山西省大学附属中学2018-2019学年高一物理3月模块诊断试题（含解析）

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1、山西大学附属中学2018-2019学年高一3月模块诊断物理试题一、单项选择题1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( ）A. 离太阳越近的行星运动周期越短B. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动C. 行星绕太阳运动时，太阳位于行星椭圆轨道的对称中心处D. 所有行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积均相等【答案】A【解析】【详解】A、由公式=k知，离太阳越近R越小，行星运动公转周期越T越短，故A正确.B、由开普勒第一定律可得，所有行星都绕太阳做椭圆运动，且是在不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳处在所有椭圆的一个焦点上故B错误.C、由开普勒第一定律可得，行星绕太阳运动时，太阳位于行星椭圆轨道的

2、一个焦点处，故C错误；D、同一行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积均相等，故D错误.故选：A2.2017年9月25日，微信启动页“变脸”，由此前美国卫星拍摄地球的静态图换成了我国“风云四号” 卫星拍摄地球的动态图，如图所示。“风云四号”是一颗地球同步轨道卫星，关于“风云四号”，下列说法正确的是( )A. 如果需要，有可能将“风云四号”定位在太原市上空B. 运行速度大于第一宇宙速度C. 在相同时间内该卫星与地心连线扫过的面积相等D. “风云四号”的运行周期不一定等于地球的自转周期【答案】C【解析】【详解】同步卫星只能在赤道上空一定高度，太原市不在赤道上，则不可能定位在太原市上空，则A错误；所有

3、卫星的运行速度不大于第一宇宙速度，则B错误；同步卫星做匀速圆周运动，则在相同时间内与地心连线扫过的面积相等，则C正确；同步卫星与地球自转的周期相同，则D错误；故选C。3.若金星和地球绕太阳公转的轨道半径之比为n2，将它们绕太阳的公转视为匀速圆周运动，则金星绕太阳公转的周期为A. 24n天B. 365n天C. 24n3天D. 365n3天【答案】D【解析】【详解】根据开普勒第三定律知：，解得：，故选D。4.2014年12月31日，搭载“风云二号”08星的运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射。发射过程中“风云二号”08星的某一运行轨道为椭圆轨道，周期为T0，如图所示。则()A. “风云二号”08星在

4、B、D两点运行速率不等B. “风云二号”08星ABC过程中，速率逐渐变大C. “风云二号”08星在AB过程所用时间小于D. “风云二号”08星在BCD过程中所用时间等于【答案】C【解析】【分析】卫星沿着椭圆轨道运动，由开普勒的面积定律得到各个点的运动快慢，周期定律得到对称性.【详解】A、卫星沿椭圆轨道运动，由面积定律可知B、D两点与地球的连线相等且运动对称，则速率相等；故A错误.B、卫星从近地点A到远地点C的过程中，万有引力与线速度成钝角，则卫星做减速运动，速率逐渐减小；故B错误.C、卫星运动一圈的周期为T0，运动具有对称性和周期性，AC为一条对称轴，则，因AB段比BC段运动快些，则，有，且，

5、故，；故C正确.D、BD线是椭圆轨迹的对称轴，但BAD段比BCD段离地球近些，平均速率略大，则，；故D错误.故选C.【点睛】本题关键是利用开普勒三大定律分析卫星的运动快慢，轨迹对称性与运动对称性的应用.5.如图所示，A为地球表面赤道上的物体，B为一轨道在赤道中面内的实验卫星，C为在赤道上空的地球同步卫星，地球同步卫星C和实验卫星B的轨道半径之比为3：1，两卫星的环绕方向相同，那么关于A、B、C的说法正确的是( )A. B、C两颗卫星所受地球万有引力之比为9：1B. B卫星的公转角速度大于地面上随地球自转物体A的角速度C. 同一物体在B卫星中对支持物的压力比在C卫星中小D. B卫星中的宇航员一天

