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盛泽中学2024-2025学年高一年级第二学期第一次阶段反馈练习

物理

一、单选题（每题4分，共44分）

1. 关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（    ）

A. 做匀速圆周运动的物体，其线速度恒定不变

B. 做匀速圆周运动的物体所受合力一定指向圆心

C. 匀速圆周运动是匀变速运动

D. 做匀速圆周运动的物体，在相等的时间内发生的位移相同

【答案】B

【解析】

【详解】A．做匀速圆周运动物体，线速度大小不变，方向时刻变化，是变量，故A错误；

B．做匀速圆周运动的物体所受合力一定指向圆心，提供向心力，故B正确；

C．匀速圆周运动是非匀变速运动，故C错误；

D．做匀速圆周运动的物体，在相等的时间内发生的位移大小相等，方向不同，故D错误。

故选B。

2. 关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（　　）

A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆中心

B. 地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点运行的速率相等

C. 表达式中，月球绕地球运动的k值与地球绕太阳运动的k值不同

D. 该定律是在牛顿运动定律的基础上推导出来的

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据开普勒第一定律可知，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，故A错误；

B．根据开普勒第二定律可知，地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点的运行速率大于远日点的运行速率，故B错误；

C．根据开普勒第三定律可知

其中k与中心天体的质量有关，故月球绕地球运动的k值与地球绕太阳运动的k值不同，故C正确；

D．开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但不是在牛顿运动定律的基础上导出了行星运动规律，故D错误。

故选C。

3. 下列说法符合物理学史实的是（　　）

A. 托勒密提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律

B. 卡文迪什通过扭秤实验第一个测出引力常量G的值

C. 牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量

D. 哥白尼提出了地心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律

【答案】B

【解析】

【详解】A．托勒密提出了地心说，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的轨道上绕地球运转，A错误；

BC．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，B正确、C错误；

D．开普勒通过对行星运动的观察，发现了行星沿椭圆轨道运行的规律，完善了哥白尼的日心说，得出了开普勒行星运动定律，D错误；

故选B。

4. 万有引力定律表达式中，G的单位正确的是（　　）

A. B. C. D.

【答案】D

【解析】

【详解】根据

可得G的单位

故选D。

5. 2023年8月25日，我国发射了世界首颗高轨合成孔径雷达卫星。如图所示，与近地卫星相比，该卫星绕地球运动的（　　）

A. 周期更长 B. 角速度更大 C. 速度更大 D. 加速度更大

【答案】A

【解析】

【详解】根据万有引力等于向心力为

解得

因为合成孔径雷达卫星的半径大于近地卫星的半径，故其线速度、角速度和加速度都小于近地卫星的线速度、角速度和加速度，而其周期大于近地卫星的周期。

故选A。

6. 已知地球质量为某行星质量的144倍，地球半径为该行星半径的3倍，忽略星球自转，一辆车在地球表面所受地球引力为，则其在该行星表面所受引力为（　　）

A  B. C. D.

【答案】C

【解析】

【详解】忽略星球自转，设地球质量为，地球半径为，该行星为，该行星半径为，由万有引力公式知

代入得

C正确；

故选C。

7. 我国于1970年成功发射了“东方红一号”人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设该卫星在近地点、远地点的速度分别为、；地球卫星在近地轨道上的运行速度为。则（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】A

