资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩4页未读，
继续阅读
江苏省苏州市巴城中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）
展开
这是一份江苏省苏州市巴城中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含江苏省苏州市巴城中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、江苏省苏州市巴城中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共25页， 欢迎下载使用。
1.本试卷总分为100分，考试时间为75分钟。
2.本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答题前，务必将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。
3.请将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。
4.考试结束，将答题卡交回。
一、单项选择题（本大题共11题，每题4分，共计44分。）
1. 下列几种说法正确的是（ ）
A. 物体受到变力作用，一定做曲线运动
B. 物体受到恒力作用，一定做直线运动
C. 物体所受的合力方向与速度方向不共线时，一定做曲线运动
D. 如果合力方向与速度方向在同一直线上，则物体的速度方向不改变，只是速率发生变化
【答案】C
【解析】
【详解】A．物体受到变力作用时，若合力方向与速度方向共线，则物体做直线运动，故A错误；
BC．物体受到恒力作用时，若合力方向与速度方向不共线，则物体做曲线运动，故B错误，C正确；
D．如果合力方向与速度方向相反，则物体的速度成为零后反向加速运动，故D错误。
故选C。
2. 如图所示是行星m绕恒星M运行的示意图，下列说法正确的是（ ）
A. 速率最大点是B点
B. 速率最小点是C点
C. m从A点运动到B点做减速运动
D. m从A点运动到B点做加速运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB．行星运动至近恒星点A速度最大，远恒星点B速度最小，AB错误；
CD．m从A到B引力做负功，做减速运动，C正确，D错误。
故选C。
3. 下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是（ ）
A. 地球的第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度
B. 地球的第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚的最小发射速度
C. 同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D. 中国发射的嫦娥四号探测器，其发射速度大于地球的第三宇宙速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，为7.9km/s，也是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，故A错误；
B．第二宇宙速度是物体挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度，为11.2km/s，故B正确；
C．同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度一定小于地球的第一宇宙速度，故C错误；
D．嫦娥四号探测器发射出去后绕地球做椭圆运动，没有离开地球束缚，故嫦娥四号的发射速度大于7.9km/s，小于11.2km/s，故D错误。
故选B。
4. 火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量，一宇航员在地球上最多能举起120kg的物体，那么他在火星上最多能举起的物体质量为（ ）
A. 270kgB. 225kgC. 450kgD. 180kg
【答案】A
【解析】
【详解】根据星球表面的万有引力等于重力，有
，
所以火星与地球上重力加速度之比
宇航员在地球上最多能举起120kg的物体，由于举力一定，故
解得
故选A。
5. 下列有关生活中的圆周运动的实例分析，正确的是（ ）
A. 图1为汽车通过凹形桥最低点的情境。此时汽车受到的支持力小于重力
B. 图2为演员表演“水流星”的情境。当小桶刚好能通过最高点时，小桶及桶中的水只受重力作用，处于完全失重状态
C. 图3为火车转弯的情境。火车超过规定速度转弯时，车轮会挤压内轨
D. 图4为洗衣机脱水筒。其脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而被甩出
【答案】B
【解析】
【详解】A．图1为汽车通过凹形桥最低点的情境。汽车所受的合力提供向心力，所以此时汽车受到的支持力大于重力，故A错误；
B．图2为演员表演“水流星”的情境。当小桶刚好能通过最高点时，重力提供向心力，小桶及桶中的水只受重力作用，处于完全失重状态，故B正确；
C．图3为火车转弯的情境。火车超过规定速度转弯时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，此时外轨对车轮有支持力，根据牛顿第三定律可知车轮会挤压外轨，故C错误；
D．图4为洗衣机脱水筒。其脱水原理是衣服对水滴的吸附力小于水滴做圆周运动需要的向心力，做离心运动，从而被甩出，故D错误。
故选B
6. 如图所示，整个装置可绕中心轴转动，两质量不同的小球穿在光滑的杆上，并用轻绳相连，稳定时角速度为，两球转动半径，下列说法正确的是（ ）
A. 两球的线速度之比为B. 两球的质量之比为
C. 两球的向心加速度之比为D. 两球运动的周期之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．两球的角速度相等，由可得两球的线速度之比为
故A错误；
B．轻绳的作用力提供两球做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得
可得两球的质量之比为
故B错误；
C．由可得两球的向心加速度之比为
故C正确；
D．由可得两球运动的周期之比为
