卷子答案网-一个不只有答案的网站辽宁省沈阳市交联体2022-2023学年高一下学期4月月考物理试题
一、单选题
1．在科学发展的历程中，许多科学家做出了杰出的贡献，下列叙述符合史实的是（ ）
A．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
B．关于万有引力公式公式中引力常量G的值是牛顿测得的
C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
2．（2023·广东模拟）下列现象中属于防止离心现象带来危害的是（ ）
A．旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴
B．列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些
C．拖把桶通过旋转使拖把脱水
D．洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水
3．一质点做半径为R的匀速圆周运动，在t时间内转动n周，则该质点的线速度为（ ）
A． B． C． D．
4．年月日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，成功将“遥感三十六号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若已知该卫星在预定轨道上绕地球做匀速圆周运动，其线速度大小为，角速度大小为，引力常量为，则地球的质量为（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，长为l的轻绳，一端固定在水平转轴O上，另一端栓接质量为m的小球。现给静止于最低点的小球一初速度，使小球绕转轴O在竖直平面内运动，当绳与水平面之间的夹角为时，轻绳的拉力恰好为零，重力加速度为g，则此时小球绕转轴O运动的角速度为（ ）
A． B． C． D．
6．设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G。假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为（ ）
A． B．
C． D．
7．假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4 200 km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6 400 km，地球同步卫星距地面高为36 000 km，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为（ ）
A．4次 B．6次 C．7次 D．8次
二、多选题
8．如图所示，一个被无弹性绳子牵引的小球，在光滑水平板上以速度做匀速圆周运动，A轨道运动半径。现迅速松手使绳子放长20cm后立即拽紧绳子，使小球在更大半径的新轨道B上做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．实现这一过渡所需时间为2.0s
B．小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的线速度之比为5：3
C．小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的角速度之比为25：9
D．小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动时绳子拉力之比为5：3
9．（2019高一下·大庆期中）如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ，下列说法正确的是（ ）
A．轨道半径越大，周期越长
B．轨道半径越大，速度越大
C．若测得周期和张角，可得到星球的平均密度
D．若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度
10．如图所示，水平转盘上沿半径方向放着用细线相连的物体A和B，细线刚好拉直，A和B质量都为m，它们位于圆心两侧，与圆心距离分别为r、2r，A、B与盘间的动摩擦因数相同。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子的最大张力为
B．A与转盘的摩擦力先增大后减小
C．B与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力且之后保持不变
D．开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，绳子无拉力
三、实验题
11．探究向心力大小与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。
（1）在这个实验中，利用了 （选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系；
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量 （选填“相同”或“不同”）的小球；
（3）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左、右两边塔轮的半径之比为 。
12．卡文迪许利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量：
（1）横梁一端固定有一质量为m半径为r的均匀铅球A，旁边有一质量为m，半径为r的相同铅球B，A、B两球表面的最近距离L，已知引力常量为G，则A、B两球间的万有引力大小为F= ．
（2）在下图所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是 ．（选填“甲”“乙”或“丙”）
（3）引力常量的得出具有重大意义，比如： ．（说出一条即可）
四、解答题
13．（2019高一下·濮阳期末）如图所示，长为L的细线，拴一质量为m的小球，细线另一端固定于O点，让小球在水平面内做匀速圆周运动，这种运动通常称为圆锥摆运动。已知运动中细线与竖直方向的夹角为θ，求：
（1）细线对小球拉力F的大小；
（2）小球运动的周期；
（3）小球运动的线速度大小。
