河北省高一下学期第二次调研考试物理试卷

一、单选题

1. 难度：简单

下列说法中正确的是（　　）

A.由F=G可知，当r趋于零时万有引力趋于无限大

B.引力常量G=6.67×10^﹣11N·m²/kg²，是由卡文迪许利用扭称实验测出的

C.由开普勒第一定律可知，所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动

D.由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即=k，其中k与行星有关

2. 难度：简单

关于第一宇宙速度，下面说法正确的是（      ）

A. 它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度

B. 它是近地圆形轨道上人造卫星的运行速度

C. 它是能使卫星进入近圆形轨道的最大发射速度

D. 它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度

3. 难度：中等

近几年各学校流行跑操。某省城示范性中学，学生跑操队伍在通过圆形弯道时，每一列的连线沿着跑道；每一排的连线是一条直线，且必须与跑道垂直；在跑操过程中，每位同学之间的间距保持不变。如图为某班学生队伍以整齐的步伐通过圆形弯道时的情形，此时刻（　　）

A.同一排学生的线速度相同 B.同一列学生的线速度相同

C.全班同学的角速度相同 D.同一列学生的向心加速度相同

4. 难度：困难

在粗糙水平桌面上，长为l=0.2m的细绳一端系一质量为m=2kg的小球，手握住细绳另一端O点在水平面上做匀速圆周运动，小球也随手的运动做匀速圆周运动。细绳始终与桌面保持水平，O点做圆周运动的半径为r=0.15m，小球与桌面的动摩擦因数为，。当细绳与O点做圆周运动的轨迹相切时，则下列说法正确的是（　　）

A.小球做圆周运动的向心力大小为6N

B.O点做圆周运动的角速度为

C.小球做圆周运动的线速度为2

D.小球做圆周运动的轨道半径为m

二、多选题

5. 难度：中等

半径为r=1m的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圆盘边缘上一点，在O点的正上方将一个可视为质点的小球以4m/s的速度水平抛出，半径OA方向恰好与该初速度的方向相同，如图所示，若小球与圆盘只碰一次，且落在A点，则圆盘转动的角速度大小不可能是(      )

A. B. C. D.

6. 难度：中等

图示是某自行车的部分传动装置，其大齿轮、小齿轮、后轮的半径分别为、、，A、B、C分别是三个轮子边缘上的点。当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动时，下列说法中正确的是（　　）

A.A、B两点的角速度大小之比为R₂：R₁

B.A、C两点的周期之比为R₂：R₁

C.B、C两点的向心加速度大小之比为R₂：R₃

D.B、C两点的向心加速度大小之比为

三、单选题

7. 难度：简单

关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（　　）

A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上

B.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积

C.表达式，k与中心天体有关

D.表达式，T代表行星运动的公转周期

8. 难度：简单

如图所示，在某行星的轨道上有a、b、c、d四个对称点，若行星运动周期为T，则行星（　　）

A.从b到d的时间t_bd=

B.从a到c的时间t_ac=

C.从d经a到b的运动时间大于从b经c到d的时间

D.从a到b的时间t_ab>

9. 难度：简单

已知日地距离为R₀，天王星和地球的公转周期分别为T和T₀，则天王星与太阳的距离为（　　）

A.R₀ B.R₀

C.R₀ D.R₀

四、多选题

10. 难度：中等

如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星，它们的旋转方向相同。已知地表的重力加速度为，地球半径为。以下判断正确的是（　　）

A.物体A的向心加速度为

B.周期大小关系为

C.B的线速度大小为

D.C的向心加速度一定小于B的向心加速度

五、单选题

11. 难度：中等

航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点短时间开动小型发动机进行变轨，从圆形轨道I进入椭圆道II，B为轨道II上的一点，如图所示。下列说法中正确的有（　　）

