2020-2021学年广东省肇庆市高一（下）物理周练（410）物理试卷新人教版

这是一份2020-2021学年广东省肇庆市高一（下）物理周练（410）物理试卷新人教版，共5页。

1. 宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象，若飞船质量为m，距地面高度为ℎ，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为（ ）
A.0B.GM(R+ℎ)2C.GMm(R+ℎ)2D.GMℎ2

2. 在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季．如图所示，从地球绕太阳的运动规律分析，下列判断正确的是（ ）

A.在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
B.在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
C.春夏两季比秋冬两季时间短
D.春夏两季和秋冬两季时间长度相同

3. 一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上沿竖直方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经过时间t落回抛出点，已知该星球半径为R，则该星球的第一宇宙速度为（ ）
A.2v0RtB.v0RtC.v0R2tD.无法确定

4. 已知现在地球的一颗同步通信卫星信号最多覆盖地球赤道上的经度范围为2α，如图所示．假设地球的自转周期变大，周期变大后的一颗地球同步通信卫星信号最多覆盖的赤道经度范围为2β，则前后两次同步通信卫星的运行周期之比为（ ）

A.cs3βcs3αB.sin3βsin3α
C.cs32αcs32βD.sin32αsin32β

5. 2019年热映的《流浪地球》中，人类带着地球逃出太阳系，采取了转圈扔铁饼的方式．先把地球绕太阳的公转轨道Ⅰ由圆形改为椭圆形轨道Ⅱ，再进入木星的圆轨道Ⅲ，途中只需在P和Q进行两次引擎推进，P和Q分别是椭圆轨道Ⅱ与轨道Ⅰ和轨道Ⅲ的切点，则（ ）

A.地球在轨道Ⅰ运动的速率小于在轨道的运动速率
B.地球在轨道Ⅰ运动的周期大于在轨道Ⅲ运动的周期
C.途中两次引擎推进分别设置在P点加速，Q点减速
D.地球在轨道Ⅱ经过P点速度大于经过Q点的速度

6. 太阳系中几乎所有天体包括小行星都自转，自转导致星球上的物体所受的重力与万有引力的大小之间存在差异，有的两者的差异可以忽略，有的却不能忽略．若有一个这样的星球，半径为R，绕过两极且与赤道平面垂直的轴自转，测得其赤道上一物体的重力是两极上的78．则该星球的同步卫星离星球表面的高度为（ ）
A.78RB.RC.2RD.22R

7. 2019年4月10日，人类首张黑洞“照片”问世．黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体，它具有的超强引力使光也无法逃离它的势力范围，即黑洞的逃逸速度大于光速．理论分析表明：星球的逃逸速度是其第一宇宙速度的2倍．已知地球绕太阳公转的轨道半径约为1.5×1011m，公转周期约为3.15×107s，假设太阳演变为黑洞，它的半径最大为（太阳的质量不变，光速c=3.0×108m/s）（ ）
A.1kmB.3kmC.100kmD.300km

8. 宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统．设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，转动周期为T，轨道半径分别为RA、RB且RA
A.星体A的向心力大于星体B的向心力
B.星球A的线速度一定大于星体B的线速度
C.星球A和星体B的质量之和为4π2(RA+RB)3GT2
D.双星的总质量一定，若双星之间的距离增大，其转动周期也变大

9. 两颗人造地球卫星质量之比是1：2，轨道半径之比是3：1，则下述说法中，正确的是（ ）
A.它们的周期之比是3：1B.它们的线速度之比是1：3
C.它们的向心加速度之比是1∶9D.它们的向心力之比是1∶9

10. 2019年3月10日，全国政协十三届二次会议第三次全体会议上，相关人士透露：未来十年左右，月球南极将出现中国主导、多国参与的月球科研站，中国人的足迹将踏上月球．假设你经过刻苦学习与训练后成为宇航员并登上月球，你站在月球表面沿水平方向以大小为v0的速度抛出一个小球，小球经时间t落到月球表面上的速度方向与月球表面间的夹角为θ，如图所示.已知月球的半径为R，引力常量为G．下列说法正确的是（ ）

A.月球表面的重力加速度为v0t
B.月球的质量为v0R2tanθGt
C.月球的第一宇宙速度 v0Rtanθt
D.绕月球做匀速圆周运动的人造卫星的最小周期为2πRtv0sinθ
解答题

2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，实现人类探测器首次在月球背面软着陆。设搭载探测器的轨道舱绕月球运行半径为r，月球表面重力加速度为g，月球半径为R，引力常量为G，求：
（1）月球的质量M和平均密度ρ；

（2）轨道舱绕月球的速度v和周期T.