14．（2023高一下·泗水期中）宇航员在某星球表面将一小钢球以某一初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升的最大高度为h，小钢球从抛出到落回星球表面的时间为t．不计空气阻力，忽略该星球的自转，已知该星球的半径为R（R远大于h），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G．求：
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
15．有一轨道平面与赤道平面重合的侦察卫星，轨道高度为R，飞行方向与地球自转方向相同。设地球自转周期为，半径为R，地球赤道处的重力加速度为g。位于赤道的某一地面基站在某时刻恰好与该卫星建立起通信链路，求：
（1）卫星的角速度
（2）该地面基站能不间断的从侦察卫星上下载侦察数据的时间。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A．开普勒总结了行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B．卡文迪什通过扭秤实验测出了万有引力常量G，故B错误；
C．经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，具有一定准确度，故C错误；
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故D正确。
故选：D。
【分析】根据物理学史相关内容，结合选项作答；经典力学在低速条件下可以继续使用。
2．【答案】B
【知识点】离心运动和向心运动
【解析】【解答】 旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴 ， 拖把桶通过旋转使拖把脱水和洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水 ，都是利用的离心运动；在修建铁路时，列车转弯处铁轨的外轨比内规高些，目的是由重力的分力提供一部分向心力，弥补向心力不足，防止车速过大，火车产生离心运动而发生侧翻，属于防止离心现象带来的危害。
故单位：B
【分析】物体做圆周运动时需要外界提供向心力，当外界所提供的向心力消失或不够时，物体将做离心运动。
3．【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】 质点的线速度 v== ，故选：B。
【分析】根据线速度定义，结合题中条件，即可求线速度大小。
4．【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】万有引力提供向心力G，解得M= ，故选：C。
【分析】根据万有引力提供向心力，求地球的质量 。
5．【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】根据圆周运动的牛顿第二定律有mgsin =ml，解得= ，故选：D。
【分析】根据圆周运动的牛顿第二定律列式，求 小球绕转轴O运动的角速度 。
6．【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】在赤道，万有引力与支持力合力提供向心力：G-FN=m
在南极，万有引力等于支持力：G=
联立有 同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为
故选：A。
【分析】在赤道，万有引力与支持力合力提供向心力，在南极，万有引力等于支持力列式，求支持力之比。
7．【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】由开普勒第三定律知：，而代入数据解得，T飞=3h。
设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为t1，，
即，解得。
设两者相邻两次相距最近的时间间隔为t2，
即，解得
故接收站共接收到信号的次数为，故为7次.故选：C。
故答案为：C。
【分析】本题考查万有引力定律的应用，根据开普勒第三定律，求宇宙飞船周期。进而可以求解宇宙飞船和同步卫星相距最近及相距最远时两者的角度关系，两者由相隔最远至第一次相隔最近转动角度差为，两者相邻两次相距最近转动角度差为2，求接收站共接收到信号的次数 。
8．【答案】B,C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A、如下图，松手后小球沿切线方向做匀速直线运动，由几何关系知，小球沿切向运动的距离为，，解得t=0.2s，A错误；
B、小球到达B轨道后，垂直绳方向的分速度为B轨道的线速度，，根据速度合成分解规律有， 小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的线速度之比为 ，B正确；
C、根据公式，小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的角速度之比为，C正确；
D、由拉力提供向心力，故拉力， 小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动时绳子拉力之比为，D错误。
故答案为：BC。
【分析】本题考查圆周运动，解决本题的关键在于一、画出绳子放长后小球的轨迹图，二、小球在新轨道上做匀速圆周运动的线速度是原速度在垂直于绳子方向的分速度，进而求解小球在新轨道的线速度，根据圆周运动的规律找出小球在两个轨道的各个物理量之比。
9．【答案】A,C
【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题
【解析】【解答】根据开普勒第三定律 ，可知飞行器的轨道半径越大，飞行器的周期越长．A符合题意；根据卫星的速度公式 ，可知飞行器的轨道半径越大，速度越小，B不符合题意；设星球的质量为M，半径为R，平均密度为，ρ．张角为θ，飞行器的质量为m，轨道半径为r，周期为T．对于飞行器，根据万有引力提供向心力得：
由几何关系有：
星球的平均密度
由以上三式知测得周期和张角，可得到星球的平均密度．C符合题意；由 可得： ，可知若测得周期和轨道半径，可得到星球的质量，但星球的半径R未知，不能求出星球的平均密度．D不符合题意．
故答案为：AC.