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，是轨道的水平直径，为圆心，一个小球静止在轨道的最低点。现给小球水平向左的初速度，小球沿圆轨道向上运动到点时刚好离开圆轨道，此后小球恰能通过点，为点上方与等高的位置，与水平方向的夹角为，不计小球的大小，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小球刚要脱离圆轨道时，小球的速度大小为，此时对小球
小球脱离轨道后，小球将做斜抛运动，则小球在D点时的水平方向
在竖直方向
以上各式联立，解得
即
故选C。
8. 随着科技的发展，人类的脚步已经踏入太空，并不断向太空发射人造卫星以探索地球和太空的奥秘。如图所示为绕地球旋转的两颗人造地球卫星，它们绕地球旋转的角速度分别为、。关于它们的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星1绕地球旋转的周期小于卫星2
B. 卫星1绕地球旋转的角速度小于卫星2
C. 卫星1绕地球旋转的向心加速度小于卫星2
D. 若某一时刻卫星1、2以及地心处在同一直线上，我们说此时两颗卫星相距最近。从此时开始计时，两卫星要再次相距最近，需要的时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】ABC．根据
得
，，
卫星1的运动半径小于卫星2的运动半径，则卫星1绕地球旋转的周期小于卫星2，卫星1绕地球旋转的角速度大于卫星2，卫星1绕地球旋转的向心加速度大于卫星2，A正确，BC错误；
D．两卫星要再次相距最近，卫星1比卫星2多转动一周，则
得
D正确。
故选AD。
9. 量子卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知（ ）
A. 同步卫星与量子卫星的运行周期之比为
B. 同步卫星与P点的速度之比为
C. 量子卫星与同步卫星的速度之比为
D. 量子卫星与P点的速度之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由开普勒第三定律得
又由题意知
r量=mR
r同=nR
所以
故A错误；
B．P为地球赤道上一点，P点的角速度等于同步卫星的角速度，根据
v=ωr
有
故B错误；
C．根据
得
所以
故C正确；
D．综合上述分析，有
v同=nvP
得
故D错误。
故选C。
10. 如图所示，一飞行器围绕地球沿半径为r的圆轨道1运动。经P点时，启动推进器短时间向前喷气使其变轨，2、3是与轨道1相切于P点的可能轨道。则飞行器（ ）
A. 变轨后将沿轨道2运动
B. 相对于变轨前运行周期变长
C. 变轨前、后在两轨道上经P点的速度大小相等
D. 变轨前、后在两轨道上经P点的加速度大小相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．经P点时，启动推进器短时间内向前喷气使其变轨，飞行器将做减速运动，则会有
飞行器将做近心运动，轨道半径减小，将沿轨道3运动，A错误；
B．根据开普勒第三定律可知，因轨道半径变小，则运动周期变短，B错误；
C．因变轨过程是飞行器向前喷气的过程，为减速过程，变轨前、后在两轨道上经P点的速度大小不相等，C错误；
D．飞行器在P点都是万有引力产生加速度，有
可知飞行器变轨前、后在两轨道上经P点的加速度大小相等，D正确。
故选D
11. 如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间夹角为，一条长度为l的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，细线拉力F随变化关系如图2所示。重力加速度g取，由图2可知（ ）
A. 小球的角速度为时，小球刚离开锥面
B. 母线与轴线之间夹角
C. 小球质量为
D. 绳长为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据图乙可知，当小球角速度满足
小球恰好要离开锥面，此时角速度为
可知小球的角速度为时，小球刚离开锥面，故A正确；
BCD．当小球将要离开锥面时，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有
即
当小球离开锥面后，设绳子与竖直方向的夹角为，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有
即
则根据图乙，结合所得绳子拉力与的函数关系可知，当小球离开锥面后
当小球未离开锥面时，分析小球受力情况，水平方向，根据牛顿第二定律有
竖直方向根据平衡条件有
联立可得
根据图乙，结合所得函数关系可得
，
联立解得
，，
故D正确，BC错误。
故选AD。
二、非选择题（本大题共5小题，共56分.其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分）
12. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验：
①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题：
（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______________；
A. 探究小车速度随时间变化规律
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
D. 探究平抛运动的特点
（2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第___________层塔轮（填“一”“二”或“三”）。
②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题：
（3）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为__________；
（4）实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度的关系，作出图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.3m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由图线可得滑块P质量__________kg（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）C （2）一
（3）
（4）0.30
【解析】
【小问1详解】
