離，無法求出地球與太陽之間的距離，故C錯誤；

D、式中的K是與中心星體的質(zhì)量有關，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星（或衛(wèi)星）無關，故D正確。點睛：此題需要掌握：開普勒運動定律不僅適用于橢圓運動，也適用于圓周運動，不僅適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞行星的運動．式中的k是與中心星體的質(zhì)量有關的。7.下列情形中，哪種情形不能求得地球的質(zhì)量（）A.已知地球的半徑和地球表面的重力加速度B.已知近地衛(wèi)星的周期和它的向心加速度C.已知衛(wèi)星的軌道半徑和運行周期D.已知衛(wèi)星質(zhì)量和它的離地高度【答案】D【解析】A、地球表面的物體受到的地球的重力等于萬有引力，即，因此，可求出地球的質(zhì)量，故A正確；B、已知近地衛(wèi)星的周期和它的向心加速度，根據(jù)圓周運動向心加速度公式得：，所以能求出近地衛(wèi)星的軌道半徑①，也就是地球半徑。再根據(jù)萬有引力提供向心力得②，所以由①②可以求出地球質(zhì)量。故B正確；C、已知衛(wèi)星的軌道半徑和運行周期，根據(jù)萬有引力提供向心力得，，故C正確；D、根據(jù)萬有引力提供向心力，其中衛(wèi)星質(zhì)量在等式中消去，只知道衛(wèi)星離地高度不能求出地球質(zhì)量，故D錯誤；本題選不能求得地球的質(zhì)量的，故選D。【點睛】解答萬有引力定律在天體運動中的應用時要明確天體做勻速圓周運動，其受到的萬有引力提供向心力，會用線速度、角速度、周期表示向心力，同時注意公式間的化簡．8.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3．軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，則（）A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度等于在軌道1上的角速度C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的速率小于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的速率D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度大于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度【答案】C【解析】A、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，由萬有引力提供向心力得：，得，可知衛(wèi)星的軌道半徑越大，速率越小，所以衛(wèi)星在軌道3上的速率小于在軌道1上的速率．A錯誤；B、由萬有引力提供向心力得：，得，則軌道半徑大的角速度小，所以衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度，B錯誤；C、從軌道1到軌道2，衛(wèi)星在Q點是做逐漸遠離圓心的運動，要實現(xiàn)這個運動必須使衛(wèi)星加速，使其所需向心力大于萬有引力，所以衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的速率小于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的速率．C正確；D、衛(wèi)星運行時只受萬有引力，由a得：加速度，則知在同一地點，衛(wèi)星的加速度相等，D錯誤；故選C。9.地球可視為球體，其自轉(zhuǎn)周期為T，在它的兩極處，用彈簧秤測得一物體重為P，在赤道上，用彈簧秤測得同一物體重為0.9P，已知萬有引力常量為G，則地球的平均密度是（）A.B.C.D.【答案】C【解析】設地球質(zhì)量為M，半徑為R，由于兩極處物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，即①，在赤道上，地球?qū)ξ矬w的萬有引力和彈簧秤對物體的拉力的合力提供向心力，則有：②，聯(lián)立①②解得：，,故選C.【點睛】解決本題的關鍵知道在地球的赤道和兩極，重力與萬有引力大小的關系，并能靈活運用．10.我國自行研制的“北斗三號”衛(wèi)星導航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供高精度的定位、測速和授時服務．靜止軌道衛(wèi)星工作在距地面高度約為5.6倍地球半徑的地球同步軌道上．已知月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期約為27天，可知月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑約為地球半徑的（）A.50倍B.60倍C.150倍D.180倍【答案】B【解析】設地球半徑為R，因為同步衛(wèi)星和月球都是繞著地球運動，故根據(jù)開普勒第三定律可得，解得，故B正確．二．多項選擇題11.關于第一宇宙速度，下列說法正確的是（）A.它是人造地球衛(wèi)星在圓形軌道上的最小運行速度B.它是人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動的最大速度C.它是能使衛(wèi)星繞地球運行的最小發(fā)射速度D.它是人造衛(wèi)星繞地球作橢圓軌道運行時在近地點的速度【答案】BC【解析】A、B、第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度,因而第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動的最大速度，A錯誤、B正確；C、7.9km/s是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運行速度，也是衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度，故C正確；D、在地面附近發(fā)射飛行器，如果速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球飛行的軌跡就不是圓，而是橢圓，因此7.9km/s不是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球飛行的最大運行速度，大于此值也可以，只不過物體做的是橢圓軌道運動，故D錯誤;故選BC.