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2019-2020年高一物理下学期期中试卷(含解析)I
一、选择题(每小题4分,共48分.1-8题只有一个选项正确,9-12有二个或二个以上选项正确,全选对的得4分,选不全的得2分,有选错的或不答的得0分,请将下列各题符合题意的选项的字母填入答题纸上)1.(4分)(xx•上海模拟)航天飞机中的物体处于失重状态,是指这个物体() A.不受地球的吸引力 B.受到地球吸引力和向心力的作用而处于平衡状态 C.受到向心力和离心力的作用而处于平衡状态 D.对支持它的物体的压力为零2.(4分)(xx•浙江)如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是() A.太阳对各小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度值 D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值3.(4分)(xx•北京)关于环绕地球运动的卫星,下列说法中正确的是() A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期 B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率 C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同 D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合4.(4分)(xx•台江区校级模拟)如图所示,从倾角为θ的斜面上某点先后将同一小球以不同的初速度水平抛出,小球均落在斜面上,当抛出的速度为v1时,小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α1;当抛出速度为v2时,小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α2,则() A.当v1>v2时,α1>α2 B.当v1>v2时,α1<α2 C.无论v
1、v2关系如何,均有α1=α2 D.α
1、α2的关系与斜面的倾角θ无关5.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)如图为一空间探测器的示意图,P
1、P
2、P
3、P4是四个喷气发动机,P
1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P
2、P4的连线与y轴平行.每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动.开始时,探测器以恒定的速率v0向正x方向平动.要使探测器改为向正x偏负y60°的方向以原来的速率v0平动,则可() A.先开动P1适当时间,再开动P4适当时间 B.先开动P3适当时间,再开动P2适当时间 C.先开动P4适当时间,再开动P3适当时间 D.先开动P3适当时间,再开动P4适当时间6.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)人造卫星绕地球只受地球的引力,做匀速圆周运动,其轨道半径为r,线速度为v,周期为T.为使其周期变为8T,可采用的方法有() A.保持轨道半径不变,使线速度减小为 B.逐渐减小卫星质量,使轨道半径逐渐增大为4r C.逐渐增大卫星质量,使轨道半径逐渐增大为8r D.保持线速度不变v,将轨道半径增加到8r7.(4分)(xx•涪城区校级模拟)随着太空技术的飞速发展,地球上的人们登陆其它星球成为可能,假设未来的某一天,宇航员登上某一星球后,测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,而该星球的平均密度与地球的差不多,则该星球质量大约是地球质量的() A.
0.5倍B.2倍C.4倍D.8倍8.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)如图所示,有一个沿水平方向以加速度a作匀加速直线运动的半径为R的半圆柱体,半圆柱面上搁着一个只能沿竖直方向运动的竖直杆.在半圆柱体速度为v时,杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为θ,则这时竖直杆的速度大小为() A.vcotθB.vtanθC.vsinθD.vcosθ9.(4分)(xx春•东城区期末)已知引力常数G和下列各组数据,能计算出地球质量的是() A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离 C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期 D.若不考虑地球自转,己知地球的半径及重力加速度10.(4分)(xx春•七里河区校级期中)关于平抛运动,下列说法正确的是() A.是匀变曲线速运动 B.是变加速曲线运动 C.任意两段时间内速度变化量的方向相同 D.任意相等时间内的速度变化量相等11.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)双星系统的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,由观测能够得到星A的速率v1和星B的速率v2以及星A的运行轨道半径r1和星B的运行轨道半径r2.设A和B的质量分别为m
