2021-2022学年河南省创新发展联盟高一（下）联考物理试卷（三）（含答案解析）

2021-2022学年河南省创新发展联盟高一（下）联考物理试卷（三）

1.  400年前，一位德国天文学家提出了行星运动的三大定律，揭开了行星运动的奥秘。这位天文学家是(    )

A. 哥白尼 B. 第谷 C. 托勒密 D. 开普勒

2.  下列相关物理知识或物理方法的说法正确的是(    )

A. 如图中火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用
B. 如图所示，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力
C. 卡文迪什测定引力常量的实验原理图如图所示，运用了微小量放大法
D. 如图所示，火箭正在高速升空，火箭所在位置处的重力加速度逐渐变大

3.  某无人机从地面起飞测试时通过传感器获得其水平方向的速度、竖直方向的速度取竖直向上为正方向与飞行时间的关系分别如图甲、乙所示．下列说法正确的是(    )

A. 前5s内，无人机做曲线运动
B. 20s末，无人机运动到最高点，高度为125m
C. 10s后无人机做匀变速直线运动
D. 10s末，无人机的速度大小为

4.  设宇宙中有一自转角速度为，半径为R、质量分布均匀的小行星．在小行星上用弹簧测力计称量某一质量为m的物块，在极点处弹簧测力计的示数为F，此处重力加速度大小为；在赤道处弹簧测力计的示数为，此处重力加速度大小为，则下列关系式正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

5.  平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，如图甲所示．斜抛运动也可以分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，如图乙所示．两种运动的起点、终点相同，运动时间分别为、，分析两种分解方式的位移矢量三角形后，则(    )
 

A.  B.  C.  D.

6.  2021年10月16日，“长征二号”F遥十三运载火箭搭载着“神舟十三号”载人飞船发射升空，将翟志刚、王亚平与叶光富三位航天员送入太空．“神舟十三号”采用自主快速交会对接模式成功对接于“天和”核心舱径向端口，与此前已对接的“天舟二号”、“天舟三号”一起构成四舱船组合体，如图甲所示．如图乙所示，轨道Ⅰ为空间站运行圆轨道，轨道Ⅱ为载人飞船运行椭圆轨道，两轨道相切于A点，载人飞船在A点与空间站组合体完成对接，航天员与载人飞船始终相对静止，则下列说法正确的是(    )
 

A. 空间站与载人飞船的运行周期相等
B. 对接前，飞船与地心的连线和组合体与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同
C. 三位航天员随空间站组合体做圆周运动过程中所受向心力大小一定相等
D. 载人飞船在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行经过A点时的加速度相等

7.  某天文兴趣小组的同学们，想估算出太阳到地球的距离，进行了认真的讨论，如果已知地球的公转周期为T，万有引力常量为G，通过查找资料得到太阳与地球的质量比为N，你认为还需要的条件是(    )

A. 地球半径和地球的自转周期 B. 月球绕地球的公转周期
C. 地球的平均密度和太阳的半径 D. 地球半径和地球表面的重力加速度

8.  如图所示，轻杆长为3L，在杆两端分别固定质量为、的小球A和小球B，光滑水平转轴穿过轻杆上距球A为L处的O点，给系统一定初速度后，杆和球在竖直平面内转动，球A运动到最高点时，线速度，转轴对轻杆恰好无作用力．忽略空气阻力，球A和球B均视为质点，重力加速度大小为g，则此时(    )

A. 两球的线速度大小之比：：1
B. A小球对轻杆的作用力大小为，方向竖直向上
C. B小球受到轻杆的作用力大小为，方向竖直向下
D. 两小球受到的向心力大小之比：：3
 

9.  如图所示，小船从河岸的O点沿虚线匀速运动到河对岸的P点，河水的流速、船在静水中的速度与虚线的夹角分别为、，河宽为L，且、的大小不变，渡河的时间为t，河水的流动方向与河岸平行，则下列说法正确的是(    )
 