由于地球的自转，物体在地球上不同纬度处随地球自转所需向心力的大小不同，因此同一个物体在地球上不同纬度处重力大小也不同，在地球赤道上物体受到的重力与其在地球两极点受到的重力大小之比约为299:300，因此我们通常忽略两者的差异，可认为两者相等．而有些星球却不能忽略．假如某星球因为自转的原因，一物体在赤道上的重力与其在该星球两极点受到的重力大小之比为7:8．已知该星球的半径为R．
（1）求绕该星球运动的同步卫星的轨道半径r；

（2）若已知该星球赤道上的重力加速度大小为g，引力常量为G，求该星球的密度ρ．
参考答案与试题解析
2020-2021学年广东省肇庆市高一（下）物理周练（4.10）物理试卷
选择题
1.
【答案】
B
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
由重力等于万有引力，可求出飞船所在处的重力加速度大小。
【解答】
解：太空中，重力等于万有引力：mg′=GMm(R+ℎ)2，
可得：g′=GM(R+ℎ)2，则B正确，ACD错误．
故选B．
2.
【答案】
A
【考点】
开普勒定律
【解析】
本题考查万有引力与天体运动．
【解答】
解：根据开普勒第二定律，对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化．近日点连线短，在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大；远日点连线长，在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较小；春夏两季比秋冬两季时间长．
故选A．
3.
【答案】
A
【考点】
竖直上抛运动
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：竖直上抛落回原点的速度大小等于初速度，方向与初速度相反．
设星球表面的重力加速度为g，由竖直上抛规律可得：
v0=−v0+gt
解得：g=2v0t
由万有引力等于重力，万有引力提供向心力可得：
mg=mv2R
解得：v=gR=2v0Rt，故A正确．
故选A．
4.
【答案】
A
【考点】
同步卫星
【解析】
本题考查了万有引力定律在天体中的运用．
【解答】
解：设地球的半径为R，根据题图可知，同步卫星的轨道半径r=Rcsα，
同理，假设地球的自转周期变大，同步卫星的轨道半径r′=Rcsβ，
对于同步卫星，由万有引力提供向心力有GMmr2=m(2πT)2r，解得T=4π2r3GM，
代入轨道半径，得前后两次同步卫星的运动周期之比TT′=cs3βcs3α．
故选A．
5.
【答案】
D
【考点】
向心力
万有引力定律及其应用
人造卫星上进行微重力条件下的实验
【解析】
根据变轨的原理比较地球在不同轨道上P点和Q点的速度大小；
根据开普勒第三定律，结合椭圆半长轴和圆周的半径之比得出周期之比；
根据开普勒第二定律，判断在轨道Ⅱ经过P点和Q点的速度。
【解答】
解：A．根据万有引力提供向心力得，运行速度为：v=GMr，地球在轨道Ⅰ的半径小，运动的速率大于在轨道Ⅲ的运动速率，故A错误；
B．根据开普勒第三定律可知：a3T2=k，地球在轨道Ⅰ的半径小，运动的周期小于在轨道Ⅲ的运动周期，故B错误；
C．地球从轨道Ⅰ两次变轨到轨道Ⅲ，根据变轨原理可知，在PQ两点均需要加速，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，相等时间内扫过的面积相等，故地球在轨道Ⅱ经过P点速度大于经过Q点的速度，故D正确．
6.
【答案】
B
【考点】
随地、绕地问题
【解析】
赤道上的物体受到的万有引力与重力之差提供了物体随星球自转而做圆周运动所需要的向心力，应用万有引力定律与牛顿第二定律求出同步卫星的轨道半径，然后求出同步卫星离地面的高度
【解答】
解：设物体质量为m，星球质量为M，星球的自转周期为T，物体在星球两极时，万有引力等于重力，有GmMR2=mg，
物体在星球赤道上随星球自转时，向心力由万有引力的一部分提供，GmMR2=mg′+Fn，mg′=78mg，
则Fn=18GMmR2=m(2πT)2R，星球的同步卫星的周期等于自转周期，设其离星球表面的高度为ℎ，则有GMm′(R+ℎ)2=m′(2πT)2(R+ℎ)，
联立得：ℎ=R，则B正确．
故选：B．
7.
【答案】
B
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：地球绕太阳做圆周运动的向心力由万有引力提供GMmr2=mv2r=mω2r=m(2πT)2r