1、m2,A和B的角速度分别为ω
1、ω2,A和B的加速度分别为a
1、a2,由运动规律和万有引力定律可知() A.v1v2=m2m1B.a1a2=m2m1C.r1r2=m1m2D.ω1ω2=m1m212.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)一个物体以初速度v0从A点开始在光滑水平面上运动,一个水平力作用在物体上,物体的运动轨迹如图中的实线所示,图中B为轨迹上的一点,虚线是过A、B两点并与轨迹相切的直线,虚线和实线将水平面划分5个区域,则关于施力物体的位置,下面说法正确的是() A.如果这个力是引力,则施力物体一定在
④区域 B.如果这个力是引力,则施力物体一定在
②区域 C.如果这个力是斥力,则施力物体一定在
④区域 D.如果这个力是斥力,则施力物体一定在
②区域
二、填空题(本题4个小题,共12分,按要求把答案写到答题纸上)13.(3分)(xx春•迎泽区校级期中)人类认识行星运动规律的曲折过程给我们的启示从地心说的直接经验开始,到日心说的转变,不是简单的参考系的变化,而是人类思想的一次重大解放,此次人类的视野超越了地球.在此基础上德国天文学家仔细整理了丹麦天文学家留下的长期观测资料,并进行了详细的分析.为了解释计算结果与其导师观测数据间的8’差异,他摒弃了保留在人们心目中所钟爱的完美图形(即行星做匀速圆周运动的假设),提出了行星的运动轨道是椭圆的新观点.经过10多年的悉心研究,终于发现了后来以他的名字命名的行星运动定律.从此他也得到了“天空的立法者”的光荣称号.14.(3分)(xx春•迎泽区校级期中)设想人类开发月球,不断把月球上的矿藏搬运到地球上.假定经过长时间开采和搬运后,地球仍可看作是均匀的球体,月球仍沿开采前的圆轨道运动,则与开采前相比,地球与月球间的万有引力将,月球绕地球运行的周期将.(选填“变大”、“不变”或“变小”)15.(3分)(xx春•迎泽区校级期中)某行星绕太阳沿椭圆轨道运行,它的近日点a到太阳距离为r,远日点c到太阳的距离为R.若行星经过近日点时的速率为va,则该行星经过远日点时的速率vc为.16.(3分)(xx春•迎泽区校级期中)地球赤道上物体的重力加速度为g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a,要使赤道上的物体“飘”起来,则地球的转速应为原来的倍.三.计算题(本题5个小题,共40分,要求写出必要的公式和文字说明,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中要标明数值和单位.)17.(xx春•迎泽区校级期中)如图所示,半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动,其正上方h处沿OB方向水平抛出一个小球,要使球与盘只碰一次,且落点为B,求小球的初速度v的值和圆盘的转速n的值各为多大?18.(xx春•迎泽区校级期中)卡文迪许在实验室中测得引力常量为G=
6.7×10﹣11Nm2/kg2.他把这个实验说成是“称量地球的质量”.已知地球半径为6400km,地球表面的重力加速度g=10m/s2.
(1)根据题干中给出的以上数据估算地球的质量M(此问的计算结果保留2位有效数字);
(2)根据万有引力定律和题干中给出数据,推算地球的第一宇宙速度v1;
(3)已知太阳系的某颗小行星半径为32km,将该小行星和地球都看做质量均匀分布的球体,且两星球的密度相同,试计算该小行星的第一宇宙速度v2.19.(xx•南通二模)如图为宇宙中有一个恒星系的示意图.A为星系的一颗行星,它绕中央恒星O运行的轨道近似为圆.天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R
0、周期为T0.
(1)中央恒星O的质量为多大?
(2)经长期观测发现,A行星实际运动的轨道与圆轨道总存在一些偏离,且周期性地每隔时间t0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在同一水平面内,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(由于B对A的吸引而使A的周期引起的变化可以忽略)根据上述现象及假设,试求未知行星B的运动周期T及轨道半径R.20.(xx春•迎泽区校级期中)如图是小型电动打夯机的结构示意图,电动机带动质量为m=50kg的重锤(重锤可视为质点)绕转轴O匀速转动,重锤转动半径为R=
0.5m.电动机连同打夯机底座的质量为M=25kg,重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计,重力加速度g取10m/s2.
(1)重锤转动的角速度为多大时,才能使打夯机底座刚好离开地面?