在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。
A．探究小车速度随时间变化规律，利用极限思想计算小车的速度，故A错误；
B．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误；
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故C正确；
D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D错误。
故选C。
【小问2详解】
把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。
【小问3详解】
挡光条的线速度为
则滑块P的角速度为
【小问4详解】
根据向心力大小公式
所以图线的斜率为
解得，滑块P质量为
13. 如图所示，一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部。（取）
（1）如果汽车以的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大；
（2）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零。
【答案】（1）4640N；（2）
【解析】
【详解】（1）当汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，受重力mg和拱桥的支持力F，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律，汽车对拱桥的压力为4640N；
（2）当汽车以速度v经过最高点时压力恰好零，则汽车只受重力，根据牛顿第二定律有
解得
14. 宇航员站在一星球表面上高h（远小于星球半径）处，沿水平方向抛出一个小球，抛出时初速度为v，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的水平距离为L，已知该星球的半径为R，引力常数为G。
（1）该星球的质量为多少；
（2）若要使水平抛出的小球不落下来而环绕星球做圆周运动，则至少需要以多大的速度抛出小球。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）小球在星球表面做平抛运动，在水平方向上有
在竖直方向有
联立解得
在星球表面，万有引力等于重力，则有
解得
（2）根据万有引力等于向心力得
解得
抛出小球的速度至少为
15. 为了研究过山车的原理，物理小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为37°、长L=4.0m的粗糙的倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连，圆轨道半径R=0.4m，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图所示。一个m=1kg的小物块以初速度v0=4.0m/s，从某一高处水平抛出，到A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数μ=0.50（g取10m/s2，sin37°=0.60，cs37°=0.80）求：
（1）小物块能够顺利通过圆轨道最高点E的最小速度为多少；
（2）小物块的抛出点和A点的高度差；
（3）小物块滑到竖直圆轨道的底端C点时对轨道的压力为多大。
【答案】（1）2m/s；（2）0.45m；（3）112.5N
【解析】
【详解】（1）设小物块能够顺利通过圆轨道最高点E的最小速度为v1，此时小物块受到的重力mg恰好提供向心力，即
解得v1=2m/s。
（2）设小物块的抛出点和A点的高度差为h，经时间t到达A处时，竖直分速度为。则由题意并根据运动学规律有
=gt=v0tan37°
解得h=0.45m。
（3）小物块从A点运动到斜面底端B的过程做匀加速直线运动，设加速度大小为a，则根据牛顿第二定律有
小物块在A点时的速度大小为
设小物块运动到B点时的速度大小为vB，则根据运动学公式有
小物块从B点到圆轨道最低点C的过程做匀速直线运动，即
vB=vC
在圆轨道最低点，轨道对小物块的支持力FN和小物块重力mg的合力提供向心力，即
解得FN=112.5N。根据牛顿第三定律可得小物块滑到竖直圆轨道的底端C点时对轨道的压力大小为
F压=FN=112.5N
16. 神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，不考虑其他天体的影响。A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。
(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m′的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，试求的表达式（用m1、m2表示）；
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；
(3)恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量ms的2倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率，运行周期，质量，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？（，）
【答案】(1)；(2)；(3)估算过程见解析，星B有可能是黑洞
【解析】
【详解】(1)设A、B圆轨道半径分别为r1、r2，由题意知，A、B做匀速圆周运动的角速度相同，设其为ω。由牛顿运动定律，有
，，
设A、B之间的距离为r，又
由上述各式得
①
由万有引力定律，有
将①代入得
令
比较可得
②
(2)由牛顿第二定律，有
③
又可见星A的轨道半径
④
由②③④式解得
⑤
(3)将
代入⑤式，得
代入数据得
⑥
设
（）
将其代入⑥式，得
⑦
可见，的值随n的增大而增大，试令
得
⑧
若使⑦式成立，则n必大于2，即暗星B的质量m2必大于2ms，由此得出结论：暗星B有可能是黑洞。
1.本试卷总分为100分，考试时间为75分钟。
2.本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答题前，务必将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。
