2021-2022学年黑龙江省哈尔滨市第九中学校高一下学期4月阶段性验收考试物理试卷

哈尔滨市第九中学2021——2022年度下学期

4月阶段性评价考试

高一学年物理学科试卷

（考试时间：90分钟　满分：100分）

Ⅰ卷（选择题，14小题，共46分）

一、单项选择题（每题3分，共30分）

1. 人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程中，生动的呈现了物理科学家勇于创新的科学精神，同时体现了他们的科学态度与责任，关于科学家和他们的贡献正确的是（　　）

A. 开普勒经过多年的天文观测，并对获取的数据进行处理，归纳总结出开普勒三定律

B 卡文迪许发现了万有引力定律并通过实验测出了引力常量

C. 哥白尼得出所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值相等

D. 牛顿通过月地检验，说明了地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力遵从相同的规律

2. 人类是在不断的科学探究中经历着成功与失败，每一次的成功与失败都是人类向真理迈进的一大步。2022年3月23日15时40分，中国航天“天宫课堂”第二课开课了，这次在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空科学探究。授课期间，航天员演示了“水油分离实验”和“太空抛物实验”等，并与地面课堂的师生就实验现象进行了充分讨论，以下说法正确的是（　　）

A. “天宫”中水和油由于没有受到地球引力而处于漂浮状态

B. “天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间

C. 在“天宫”中“水油实验”的原理是水和油密度不同，使其旋转做圆周运动，利用离心作用使水油分离

D. 在“天宫”中“太空抛物实验”时冰墩墩被抛出后，做平抛运动

3. 随着国际石油供应日趋紧张，各国对石油的勘探也在进一步加强，在探测的过程中，遇到空腔或存在其他物质时，引力会发生变化，引起该地区重力加速度的大小和方向发生微小的变化，以此来探寻石油区域的位置。可以将模型简化为一质量为M、半径为R的密度均匀的球体，在距离球外表面为R的地方有一质量为m的质点，此时大球体对质点的万有引力为F，如图所示，现在从M中挖去一半径为0.5R的球体，则剩下部分对m的万有引力为（　　）

A.  B.  C.  D.

4. 如图所示，沿竖直杆以速度v匀速下滑的物体A通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B，细绳与竖直杆间的夹角为θ，则以下说法正确的是（　　）

A. 物体B向右匀速运动 B. 物体B向右匀加速运动

C. 物体B的速度为 D. 物体B的速度为

5. 法国著名科学方法论学者阿雷说过：“科学的基本活动就是探索和制定模型”。宇宙中某一质量为M、半径为R的星球，有三颗质量不同的卫星A、B、C在同一平面上沿逆时针方向做圆周运动，其位置关系如图所示。其中A到该星球表面的高度为h，已知万有引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）

A. 卫星A的公转周期为 B. 卫星A的线速度最小

C. 卫星B的角速度比卫星A的角速度小 D. 卫星A受到的向心力最大

6. 哈九中物理第二课堂上，学生们为了探究转动圆盘上的物体发生相对滑动与哪些因素有关，如图所示，学生用可以缓慢转动的圆盘进行实验，A、B、C三个物体放在水平旋转圆盘上，已知A、B、C物体与圆盘间的动摩擦因数分别为均为μ、2μ、4μ且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B、C的质量分别为m、2m、4m，A、B离轴的距离为R，C离轴的距离为2R，重力加速度取g，当缓慢增加圆盘转速，学生通过实验和计算可以得出的结论是（　　）

A. 物体B发生滑动时角速度为

B. 物体C发生滑动时角速度为

C. 物体C先滑动，随后物体A、B一起滑动

D 物体A先滑动，随后物体B、C一起滑动

7. 匀变速直线运动中我们学习了追及相遇问题，可以应用学过的知识进行迁移，解决天体运动过程中的追及相遇问题。如图所示，A和B两行星绕同一恒星C做圆周运动，旋转方向相同，A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，某一时刻两行星相距最远，则（　　）