【分析】卫星离地球远近，线速度越大，环绕周期越短，受到的万有引力就比较大，所以加速度就比较大；结合张角和天体的半径求出卫星的轨道半径，利用周期和向心力公式求解卫星的质量，进而求出卫星的平均密度。
10．【答案】C,D
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】圆盘转速从零开始增大，一开始，两物体在随转盘一起转动的过程中，仅由静摩擦力提供向心力，且都指向圆心，但绳子没有拉力，由于B物体的转动半径比A物体的大，所以B物体所需要的向心力比A物体的大，故B物体的摩擦力先达到最大静摩擦，而此时物体A的静摩擦力为；后来，物体B达到最大静摩擦力瞬间即将开始要相对滑动，由于绳子的作用，绳子绑紧了，产生了拉力，和最大静摩擦力一起提供B物体的向心力，而对A物体来说，随着绳子有拉力，A物体所受到的摩擦力反而在减小，直至为零；随着转盘转速继续增大，A物体所受的摩擦力方向发生了变化，背离圆心，静摩擦力的大小在变大，方向指向圆心，当静摩擦力达到A物体的最大静摩擦力时，圆盘转速继续增大，A物体开始相对圆盘滑动了。
A、开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，绳子无拉力 ，随着圆盘的转速越来越大，A有离心运动的趋势，而B有向心运动的趋势，当两物块恰好要与圆盘发生相对滑动时，绳子张力最大，根据合力提供向心力，
对A：，
对B：，
解得，A错误；
B、B的摩擦力先达到最大静摩擦力，之后转盘角速度的增大，绳子上的张力开始增大，A受到的摩擦力随之减小，直至摩擦力减为零，摩擦力开始反向增大，B错误；
C、B与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力，此时，且之后保持不变 ，C正确；
D、开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，绳子无拉力 ，D正确。
【分析】本题考查水平面内的圆周运动，难点在于分析随转盘转速的增大，两个物体受力的摩擦力如何变化，绳子在什么时候开始绷紧，产生拉力的作用 ；随转速增加，根据临界B的摩擦力先达到最大，分析A的摩擦力变化；B与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力之后保持不变 。注意：开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力。
11．【答案】（1）控制变量法
（2）相同
（3）2：1
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1），在这个实验中，采用了控制变量法；
（2）， 探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时 ，质量不变。
（3），且，代入题中数据， 左、右两边塔轮的半径之比 2：1
【分析】本题考查实验：探究向心力与小球质量、角速度和半径之间的关系，通过改变变速塔轮的半径，来改变小球的角速度；通过小球放置的位置来改变小球的转动半径；通过标尺上露出的格子数在比较两小球的向心力大小关系。故本实验采用的是控制变量法来得到向心力大小与各个物理量间的关系。关键在于判断各题中，哪些物理量不变，研究向心力与哪个物理量间的关系。
12．【答案】（1）
（2）乙
（3）引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性（或：引力常量的得出使得可以定量计算万有引力的大小；引力常量的得出使得人们可以方便地计算出地球的质量）
【知识点】引力常量及其测定
【解析】【解答】（1）根据万有引力公式有 A、B两球间的万有引力大小 F= ；
（2）引力较小，需要采用放大法，故选乙；
（3）引力常量的得出计算地球的质量成为可能。
【分析】（1）根据万有引力公式，求 A、B两球间的万有引力大小 ；
（2）利用微小测量方法放大的思想，分析引力；
（3）引力常量的得出计算地球的质量成为可能。
13．【答案】（1）解：小球运动中受两力：重力mg、细线拉力F，如图所示。小球圆周运动半径为：
r=Lsinθ ①
建立如图坐标系，由牛顿定律结合向心力公式有： ②
Fcosθ=mg ③
解得：
（2）解：解得周期：
（3）解：线速度大小为： ④
联立解得：
【知识点】圆周运动实例分析
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，在竖直方向上列方程求解绳子的拉力；
（2）对小球进行受力分析，求出小球的向心力，利用向心力公式求解小球的周期；
（3）利用几何关系求解小球的轨道周长，结合小球的周期求解小球的线速度。
14．【答案】（1）解：根据竖直上抛运动的对称性可知小球上升、下落过程的时间均为，根据自由落体运动公式，有
解得该星球表面的重力加速度
（2）解：静止在该星球表面的物体，根据重力等于万有引力，有
解得星球的质量
星球的体积
故该星球的密度
（3）解：根据万有引力提供向心力，有
解得第一宇宙速度
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据竖直上抛运动的规律求解该星球表面的重力加速度；
（2）根据万有引力等于重力求得星球的质量，根据密度的计算公式求解该星球的密度；
（3）根据万有引力提供向心求解该星球的第一宇宙速度。
15．【答案】（1）解：设卫星角速度为ω，m和M分别为卫星和地球的质量，根据公式可得
在地球赤道表面，可知
解得
（2）解：如图所示可知
卫星从A到B点，地面基站从C到D点，由几何关系可知，卫星一个运动周期内，在时间t内比地球自转的角度多转120°，则
解得
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【分析】（1）根据万有引力提供向心力列式，同时在赤道根据万有引力为重力和自转向心力合力列式，求角速度大小；
（2）根据题意分析， 卫星一个运动周期内，在时间t内比地球自转的角度多转120°， 求 该地面基站能不间断的从侦察卫星上下载侦察数据的时间。
