高一年级物理学科人教版高中物理教材必修第二册第七章章末检测（模拟卷）（含答案）

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高一年级物理学科人教版高中物理教材必修第二册第七章章末检测（模拟卷） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 请点击修改第I卷的文字说明 一、单选题 1．二十四节气中的春分与秋分均为太阳直射赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回归线回到赤道。2020年3月20日为春分，9月22日为秋分，可以推算从春分到秋分为186天，而从秋分到春分为180天。设以上两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，如图所示，关于上述自然现象，下列说法正确的是（  ） A．从春分到秋分地球离太阳远 B．从秋分到春分地球离太阳远 C．夏天地球离太阳近 D．冬天地球离太阳远 【答案】A 【难度】0.94 【知识点】开普勒第二定律 【详解】AB．从春分到秋分与从秋分到春分两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，由v=可知时间长说明地球运动速率小，根据开普勒第二定律可知，运动速率小说明地球离太阳远，故A正确，B错误; CD．我国处于北半球，冬季时地球离太阳近，夏季时地球离太阳远，故CD错误。 故选A。 2．关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（　　） A．第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律 B．开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力 C．卡文迪许在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量的数值 D．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验” 【答案】C 【难度】0.94 【知识点】万有引力定律的内容、推导及适用范围 【详解】A．开普勒提出行星运动三大定律，A错误； BC．牛顿提出地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力；卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值，B错误，C正确； D．牛顿认为如果重力和星体间的引力是同一性质的力，都与距离的二次方成正比关系，那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是地面重力加速度的1/3600，因为月心到地心的距离是地球半径的60倍，牛顿通过计算证明他的想法是正确的。所以牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球表面的重力加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”，D错误。 故选C。 3．科幻电影《流浪地球2》中，人类利用地球赤道上的“行星发动机”将地球送至距离太阳系很远的比邻星附近，成为比邻星的行星。若太阳质量为，流浪前地球绕太阳运行轨道半径为，周期为，流浪后地球绕比邻星运行的轨道半径为，周期为，则比邻星的质量为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【难度】0.85 【知识点】计算中心天体的质量 【详解】地球绕太阳运转时 地球绕比邻星运行时 解得比邻星的质量为 故选A。 4．设想从山上水平抛出一块石头（如图所示），由于重力的作用，石头会沿着弯曲的路径落到地上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远。由此推想，当石头抛出的速度足够大时，它将绕地球做圆周运动而不再落向地面，成为人造地球卫星。则这个足够大的速度是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【难度】0.85 【知识点】第一宇宙速度 【详解】要想使物体绕地球运动而成为人造地球卫星，不再落回地面，则物体的速度必须要达到第一宇宙速度，即。 故选A。 5．北斗卫星导航系统（BDS）是我国自行研制的全球卫星导航系统，2020年我国已发送了北斗系统最后一颗卫星，从此北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做匀速圆周运动，a是地球静止卫星，（忽略地球自转）则（　　） A．卫星a的向心加速度大于地球表面重力加速度 B．卫星a的加速度大于b的加速度 C．卫星b的周期大于 D．卫星a的角速度小于c的角速度 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较、比较不同轨道上的卫星物理量 【详解】A． 由于忽略地球自转，则地球表面处的重力加速度和近地卫星的加速度相等，由万有引力提供向心力 因为卫星a的半径大于近地卫星的半径，所以卫星a的向心加速度小于贴地卫星的向心加速度，A错误； B．根据万有引力提供向心 得，向心加速度为 因为卫星a与卫星b的轨道半径相等，所以卫星a的加速度等于b的加速度，B错误； C．