(2)若重锤以上述的角速度转动,当打夯机的重锤通过最低位置时,打夯机对地面的压力为多大?21.(xx春•迎泽区校级期中)如图所示,A、B两个相同木块放在足够大的转盘上,木块与盘间的最大静摩擦力为重力的K倍,用一条细绳连接A、B(A、B体积大小可以忽略),若A放在距离轴心r1处,B距轴心r2处,它们不发生相对滑动.试求转盘允许的角速度ω?(已知r1<r2)xx山西省太原五中高一(下)期中物理试卷参考答案与试题解析
一、选择题(每小题4分,共48分.1-8题只有一个选项正确,9-12有二个或二个以上选项正确,全选对的得4分,选不全的得2分,有选错的或不答的得0分,请将下列各题符合题意的选项的字母填入答题纸上)1.(4分)(xx•上海模拟)航天飞机中的物体处于失重状态,是指这个物体() A.不受地球的吸引力 B.受到地球吸引力和向心力的作用而处于平衡状态 C.受到向心力和离心力的作用而处于平衡状态 D.对支持它的物体的压力为零考点超重和失重.分析当物体向下的加速度等于g时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于0,这种现象叫做完全失重.解答解A、地球对物体的引力提供物体绕地球匀速圆周运动的向心力,故A错误;B、做匀速圆周运动的物体受到的合力指向圆心,又称向心力,故向心力是合力,不是重复受力,故B错误;C、做匀速圆周运动的物体速度方向时刻改变,具有向心加速度,合力提供向心力,故C错误;D、物体处于完全失重状态,对支持它的物体的压力为零,故D正确;故选D.点评本题关键明确航天飞机中的物体的运动情况和受力情况,要明确向心力是效果力,不是重复受力.2.(4分)(xx•浙江)如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是() A.太阳对各小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度值 D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值考点万有引力定律及其应用.专题万有引力定律的应用专题.分析研究卫星绕太阳做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式表示出周期、加速度、向心力等物理量.根据轨道半径的关系判断各物理量的大小关系.解答解A、由于各小行星的质量不同,所以太阳对各小行星的引力可能不同,故A错误;B、根据万有引力提供向心力得=T=2π离太阳越远,周期越大,所以各小行星绕太阳运动的周期大于地球的公转周期,故B错误;C、根据万有引力提供向心力得=maa=,所以小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度值,故C正确;D、根据万有引力提供向心力得=mv=所以小行星带内各小行星圆周运动的线速度值小于地球公转的线速度值,故D错误.故选C.点评比较一个物理量,我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来,再进行比较.向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用.3.(4分)(xx•北京)关于环绕地球运动的卫星,下列说法中正确的是() A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期 B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率 C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同 D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合考点人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用.专题人造卫星问题.分析根据开普勒定律求解.了解同步卫星的含义,即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同.物体做匀速圆周运动,它所受的合力提供向心力,也就是合力要指向轨道平面的中心.通过万有引力提供向心力,列出等式通过已知量确定未知量.解答解A、分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,可能具有相同的周期,故A错误B、沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道对称的不同位置具有相同的速率,故B正确C、根据万有引力提供向心力,列出等式=m(R+h),其中R为地球半径,h为同步卫星离地面的高度.由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,所以T为一定值,根据上面等式得出同步卫星离地面的高度h也为一定值.故C错误D、沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面不一定重合,但圆心都在地心,故D错误故选B.点评地球质量一定、自转速度一定,同步卫星要与地球的自转实现同步,就必须要角速度与地球自转角速度相等,这就决定了它的轨道高度和线速度大小.4.(4分)(xx•台江区校级模拟)如图所示,从倾角为θ的斜面上某点先后将同一小球以不同的初速度水平抛出,小球均落在斜面上,当抛出的速度为v1时,小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α1;当抛出速度为v2时,小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α2,则() A.当v1>v2时,α1>α2 B.当v1>v2时,α1<α2 C.无论v