【解析】

【详解】根据开普勒第二定律可得

因为

可得

卫星在近地点进入近地圆轨道要减速做向心运动，可知

故选A。

8. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）

A. 图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于失重状态

B. 图b中增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变

C. 图c中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出

D. 图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压内轨

【答案】B

【解析】

【详解】A．当汽车通过最低点时，需要向上的向心力

处于超重状态，故A错误；

B．设绳长为L，绳与竖直方向上的夹角为，小球竖直高度为h，由

结合，得

两物体高度一致，则它们角速度大小相等，故B正确；

C．物体所受合外力不足以提供向心力才会做离心运动，故C错误；

D．超速时重力与支持力的合力不足以提供向心力，会挤压外轨产生向内的力，故D错误。

故选B。

9. 如图所示为木星和它的卫星。下列对木星的卫星进行测量中不能求得木星质量的是（　　）

A. 轨道半径和线速度 B. 运动周期和角速度

C. 运动周期和线速度 D. 轨道半径和运动周期

【答案】B

【解析】

【详解】A．卫星围绕木星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据

可知，知道卫星的轨道半径r和线速度v能求出木星质量，故A不符合题意；

B．根据

可知，知道卫星运动周期和角速度ω不能推算出木星的质量，故B符合题意；

C．卫星围绕木星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，已知卫星的速度和角速度，则轨道半径

根据牛顿第二定律

即可求解木星质量M，故C不符合题意；

D．根据

可知，知道卫星的轨道半径和运行周期可求解木星质量M，故D不符合题意。

故选B。

10. 如图所示，在水平盘上均匀撒上一层铁屑，圆盘与铁屑的动摩擦因数处处相同，现让圆盘由静止开始缓慢增加转速至某一定值，在这一过程中有部分铁屑脱离圆盘并飞出，不考虑铁屑之间作用力，下列说法正确的有（　　）

A. 置留在圆盘上的铁屑颗粒，越靠近圆心处的质量越大

B. 转速缓慢增加过程中，质量小的铁屑颗粒先飞出

C. 置留在圆盘上的铁屑颗粒最终都分布在某一固定半径的圆面内

D. 没有飞出的铁屑颗粒，越靠近圆心处的颗粒受到向心力越小

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．根据题意可知，铁屑在圆盘上所受最大静摩擦力为

所有铁屑转动的角速度相等，对于置留在圆盘上的铁屑有

解得

可知，转速缓慢增加过程中，离中心距离小于的铁屑不会飞出，与铁屑的质量无关，故AB错误，C正确；

D．没有飞出铁屑颗粒的向心力大小为

由于不知道铁屑质量关系，则，越靠近圆心处的颗粒的向心力不一定小，故D错误。

故选C。

11. 如图所示是两个圆锥摆，两个质量相等、可以看做质点的金属小球有共同的悬点，在相同的水平面内做匀速圆周运动，下面说法正确的是（　　）

A. A球对绳子的拉力较大

B. A球圆周运动的向心力较大

C. B球圆周运动线速度较大

D. B球圆周运动的周期较大

【答案】C

【解析】

【详解】AB．对小球进行受力分析，受到重力、绳的拉力作用，这二个力的合力提供它做匀速圆周运动的向心力，受力分析如下图。

由几何关系可知

由上面二式可知，θ角越大，cosθ越小，T越大；tanθ越大，F_n越大，故B球对绳子的拉力较大，B球圆周运动的向心力较大，故AB错误；

C．由向心力公式可知

解得

由于h相同，θ角度越大，v越大，故B球圆周运动的线速度较大，故C正确；

D．由可知

故两球做匀速圆周运动的周期一样大，故D错误。

故选C。

二、实验题（每空3分，共15分） 

12. 在“探究向心力大小与哪些因素有关”的实验中，所用向心力演示仪如图甲所示，A、B、C为三根固定在转臂上的短臂，可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力，其中A和C的半径相同。图乙是变速塔轮的原理示意图：其中塔轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.5倍，轮③是轮①的2倍，轮④的半径是轮⑤的1.5倍，是轮⑥的2倍。可供选择的实验小球有：质量均为2m的球I和球Ⅱ，质量为m的球Ⅲ。

（1）这个实验主要采用的方法是_______。

A. 等效替代法 B. 控制变量法

C. 理想实验法 D. 放大法

（2）选择球I和球Ⅱ分别置于短臂C和短臂A，是为了探究向心力大小与________。

A. 质量之间的关系 B. 半径之间的关系

C. 标尺之间的关系 D. 角速度之间的关系

（3）为探究向心力大小与圆周运动轨道半径的关系，应将实验小球I和________（选填“Ⅱ”或“Ⅲ”）分别置于短臂A和短臂________处（选填“B”或“C”），实验时应将皮带与轮①和轮________相连，使两小球角速度相等。