因为卫星a是地球静止卫星，而卫星a与卫星b的轨道半径相等，由万有引力提供向心力 可得，卫星a与卫星b的周期相等，故卫星b的周期为 C错误； D．根据万有引力提供向心力 得，卫星的角速度为 可得，轨道半径越大角速度越小，故卫星a的角速度小于c的角速度，D正确。 故选D。 6．2022年3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲直播。如图所示，假设空间站与比空间站离地更高的卫星B在同一轨道平面上做匀速圆周运动，且环绕方向一致，空间站距地面高度为，卫星B轨道半径为，地球半径为R。引力常量为G，则卫星B与空间站的周期之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】开普勒第三定律 【详解】根据开普勒第三定律可知 解得 故A正确，BCD错误。 故选A。 7．下列关于万有引力定律的说法中正确的是（　　） A．两物体间的万有引力不遵循牛顿第三定律 B．两物体间的距离趋近0时，物体不能看成质点 C．只适用于质量半径较小的天体，天体半径大就不能用此公式计算万有引力 D．牛顿总结得出万有引力定律的表达式，同时也测定出了引力常量G的数值 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】万有引力定律的内容、推导及适用范围、万有引力常量 【详解】A．万有引力定律适用于任何两个可以看成质点的物体之间或均质球体之间的引力计算，说明两个物体间的万有引力是相互作用的两个力，因此遵循牛顿第三定律，总是大小相等、方向相反，A错误； B．两物体间的距离趋近0时，物体不能看成质点，公式不再适用，B正确； C．适用于任何两个可以看成质点的物体之间或均质球体之间的引力计算，C错误； D．牛顿总结得出万有引力定律的表达式，公式中引力常量G的值是卡文迪许通过实验测出来的，故D错误。 故选B。 二、多选题 8．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） A．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力大于汽车的重力 B．绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的液滴处于平衡状态 C．洗衣机甩干衣服的原理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动 D．铁路转弯处外轨比内轨高是为了利用轮缘与外轨的侧压力来帮助火车转弯的 【答案】AC 【难度】0.85 【知识点】万有引力与重力的关系、拱桥和凹桥模型、火车和飞机转弯模型、离心运动 【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车受到的支持力和重力的合力提供向上的向心力，所以支持力大于重力；汽车受到的支持力和汽车对桥的压力是一对相互作用力，所以汽车对桥的压力也大于汽车的重力，故A正确； B．绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的液滴，与航天器一样在绕地球做匀速圆周运动，受到的地球的引力提供了向心力，所以它没有处于平衡状态，故B错误； C．洗衣机甩干衣服的原理就是利用了衣服上的水滴在高速旋转时会由于附着力不足以提供向心力而做离心运动，故C正确； D．铁路转弯处外轨比内轨高是为了利用倾斜向上的支持力和竖直向下的重力的合力来提供水平向内的向心力来帮助火车安全转弯的，故D错误。 故选AC。 9．设两人造地球卫星的质量比为1：2，到地球球心的距离比为1：3，则它们的（　　） A．周期比为3：1 B．线速度比为：1 C．向心加速度比为1：9 D．向心力之比为9：2 【答案】BD 【难度】0.65 【知识点】比较不同轨道上的卫星物理量 【详解】A．卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 卫星的周期之比 故A错误； B．卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 卫星的线速度之比 故B正确； C．卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 向心加速度之比 故C错误； D．卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，向心力之比 故D正确。 故选BD。 10．如图甲所示，质子束被加速到接近光速；如图乙所示，中子星是质量、密度非常大的星体。下列说法正确的是（　　） A．牛顿力学适用于质子束的运动规律 B．牛顿力学不适用于质子束的运动规律 C．牛顿力学适用于中子星的引力规律 D．牛顿力学不适用于中子星的引力规律 【答案】BD 【难度】0.65 【知识点】牛顿力学的成就与局限性 【详解】牛顿力学适用于宏观、低速物体的运动规律，不适用于质子束的运动规律，也不适用于中子星的引力规律。 故选BD。 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 三、实验题 11．卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。 (1)为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是_____。 A．