最新-2018届高考物理二轮总复习回归基础提综合检测:第4章曲线运动万有引力定律综合检测 精品
高考物理总复习 第四章 第4节 万有引力与航天练习(含解析)-人教版高三全册物理试题

第4节万有引力与航天1.(2018·河北张家口期末)第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折,牛顿在他们的研究根底上,得出了科学史上最伟大的定律之一——万有引力定律.如下说法中正确的答案是( D )A.开普勒通过研究、观测和记录发现行星绕太阳做匀速圆周运动B.太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星C.库仑利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值D.牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律解析:开普勒发现行星绕太阳沿椭圆轨道运动,选项A错误;万有引力定律适用于任何可看成质点的两物体之间,选项B错误;卡文迪许测量出了引力常量的数值,选项C错误;牛顿在发现万有引力定律的过程中认为太阳吸引行星,同样行星也吸引太阳,选项D正确.2.(2018·江苏卷,1)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高.今年5月9日发射的“高分五号〞轨道高度约为705 km,之前已运行的“高分四号〞轨道高度约为36 000 km,它们都绕地球做圆周运动.与“高分四号〞相比,如下物理量中“高分五号〞较小的是( A ) A.周期 B.角速度C.线速度D.向心加速度解析:“高分五号〞的运动半径小于“高分四号〞的运动半径,即r五<r四,由万有引力提供向心力得=mr=mrω2=m=ma,如此T=∝,T五<T四,选项A正确;ω=∝,ω五>ω四,选项B错误;v=∝,v五>v四,选项C错误;a=∝,a五>a四,选项D错误.3.(2019·江苏扬州测试)(多项选择)2017年9月25日后,微信启动页面采用“风云四号〞卫星成像图.“风云四号〞是我国新一代静止轨道气象卫星,如此其在圆轨道上运行时( CD )A.可定位在赤道上空任意高度B.线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间C.角速度与地球自转角速度相等D.向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度大解析:同步卫星只能在赤道上空,且高度保持不变,故A错误;第一宇宙速度为人造卫星的最大运行速度,气象卫星的线速度小于第一宇宙速度,故B错误;同步卫星的周期等于地球的自转周期,所以同步卫星绕地球运行的角速度与地球自转的角速度相等,故C正确;同步卫星与月球都是万有引力提供向心力,由=ma可得a=,所以同步卫星绕地球运行的向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度大,故D正确.4.(2019·陕西西安模拟)一些星球由于某种原因而发生收缩,假设该星球的直径缩小到原来的四分之一,假设收缩时质量不变,如此与收缩前相比( D )A.同一物体在星球外表受到的重力增大到原来的4倍B.同一物体在星球外表受到的重力增大到原来的2倍C.星球的第一宇宙速度增大到原来的4倍D.星球的第一宇宙速度增大到原来的2倍解析:当直径缩小到原来的四分之一时,半径也同样缩小到原来的四分之一,重力加速度g=增大到原来的16倍,第一宇宙速度v=增大到原来的2倍.5.(2019·重庆巴蜀中学月考)“嫦娥五号〞卫星预计由长征五号运载火箭发射升空,自动完成月面样品采集,并从月球起飞,返回地球.这次任务的完成将标志着我国探月工程“三步走〞顺利收官.引力常量为G,关于“嫦娥五号〞的运动,以下说法正确的答案是( B )A.“嫦娥五号〞的发射速度小于同步卫星的发射速度B.假设“嫦娥五号〞在月球外表附近做匀速圆周运动的周期,如此可求出月球的密度C.“嫦娥五号〞的发射速度必须大于11.2 km/sD.“嫦娥五号〞在月球外表附近做匀速圆周运动的线速度大小为7.9 km/s解析:“嫦娥五号〞的运行轨道高度大于同步卫星的运行轨道高度,故“嫦娥五号〞的发射速度大于同步卫星的发射速度,故A错误;由G=m()2r和M=πR3ρ可得ρ=()3,当在月球外表时,r=R,只需知道周期T,就可以求出月球的密度,故B正确;“嫦娥五号〞的发射速度小于11.2 km/s,故C错误;“嫦娥五号〞在月球外表附近绕月球做匀速圆周运动的线速度v=,g和R均比地球的要小,故v<7.9 km/s,故D错误.6.