辽宁省沈阳市交联体2022-2023学年高一下学期4月月考物理试题
一、单选题
1．在科学发展的历程中，许多科学家做出了杰出的贡献，下列叙述符合史实的是（ ）
A．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
B．关于万有引力公式公式中引力常量G的值是牛顿测得的
C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A．开普勒总结了行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B．卡文迪什通过扭秤实验测出了万有引力常量G，故B错误；
C．经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，具有一定准确度，故C错误；
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故D正确。
故选：D。
【分析】根据物理学史相关内容，结合选项作答；经典力学在低速条件下可以继续使用。
2．（2023·广东模拟）下列现象中属于防止离心现象带来危害的是（ ）
A．旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴
B．列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些
C．拖把桶通过旋转使拖把脱水
D．洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水
【答案】B
【知识点】离心运动和向心运动
【解析】【解答】 旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴 ， 拖把桶通过旋转使拖把脱水和洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水 ，都是利用的离心运动；在修建铁路时，列车转弯处铁轨的外轨比内规高些，目的是由重力的分力提供一部分向心力，弥补向心力不足，防止车速过大，火车产生离心运动而发生侧翻，属于防止离心现象带来的危害。
故单位：B
【分析】物体做圆周运动时需要外界提供向心力，当外界所提供的向心力消失或不够时，物体将做离心运动。
3．一质点做半径为R的匀速圆周运动，在t时间内转动n周，则该质点的线速度为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】 质点的线速度 v== ，故选：B。
【分析】根据线速度定义，结合题中条件，即可求线速度大小。
4．年月日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，成功将“遥感三十六号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若已知该卫星在预定轨道上绕地球做匀速圆周运动，其线速度大小为，角速度大小为，引力常量为，则地球的质量为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】万有引力提供向心力G，解得M= ，故选：C。
【分析】根据万有引力提供向心力，求地球的质量 。
5．如图所示，长为l的轻绳，一端固定在水平转轴O上，另一端栓接质量为m的小球。现给静止于最低点的小球一初速度，使小球绕转轴O在竖直平面内运动，当绳与水平面之间的夹角为时，轻绳的拉力恰好为零，重力加速度为g，则此时小球绕转轴O运动的角速度为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】根据圆周运动的牛顿第二定律有mgsin =ml，解得= ，故选：D。
【分析】根据圆周运动的牛顿第二定律列式，求 小球绕转轴O运动的角速度 。
6．设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G。假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】在赤道，万有引力与支持力合力提供向心力：G-FN=m
在南极，万有引力等于支持力：G=
联立有 同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为
故选：A。
【分析】在赤道，万有引力与支持力合力提供向心力，在南极，万有引力等于支持力列式，求支持力之比。
7．假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4 200 km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6 400 km，地球同步卫星距地面高为36 000 km，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为（ ）
A．4次 B．6次 C．7次 D．8次
【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】由开普勒第三定律知：，而代入数据解得，T飞=3h。
设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为t1，，
即，解得。
设两者相邻两次相距最近的时间间隔为t2，
即，解得
故接收站共接收到信号的次数为，故为7次.故选：C。
故答案为：C。
【分析】本题考查万有引力定律的应用，根据开普勒第三定律，求宇宙飞船周期。进而可以求解宇宙飞船和同步卫星相距最近及相距最远时两者的角度关系，两者由相隔最远至第一次相隔最近转动角度差为，两者相邻两次相距最近转动角度差为2，求接收站共接收到信号的次数 。
二、多选题
8．如图所示，一个被无弹性绳子牵引的小球，在光滑水平板上以速度做匀速圆周运动，A轨道运动半径。现迅速松手使绳子放长20cm后立即拽紧绳子，使小球在更大半径的新轨道B上做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．实现这一过渡所需时间为2.0s