6、内可以看到9次日出【答案】B【解析】【详解】由于不知道B与C的质量的大小的关系，所以不能比较B与C受到地球万有引力的大小关系。故A错误；根据知，因为C的轨道半径大于B的轨道半径，则B的角速度大于C的角速度；A的角速度等于地球的自转角速度，C为地球的同步卫星，则C的角速度与地球的自转角速度相等，所以物体A随地球自转的角速度等于卫星C的角速度，所以B的角速度大于地面上随地球自转物体A的角速度。故B正确；若地球做匀速圆周运动的卫星内的物体都处于完全失重状态，所以物体对支持物的压力都是0故C错误；根据可得： ；地球同步卫星C和实验卫星B的轨道半径之比为3：1，两卫星周期关系：；C的周期与地球的自转周期

7、相等，为24小时，所以B的周期为小时，一天内B卫星绕地球的圈数：周，所以B卫星中的宇航员一天内可看到5次（或6次）日出。故D错误；故选B。6.行星绕恒星运动的轨道如果是圆，那么它的运行周期T的平方与轨道半径r的三次方的比为常数，即：，关于常数k的大小，下列说法中正确的是：A. 只与行星的质量有关B. 只与恒星的质量有关C. 与恒星的质量与行星的质量都有关D. 与恒星的质量与行星的运行速度有关【答案】B【解析】【详解】行星绕恒星做圆周运动的向心力由万有引力提供，则，解得，则常数k的大小只与恒星的质量有关，故选B.7.下列论述符合物理史实的是A. 伽利略发现了行星的运动规律B. 开普勒发现了万有引

8、力定律C. 卡文迪许首先在实验室里测出了万有引力常量D. 牛顿根据万有引力定律发现了海王星和冥王星【答案】C【解析】【详解】开普勒首先发现了行星的运动规律，故A错误；牛顿发现了万有引力定律，故B错误；卡文迪许首先在实验室里测出了万有引力常量数值，故C正确；亚当斯和勒威耶发现了海王星，克莱德汤博发现了冥王星，故D错误；故选C。8.树上的苹果落向地球，针对这一现象，以下说法正确的是()A. 由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果引力大B. 由于地球对苹果有引力，而苹果对地球无引力造成的C. 苹果对地球的引力大小和地球对苹果的引力大小是相等的D. 以上说法都不对【答案】C【解析】【分析

9、】地球吸引苹果的力与苹果吸引地球的力是相互作用力，大小相等，方向相反【详解】地球对苹果的引力与苹果对地球的引力是一对作用力与反作用力，遵守牛顿第三定律，可知它们大小是相等的，方向相反。故C正确，ABD错误，故选C。9.关于万有引力公式 ,以下说法正确的是（ ）A. 公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体B. 当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大C. 两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律D. 公式中引力常量G的值是牛顿规定的【答案】C【解析】【详解】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，故A错误；当两物体间的距离趋近于0时，万有引力

10、公式不再适用，万有引力不会趋近于无穷大，故B错误；两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律，总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力，故C正确；公式中引力常量G的值是卡文迪许测定的，故D错误。所以C正确，ABD错误。10.在“嫦娥一号”奔月飞行过程中，在月球上空有一次变轨是由椭圆轨道a变为近月圆形轨道b，如图所示，在a、b两轨道的切点处，下列说法正确的是（ )A. 卫星运行的速度B. 卫星受月球的引力C. 卫星的加速度D. 卫星对月球的引力【答案】BC【解析】【详解】“嫦娥一号”从a轨道上经过切点时，要做近心运动，才能进入圆轨道，所以在切点处必须减速，则有vavb故A错误。根据万有引力定律，知飞船

11、经过同一点时所受的万有引力不变，则有Fa=Fb故B正确，D错误。根据牛顿第二定律得 ，得，可知飞船经过同一点时加速度一定，则aa=ab故C正确。故选BC。11.英国物理学家牛顿发现了万有引力定律，100多年之后，英国物理学家卡文迪许比较准 确的测定了引力常量G的数值。因为引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一，对它的精确测量不仅具有计量学上的意义，对于检验万有引力定律以及深入研究万有引力相互作用规律都具有重要的意义。2018年8月30日，国际权威杂志自然刊发了中国科学院罗俊院士团队引力常量的最新测量结果，罗俊院士的引力实险室因其则出世界最精确的万有引力常量而被外国专家称为世界“引力中心