【點睛】注意第一宇宙速度有三種說法：①它是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運行速度，②它是人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運行的最大速度，③它是衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度．12.2017年11月5日19時45分，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心再次用長征三號乙運載火箭，成功發(fā)射兩顆北斗三號全球組網(wǎng)衛(wèi)星。根據(jù)計劃，2018年年底前后將發(fā)射18顆北斗三號衛(wèi)星。覆蓋“一帶一路”沿線國家，到2020年，將完成35顆北斗三號衛(wèi)星的組網(wǎng)，實現(xiàn)全球服務能力。北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)空間段由A.我國發(fā)射的同步衛(wèi)星可以定點在北京上空B.同步衛(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，它離地面的高度和環(huán)行速率都是確定的C.同步衛(wèi)星繞地球運動的線速度比第一宇宙速度小D.同步衛(wèi)星繞地球運動的向心加速度大于地球表面的重力加速度【答案】BC【解析】成功定點后的“北斗導航衛(wèi)星”，是地球同步衛(wèi)星，A、地球同步衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點，假設實現(xiàn)了“同步”，那它的運動軌道所在平面與受到地球的引力就不在一個平面上，就穩(wěn)定做圓周運動，這是不可能的，因此地球同步衛(wèi)星相對地面靜止不動，所以必須定點在赤道的正上方，故A錯誤.B、根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式,其中R為地球半徑，h為同步衛(wèi)星離地面的高度。由于同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以T為一定值，根據(jù)上面等式得出：同步衛(wèi)星離地面的高度h也為一定值。由于軌道半徑一定，則線速度的大小也一定，故B正確。C、7.9km/s即第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是圓周運動的最大的環(huán)繞速度。而同步衛(wèi)星的軌道半徑要大于近地衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)v的表達式可以發(fā)現(xiàn)同步衛(wèi)星運行的線速度一定小于第一宇宙速度，故C正確；D、地球表面向心加速度，設同步衛(wèi)星離地面的高度為h，，故D錯誤。則選BC.【點睛】本題考查了地球衛(wèi)星軌道相關知識點，地球衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動，圓心是地球的地心，萬有引力提供向心力，軌道的中心一定是地球的球心；同步衛(wèi)星有四個“定”：定軌道、定高度、定速度、定周期。13.已知地球半徑為6400km，我國的“張衡一號”衛(wèi)星在距離地面500km的圓軌道上運行，則它（）A.運行周期一定比地球同步衛(wèi)星小B.線速度一定比靜止于赤道上的物體小C.線速度大于第一宇宙速度D.角速度約為地球同步衛(wèi)星的15倍【答案】AD【解析】A、設地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，運行軌道半徑為r，線速度為v，角速度為ω，周期為T。由萬有引力提供向心力可得；所以，周期，線速度，角速度，故衛(wèi)星的軌道半徑越小，線速度、角速度越大，周期越小，該衛(wèi)星的軌道半徑比地球同步衛(wèi)星的小，則其運行周期一定比地球同步衛(wèi)星小，故A正確。B、由知其運行速度一定比地球同步衛(wèi)星大。靜止于赤道上的物體與地球同步衛(wèi)星的角速度相等，由v=ωr知，地球同步衛(wèi)星的速度比靜止于赤道上物體的速度比大，因此，其線速度一定比靜止于赤道上的物體大，故B錯誤。C、第一宇宙速度是衛(wèi)星最大的環(huán)繞速度，則知該衛(wèi)星的線速度小于第一宇宙速度。故C錯誤。D、根據(jù)得其角速度與地球同步衛(wèi)星的角速度之比，故D正確。故選AD.【點睛】解題的關鍵在于明確衛(wèi)星運行時的向心力由萬有引力提供，知道地面上物體與地球同步衛(wèi)星的周期相等。通過列式進行分析。14.經(jīng)長期觀測人們在宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”．“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個恒星的線度遠小于兩個星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠離其他天體．如圖所示，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點做周期相同的勻速圓周運動．現(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L，質(zhì)量之比為m1：m2=3：2．則可知（）A.m1、m2做圓周運動的線速度之比為2：3B.m1、m2做圓周運動的角速度之比為3：2C.m1做圓周運動的半徑為D.m2做圓周運動的半徑為【答案】AC【解析】雙星系統(tǒng)靠相互間的萬有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，則有：，則，因為，則，.根據(jù)，知，故A、C正確，B、D錯誤。故選AC.【點睛】雙星系統(tǒng)靠相互間的萬有引力提供向心力，角速度的大小相等，根據(jù)向心力的關系求出轉(zhuǎn)動的半徑之比，從而得出線速度大小之比．三．計算題15.（1）開普勒行星運動第三定律指出：行星繞太陽運動的橢圓軌道的半長軸a的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方成正比，即=k，k是一個對所有行星都相同的常量．將行星繞太陽的運動按圓周運動處理，請你推導出太陽系中該常量k的表達式．已知引力常量為G，太陽的質(zhì)量為M太．（2）開普勒定律不僅適用于太陽系，它對一切具有中心天體的引力系統(tǒng)（如地月系統(tǒng)）都成立．經(jīng)測定月地距離為3.84×108m，月球繞地球運動的周期為2.36×106s，試計算地球的質(zhì)量M地．（G=6.67×10﹣11N?m2/kg2，結(jié)果