B．小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的线速度之比为5：3
C．小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的角速度之比为25：9
D．小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动时绳子拉力之比为5：3
【答案】B,C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A、如下图，松手后小球沿切线方向做匀速直线运动，由几何关系知，小球沿切向运动的距离为，，解得t=0.2s，A错误；
B、小球到达B轨道后，垂直绳方向的分速度为B轨道的线速度，，根据速度合成分解规律有， 小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的线速度之比为 ，B正确；
C、根据公式，小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动的角速度之比为，C正确；
D、由拉力提供向心力，故拉力， 小球在A轨道和B轨道做匀速圆周运动时绳子拉力之比为，D错误。
故答案为：BC。
【分析】本题考查圆周运动，解决本题的关键在于一、画出绳子放长后小球的轨迹图，二、小球在新轨道上做匀速圆周运动的线速度是原速度在垂直于绳子方向的分速度，进而求解小球在新轨道的线速度，根据圆周运动的规律找出小球在两个轨道的各个物理量之比。
9．（2019高一下·大庆期中）如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ，下列说法正确的是（ ）
A．轨道半径越大，周期越长
B．轨道半径越大，速度越大
C．若测得周期和张角，可得到星球的平均密度
D．若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度
【答案】A,C
【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题
【解析】【解答】根据开普勒第三定律 ，可知飞行器的轨道半径越大，飞行器的周期越长．A符合题意；根据卫星的速度公式 ，可知飞行器的轨道半径越大，速度越小，B不符合题意；设星球的质量为M，半径为R，平均密度为，ρ．张角为θ，飞行器的质量为m，轨道半径为r，周期为T．对于飞行器，根据万有引力提供向心力得：
由几何关系有：
星球的平均密度
由以上三式知测得周期和张角，可得到星球的平均密度．C符合题意；由 可得： ，可知若测得周期和轨道半径，可得到星球的质量，但星球的半径R未知，不能求出星球的平均密度．D不符合题意．
故答案为：AC.
【分析】卫星离地球远近，线速度越大，环绕周期越短，受到的万有引力就比较大，所以加速度就比较大；结合张角和天体的半径求出卫星的轨道半径，利用周期和向心力公式求解卫星的质量，进而求出卫星的平均密度。
10．如图所示，水平转盘上沿半径方向放着用细线相连的物体A和B，细线刚好拉直，A和B质量都为m，它们位于圆心两侧，与圆心距离分别为r、2r，A、B与盘间的动摩擦因数相同。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子的最大张力为
B．A与转盘的摩擦力先增大后减小
C．B与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力且之后保持不变
D．开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，绳子无拉力
【答案】C,D
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】圆盘转速从零开始增大，一开始，两物体在随转盘一起转动的过程中，仅由静摩擦力提供向心力，且都指向圆心，但绳子没有拉力，由于B物体的转动半径比A物体的大，所以B物体所需要的向心力比A物体的大，故B物体的摩擦力先达到最大静摩擦，而此时物体A的静摩擦力为；后来，物体B达到最大静摩擦力瞬间即将开始要相对滑动，由于绳子的作用，绳子绑紧了，产生了拉力，和最大静摩擦力一起提供B物体的向心力，而对A物体来说，随着绳子有拉力，A物体所受到的摩擦力反而在减小，直至为零；随着转盘转速继续增大，A物体所受的摩擦力方向发生了变化，背离圆心，静摩擦力的大小在变大，方向指向圆心，当静摩擦力达到A物体的最大静摩擦力时，圆盘转速继续增大，A物体开始相对圆盘滑动了。
A、开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，绳子无拉力 ，随着圆盘的转速越来越大，A有离心运动的趋势，而B有向心运动的趋势，当两物块恰好要与圆盘发生相对滑动时，绳子张力最大，根据合力提供向心力，
对A：，
对B：，
解得，A错误；
B、B的摩擦力先达到最大静摩擦力，之后转盘角速度的增大，绳子上的张力开始增大，A受到的摩擦力随之减小，直至摩擦力减为零，摩擦力开始反向增大，B错误；
C、B与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力，此时，且之后保持不变 ，C正确；
D、开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，绳子无拉力 ，D正确。
【分析】本题考查水平面内的圆周运动，难点在于分析随转盘转速的增大，两个物体受力的摩擦力如何变化，绳子在什么时候开始绷紧，产生拉力的作用 ；随转速增加，根据临界B的摩擦力先达到最大，分析A的摩擦力变化；B与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力之后保持不变 。注意：开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力。
三、实验题