12、”。关于万有引力常量，下列正确的是( )A. 在国际单位制中，万有引力常量在数值上等于两个质量是lkg的质点相距1m时万有引力的大小B. 在不同的单位制中，万有引力常量的数值是相同的C. 计算不同物体间相互作用的万用引力时，引力常量的值是不同的D. 著名的“月地检验”是在已知万有引力常量的数值后才进行的【答案】A【解析】【详解】根据可知，在国际单位制中，万有引力常量在数值上等于两个质量是lkg的质点相距1m时万有引力的大小，选项A正确；在不同的单位制中，万有引力常量的数值是不相同的，选项B错误；计算不同物体间相互作用的万用引力时，引力常量的值是相同的，选项C错误；著名的“月地检验”是在已知万有

13、引力常量的数值之前进行的，选项D错误；故选A.12.如果设行星的质量为m，绕太阳运动的线速度为v，公转周期为T，轨道半径为r，太阳的质量为M，则下列说法错误的是( )A. 教材在探究太阳与行星的引力大小F的规律时，引入了公式，这个关系式实际上是牛顿第二定律B. 教材在探究太阳与行星的引力大小F的规律时，引入了公式，这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式C. 教材在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时，引入了公式，这个公式实质上是开普勒第三定律，是不可以在实验室中得到验证的D. 教材在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时，得到的关系式之后，又借助相对运动的知识（即：也可以理解为太阳绕行星做匀速

14、圆周运动）得到，最终关系式用数学方法合并成【答案】D【解析】【详解】引用公式F=m，这个关系式实际上是牛顿第二定律，抓住引力提供向心力得出的，故A正确。引用公式，这个公式是匀速圆周运动线速度与周期的关系式，故B正确。引入了公式，这个公式实质上是开普勒第三定律，是不可以在实验室中得到验证的，故C正确。教材在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时，得到的关系式F之后，根据牛顿第三定律得出F，最终关系式用数学方法合并成F，故D错误。本题选错误的，故选D。二、多项选择题13.组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做

15、圆周运动，由此能得到半径为R、密度为、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T下列表达式中正确的是（）A. T2B. T2C. TD. T【答案】AC【解析】【详解】由Fm可得周期越小，物体需要的向心力越大，物体对星球表面的压力最小，当周期小到一定值时，赤道附近的物体对星球表面的压力为零，此时万有引力充当向心力，即；解得T2；故A正确，B错误；因MR3，代入上式可得：T，故C正确，D错误；故选AC。【点睛】星球表面的物体受到星球万有引力的作用充当物体的向心力及支持力，星球的转动角速度越大、周期越小时，则需要的向心力越大，则物体所受支持力越小；而当向心力大到一定值时，物体会离开星球表面14.“嫦

16、娥之父”欧阳自远透露：我国计划于2020年登陆火星。假如某志愿者登上火星后将一小球从高h 处以初速度的水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L.已知火星半径为R，万有引力常量为G，不计空气阻力，不考虑火星自转，则下列说法正确的是( )A. 火星表面的重力加速度B. 火星的第一宇宙速度为C. 火星的质量为D. 火星的平均密度为【答案】BC【解析】【详解】某志愿者登上火星后将一小球从高h处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L，根据分位移公式，有：L=v0t；h=gt2，解得：，故A错误；火星的第一宇宙速度为：，故B正确；由Gmg，解得火星的质量为：，故C正确；火星的平均密度为：，故