A. 经过两行星相距最近

B. 经过两行星相距最近

C. 经过两行星再次相距最远

D. 经过两行星再次相距最远

8. 关于引力波，早在1916年爱因斯坦基于广义相对论预言了其存在.1974年拉塞尔赫尔斯和约瑟夫泰勒发现赫尔斯—泰勒脉冲双星，这双星系统在互相公转时，由于不断发射引力波而失去能量，逐渐相互靠近，此现象为引力波的存在提供了首个间接证据．科学家们猜测该双星系统中体积较小的星球能“吸食”另一颗体积较大的星球表面的物质，达到质量转移的目的，则关于赫尔斯—泰勒脉冲双星周期T随双星之间的距离L变化的关系图象正确的是(　　)

A.  B.

C.  D.

9. 如图所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面启动后，以的加速度竖直向上匀加速运动，火箭升到离地面高度为R时，测试仪器对平台的压力与启动前压力之比为（　　）（已知地球半径为R，g为地面附近的重力加速度）

A. 1 B.  C.  D.

10. 假定太阳系一颗质量均匀、可看成球体的小行星，自转原来可以忽略.现若该星球自转加快，角速度为ω时，该星球表面的“赤道”上物体对星球的压力减为原来的．已知引力常量G，则该星球密度ρ为

A.  B.  C.  D.

二、不定项选择题（每题4分，共16分。每小题至少有两个选项正确，选不全的得2分，有选错的得0分）

11. 2021年9月17日，“神舟十二号”返回舱在东风着陆场安全降落。返回舱从工作轨道Ⅰ返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道Ⅱ与圆轨道Ⅰ、Ⅲ分别相切于P、Q两点，返回舱从轨道Ⅲ上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是（　　）

A. 返回舱在Ⅰ轨道上P需要向运动方向的反方向喷气进入Ⅱ轨道

B. 返回舱在Ⅱ轨道上运动的周期小于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期

C. 返回舱在Ⅲ轨道上Q点的速度的大小大于Ⅱ轨道上P点速度的大小

D. 返回舱在Ⅰ轨道上经过P点时的加速度等于在Ⅱ轨道上经过P点时的加速度

12. 如图所示，a为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，b为近地轨道卫星，c为同步轨道卫星，d为高空探测卫星。若a、b、c、d绕地球转动方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（　　）

A. a、b、c、d中，a的加速度最大

B. a、b、c、d中，b的线速度最大

C. a、b、c、d中，d的周期大于24小时

D. c可以经过地球两极上空

13. 如图甲所示，长为2L的竖直细杆下端固定在位于地面上的水平转盘上，一质量为m的小球接上长度均为L不可伸长的两相同的轻质细线a、b，细线能承受的最大拉力为6mg，a细线的另一端结在竖直细杆顶点A，细线b的另一端结在杆的中点B。当杆随水平转盘绕竖直中心轴匀速转动时，将带动小球在水平面内做匀速圆周运动，如图乙。不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　）

 

A. 当细线b刚好拉直时，杆转动的角速度

B. 当细线b刚好拉直时，杆转动的角速度

C. 当细线b刚好拉直时，细线a拉力

D. 当细线断开时，杆转动的角速度

14. 某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星，春分那天（太阳光直射赤道）在日落后的12小时内有t1时间该观察者看不见此卫星．已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，地球自转周期为T，卫星的绕行方向与地球转动方向相同，不考虑大气对光的折射．下列说法中正确的是（　　）（注：，）

A. 同步卫星离地高度为

B. 同步卫星离地高度为

C.

D.

Ⅱ卷（非选择题，7小题，共54分）

三、实验题

15. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：

（1）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右标出的刻度，此时可研究向心力的大小与_______的关系。

A．质量m　　B．角速度ω　　C．半径r

（2）在（1）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出4个格，右边标尺露出1个格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为_______；其他条件不变若增大手柄转动的速度，则左右两标尺的示数将_______，两标尺示数的比值_______。（选填：变大、变小或不变）

16. （1）在“研究平抛物体的运动”中，实验装置如图所示，下列说法正确的是_______；

A．将斜槽的末端切线调成水平

B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行

C．斜槽轨道必须光滑

D．每次释放小球时的位置越高，实验效果越好

（2）某同学通过实验对平抛运动进行研究，他在竖直坐标纸上记录了抛物线轨迹的一部分，如图所示，O点不是抛出点，x轴沿水平方向，由图中所给的数据可求出平抛物体的初速度v0＝_______m/s，B点的速度vB＝_______m/s；抛出点的坐标x＝_______cm，y＝_______cm。（g取10m/s2，结果均保留两位有效数字，）