1、v2关系如何,均有α1=α2 D.α
1、α2的关系与斜面的倾角θ无关考点平抛运动.专题平抛运动专题.分析小球落在斜面上与斜面的夹角等于速度与水平方向的夹角与斜面倾角之差,因为速度与水平方向的夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的两倍,斜面倾角一定,从而得出角度的关系.解答解设当将小球以初速度v0平抛时,在斜面上的落点与抛出点的间距为L,则由平抛运动的规律得,整理得,若设落到斜面上时小球速度方向与竖直方向的夹角为r,则有是恒量,与初速度无关,也是恒量,可知到达斜面时速度方向与斜面的夹角不变,α1一定等于α2.故C正确,A、B、D错误.故选C.点评解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,知道平抛运动的推论,为速度与水平方向的夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的两倍.5.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)如图为一空间探测器的示意图,P
1、P
2、P
3、P4是四个喷气发动机,P
1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P
2、P4的连线与y轴平行.每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动.开始时,探测器以恒定的速率v0向正x方向平动.要使探测器改为向正x偏负y60°的方向以原来的速率v0平动,则可() A.先开动P1适当时间,再开动P4适当时间 B.先开动P3适当时间,再开动P2适当时间 C.先开动P4适当时间,再开动P3适当时间 D.先开动P3适当时间,再开动P4适当时间考点喷气发动机的工作原理;牛顿第二定律.专题牛顿运动定律综合专题.分析先开动P1适当时间,推力沿﹣x轴方向,探测器沿+x轴减速运动,再开动P4适当时间,又产生沿﹣y轴方向的推力,探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向.同理,分析其他情况.解答解A、先开动P1适当时间,探测器受到的推力沿﹣x轴方向,探测器沿+x轴减速运动,再开动P4适当时间,又产生沿﹣y轴方向的推力,探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向,并以原来的速率v0平动,故A正确.B、先开动P3适当时间,探测器受到的推力沿+x轴方向,将沿+x轴加速运动,再开动P2适当时间,又产生沿+y轴方向的推力,探测器的合速度沿第一象限.故B错误.C、先开动P4适当时间,探测器受到的推力沿﹣y轴方向,将获得沿﹣y轴的速度,沿x轴方向的速率不变,再开动P3适当时间,又产生沿+x轴方向的推力,探测器的合速度沿第四象限,速度大于v0.故C错误.D、先开动P3适当时间,探测器受到的推力沿+x轴方向,将沿+x轴加速运动,速率大于v0.再开动P4适当时间,探测器又受到的推力沿﹣y轴方向,将获得沿﹣y轴的速度,合速度大于v0.故D错误.故选A点评本题关键分析探测器的受力情况来分析其运动情况,运用运动的合成法分析.6.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)人造卫星绕地球只受地球的引力,做匀速圆周运动,其轨道半径为r,线速度为v,周期为T.为使其周期变为8T,可采用的方法有() A.保持轨道半径不变,使线速度减小为 B.逐渐减小卫星质量,使轨道半径逐渐增大为4r C.逐渐增大卫星质量,使轨道半径逐渐增大为8r D.保持线速度不变v,将轨道半径增加到8r考点人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用.专题人造卫星问题.分析根据万有引力提供向心力,得出周期与轨道半径的关系,从而进行分析.解答解A、根据万有引力提供向心力,,保持轨道半径不变,则线速度的大小不变.故A、D错误.B、根据得,T=,轨道半径增大为4r,则周期增大为8T,与卫星的质量无关.故B正确.C、根据得,T=,轨道半径增大为8r,则周期增大为16T.故C错误.故选B.点评解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论,知道线速度、周期与轨道半径的关系.7.(4分)(xx•涪城区校级模拟)随着太空技术的飞速发展,地球上的人们登陆其它星球成为可能,假设未来的某一天,宇航员登上某一星球后,测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,而该星球的平均密度与地球的差不多,则该星球质量大约是地球质量的() A.