A. 当时，渡河的时间最短
B. 渡河时间
C. 渡河时间
D.

10.  如图所示，ABCD为竖直平面内矩形的四个顶点，AB边长为3L，BC边长为4L，BC水平．分别从A点和D点同时各平抛一个小球甲、乙，两小球能相遇在AC上的某点．第一次抛出时其速度分别为和，落在斜面上时乙球的速度恰好垂直于第二次抛出时其速度分别为和，落在斜面上时乙球的位移恰好垂直于重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是(    )
 

A.  B.  C.  D.

11.  如图所示的曲杆道闸经常被用于车库出入口，由转动杆OP与横杆PQ铰接而成，P、Q为横杆的两个端点．在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平．若转动杆OP长度为R，OP绕O点从与水平方向成以角速度匀速转动到的过程中，下列说法正确的是(    )

A. P点做匀速圆周运动，线速度大小
B. Q点做匀速圆周运动，线速度大小
C. Q点运动轨迹不是圆弧
D. Q点的速度大小不可求

12.  中国“FAST”球面射电望远镜发现一个脉冲双星系统．科学家通过对脉冲星计时观测得知该双星系统由一颗脉冲星与一颗白矮星组成，如图所示．质量分布均匀的恒星A、B双星系统绕O点沿逆时针方向做匀速圆周运动，运动周期为，两者间距为L；C为B的卫星，绕B沿逆时针方向做匀速圆周运动，周期为，且与B之间的引力远大于C与B之间的引力．引力常量为G，则(    )
 

A. 恒星A、B的质量之比等于它们的轨道半径之比
B. 恒星A，B的质量之和为
C. 已知卫星C的轨道半径r和恒星B的半径，可求得恒星B的密度为
D. 三星A、B、C相邻两次共线的时间间隔为

13.  若宇航员登陆某星球做了一个平抛运动实验，并用频闪照相机记录小球做平抛运动的部分轨迹如图所示．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，照片大小如图中坐标所示，照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：3，则小球的平抛初速度大小为______，该星球表面的重力加速度大小为______结果均保留两位有效数字
 

14.  某物理兴趣小组设计如图所示的实验装置测当地的重力加速度大小．在支架上固定拉力传感器，传感器正下方用长为l的轻质细线连接质量未知的小球．在装置侧面连接一位置可以调节的电子计数器，实验操作如下：
①小球自然下垂静止时，记录拉力传感器的示数为F；
②拉起小球，给小球一初速度，使之在某一水平面做匀速圆周运动，稳定后记录此时拉力传感器的示数为；
③调节计数器的位置，当小球第一次到达离计数器最近的A点时开始计数，并记录为1次，记录小球n次到达A点的时间
小球做匀速圆周运动的半径为______、周期为______，当地的重力加速度大小为______.

15.  现有两高度均为h、内壁光滑的圆筒甲、乙竖直放置，在筒甲口边缘A点沿直径方向以水平射入一小球，碰撞3次后恰好落在A点正下方圆筒甲的底部B处，已知小球与筒壁碰撞前后的水平和竖直分速度大小均不变。在筒乙C点以水平初速度沿圆筒内壁切线方向抛出一质量为m的小滑块，小滑块沿圆筒内壁运动了一周后恰好从D点离开圆筒，C、D连线竖直，重力加速度大小为g，不计空气阻力。求：
筒甲与筒乙的半径之比；
小滑块在筒乙中运动时受到的弹力大小。

16.  如图所示，圆心为O的光滑圆盘距水平地面足够高，有一不可伸长的轻绳，一端固定在O点、另一端连接一质量的小球，小球通过轻绳绕O点做匀速圆周运动，已知轻绳长，圆盘的半径，绳子能承受的最大拉力，不计空气阻力，取重力加速度大小。
求小球以角速度运动时绳子的拉力大小T；
缓慢增大小球的转动速度，从轻绳刚被拉断时算起，求小球经过的位移大小。

17.  由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动图示为A、B、C三颗星体的质量不相同时的一般情况。若A星体的质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：
星体所受合力大小；
星体所受合力大小。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】开普勒在第谷观测的天文数据基础上，研究总结得出了行星运动的三个定律，揭开了行星运动的奥秘。
故选D。
 

