湖北省武汉钢铁集团公司第三子弟中学2016-2017学年高一下学期第一次月考物理试题

高一物理月考圆周运动 万有引力（时间90分钟，满分110分，日期2017.3.14）一、单选题：（共32分，每小题只有一个答案正确。

） 1．关于第一宇宙速度，下列说法错误的是： （ ） A. 它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度 B. 它等于人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度 C. 它是能使卫星在近地轨道运动的最小发射速度 D. 它是卫星在椭圆轨道上运动时的近地点速度 2．下列说法正确的是： （ ）A ．海王星是由亚当斯和勒维列通过合作研究，利用万有引力定律算出轨道，再由伽勒观察到的；B ．不论天体表面的引力大小如何，牛顿的万有引力定律都适用；C ．相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的；D ．由相对论公式2201c vm m -=可知，物体静止时的质量大于运动时的质量；3．关于圆周运动，下列说法正确的是（ ）A.匀速圆周运动是匀速运动B.匀速圆周运动是匀变速运动C.圆周运动的加速度方向总与速度方向垂直D .匀速圆周运动是周期、转速、频率、角速度都不变的运动4．如图所示，拖拉机的后轮的半径是前轮半径的两倍，A 和B 是前轮和后轮边缘上的点，C 是后轮某半径的中点，拖拉机正常行驶时，若车轮与路面没有滑动，设A 、B 、C 三点的线速度大小分别为v A 、v B 、v C ，角速度大小分别为ωA 、ωB 、ωC ，向心加速度大小分别为a A 、a B 、a C ，则以下选项正确的是（ ） A ．v A :v B :v C = 1:1: 2CB ．ωA :ωB :ωC = 2:1:2 C ．a A :a B :a C = 4:2:1D ．a A :a B :a C = 1:2:15．同步卫星A 的运行速率为v 1，向心加速度为a 1，运转周期为T 1；放在地球赤道上的物体B 随地球自转的线速度为v 2，向心加速度为a 2，运转周期为T 2；在赤道平面上空做匀速圆周运动的近地卫星C 的速率为v 3，向心加速度为a 3，运转周期为T 3。

比较上述各量的大小得（ ）A.T 1=T 2<T 3B.v 3>v 2>v 1C.a 1<a 2=a 3 D .a 3>a 1>a 26．2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家，如图所示，该拉格朗日点位于太阳与地球连线的延长线上，一飞行器位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( ) A ．线速度小于地球的线速度 B ．向心加速度大于地球的向心加速度 C ．向心力仅由太阳的引力提供 D ．向心力仅由地球的引力提供7．如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地轨道1，然后经点火使其在椭圆轨道2上运行，最后再次点火将卫星送入同步轨道3。

轨道1、2相切于A 点，轨道2、3相切于B 点。

则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，下列说法中正确的是：（ ）A .卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率；B .卫星在轨道2上运行的周期大于在轨道1上运行的周期且小于在轨道3上运行的周期；C .卫星沿轨道2运行经过A 点时的加速度大于沿轨道1运行经过A 点时的加速度； D.卫星沿轨道3运行经过B 点时的速率小于沿轨道2运行经过B 点时的速率。

8．已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍.不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出 （ ） A ．地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9∶8B ．地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9∶4C ．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器线速度之比约为 81∶4D ．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为 8∶9二、多选题：（共16分，每小题有两个或两个以上答案正确）9．“黑洞”是近代引力理论所预言的宇宙中一种特殊天体，在它的作用范围内，没有物质能摆脱它的强大引力，包括光线。

研究认为，在宇宙中存在的黑洞可能是由于中子发生塌缩而形成的，2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞，被命名为“MGC6-30-15”。

假设银河系中心仅此一个黑洞，太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，若已知太阳绕MGC6-30-15运动的线速度大小，太阳到银河系中心的距离，则可以估算出：（ ）A ．太阳的质量；B ．MGC6-30-15的质量；C ．MGC6-30-15的密度；D ．太阳绕银河系中心运动的周期10.土星外层上有一个环.为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度V 与该层到土星中心的距离R 之间的关系来判断 ( ) A .若V ∝R ，则该层是土星的一部分 B .若V 2 ∝R ，则该层是土星的卫星群 C .若V ∝R1，则该层是土星的一部分 D .若V 2∝R1，则该层是土星的卫星群 11．质量为m 的人造地球卫星沿圆轨道运动，其线速度大小为v ，角速度为ω，离地面的高度为h ，R 表示地球的半径，g 表示地球表面处的重力加速度，则卫星所受万有引力的大小为：（ ）A ．22h gR mB ．h R v m +2C .342ωg R m ⋅ D ．22)(h R g R m + 12．如图所示，叠放在水平转台上的小物体A 、B 、C 能随转台一起以角速度ω匀速转动，A 、B 、C 的质量分别为3m 、2m 、m ，A 与B 、B 与转台、C 与转台间的动摩擦因数都为μ，B 、C 离转台中心的距离分别为r 、1.5r ．设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．以下说法中正确的是（ ） A ．B 对A 的摩擦力一定为3μmgB ．C 与转台间的摩擦力不大于A 与B 间的摩擦力C ．要使物体与转台不发生相对滑动，转台的角速度一定满足：ω≤rg32μ D ．要使物体与转台不发生相对滑动，转台的角速度一定满足：ω≤rg3μ 三、填空题：（共17分）13.（2分）牛顿在得出了万有引力定律之后，却无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G 的值，直到100多年后，英国物理学家____________在实验室里通过__________实验，才比较准确地得出了G 的数值。