0.5倍B.2倍C.4倍D.8倍考点万有引力定律及其应用.专题万有引力定律的应用专题.分析根据万有引力等于重力,列出等式表示出重力加速度.再根据密度与质量关系代入表达式找出半径的关系,求出质量关系.解答解根据万有引力等于重力,列出等式g=,其中M是地球的质量,r应该是物体在某位置到球心的距离.根据根据密度与质量关系得M=ρ•πr3,星球的密度跟地球密度相同,g==Gρ•πr,星球的表面重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,所以星球的半径也是地球的2倍,所以再根据M=ρ•πr3得星球质量是地球质量的8倍.故选D.点评求一个物理量之比,我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来,再根据表达式进行比较.8.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)如图所示,有一个沿水平方向以加速度a作匀加速直线运动的半径为R的半圆柱体,半圆柱面上搁着一个只能沿竖直方向运动的竖直杆.在半圆柱体速度为v时,杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为θ,则这时竖直杆的速度大小为() A.vcotθB.vtanθC.vsinθD.vcosθ考点运动的合成和分解.专题运动的合成和分解专题.分析竖直杆的实际速度方向竖直向上,是杆子与半圆柱体的接触点沿切线方向的速度与半圆柱速度的合速度,根据速度的合成求出合速度.解答解杆子的实际速度是接触点沿切线方向的速度与半圆柱速度的合速度,如图,根据速度的合成,运用平行四边形定则,得v杆=vtanθ.故选B.点评解决本题的关键知道杆子的实际速度是接触点沿切线方向的速度与半圆柱速度的合速度,会运用平行四边形定则进行合成.9.(4分)(xx春•东城区期末)已知引力常数G和下列各组数据,能计算出地球质量的是() A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离 C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期 D.若不考虑地球自转,己知地球的半径及重力加速度考点万有引力定律及其应用.专题万有引力定律的应用专题.分析地球、月球、人造卫星等做匀速圆周运动,它们受到的万有引力充当向心力,用它们的运动周期表示向心力,由万有引力定律结合牛顿第二定律列式求中心天体的质量,然后由选项条件判断正确的答案.解答解A、地球绕太阳运动的周期和地球与太阳的距离,根据万有引力提供向心力=其中m为地球质量,在等式中消去,只能求出太阳的质量M.也就是说只能求出中心体的质量.故A错误.B、月球绕地球做匀速圆周运动,它受到地球的万有引力充当向心力,用它运动周期表示向心力,由万有引力定律结合牛顿第二定律得=∴地球的质量M=,其中r为地球与月球间的距离,故B正确.C、人造卫星绕地球做匀速圆周运动,它受到地球的万有引力充当向心力,用它运动周期表示向心力,由万有引力定律结合牛顿第二定律得=又因T=,∴地球的质量M=,因此,可求出地球的质量,故C正确.D、地球表面的物体受到的地球的重力等于万有引力,即mg=,因此,可求出地球的质量M=,故D正确.故选BCD.点评解答万有引力定律在天体运动中的应用时要明确天体做匀速圆周运动,其受到的万有引力提供向心力,会用线速度、角速度、周期表示向心力,同时注意公式间的化简.10.(4分)(xx春•七里河区校级期中)关于平抛运动,下列说法正确的是() A.是匀变曲线速运动 B.是变加速曲线运动 C.任意两段时间内速度变化量的方向相同 D.任意相等时间内的速度变化量相等考点平抛运动.专题平抛运动专题.分析平抛运动是具有水平方向的初速度只在重力作用下的运动,是一个匀变速曲线运动.解决平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动.解答解A、B、平抛运动只受重力作用,加速度为重力加速度,不发生变化,是匀变速运动,合力方向与初速度方向垂直,做曲线运动,所以平抛运动是匀变曲线速运动.故A正确,B错误;C、速度变化量的方向始终与加速度的方向相同,都是竖直向下,故C正确;D、速度的变化量△v=gt,相等时间内速度的变化量相等,故D正确;故选ACD.点评本题是对平抛运动基本概念和基本公式的考察,难度不大.11.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)双星系统的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,由观测能够得到星A的速率v1和星B的速率v2以及星A的运行轨道半径r1和星B的运行轨道半径r2.设A和B的质量分别为m