11．探究向心力大小与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。
（1）在这个实验中，利用了 （选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系；
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量 （选填“相同”或“不同”）的小球；
（3）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左、右两边塔轮的半径之比为 。
【答案】（1）控制变量法
（2）相同
（3）2：1
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1），在这个实验中，采用了控制变量法；
（2）， 探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时 ，质量不变。
（3），且，代入题中数据， 左、右两边塔轮的半径之比 2：1
【分析】本题考查实验：探究向心力与小球质量、角速度和半径之间的关系，通过改变变速塔轮的半径，来改变小球的角速度；通过小球放置的位置来改变小球的转动半径；通过标尺上露出的格子数在比较两小球的向心力大小关系。故本实验采用的是控制变量法来得到向心力大小与各个物理量间的关系。关键在于判断各题中，哪些物理量不变，研究向心力与哪个物理量间的关系。
12．卡文迪许利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量：
（1）横梁一端固定有一质量为m半径为r的均匀铅球A，旁边有一质量为m，半径为r的相同铅球B，A、B两球表面的最近距离L，已知引力常量为G，则A、B两球间的万有引力大小为F= ．
（2）在下图所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是 ．（选填“甲”“乙”或“丙”）
（3）引力常量的得出具有重大意义，比如： ．（说出一条即可）
【答案】（1）
（2）乙
（3）引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性（或：引力常量的得出使得可以定量计算万有引力的大小；引力常量的得出使得人们可以方便地计算出地球的质量）
【知识点】引力常量及其测定
【解析】【解答】（1）根据万有引力公式有 A、B两球间的万有引力大小 F= ；
（2）引力较小，需要采用放大法，故选乙；
（3）引力常量的得出计算地球的质量成为可能。
【分析】（1）根据万有引力公式，求 A、B两球间的万有引力大小 ；
（2）利用微小测量方法放大的思想，分析引力；
（3）引力常量的得出计算地球的质量成为可能。
四、解答题
13．（2019高一下·濮阳期末）如图所示，长为L的细线，拴一质量为m的小球，细线另一端固定于O点，让小球在水平面内做匀速圆周运动，这种运动通常称为圆锥摆运动。已知运动中细线与竖直方向的夹角为θ，求：
（1）细线对小球拉力F的大小；
（2）小球运动的周期；
（3）小球运动的线速度大小。
【答案】（1）解：小球运动中受两力：重力mg、细线拉力F，如图所示。小球圆周运动半径为：
r=Lsinθ ①
建立如图坐标系，由牛顿定律结合向心力公式有： ②
Fcosθ=mg ③
解得：
（2）解：解得周期：
（3）解：线速度大小为： ④
联立解得：
【知识点】圆周运动实例分析
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，在竖直方向上列方程求解绳子的拉力；
（2）对小球进行受力分析，求出小球的向心力，利用向心力公式求解小球的周期；
（3）利用几何关系求解小球的轨道周长，结合小球的周期求解小球的线速度。
14．（2023高一下·泗水期中）宇航员在某星球表面将一小钢球以某一初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升的最大高度为h，小钢球从抛出到落回星球表面的时间为t．不计空气阻力，忽略该星球的自转，已知该星球的半径为R（R远大于h），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G．求：
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
【答案】（1）解：根据竖直上抛运动的对称性可知小球上升、下落过程的时间均为，根据自由落体运动公式，有
解得该星球表面的重力加速度
（2）解：静止在该星球表面的物体，根据重力等于万有引力，有
解得星球的质量
星球的体积
故该星球的密度
（3）解：根据万有引力提供向心力，有
解得第一宇宙速度
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据竖直上抛运动的规律求解该星球表面的重力加速度；
（2）根据万有引力等于重力求得星球的质量，根据密度的计算公式求解该星球的密度；
（3）根据万有引力提供向心求解该星球的第一宇宙速度。
15．有一轨道平面与赤道平面重合的侦察卫星，轨道高度为R，飞行方向与地球自转方向相同。设地球自转周期为，半径为R，地球赤道处的重力加速度为g。位于赤道的某一地面基站在某时刻恰好与该卫星建立起通信链路，求：
（1）卫星的角速度
（2）该地面基站能不间断的从侦察卫星上下载侦察数据的时间。
【答案】（1）解：设卫星角速度为ω，m和M分别为卫星和地球的质量，根据公式可得
在地球赤道表面，可知
解得
（2）解：如图所示可知
卫星从A到B点，地面基站从C到D点，由几何关系可知，卫星一个运动周期内，在时间t内比地球自转的角度多转120°，则
解得
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【分析】（1）根据万有引力提供向心力列式，同时在赤道根据万有引力为重力和自转向心力合力列式，求角速度大小；
（2）根据题意分析， 卫星一个运动周期内，在时间t内比地球自转的角度多转120°， 求 该地面基站能不间断的从侦察卫星上下载侦察数据的时间。