3.请将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。
4.考试结束，将答题卡交回。
一、单项选择题（本大题共11题，每题4分，共计44分。）
1. 下列几种说法正确的是（ ）
A. 物体受到变力作用，一定做曲线运动
B. 物体受到恒力作用，一定做直线运动
C. 物体所受的合力方向与速度方向不共线时，一定做曲线运动
D. 如果合力方向与速度方向在同一直线上，则物体的速度方向不改变，只是速率发生变化
【答案】C
【解析】
【详解】A．物体受到变力作用时，若合力方向与速度方向共线，则物体做直线运动，故A错误；
BC．物体受到恒力作用时，若合力方向与速度方向不共线，则物体做曲线运动，故B错误，C正确；
D．如果合力方向与速度方向相反，则物体的速度成为零后反向加速运动，故D错误。
故选C。
2. 如图所示是行星m绕恒星M运行的示意图，下列说法正确的是（ ）
A. 速率最大点是B点
B. 速率最小点是C点
C. m从A点运动到B点做减速运动
D. m从A点运动到B点做加速运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB．行星运动至近恒星点A速度最大，远恒星点B速度最小，AB错误；
CD．m从A到B引力做负功，做减速运动，C正确，D错误。
故选C。
3. 下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是（ ）
A. 地球的第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度
B. 地球的第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚的最小发射速度
C. 同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D. 中国发射的嫦娥四号探测器，其发射速度大于地球的第三宇宙速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，为7.9km/s，也是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，故A错误；
B．第二宇宙速度是物体挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度，为11.2km/s，故B正确；
C．同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度一定小于地球的第一宇宙速度，故C错误；
D．嫦娥四号探测器发射出去后绕地球做椭圆运动，没有离开地球束缚，故嫦娥四号的发射速度大于7.9km/s，小于11.2km/s，故D错误。
故选B。
4. 火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量，一宇航员在地球上最多能举起120kg的物体，那么他在火星上最多能举起的物体质量为（ ）
A. 270kgB. 225kgC. 450kgD. 180kg
【答案】A
【解析】
【详解】根据星球表面的万有引力等于重力，有
，
所以火星与地球上重力加速度之比
宇航员在地球上最多能举起120kg的物体，由于举力一定，故
解得
故选A。
5. 下列有关生活中的圆周运动的实例分析，正确的是（ ）
A. 图1为汽车通过凹形桥最低点的情境。此时汽车受到的支持力小于重力
B. 图2为演员表演“水流星”的情境。当小桶刚好能通过最高点时，小桶及桶中的水只受重力作用，处于完全失重状态
C. 图3为火车转弯的情境。火车超过规定速度转弯时，车轮会挤压内轨
D. 图4为洗衣机脱水筒。其脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而被甩出
【答案】B
【解析】
【详解】A．图1为汽车通过凹形桥最低点的情境。汽车所受的合力提供向心力，所以此时汽车受到的支持力大于重力，故A错误；
B．图2为演员表演“水流星”的情境。当小桶刚好能通过最高点时，重力提供向心力，小桶及桶中的水只受重力作用，处于完全失重状态，故B正确；
C．图3为火车转弯的情境。火车超过规定速度转弯时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，此时外轨对车轮有支持力，根据牛顿第三定律可知车轮会挤压外轨，故C错误；
D．图4为洗衣机脱水筒。其脱水原理是衣服对水滴的吸附力小于水滴做圆周运动需要的向心力，做离心运动，从而被甩出，故D错误。
故选B
6. 如图所示，整个装置可绕中心轴转动，两质量不同的小球穿在光滑的杆上，并用轻绳相连，稳定时角速度为，两球转动半径，下列说法正确的是（ ）
A. 两球的线速度之比为B. 两球的质量之比为
C. 两球的向心加速度之比为D. 两球运动的周期之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．两球的角速度相等，由可得两球的线速度之比为
故A错误；
B．轻绳的作用力提供两球做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得
可得两球的质量之比为
故B错误；
C．由可得两球的向心加速度之比为
故C正确；
D．由可得两球运动的周期之比为
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，是轨道的水平直径，为圆心，一个小球静止在轨道的最低点。现给小球水平向左的初速度，小球沿圆轨道向上运动到点时刚好离开圆轨道，此后小球恰能通过点，为点上方与等高的位置，与水平方向的夹角为，不计小球的大小，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小球刚要脱离圆轨道时，小球的速度大小为，此时对小球
小球脱离轨道后，小球将做斜抛运动，则小球在D点时的水平方向
在竖直方向
以上各式联立，解得
即
故选C。
8. 随着科技的发展，人类的脚步已经踏入太空，并不断向太空发射人造卫星以探索地球和太空的奥秘。如图所示为绕地球旋转的两颗人造地球卫星，它们绕地球旋转的角速度分别为、。关于它们的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星1绕地球旋转的周期小于卫星2
B. 卫星1绕地球旋转的角速度小于卫星2
C. 卫星1绕地球旋转的向心加速度小于卫星2