四、计算题

17. 木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为v0时，上升的最大高度可达h。已知艾奥的半径为R，引力常量为G，忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：

（1）艾奥表面的重力加速度；

（2）艾奥的的质量M。

18. 一次飞镖比赛中，为了增加比赛的难度，在运动员与圆形靶之间放入一个在竖直面以角速度ω匀速旋转的圆盘，圆盘盘面与圆形靶面平行且它们圆心通过同一中心轴，圆盘上有三个狭缝将圆盘均匀分成三个扇形，圆盘半径足够大，忽略圆盘的厚度和飞镖的长度，当圆盘的一个狭缝处于竖直方向时，运动员将飞镖在中心轴正上方且距离圆盘左侧6m的位置以速度水平射出，飞镖射出恰好能穿过圆盘的狭缝，最终射到靶心O处，圆盘的圆心与靶心间的距离为6m重力加速度g＝10m/s2，射出的飞镖做平抛运动，求：

（1）圆盘ω角速度是多少？

（2）飞镖射出时距中心轴线高度？

19. 如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置。两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为3mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75mg，求a、b两球落地点间的距离。

20. 拉格朗日点指在两个大天体引力作用下，能使小物体稳定的点（小物体质量相对两大天体可忽略不计）。这些点的存在由法国数学家拉格朗日于1772年推导证明的，1906年首次发现运动于木星轨道上的小行星（见脱罗央群小行星）在木星和太阳的作用下处于拉格朗日点上。在每个由两大天体构成的系统中，按推论有5个拉格朗日点，其中连线上有三个拉格朗日点，分别是L1、L2、L3，如图所示。我国发射的“鹊桥”卫星就在地月系统平衡点L2点做周期运动，通过定期轨控保持轨道的稳定性，可实现对着陆器和巡视器的中继通信覆盖，首次实现地月L2点周期轨道的长期稳定运行。设某两个天体系统的中心天体质量为M，环绕天体质量为m，两天体间距离为L，万有引力常量为G，L1点到中心天体的距离为R1，L2点到中心天体的距离为R2。求：

（1）处于L1点小物体的向心加速度；

（2）处于L2点小物体运行的线速度；

（3）为了进一步的通信覆盖，发射两颗质量均为m0的卫星，分别处于L1、L2点，L1、L2到环绕天体的距离近似相等（远小于L），两卫星与环绕天体同步绕中心天体做圆周运动，忽略卫星间的引力，求中心天体对环绕天体的引力与它对两卫星的引力之和的比值？

答案

1-10 DCCCC  DBBDB  11.CD  12.BC  13.BCD  14.BC 

15. ①. B    ②. 1：2    ③. 变大    ④. 不变

16. ①. AB##BA    ②. 4.0    ③. 5.7    ④. －80    ⑤. －20

17. （1）设艾奥表面的重力加速度为g，根据运动学规律有

解得

方向竖直向下；

（2）艾奥表面质量为m的物体所受万有引力等于重力，即

解得

18. （1）飞镖水平方向

圆盘转过的圆心角

飞镖射出恰好能穿过圆盘狭缝

代入数据求得

（2）飞镖水平方向

竖直方向

求得

19. 设a球到达最高点时的速度为va，根据向心力公式有

mg＋FNa=m

解得

设b球到达最高点时的速度为vb，根据向心力公式有

mg-FNb=m

即

解得

两小球脱离轨道后均做平抛运动，设所用时间为t，则

竖直方向

2R=gt2

水平方向

xa=vat

xb=vbt

解得

xa=4R

xb=R

故a、b两球落地点间的距离为

Δx=xa-xb=3R

20. （1）设处于点的小物体质量为，则小物体所受向心力由两天体的万有引力合力来提供，可得

解得

（2）设处于点的小物体质量为，则小物体所受向心力由两天体的万有引力合力来提供，可得

解得

（3）中心天体对环绕天体的引力为

中心天体对两卫星的引力之和为

设处于点的小物体与环绕天体相距x，由于x远小于L，所以有

则中心天体对环绕天体的引力与它对两卫星的引力之和的比值为