利用平面镜对光线的反射 B．增大T形架横梁的长度 C．增大刻度尺与平面镜的距离 D．减小石英丝的直径 (2)若实验中不慎将两对大铅球与小铅球之间的中心距离增大为原来的2倍，但实验者未察觉，测得的G值将_____。 A．变为原来的四分之一 B．变为原来的二分之一 C．保持不变 D．变为原来的四倍 【答案】(1)AC (2)A 【难度】0.65 【知识点】万有引力常量 【详解】（1）B．增大T形架横梁的长度，对测量石英丝极微小的扭转角没有作用，故B错误； AC．为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”。利用平面镜对光线的反射，来体现微小形变的。当增大刻度尺与平面镜的距离时，转动的角度更明显，故AC正确； D．当减小石英丝的直径时，会导致石英丝更容易转动，对测量石英丝极微小的扭转角却没有作用，故D错误。 故选AC。 （2）根据万有引力定律 解得 若实验中不慎将两对大铅球与小铅球之间的中心距离增大为原来的2倍，但实验者未察觉，r的测量值为实际值，G的测量值是实际值的。 故选A。 12．在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律，悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.20s，照片大小如图乙中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为。 (1)由已知信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为______；小球平抛的初速度是______m/s（结果均保留2位有效数字）。 (2)若已知该星球半径与地球半径之比为，忽略各星球自转，则该星球质量与地球质量之比______，第一宇宙速度之比______（取）。 【答案】(1) 2.0 0.40 (2) 【难度】0.65 【知识点】其他星球表面的重力加速度、验证平抛运动在竖直及水平方向的运动规律 【详解】（1）[1]由照片的长度与实际背景屏的长度之比为，可得乙图中每个正方形的实际边长为，竖直方向上有 解得 [2]水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为 （2）在星球表面有 可得 所以该星球的质量与地球质量之比为 根据万有引力提供向心力可得 解得 所以该星球与地球的第一宇宙速度之比为 四、解答题 13．“神舟七号”飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中，距地面的高度为h，．已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R. 求： ⑴飞船加速度a的大小； ⑵飞船速度v的大小. 【答案】(1)；(2) 【难度】0.65 【知识点】比较不同轨道上的卫星物理量 【分析】飞船绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供即即可求解． 【详解】(1) 飞船绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供即 其中 解得： ； (2) 飞船绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供即 其中 解得：． 【点睛】解决本题关键利用飞船绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供即，特别注意式中的r为飞船到球心的距离． 14．2022年6月5日“神舟十四号”载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，3名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲将在天和核心舱中在轨驻留6个月。为计算简便，现假设“神舟十四号”飞船绕地球做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船离地面的高度为，已知万有引力常量为G，不计地球的自转影响，求： （1）地球的质量M； （2）地球的第一宇宙速度v； （3）飞船在离地球表面高度为2R处绕地球做匀速圆周运动的周期T。 【答案】（1）；（2）；（3） 【难度】0.65 【知识点】计算中心天体的质量、第一宇宙速度、计算卫星的各个物理量 【详解】（1）根据地球表面物体的重力等于万有引力，有 解得地球的质量为 （2）地表附近卫星做匀速圆周运动，重力提供向心力 联立解得 （3）卫星的轨道半径为 根据万有引力提供向心力 联立解得 15．2023年2月10日，神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务，实现了我国空间技术发展的重大跨越。已知飞船在地球上空的圆轨道上运行时离地面的高度为，地球半径为，地球表面的重力加速度为。 （1）求飞船在该圆轨道上运行时，速度的大小和周期。 （2）求飞船在该圆轨道上运行时，速度的大小与第一宇宙速度的大小之比。 【答案】（1），；（2） 【难度】0.65 【知识点】第一宇宙速度、计算卫星的各个物理量 【详解】（1）根据飞船受到的万有引力提供向心力，即 有 可得 在地球表面上的物体 有 得 可得飞船在该圆轨道上运行时，速度大小 则飞船在该圆轨道上运行时，周期 （2）根据地球第一宇宙速度的定义，可得 得 所以