2.【答案】C 

【解析】解：A、火车转弯时，刚好由重力和支持力的合力提供向心力时，有，解得：当时，重力和支持力的合力小于所需的向心力，则火车有做离心运动的趋势，外轨对轮缘会有挤压作用，故A错误；
B、汽车通过凹形桥的最低点时，对汽车有：，则，根据牛顿第三定律可知车对桥的压力大于汽车的重力，故B错误；
C、卡文迪什扭秤实验利用光线和镜子将扭秤的旋转进行放大，运用了放大法，故C正确；
D、由，解得，由于r增大，则火箭所在位置处的重力加速度逐渐变小，故D错误．
故选：C。
火车转弯超过规定速度行驶时有离心趋势，由此分析；
汽车通过凹形桥的最低点时，处于超重状态；
根据卡文迪什扭秤实验原理进行分析；
由得到，圆心方向火箭所在位置处的重力加速度。
本题通过图象考查了圆周运动的实例分析、万有引力定律的基本知识等，关键是弄清楚火车转弯、汽车过桥模型中向心力的来源，知道万有引力和重力的关系。
 

3.【答案】B 

【解析】解：A、前5s内，无人机在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，在竖直方向也做初速度为零的匀加速直线运动，则合运动为匀加速直线运动，故A错误；
B、时间内，无人机竖直方向上的速度一直为正，即一直向上运动，竖直上升的高度为题图乙包围的面积，即上升的高度为125m，故B正确；
C、10s后无人机水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，则合运动为匀变速曲线运动，故C错误；
D、10s末，无人机的水平速度为，竖直速度为，则合速度为，故D错误．
故选：B。
根据图中所给的无人机在水平方向和竖直方向的运动规律，根据速度的合成和分解其合运动，速度方向和加速度方向在同一直线时，做直线运动，速度方向和加速度方向不在同一直线时，做曲线运动；明确在图象中，图象与时间轴所围的面积代表位移；根据矢量合成法则，求解10s时刻无人机的速度；
本题考查了匀变速直线运动的图象、曲线运动的条件等知识点。利用图象判断物体的运动状态时解决本题的关键。
 

4.【答案】C 

【解析】解：极点处弹簧测力计的示数为F

由题意知，则，选项A、B错误；物块在赤道上随小行星自转，做匀速圆周运动，
，选项C正确、ABD错误．
故选：C。
在极点处万有引力等于重力，在赤道上引力减重力等于向心力，并有角速度表示向心力求得角速度。
本题关键根据卫星的万有引力等于向心力，以及星球表面极点处重力等于万有引力，赤道上合力等于几心力，列方程求解。
 

5.【答案】A 

【解析】解：AB、由平抛运动规律可知，斜抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，竖直方向的自由落体高度等于AB，有：，比较可得：，故A正确、B错误；
CD、由几何关系，乙图位移三角形为正三角形，则，，可得：，故CD错误。
故选：A。
根据平抛运动竖直方向的运动规律计算出时间；分析斜抛运动竖直方向的运动计算出时间再做比值即可；乙图位移三角形为正三角形，根据几何关系进行解答。
本题主要考查了抛体运动的相关应用，理解抛体运动中不同方向的运动特点结合运动学公式即可完成分析。
 

6.【答案】D 

【解析】解：A、轨道Ⅰ的半径和轨道Ⅱ的半长轴不相等，由开普勒第三定律可得它们各自的运行周期不相等，故A错误；
B、在不同轨道上，根据开普勒第二定律可知，飞船与地心的连线和组合体与地心的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故B错误；
C、万有引力提供向心力，航天员随空间站做圆周运动过程中，而三位航天员质量可能不同，故他们所受向心力大小可能不相等，故C错误；
D、载人飞船在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行经过A点时所受万有引力相等，因此载人飞船在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行经过A点时的加速度相等，故D正确．
故答案为：D。
轨道Ⅰ的半径和轨道Ⅱ的半长轴不相等，则周期不等；不同轨道的天体，飞船与地心的连线和组合体与地心的连线在相同时间内扫过的面积不相等；三位航天员质量可能不同，故他们所受向心力大小可能不相等；轨道Ⅰ、Ⅱ上运行经过A点时的加速度相等。
本题考查了开普勒三定律，依据定律内容逐项解答即可。
 