解得太阳的质量M=4π2r3GT2
太阳的第一宇宙速度v1=GMR
假设太阳演变为黑洞，它的逃逸速度v2=2v1>c
解得R<8π2r3c2T2=3000m=3km，故B符合题意．
故选B．
8.
【答案】
C,D
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
双星靠相互间的万有引力提供向心力，角速度相等，根据转动半径的大小，比较线速度大小．根据万有引力提供向心力求出双星的质量之和．
【解答】
解：A．双星靠相互间的万有引力提供向心力，知向心力大小相等，故A错误；
B．双星的角速度相等，根据v＝rω知，星球A的线速度一定小于星球B的线速度，故B错误；
C．对于A，有：GmAmBL2=mARAω2，对于B，有：GmAmBL2=mBRBω2，ω=2πT，L＝RA+RB，联立解得mA+mB=4π2(RA+RB)3GT2．故C正确；
D．根据mA+mB=4π2(RA+RB)3GT2=4π2L3GT2，双星之间的距离增大，总质量不变，则转动的周期变大，故D正确．
故选CD．
9.
【答案】
B,C
【考点】
随地、绕地问题
万有引力定律及其应用
向心加速度
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：人造地球卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供有：GMmr2=mv2r=m(2πT)2r=ma解得：T=4π2r2GM知，
T1I2=F13r23=331，故A错误；
y=GMr知:v1v2=r2r1=13，故B正确；
a=GMr2知，a1a2=r1211=19，故C正确；
F=GMnr2知，F1F2=m1m1⋅p12r12=12×19=118，故D错误．
故选BC．
10.
【答案】
B,C
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：物体在月球表面做平抛运动，落地时物体竖直方向的速度vy=v0tanθ,vy=gt可知月球表面的重力加速度g=v0tanθt，A错误；
根据GMmR2=mg可知M=v0R2tanθGt，B正确；
根据GMmR2=mv2R得v=v0Rtanθt，C正确；
根据GMmR2=m2πT2R，可得其最小周期为 2πRtv0tanθ，D错误．
故选BC．
解答题
【答案】
解：（1）在月球表面：m0g=GMm0R2，则M=gR2G
月球的密度：ρ=MV=gR2G/43πR3=3g4πGR；
（2）轨道舱绕月球做圆周运动的向心力由万有引力提供：GMmr2=mv2r
解得：v=gR2r
T=2π⋅rv=2πr3gR2．
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
（1）卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的周期，根据向心力公式列方程求解中心天体的质量，结合中心天体的体积求解密度；
（2）卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的轨道半径，根据向心力公式列方程比较卫星线速度和周期。
【解答】
解：（1）卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的周期，根据向心力公式列方程求解中心天体的质量，结合中心天体的体积求解密度；
（2）卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的轨道半径，根据向心力公式列方程比较卫星线速度和周期．
【答案】
解：（1）绕该星球运动的同步卫星的轨道半径为2R；
（2）则该星球的密度为6g7GπR．
【考点】
万有引力定律及其应用
向心力
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）设物体质量为m，星球质量为M，星球的自转周期为T，
物体在星球两极时，所受的万有引力等于其重力，即F万=GMmR2=G极，
物体在星球赤道上随星球自转时的向心力由万有引力的一个分力提供，另一个分力就是重力G赤，有F万=G赤+Fn
因为G赤=78G极，得Fn=18GMmR2=m(2πT)2R
该星球的同步卫星的周期等于该星球的自转周期T，则有GMmr2=m2πT2r
联立解得r=2R．
（2）在星球赤道上，有78GMmR2=mg，
可得M=8gR27G，
又因为星球的体积V=43πR3，
所以该星球的密度ρ=MV=6g7GπR．