【答案】（1）B    （2）D    

（3）    ①. Ⅱ    ②. B    ③. ④

【解析】

【小问1详解】

在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法。

故选B。

【小问2详解】

选择球I和球Ⅱ分别置于短臂C和短臂A，两球的质量相等，A和C的半径相同，则根据

可知是为了探究向心力大小与角速度之间的关系。

故选D。

【小问3详解】

[1]为探究向心力大小与圆周运动轨道半径的关系，需致力于角速度相同，则需选用实验小球I和Ⅱ；

[2]由于A和C的半径相同，故将小球置于置于短臂A和短臂B处。

[3]皮带转动线速度相等，故根据

可知选取的轮半径需相等，故实验时应将皮带与轮①和轮④相连，使两小球角速度相等。

三、解答题（共41分） 

13. 2024年6月，嫦娥六号探测器成功完成人类首次月球背面采样，随后将月球样品容器安全转移至返回器中。已知嫦娥六号的返回器在半径为r的轨道上绕月球做匀速圆周运动，周期为T，月球半径为R，引力常量为G。求：

（1）月球的质量M；

（2）月球的第一宇宙速度v。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据万有引力提供向心力

解得月球的质量为

（2）根据万有引力提供向心力

解得月球的第一宇宙速度

14. 2023年1至4月，我国已成功发射30余颗遥感卫星。假设某卫星绕地球做匀速圆周运动，离地球表面的高度等于地球半径的两倍。已知地球的半径为，地球表面处的重力加速度大小为，引力常量为，忽略地球的自转。求：

（1）地球的密度；

（2）卫星绕地球转动的线速度大小；

（3）卫星所在处的重力加速度大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据题意，由地球表面处物体受到的重力等于万有引力有

地球的体积

地球的密度

联立解得

（2）根据题意可知，卫星的轨道半径为

由万有引力提供向心力有 

联立可得卫星绕地球转动的线速度

（3）根据题意，由万有引力等于重力有

联立解得卫星所在处的重力加速度大小

15. 如图甲所示，轻杆一端固定一小球（视为质点），另一端套在光滑水平轴O上，O轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小v；O轴处有力传感器（传感器均未在图中画出），可以测量小球通过最高点时O轴受到杆的作用力F，若以竖直向下为力的正方向，得到图像如图乙所示。g取，求：

（1）小球恰好通过最高点时速度大小；

（2）小球的质量及做圆周运动的半径；

（3）小球在最高点的速度大小为5m/s时，杆受到球的作用力。

【答案】（1）零；（2）2kg，1m；（3）30N，方向竖直向上

【解析】

【详解】（1）小球在竖直平面内做圆周运动，是轻杆模型，因此小球恰好通过最高点时的速度大小是零。

（2）由图乙可知，当小球通过最高点速度是零时，杆上的作用力为20N，可知小球的质量为2kg。

小球通过最高点速度不是零时，若只有小球重力提供向心力，可知O轴受到杆的作用力是零，即杆对小球上的作用力是零，此时速度的平方为，设轻杆的长度为L，则有 

解得

即小球做圆周运动的半径为1m。

（3）小球在最高点的速度大小为5m/s时，由牛顿第二定律可得

解得

由牛顿第三定律可知，杆受到球的作用力大小为30N，方向竖直向上。

16. 如图所示，AB为竖直光滑圆弧的直径，其半径R=0.9m，A端沿水平方向。水平轨道BC与半径r=0.9m的光滑圆弧轨道CD相接于C点，D为圆轨道的最低点，圆弧轨道CD、DE对应的圆心角θ=37°。一质量为M=0.9kg的物块（视为质点）从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道，并从A点飞出，经过C点恰好沿切线进入圆弧轨道，取g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）物块到达C点时的速度大小；

（2）在A点受到的弹力大小F_A；

（3）物体对C点的压力大小F_C；

【答案】（1）10m/s，；（2）55N；（3）107.2N

【解析】

【详解】（1）经过C点恰好沿切线进入圆弧轨道，对于A到C的平抛运动过程

根据

解得

（2）根据

在A点

解得

（3）在C点

解得

根据牛顿第三定律可知