1、m2,A和B的角速度分别为ω
1、ω2,A和B的加速度分别为a
1、a2,由运动规律和万有引力定律可知() A.v1v2=m2m1B.a1a2=m2m1C.r1r2=m1m2D.ω1ω2=m1m2考点万有引力定律及其应用.专题万有引力定律的应用专题.分析双星系统构成的条件是双星的角速度相同,依靠它们之间的万有引力提供各自的向心力.由于两星球的加速度不同,必须采用隔离法运用牛顿定律分别对两星球研究,并通过数学变形求解.解答解A、C、D、双星是稳定的结构,A、B的角速度相同,设为ω.由题意知,A、B做匀速圆周运动,由相互之间的万有引力提供向心力.则由牛顿第二定律得对A FA=m1ω2r1对B FB=m2ω2r2其中FA=FB解得r1r2=m2m1.由v=ωr,ω相等,则得v1v2=r1r2=m2m1.故A正确,CD错误.B、根据a=ω2r,ω相等,则得a1a2=r1r2=m2m1.故B正确.故选AB.点评对于天体运动问题关键要建立物理模型.双星问题与人造地球卫星的运动模型不同,两星都绕着它们之间连线上的一点为圆心做匀速圆周运动,双星、圆心始终“三点”一线.要灵活选择圆周运动的规律列式分析.12.(4分)(xx春•迎泽区校级期中)一个物体以初速度v0从A点开始在光滑水平面上运动,一个水平力作用在物体上,物体的运动轨迹如图中的实线所示,图中B为轨迹上的一点,虚线是过A、B两点并与轨迹相切的直线,虚线和实线将水平面划分5个区域,则关于施力物体的位置,下面说法正确的是() A.如果这个力是引力,则施力物体一定在
④区域 B.如果这个力是引力,则施力物体一定在
②区域 C.如果这个力是斥力,则施力物体一定在
④区域 D.如果这个力是斥力,则施力物体一定在
②区域考点物体做曲线运动的条件.专题物体做曲线运动条件专题.分析做曲线运动的物体轨迹一定处于合外力与速度方向之间且弯向合外力这一侧,然后分斥力和引力讨论即可求解.解答解A、做曲线运动物体的轨迹一定处于合外力与速度方向之间且弯向合外力这一侧,所以如果这个力是引力,则施力物体一定在
④区域,如果这个力是斥力,则施力物体一定在
②区域.故选AD点评本题主要考查了曲线运动的条件,知道做曲线运动的物体轨迹一定处于合外力与速度方向之间且弯向合外力这一侧,难度不大,属于基础题.
二、填空题(本题4个小题,共12分,按要求把答案写到答题纸上)13.(3分)(xx春•迎泽区校级期中)人类认识行星运动规律的曲折过程给我们的启示从地心说的直接经验开始,到日心说的转变,不是简单的参考系的变化,而是人类思想的一次重大解放,此次人类的视野超越了地球.在此基础上德国天文学家开普勒仔细整理了丹麦天文学家第谷留下的长期观测资料,并进行了详细的分析.为了解释计算结果与其导师观测数据间的8’差异,他摒弃了保留在人们心目中所钟爱的完美图形(即行星做匀速圆周运动的假设),提出了行星的运动轨道是椭圆的新观点.经过10多年的悉心研究,终于发现了后来以他的名字命名的行星运动定律.从此他也得到了“天空的立法者”的光荣称号.考点开普勒定律.专题万有引力定律的应用专题.分析本题考查了物理学史,人类认识行星运动规律出现的几位物理学家及其事迹.解答解德国天文学家开普勒仔细整理了丹麦天文学家第谷留下的长期观测资料,并进行了详细的分析得出了开普勒三定律.故答案为开普勒第谷点评了解部分物理学史,知道部分科学家的事迹,难度较小.14.(3分)(xx春•迎泽区校级期中)设想人类开发月球,不断把月球上的矿藏搬运到地球上.假定经过长时间开采和搬运后,地球仍可看作是均匀的球体,月球仍沿开采前的圆轨道运动,则与开采前相比,地球与月球间的万有引力将变小,月球绕地球运行的周期将变小.(选填“变大”、“不变”或“变小”)考点万有引力定律及其应用.专题万有引力定律的应用专题.分析根据万有引力定律,表示出地球与月球间万有引力,根据地球和月球质量的变化求出地球与月球间万有引力的变化.研究月球绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式表示出周期,再根据已知量找出周期的变化.解答解设月球质量为m,地球质量为M,月球与地球之间的距离为r,根据万有引力定律得地球与月球间的万有引力F=,由于不断把月球上的矿藏搬运到地球上,所以m减小,M增大.由数学知识可知,当m与M相接近时,它们之间的万有引力较大,当它们的质量之差逐渐增大时,m与M的乘积将减小,它们之间的万有引力将变小,假定经过长时间开采后,地球仍可看作是均匀的球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动(轨道半径r不变).