7.【答案】D 

【解析】解：对于地球万有引力提供向心力：…①
又由黃金代换：…②
又…③
由以上三式可得r，则D正确
故选：D
由万有引力提供向心力，结合黄金代换及所给的量可确定所给选项的可行性．
明确万有引力提供向心力及黄金代换的是解题的要点，不难．
 

8.【答案】B 

【解析】解：A、两小球同杆相在，角速度相等，有，故A错误；
B、A小球的向心力大小为，方向竖直向下，则杆对A球的作用力大小，方向竖直向下，由牛顿第三定律知A小球对轻杆的作用力大小为，方向竖直向上，故B正确；
C、B小球的向心力大小为，受到轻杆的作用力大小，方向竖直向上，故C错误；
D、转轴对轻杆恰好无作用力，即，可得，则两小球的向心力大小之比：：：2，故D错误．
故选：B。
两小球同杆相在，角速度相等，转动过程中，两球角速度相等，根据牛顿第二定律分析杆对AB的作用力．
本题中两个球角速度相等，线速度之比等于转动半径之比，结合牛顿第二定律是解题的关键．
 

9.【答案】AC 

【解析】解：A、当时，船头正超对岸，此时渡河的时间最短，故A正确；
B、垂直于河岸方向上渡河的速度为，故渡河的时间：，故B错误；
C、小船合速度沿OP方向，合速度大小为：，故渡河时间为：，故C正确；
D、垂直于OP方向，满足，解得：，故D错误。
故选：AC。
渡河的时间取决于垂直于河岸的速度大小，根据运动的合成与分解可将速度沿着垂直于河岸分解可求过河时间、以及最短时间等。
本题考查小船过河问题专题，学生需要充分理解各个分运动的作用，各个分运动之间的独立性，利用以上知识求解。
 

10.【答案】AD 

【解析】解：AB、若乙球到达AC时，乙球速度恰好垂直于AC，则甲球位移偏角为，乙球速度偏角为，设运动时间为，对甲球有，对乙球有，可，故A正确、B错误；
CD、若乙球到达AC时，乙球位移恰好垂直于AC，甲球位移偏角为，乙球位移偏角为，设运动时间为，对甲球有，对乙球有，可得，故C错误、D正确；
故选：AD。
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，根据平抛运动的规律进行求解。
本题属于平抛运动的相遇问题，考查平抛运动和斜面结合的问题，重在考查学生的综合分析能力和推理能力，注重物理观念和科学思维的考查，突出基础性和综合性的考查。
 

11.【答案】AB 

【解析】解：A、P点绕O点做匀速圆周运动，P点的线速度大小，故A正确；
BCD、Q点和P点相对静止，即Q点绕另一个圆心做同样的匀速圆周运动，两者半径相同，如图所示，故Q点的线速度大小，故B正确，CD错误；

故选：AB。
杆匀速转动，即角速度不变，据此分析P点的线速度大小变化；向心加速度始终指向圆心，所以加速度方向时刻改变；对两位置的P点速度分解，从判断Q点在竖直方向、水平方向分别做什么运动。
考查了圆周运动的基本规律以及运动的合成与分解，本题的难点在于利用图像分析Q点在竖直方向、水平方向的运动情况。
 

12.【答案】BC 

【解析】解：A、设恒星A、B的质量分别为、，轨道半径分别为、，双星系统的角速度相同，有，即，故A错误；
B、又，可解得，对恒星A可得，代入，解得，故B正确；
C、对卫星C满足：，可得，恒星B的密度，解得：，故C正确；
D、因为恒星A和B始终共线，设三星A，B，C相邻两次共线的时间间隔为t，则，解得，故D错误．
故选：BC。
恒星A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动，角速度和周期相同，由相互间的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律求恒星A的质量。C为B的卫星，绕B做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列式分析知道可求出B的质量；当C与A、B转过角度之和为时，A、B、C三星再次共线，由角度与角速度的关系求所用时间t。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，解题的关键点是理解双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的转动周期和角速度，会用万有引力提供向心力进行求解。
 