17、D错误；故选BC。15.我国在2018年12月8日发射的“嫦娥四号”，可以更深层次、更加全面的探测月球地貌、资源等方面的信息。已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，“嫦娥四号”绕月球做圆周运动时，离月球中心的距离为r，根据以上信息可知下列结果正确的是（ ）A. “嫦娥四号”绕月球运行的周期为B. “嫦娥四号”绕月球运行的速度大小为C. 月球的平均密度为D. “嫦娥四号”所在轨道处的重力加速度为【答案】ABC【解析】【分析】根据根据万有引力等于向心力分析各个选择。【详解】根据万有引力等于向心力可得：且，联立解得，选项A正确；根据万有引力等于向心力可得：，解得，选项B正确；月

18、球的平均密度为，选项C正确； 根据 ，可知“嫦娥四号”所在轨道处的重力加速度为，选项D错误；故选ABC.16.已知质量分布均匀的球壳对其内部物体的引力为零。设想在地球赤道正上方高h处和正下方深为h处各修建一绕地心的环形真空轨道，轨道面与赤道面共面。两物体分别在上述两轨道中做匀速圆周运动，轨道对它们均无作用力，设地球半径为R,则A. 两物体的线速度大小之比为B. 两物体的线速度大小之比为C. 两物体的加速度大小之比为D. 两物体的加速度大小之比为【答案】AC【解析】试题分析：设地球密度为，则有：在赤道上方：，在赤道下方：解得：，故AC正确；BD错误故选AC考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题

19、主要掌握万有引力提供向心力的基本应用，要会用数学方法表示球体质量。17.在地球表面以初速度v0竖直向上抛出一个小球，经时间t后回到出发点假如字航员登上某个半径为地球半径2倍的行星表面，仍以初速度v0竖直向上抛出一个小球，经时间4t后回到出发点。则下列说法正确的是A. 这个行星的质量与地球质量之比为1：2B. 这个行星的第一宇宙速度与地球的第一字宙速度之比为1：C. 这个行星的密度与地球的密度之比为1：8D. 这个行星的自转周期与地球的自转周期之比为1：1【答案】BC【解析】【详解】A. 地球表面重力加速度为：g=，未知行星表面重力加速度为：g=，根据，,有M:M=1:1，故A错误；B. 第一宇

20、宙速度v=，v=，故这个行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为v:v=1：，故B正确；C. 由于M:M=1:1，体积比为8:1，故这个行星的平均密度与地球的平均密度之比为1:8，故C正确；D. 条件不足，自转情况无法确定，故D错误；故选：BC【点睛】对于竖直上抛运动，返回速度与抛出速度等大、反向，运动性质是匀变速直线运动，根据速度时间公式可以到加速度之比；根据v=分析第一宇宙速度情况；根据分析质量情况和密度情况18.中国北斗卫星导航系统足中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统、欧洲伽利略卫星导航系统之后第四个成熟的卫星导航系统。2018

21、年12月27日北斗三号基本系统完成建设，即日起提供全球服务。在北斗卫星导航系统中，有5颗地球静止轨道卫星，它们就好像静止在地球上空的某点。对于这5颗静止轨道卫星，下列说法正确的是()A. 它们均位于赤道正上方B. 它们的周期小于近地卫星的周期C. 它们离地面的高度都相同D. 它们绕地球转动的方向可以是不同的【答案】AC【解析】【详解】所有同步卫星都是定点在赤道的正上方，选项A正确；它们的周期都等于地球自转的周期24h，且大于近地卫星的周期，选项B错误；根据可知，它们离地面的高度都相同，选项C正确；它们与地球同步，则绕地球转动的方向都是相同的，选项D错误；故选AC.19.我国首颗量子科学实验卫星

22、“墨子号”，运行在高度约500km的极地轨道。已知引力常量G地球质量M，地球半径R以下说法正确的是（）A. 由以上已知量可估算“墨子号”受到的万有引力大小B. 由以上已知量可估算“墨子号”的绕行周期C. 由以上已知量可知“墨子号”运行周期比同步卫星大D. 由以上已知量可知“墨子号”线速度比同步卫星大【答案】BD【解析】【分析】墨子号绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出周期、线速度，然后分析答题。【详解】A项：由于不知道“墨子号”卫星的质量，因此无法估算出“墨子号”受到的万有引力大小，故A错误；B项：万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，轨道半径：r