根据万有引力提供向心力得=,则得T=2π随着地球质量的逐步增加,M将增大,将使月球绕地球运动周期将变小.故答案为变小,变小点评要比较一个物理量大小或变化,我们应该把这个物理量先表示出来,再进行比较.向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用.15.(3分)(xx春•迎泽区校级期中)某行星绕太阳沿椭圆轨道运行,它的近日点a到太阳距离为r,远日点c到太阳的距离为R.若行星经过近日点时的速率为va,则该行星经过远日点时的速率vc为.考点开普勒定律.专题万有引力定律的应用专题.分析根据开普勒第二定律行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,取极短时间△t,根据“面积”相等列方程得出远日点时与近日点时的速度比值求解.解答解取极短时间△t,根据开普勒第二定律得行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,r•va•△t=R•vc•△t得到vc=.故答案为.点评本题考查对开普勒第二定律的理解和应用能力.在极短时间内,行星与太阳连线扫过的范围近似为三角形.16.(3分)(xx春•迎泽区校级期中)地球赤道上物体的重力加速度为g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a,要使赤道上的物体“飘”起来,则地球的转速应为原来的倍.考点万有引力定律及其应用.专题万有引力定律的应用专题.分析当物体“飘”起来时,加速度增大为g,根据向心加速度公式a=ω2r和角速度与转速关系公式ω=2πn,可求出转速增大的倍数.解答解物体随地球自转时,赤道上物体受万有引力和支持力,支持力等于重力,即F﹣G=mω2r=m(2πn)2r物体“飘”起来时只受万有引力,故F=ma′故a′=g+a又由于g+a=ω′2r=(2πn′)2r联立解得=故答案为点评本题可以直接根据向心加速度的表达式进行比较,要熟悉向心加速度公式a=ω2r和角速度与转速关系公式ω=2πn!三.计算题(本题5个小题,共40分,要求写出必要的公式和文字说明,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中要标明数值和单位.)17.(xx春•迎泽区校级期中)如图所示,半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动,其正上方h处沿OB方向水平抛出一个小球,要使球与盘只碰一次,且落点为B,求小球的初速度v的值和圆盘的转速n的值各为多大?考点平抛运动;匀速圆周运动.专题平抛运动专题.分析平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据高度求出平抛运动的时间,结合水平位移和时间求出初速度.结合平抛运动的时间,抓住与圆周运动的时间相等,结合圆周运动的周期性求出转速的大小.解答解
(1)根据h=得,t=,则小球的初速度v=;
(2)根据得,,则圆盘的转速n=.(k=1,2,3…)答
(1)小球的初速度v═R•
(2)圆盘的转速n=k(k=1,2,3…)点评解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,以及知道圆周运动的周期性.18.(xx春•迎泽区校级期中)卡文迪许在实验室中测得引力常量为G=
6.7×10﹣11Nm2/kg2.他把这个实验说成是“称量地球的质量”.已知地球半径为6400km,地球表面的重力加速度g=10m/s2.
(1)根据题干中给出的以上数据估算地球的质量M(此问的计算结果保留2位有效数字);
(2)根据万有引力定律和题干中给出数据,推算地球的第一宇宙速度v1;
(3)已知太阳系的某颗小行星半径为32km,将该小行星和地球都看做质量均匀分布的球体,且两星球的密度相同,试计算该小行星的第一宇宙速度v2.考点万有引力定律及其应用;向心力.专题万有引力定律的应用专题.分析根据地球表面的物体受到的重力等于万有引力=mg,可解得地球的质量M.第一宇宙速度对应的r=R,由万有引力定律和,可得.解答解
(1)地球地面上的物体m所受万有引力近似等于重力=mg解得地球的质量M===
6.1×1024kg.
(2)根据万有引力提供向心力所以=m/s=8000m/s═8km/s.
(3)设小行星的第一宇宙速度为V2,质量为M,地球质量为M0.则有G=m,解得V2=;而地球的第一宇宙速度V1=M=ρπR3,M0=ρπR03.故=;V2==m/s=40m/s;即该小行星的第一宇宙速度为40m/s答
(1)地球的质量M为
6.1×1024kg.
(2)算地球的第一宇宙速度v1为8km/s.