A.在轨道II上经过A的速度大于经过B的速度

B.在A点短时间开动发动机后航天飞机的速度增大了

C.在轨道II上运动的周期小于在轨道I上运动的周期

D.在轨道II上经过A的加速度小于在轨道I上经过A的加速度

六、多选题

12. 难度：中等

一些星球由于某种原因而发生收缩，假设该星球的直径缩小到原来的四分之一，若收缩时质量不变，则与收缩前相比（假设此时的引力仍适用万有引力定律）（　　）

A.同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的4倍

B.同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的16倍

C.星球的第一宇宙速度增大到原来的4倍

D.星球的第一宇宙速度增大到原来的2倍

七、单选题

13. 难度：中等

2019年9月11日，北斗导航系统最新进展令人振奋，中国卫星导航定位协会会长于贤成表示，我国北斗导航系统到2020年将全面建成，并提供全球服务。这标志着北斗系统服务范围由区域扩展为全球，北斗系统正式迈入全球时代。已知“北斗第三十颗导航卫星”做匀速圆周运动的轨道半径小于地球同步卫星轨道半径，运行速度为v，向心加速度为a；地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。下列判断正确的是（    ）

A.卫星质量为

B.该导航卫星的运行周期小于24小时

C.该导航卫星的轨道半径与地球半径之比为

D.该导航卫星的运行速度与地球第一宇宙速度之比为

八、多选题

14. 难度：中等

有a、b、c、d四颗地球卫星：a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b在地球的近地圆轨道上正常运行，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星。各卫星排列位置如图，则下列说法正确的是（　　）

A.向心加速度大小关系是：，速度大小关系是：

B.在相同时间内b转过的弧长最长，a、c转过的弧长对应的角度相等

C.c在4小时内转过的圆心角是，a在2小时内转过的圆心角是

D.b的周期一定小于d的周期，d的周期一定大于24小时

15. 难度：中等

2019 年 11 月 5 日 01 时 43 分，我国在西昌卫展发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第 49 颗北斗导航卫星。该卫星属倾斜地球同步轨道卫星，标志着北斗三号系统 3 颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射完毕。倾斜地球同步轨道卫星是运转轨道面与地球赤道面有夹角的轨道卫星， 它的运行周期与“同步卫星”相同(T＝24h)，运动轨迹如图所示。关于该北斗导航卫星说法正确的是（    ）

A.该卫星与地球上某一位置始终相对静止

B.该卫星的高度与“同步卫星”的高度相等

C.该卫星运行速度大于第一宇宙速度

D.该卫星在一个周期内有 2 次经过赤道上同一位置

16. 难度：中等

某半径为R的星球上，两极点处的重力加速度为g，是赤道上重力加速度的n倍，下列说法正确的是（　　）

A.同步卫星公转周期为 B.星球自转周期为

C.同步卫星的轨道半径为  D.星球的第一宇宙速度

九、单选题

17. 难度：简单

为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的角速度之比约为（  ）

A. 1:4

B. 4:1

C. 1:8

D. 8:1

18. 难度：中等

对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径三次方r³与周期平方T²的关系作出如图所示图象，则可求得地球质量为（已知引力常量为G）（     ）

A. B. C. D.

19. 难度：中等

如图所示，曲线I是绕地球做圆周运动卫星1的轨道示意图，其半径为R；曲线II是绕地球做椭圆运动卫星2的轨道示意图，O点为地球的地心，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，万有引力常量为G，地球质量为M，下列说法错误的是（　　）

A.椭圆轨道长轴AB的长度为2R

B.在I轨道的卫星1的速率为，在II轨道的卫星2通过B点的速率为，

C.在I轨道的卫星1的加速度大小为，在II轨道的卫星2通过A点的加速度大小为，

D.若OA=0.5R，则卫星在B点的速率

十、多选题

20. 难度：中等

如图所示，观察“神州十号”在圆轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ（弧度），已知引力常量为G，则（　　）

A.神舟十号的线速度为

B.由此可推导出地球的质量为

C.由此可推出地球的质量为

D.若地球质量变大，神舟十号轨道不变，则运行周期变短

十一、单选题

21. 难度：简单

如图所示是“嫦娥三号”奔月过程中某阶段的运动示意图，“嫦娥三号”沿椭圆轨道Ⅰ运动到近月点P处变轨进入圆轨道Ⅱ，“嫦娥三号”在圆轨道Ⅱ做圆周运动的轨道半径为r，周期为T.已知引力常量为G，下列说法正确的是(　　　)