23、=R+h，已知：G、M、R、h，可以估算出“墨子号”周期，故B正确；C项：由于“墨子号”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径r，由T=可知，“墨子号”的运行周期比同步卫星小，故C错误；D项：万有引力提供向心力，由牛顿第二定律的得：，解得：，由于“墨子号”的轨道半径r小于同步卫星的轨道半径，则“墨子号”的线速度大于同步卫星的线速度，故D正确。故选：BD。【点睛】本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力是解题的关键，应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题；解题时要注意同步卫星的轨道半径大于“墨子号”的轨道半径。20.中俄联合实施探测火星计划，由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器与俄罗斯研

24、制的“福布斯土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的.下列关于火星探测器的说法中正确的是()A. 发射速度只要大于第一宇宙速度即可B. 发射速度只有达到第三宇宙速度才可以C. 发射速度应大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度D. 火星探测器环绕火星运行的最大速度为地球第一宇宙速度的【答案】CD【解析】【详解】火星探测器前往火星，脱离地球引力束缚，还在太阳系内，发射速度应大于第二宇宙速度、小于第三宇宙速度，故AB错误、C正确。由得：；已知火星的质量约为地球质量的1/9，火星的半径约为地球半径的1/2，可得火星的第一宇宙速度与地球第

25、一宇宙速度之比：，故D正确。故选CD。【点睛】本题要求同学们了解三个宇宙速度的基本含义通过物理规律把进行比较的物理量表示出来，再通过已知的物理量关系求出问题是选择题中常见的方法三、计算题21.如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜面的倾角为，已知该星球半径为R，万有引力常量为G，求：(1)该星球表面的重力加速度；(2)该星球的质量。【答案】（1） （2） 【解析】【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，根据平抛运动的规律求出星球表面的重力加速度；根据万有引力等于重力求出星

26、球的质量；【详解】(1)根据平抛运动知识可得解得(2)根据万有引力等于重力，则有解得22.如图，质量分别为m和M的两个星球A、B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在0的两侧.引力常量为G.(1)求AO之间的距离；(2)两星球做圆周运动的周期T； (3)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为，但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为.已知地球和月球的质量分别为和.求与两者二次方之比(结果保留3位小数).【答案】（1）；

27、（2）；（3）【解析】【详解】（1）由题可知，A、B两星球角速度相同；L=rAO+rBO解得：（2）设星球A做圆周运动的半径为rAO ，星球B做圆周运动的半径为rBO ，两星球运动的周期为T.根据万有引力定律得 ； 解得：（3）在地月系统中，由于地月系统旋转所围绕的中心O不在地心，月球做圆周运动的周期可得出式中，M和m分别是地球与月球的质量，L是地心与月心之间的距离.若认为月球在地球的引力作用下绕地心做匀速圆周运动，则： 式中为月球绕地心运动的周期: 联立代入题给数据得：.23.一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径为r=2R(R为地球半径)，卫星的转动方向与地球自转方向相同.已知地球自转的

28、角速度为，地球表面处的重力加速度为g.求：(1)该卫星所在处的重力加速度g；(2)该卫星绕地球转动的角速度；(3)该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔.【答案】（1）（2）（3）【解析】【详解】(1)在地球表面处物体受到的重力等于万有引力mg=，在轨道半径为r=2R处,仍有万有引力等于重力mg=，解得：g=g/4；(2)根据万有引力提供向心力，mg=，联立可得=，(3)卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2时，卫星再次出现在建筑物上空以地面为参照物，卫星再次出现在建筑物上方时，建筑物随地球转过的弧度比卫星转过弧度少2.即t0t=2解得：【点睛】（1）在地球表面处物体受到的重力等于万有引力mg=，在轨道半径为2R处，仍有万有引力等于重力mg=，化简可得在轨道半径为2R 处的重力加速度；（2）人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，结合黄金代换计算人造卫星绕地球转动的角速度；（3）卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2时，卫星再次出现在建筑物上空- 16 -