14.（6分）宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。

已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R 的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆轨道运行。

设每个星体的质量均为m 。

则在第一种形式下，沿圆轨道运动的星体的角速度为_____________；在第二种形式下，设星体之间的距离为d ，则星体运动的周期为_________________。

15.（9分）某研究性学习小组首先根据小孔成像原理估测太阳半径，再利用万有引力定律估算太阳的密度。

准备的器材有：①不透光圆筒，一端封上不透光的厚纸，其中心扎一小孔，另一端封上透光的薄纸（如图甲所示）；②毫米刻度尺。

某次实验中该组同学绘出了太阳通过小孔成像的光路图（如图乙所示），图中CD 线段表示太阳的直径，AB 线段表示太阳的像。

已知地球绕太阳公转的周期为T ，万有引力常量为G 。

则：太阳小孔圆筒图甲（1）为估算太阳的密度，实验中需要测量的物理量是：__________________________； （2）设太阳到地球的距离为r ，根据小孔成像原理估测太阳半径的表达式为： R ＝_________；（3）由本实验中所测量的物理量，推算出的太阳密度的表达式为：ρ＝___________。

三、解答题：（共47分）16．（10分）某行星上一昼夜的时间为t=6h ，在该行星赤道处用弹簧秤测得一物体的重力大小比在该行星两极处小10%，则该行星的平均密度是多大？（G 取6.67×10－11N·m 2/kg 2）17．（10分）如图所示，直角架ABC 的AB 连在竖直方向上，B 点和C 点各系一细绳，两绳同吊着一个质量为1kg 的小球于D 点，且BD ⊥CD ，∠ABD=30°，BD=0.4m ，当直角架以AB 为轴，以10rad/s 的角速度匀速转动时，两绳的拉力分别为多大？18．（13分）如图所示，轻杆长2l ，中点装在水平轴O 点，两端分别固定着小球A 和B ，A 球质量为m ，B 球的质量为2m ，两者一起在竖直平面内绕转轴做圆周运动，转轴O 点处无摩擦．（1）若A 球在最高点时，杆A 端恰好不受力，此时O 轴受到弹力大小和方向如何？ （2）若B 球到最高点时的速度大小等于第（1）问中A 球到达最高点时的速度，则B 球运动到最高点时，O 轴的受力大小和方向又如何？（3）在杆转到竖直位置时，能否出现O 轴受力为零的情况？通过计算说明．若能，求出此时A 、B 的速度大小各是多少？星，它绕中央恒星O运动轨道近似为圆，天文学家测得到A行星运行轨道半径为R0，周期为T0。

则：（1）中央恒星O的质量是多大？（2）长期观测发现，A行星实际运动的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B（假设其运行轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同），它对A 行星的万有引力引起A轨道的偏离，根据上述现象及假设，你能对未知行星B的运行轨道半径和周期做出怎样定量的预测？高一物理月考答题卡（时间90分钟，满分110分，日期2017.3.14）一、二选择题：（4分×12＝48分，1~8为单选题，9~12为多选题。

）三、填空题：（共17分）13.（2分）_______________; ____________________.14.（6分）____________________；______________________。

15.（9分）（1）为估算太阳的密度，实验中需要测量的物理量是：__________________________；（2）设太阳到地球的距离为r，根据小孔成像原理估测太阳半径的表达式为：R＝____________；（3）由本实验中所测量的物理量，推算出的太阳密度的表达式为：ρ＝___________。

四、解答题：（共45分）16.（10分）17.（10分）18.（13分）19.（12分）高一物理月考圆周运动 万有引力答案（时间90分钟，满分110分，日期2017.3.14）一、二选择题：（4分×12＝48分）二、填空题：（共17分） 13. （2分） 14.（6分）解析：（1）对于第一种运动情况，以某个运动星体为研究对象，根据牛顿第二定律和万有引力定律有：221R Gm F = 222)2(R Gm F = F 1+F 2=m ω2R ①运动星体的线速度：225RGmR=ω ② (2)则三个星体做圆周运动的半径为︒='30cos 2/d R ⑤由于星体做圆周运动所需要的向心力靠其它两个星体的万有引力的合力提供.由力的合成和牛顿运动定律有：︒=30cos 222d Gm F 合 ⑥R Tm F '=224π合 ⑦由⑤⑥⑦式得：Gmd 3432π15. （9分）（1）为估算太阳的密度，实验中需要测量的物理量是：太阳像的直径d ，圆筒长为L ； （2）设太阳到地球的距离为r ，根据小孔成像原理估测太阳半径的表达式为： Ldr R 2=； （3）由本实验中所测量的物理量，推算出的太阳密度的表达式为：32324d GT L πρ=三、解答题：（共45分） 16.（10分）3.03×103kg/m 3 17. (10分）40N,0 18.（13分）1)A 在最高点时，对A 有mg=m ，对B 有T OB -2mg=2m可得T OB =4mg 。