(3)该小行星的第一宇宙速度v2为40m/s.点评本题要掌握第一宇宙速度的定义,正确利用万有引力公式列出第一宇宙速度的表达式;同时注意认真审题,如题目中小行星的半径为32km,不要误认为直径是32km.19.(xx•南通二模)如图为宇宙中有一个恒星系的示意图.A为星系的一颗行星,它绕中央恒星O运行的轨道近似为圆.天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R
0、周期为T0.
(1)中央恒星O的质量为多大?
(2)经长期观测发现,A行星实际运动的轨道与圆轨道总存在一些偏离,且周期性地每隔时间t0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在同一水平面内,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(由于B对A的吸引而使A的周期引起的变化可以忽略)根据上述现象及假设,试求未知行星B的运动周期T及轨道半径R.考点万有引力定律及其应用;线速度、角速度和周期、转速;开普勒定律.专题电磁感应——功能问题.分析研究行星绕恒星做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式带有周期表达式,再根据已知量解出恒星质量;根据开普勒第三定律解得轨道半径.解答解
(1)设中央恒星质量为M,A行星质量为m由万有引力提供向心力得=得
(2)每隔时间t0发生一次最大的偏离,说明A、B每隔时间t0有一次相距最近的情况,这时它们转过的角度相差1周(2π),所以有﹣=2π解得据开普勒第三定律得答中央恒星O的质量为;未知行星B的运动周期,及轨道半径.点评从本题可以看出,通过测量环绕天体的轨道半径和公转周期,可以求出中心天体的质量.20.(xx春•迎泽区校级期中)如图是小型电动打夯机的结构示意图,电动机带动质量为m=50kg的重锤(重锤可视为质点)绕转轴O匀速转动,重锤转动半径为R=
0.5m.电动机连同打夯机底座的质量为M=25kg,重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计,重力加速度g取10m/s2.
(1)重锤转动的角速度为多大时,才能使打夯机底座刚好离开地面?
(2)若重锤以上述的角速度转动,当打夯机的重锤通过最低位置时,打夯机对地面的压力为多大?考点向心力;线速度、角速度和周期、转速.专题匀速圆周运动专题.分析
(1)重锤做圆周运动,在最高点靠重力和拉力的合力提供向心力,当拉力的大小等于电动机连同打夯机底座的重力时,才能使打夯机底座刚好离开地面.
(2)根据牛顿第二定律求出重锤通过最低位置时对重锤的拉力,对打夯机受力分析,求出地面的支持力,从而得知打夯机对地面的压力.解答解
(1)当拉力大小等于电动机连同打夯机底座的重力时,才能使打夯机底座刚好离开地面.有T=Mg对重锤有mg+T=mRω2解得ω==.
(2)在最低点,对重锤有T′﹣mg=mRω2则T′=Mg+2mg对打夯机有N=T′+Mg=2(M+m)g=2×(50+25)×10N=1500N.答
(1)重锤转动的角速度为rad/s时,才能使打夯机底座刚好离开地面;
(2)打夯机对地面的压力为1500N.点评解决本题的关键采用隔离法分析,对重锤,在竖直方向上的合力提供圆周运动的向心力.对打夯机受力平衡.21.(xx春•迎泽区校级期中)如图所示,A、B两个相同木块放在足够大的转盘上,木块与盘间的最大静摩擦力为重力的K倍,用一条细绳连接A、B(A、B体积大小可以忽略),若A放在距离轴心r1处,B距轴心r2处,它们不发生相对滑动.试求转盘允许的角速度ω?(已知r1<r2)考点向心力;线速度、角速度和周期、转速.专题匀速圆周运动专题.分析当角速度逐渐增大,B先达到最大静摩擦力,角速度继续增大,绳子出现张力,当A所受的最大静摩擦力沿径向向外时,角速度达到最大,隔离对A、B分析,运用牛顿第二定律进行求解.解答解当角速度达到最大时,A所受的静摩擦力达到最大,沿半径向外,对A有T﹣fm=m,对B有,联立两式得,,fm=kmg,解得最大角速度为.答转盘允许的角速度.点评解决本题的关键能够正确地受力分析,搞清向心力的来源,抓住临界状态,结合牛顿第二定律进行求解.。