A.由题中(含图中)信息可求得月球的质量

B.由题中(含图中)信息可求得月球第一宇宙速度

C.“嫦娥三号”在P处变轨时必须点火加速

D.“嫦娥三号”沿椭圆轨道Ⅰ运动到P处时的加速度大于沿圆轨道Ⅱ运动到P处时的加速度

22. 难度：中等

科学家威廉·赫歇尔首次提出了“双星”这个名词。现有由两颗中子星A、B组成的双星系统，可抽象为如图所示绕O点做匀速圆周运动的模型，已知A的轨道半径小于B的轨道半径，若A、B的总质量为M，A、B间的距离为L，其运动周期为T，则（   ）

A.B的线速度一定小于A的线速度

B.B的质量一定大于A的质量

C.L一定，M越大，T越小

D.M一定，L越大，T越小

23. 难度：中等

如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在P点经极短时间点火变速后进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步轨道上的Q点），到达远地点时再次经极短时间点火变速后，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v₁，在P点经极短时间变速后的速率为v₂，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v₃，在Q点经极短时间变速后进入同步轨道后的速率为v₄。下列关系正确的是（　　）

A.在外圆轨道运动的周期小于椭圆轨道的周期

B.P处加速度不同，向心加速度也不相同

C.

D.不能比较v₄和v₂的大小关系

十二、多选题

24. 难度：中等

已掌握“半弹道跳跃式高速再入返回技术”，为实现“嫦娥”飞船月地返回任务奠定基础。如图虚线为地球大气层边界，返回器与服务舱分离后，从a点无动力滑入大气层，然后经b点从c点“跳”出，再经d点从e点“跃入”实现多次减速，可避免损坏返回器。d点为轨迹的最高点，与地心的距离为R，返回器在d点时的速度大小为v，地球质量为M，引力常量为G，则返回器（　　）

A.在b点处于失重状态

B.在b点处于超重状态

C.在d点时的加速度大小为

D.在d点时的速度大小

25. 难度：中等

如图所示，A是地球的同步卫星，另一星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h，若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时则A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过时间t，它们再一次相距最近。已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心，则（      ）

A.卫星B的运行周期为

B.卫星B的运行周期为

C.

D.

十三、解答题

26. 难度：中等

由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同：若地球表面两极处的重力加速度大小为g₀，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G，地球可视为质量均匀分布的球体。求：

（1）地球半径R；

（2）地球的平均密度。

27. 难度：中等

通信卫星A需要“静止”在赤道上空的某一点，因此它的运行周期必须与地球自转周期相同，已知通信卫星A离地面的高度为H，地球的半径为R，地面附近的重力加速度为g，万有引力常量为G，求（用字母表示）：

（1）通信卫星A的线速度；

（2）若卫星B绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为地球半径的3倍，则通信卫星A与卫星B的线速度之比。

28. 难度：中等

某课外小组经长期观测，发现靠近某行星周围有众多卫星，且相对均匀地分布于行星周围，假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动，通过天文观测，测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R₁，周期为T₁，已知万有引力常为G．求：

⑴行星的质量；

⑵若行星的半径为R，行星的第一宇宙速度；

⑶通过天文观测，发现离行星很远处还有一颗卫星，其运动半径为R₂，周期为T₂，试估算靠近行星周围众多卫星的总质量．

29. 难度：中等

石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在21世纪实现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。

（1）若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h₁的同步轨道站，求轨道站内质量为m₁的货物相对地心运动的速度。设地球自转角速度为ω，地球半径为R（第一问用字母表示结果）；

（2）当电梯仓停在距地面高度h₂=4R的站点时，求仓内质量m₂=60kg的人对水平地板的压力大小。地面附近重力加速度g取10m/s²，地球自转角速度ω=7.3×10^－5 rad/s，地球半径R=6.4×10³ km（第二问结果保留三位有效数字）。