13.【答案】 

【解析】解：在水平方向上小球做匀速直线运动，由照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：3可得，图中每个正方形的实际边长为，则初速度为
在竖直方向上有
解得
故答案为：；
平抛运动水平方向做匀速直线运动，结合水平位移和时间求出小球的初速度；根据竖直方向上相等时间内的位移之差是一恒量求出星球表面的重力加速度。
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，能够灵活运用运动学公式处理水平方向和竖直方向上的运动．
 

14.【答案】  

【解析】解：对小球受力分析如图所示，设绳与竖直方向的夹角为，有

解得
由几何关系知；
由时间与周期的关系有，
解得；
小球向心力
解得
故答案为：；；
根据记录小球n次到达A点的时间t，可求得运动周期T；根据受力分析可求得向心力大小；根据向心力公式计算轨道半径。
本题考查向心力大小与半径的关系，关键掌握实验原理与向心力公式的应用。
 

15.【答案】解：筒甲：小球在两平行筒壁间的运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，设运动总时间为t。竖直方向

水平方向

解得

筒乙：小滑块的运动可分解为水平面内的匀速圆周运动和竖直方向的自由落体运动，由题意知运动时间也为t。水平面内

解得

则
：：4
小滑块在筒乙中水平方向做匀速圆周运动，由弹力提供向心力，设弹力大小为，有

解得

答：筒甲与筒乙的半径之比为：4；
小滑块在筒乙中运动时受到的弹力大小为。 

【解析】两物体竖直方向运动时间相等，根据水平方向的运动规律解答；
根据牛顿第二定律解答。
解决该题的关键是正确对小球进行运动情况的分析，能根据运动规律解得水平方向的半径公式，注意牛顿第二定律的应用。
 

16.【答案】解：小球受重力、支持力和拉力，拉力提供向心力，故拉力为：
轻绳刚被拉断时设圆盘的角速度为，则：
代入数据解得：
小球的线速度：
轻绳断开后小球沿切线方向飞出，到达圆盘边缘时的相对位移为：
小球到达圆盘边缘的时间为：
小球离开圆盘后做平抛运动的时间：
小球沿水平方向的位移：
小球沿竖直方向的位移：
小球沿水平方向的总位移：
小球的总位移为：
答：小球以角速度运动时绳子的拉力大小为36N；
缓慢增大小球的转动速度，从轻绳刚被拉断时算起，小球经过的位移大小为13m。 

【解析】小球受重力、支持力和拉力，拉力提供向心力，根据向心力的公式即可求出绳子的拉力大小T；
运用牛顿第二定律列式求解轻绳刚被拉断时圆盘的角速度，根据求出小球的线速度；轻线断开后，小球沿着切线方向飞出，经过一段时间到达桌子边缘，由匀速直线运动的特点求出时间，然后做平抛运动，最后根据平抛运动的特点求出即可．
本题关键是明确滑块的受力情况和运动情况，找到向心力来源，然后根据牛顿第二定律并结合向心力公式列式分析即可．
 

17.【答案】解：由万有引力定律，A星受到B、C的引力的大小：
方向如图，则合力的大小为：；
星受到的引力分别为：，，方向如图；
沿x方向的分力：
沿y方向的分力：
可得：。
答：星体所受合力大小为；
星体所受合力大小为。 

【解析】由万有引力定律，A星受到B、C的引力的合力充当A星体圆周运动的向心力；由万有引力定律，分别求出单个的力，然后求出A、B受到的合力即可。
该题借助于三星模型考查万有引力定律，其中B与C的质量相等，则运行的规律、运动的半径是相等的。画出它们的受力的图象，在结合图象和万有引力定律即可正确解答。