D. 若某一时刻卫星1、2以及地心处在同一直线上，我们说此时两颗卫星相距最近。从此时开始计时，两卫星要再次相距最近，需要的时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】ABC．根据
得
，，
卫星1的运动半径小于卫星2的运动半径，则卫星1绕地球旋转的周期小于卫星2，卫星1绕地球旋转的角速度大于卫星2，卫星1绕地球旋转的向心加速度大于卫星2，A正确，BC错误；
D．两卫星要再次相距最近，卫星1比卫星2多转动一周，则
得
D正确。
故选AD。
9. 量子卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知（ ）
A. 同步卫星与量子卫星的运行周期之比为
B. 同步卫星与P点的速度之比为
C. 量子卫星与同步卫星的速度之比为
D. 量子卫星与P点的速度之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由开普勒第三定律得
又由题意知
r量=mR
r同=nR
所以
故A错误；
B．P为地球赤道上一点，P点的角速度等于同步卫星的角速度，根据
v=ωr
有
故B错误；
C．根据
得
所以
故C正确；
D．综合上述分析，有
v同=nvP
得
故D错误。
故选C。
10. 如图所示，一飞行器围绕地球沿半径为r的圆轨道1运动。经P点时，启动推进器短时间向前喷气使其变轨，2、3是与轨道1相切于P点的可能轨道。则飞行器（ ）
A. 变轨后将沿轨道2运动
B. 相对于变轨前运行周期变长
C. 变轨前、后在两轨道上经P点的速度大小相等
D. 变轨前、后在两轨道上经P点的加速度大小相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．经P点时，启动推进器短时间内向前喷气使其变轨，飞行器将做减速运动，则会有
飞行器将做近心运动，轨道半径减小，将沿轨道3运动，A错误；
B．根据开普勒第三定律可知，因轨道半径变小，则运动周期变短，B错误；
C．因变轨过程是飞行器向前喷气的过程，为减速过程，变轨前、后在两轨道上经P点的速度大小不相等，C错误；
D．飞行器在P点都是万有引力产生加速度，有
可知飞行器变轨前、后在两轨道上经P点的加速度大小相等，D正确。
故选D
11. 如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间夹角为，一条长度为l的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，细线拉力F随变化关系如图2所示。重力加速度g取，由图2可知（ ）
A. 小球的角速度为时，小球刚离开锥面
B. 母线与轴线之间夹角
C. 小球质量为
D. 绳长为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据图乙可知，当小球角速度满足
小球恰好要离开锥面，此时角速度为
可知小球的角速度为时，小球刚离开锥面，故A正确；
BCD．当小球将要离开锥面时，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有
即
当小球离开锥面后，设绳子与竖直方向的夹角为，绳子拉力与小球重力的合力提供向心力，有
即
则根据图乙，结合所得绳子拉力与的函数关系可知，当小球离开锥面后
当小球未离开锥面时，分析小球受力情况，水平方向，根据牛顿第二定律有
竖直方向根据平衡条件有
联立可得
根据图乙，结合所得函数关系可得
，
联立解得
，，
故D正确，BC错误。
故选AD。
二、非选择题（本大题共5小题，共56分.其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分）
12. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验：
①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题：
（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______________；
A. 探究小车速度随时间变化规律
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
D. 探究平抛运动的特点
（2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第___________层塔轮（填“一”“二”或“三”）。
②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题：
（3）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为__________；
（4）实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度的关系，作出图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.3m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由图线可得滑块P质量__________kg（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）C （2）一
（3）
（4）0.30
【解析】
【小问1详解】
在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。
A．探究小车速度随时间变化规律，利用极限思想计算小车的速度，故A错误；
B．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误；
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故C正确；
D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D错误。
故选C。
【小问2详解】
把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。
【小问3详解】
挡光条的线速度为
则滑块P的角速度为
【小问4详解】
根据向心力大小公式
所以图线的斜率为
解得，滑块P质量为
13. 如图所示，一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部。（取）
（1）如果汽车以的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大；
（2）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零。
【答案】（1）4640N；（2）
【解析】
【详解】（1）当汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，受重力mg和拱桥的支持力F，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律，汽车对拱桥的压力为4640N；
（2）当汽车以速度v经过最高点时压力恰好零，则汽车只受重力，根据牛顿第二定律有
解得
14. 宇航员站在一星球表面上高h（远小于星球半径）处，沿水平方向抛出一个小球，抛出时初速度为v，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的水平距离为L，已知该星球的半径为R，引力常数为G。
（1）该星球的质量为多少；
（2）若要使水平抛出的小球不落下来而环绕星球做圆周运动，则至少需要以多大的速度抛出小球。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）小球在星球表面做平抛运动，在水平方向上有
在竖直方向有
联立解得
在星球表面，万有引力等于重力，则有
解得
（2）根据万有引力等于向心力得
解得
抛出小球的速度至少为
15. 为了研究过山车的原理，物理小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为37°、长L=4.0m的粗糙的倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连，圆轨道半径R=0.4m，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图所示。一个m=1kg的小物块以初速度v0=4.0m/s，从某一高处水平抛出，到A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数μ=0.50（g取10m/s2，sin37°=0.60，cs37°=0.80）求：
（1）小物块能够顺利通过圆轨道最高点E的最小速度为多少；
（2）小物块的抛出点和A点的高度差；
（3）小物块滑到竖直圆轨道的底端C点时对轨道的压力为多大。
【答案】（1）2m/s；（2）0.45m；（3）112.5N
【解析】
【详解】（1）设小物块能够顺利通过圆轨道最高点E的最小速度为v1，此时小物块受到的重力mg恰好提供向心力，即
解得v1=2m/s。
（2）设小物块的抛出点和A点的高度差为h，经时间t到达A处时，竖直分速度为。则由题意并根据运动学规律有
=gt=v0tan37°
解得h=0.45m。
（3）小物块从A点运动到斜面底端B的过程做匀加速直线运动，设加速度大小为a，则根据牛顿第二定律有
小物块在A点时的速度大小为
设小物块运动到B点时的速度大小为vB，则根据运动学公式有
小物块从B点到圆轨道最低点C的过程做匀速直线运动，即
vB=vC
在圆轨道最低点，轨道对小物块的支持力FN和小物块重力mg的合力提供向心力，即
解得FN=112.5N。根据牛顿第三定律可得小物块滑到竖直圆轨道的底端C点时对轨道的压力大小为
F压=FN=112.5N
16. 神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，不考虑其他天体的影响。A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。
(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m′的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，试求的表达式（用m1、m2表示）；
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；
(3)恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量ms的2倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率，运行周期，质量，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？（，）
【答案】(1)；(2)；(3)估算过程见解析，星B有可能是黑洞
【解析】
【详解】(1)设A、B圆轨道半径分别为r1、r2，由题意知，A、B做匀速圆周运动的角速度相同，设其为ω。由牛顿运动定律，有
，，
设A、B之间的距离为r，又
由上述各式得
①
由万有引力定律，有
将①代入得
令
比较可得
②
(2)由牛顿第二定律，有
③
又可见星A的轨道半径
④
由②③④式解得
⑤
(3)将
代入⑤式，得
代入数据得
⑥
设
（）
将其代入⑥式，得
⑦
可见，的值随n的增大而增大，试令
得
⑧
若使⑦式成立，则n必大于2，即暗星B的质量m2必大于2ms，由此得出结论：暗星B有可能是黑洞。
相关试卷
江苏省苏州市震川高中2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份江苏省苏州市震川高中2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含江苏省苏州市震川高中2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、江苏省苏州市震川高中2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共25页， 欢迎下载使用。
江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共20页， 欢迎下载使用。
广东省韶关实验中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份广东省韶关实验中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），文件包含广东省韶关实验中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题原卷版docx、广东省韶关实验中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共18页， 欢迎下载使用。