(2019·安徽六校教育研究会第一次联考)地球和火星绕太阳公转的轨道半径分别为R1和R2(公转轨道近似为圆),如果把行星与太阳连线扫过的面积与其所用时间的比值定义为扫过的面积速率,如此地球和火星绕太阳公转过程中扫过的面积速率之比是( B )A. B.C. D.解析:根据开普勒第三定律有==k,天体公转的角速度ω=,一定时间内扫过的面积S==,所以扫过的面积速率之比等于单位时间内的面积比,代入角速度可得面积速率之比为.7.(2019·江苏连云港模拟)对于环绕地球做圆周运动的卫星来说,它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化,某同学根据的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T关系作出如下列图图像,如此可求得地球质量为(引力常量为G)( A )A. B.C. D.解析:由=m r可得=,结合图线可得,=,故M=.8.(2019·河北石家庄质检)(多项选择)如下列图为某飞船从轨道Ⅰ经两次变轨绕火星飞行的轨迹图,其中轨道Ⅱ为圆轨道,轨道Ⅲ为椭圆轨道,三个轨道相切于P点,P,Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点,S是轨道Ⅱ上的点,P,Q,S三点与火星中心在同一直线上,且PQ=2QS,如下说法正确的答案是( AC )A.飞船在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要减速B.飞船在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间是飞船在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间的1.5倍C.飞船在轨道Ⅱ上S点与在轨道Ⅲ上P点的加速度大小相等D.飞船在轨道Ⅱ上S点的速度大小小于在轨道Ⅲ上P点的速度大小解析:飞船在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要做减速运动,选项A正确;因为PQ=2QS,所以飞船在轨道Ⅱ上运行的轨道半径R2==1.5QS,飞船在轨道Ⅲ上运动轨迹的半长轴R3==QS,由开普勒第三定律=k知,==1.84,选项B错误;由牛顿第二定律知G=ma,解得a=,由于飞船在轨道Ⅱ上S点与在轨道Ⅲ上P点到火星中心的距离相等,故飞船在两点的加速度大小相等,选项C正确;飞船在轨道Ⅱ上S点的速度大小等于在轨道Ⅱ上P点的速度大小,飞船在P点由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ需要减速运动,故飞船在轨道Ⅱ上S点的速度大小大于在轨道Ⅲ上P点的速度大小,选项D错误.9.(2019·安徽合肥测试)宇航员在月球外表上做自由落体实验,将铁球由距月球外表高h处静止释放,经时间t落在月球外表.引力常量为G,月球的半径为R.求:(1)月球外表的重力加速度g.(2)月球的质量M.(3)月球的“第一宇宙速度〞的大小v.解析:(1)由自由落体运动的规律可知h=gt2解得月球外表重力加速度g=.(2)在月球外表,万有引力近似与重力相等G=mg得月球的质量M=(3)万有引力提供向心力,即G=m解得v=.答案:(1)(2)(3)10.(2018·山东泰安一模)由中国科学家设计的空间引力波探测工程“天琴计划〞,采用三颗全同的卫星(SC1,SC2,SC3)构成一个边长约为地球半径27倍的等边三角形,阵列如下列图.地球恰好处于三角形中心,卫星在以地球为中心的圆轨道上运行,对一个周期仅有 5.4分钟的超紧凑双白星(RXJ0806.3+1527)产生的引力波进展探测.假设贴近地球外表的卫星运行速率为v0,如此三颗全同卫星的运行速率最接近( B )v0000解析:由几何关系可知,等边三角形的几何中心到各顶点的距离等于边长的,所以卫星的轨道半径r与地球半径R的关系为r=27×R=9R;根据v=可得=≈0.25,如此v同=0.25v0,故B正确.11.(2019·吉林第二次调研)(多项选择)轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星被称为极地轨道卫星,它运行时能到达南、北极地区的上空,需要在全球范围内进展观测和应用的气象卫星、导航卫星等都采用这种轨道.如下列图,假设某颗极地轨道卫星从北纬45°的正上方按图示方向首次运行到南纬45°的正上方用时45分钟,如此( AB )A.该卫星的运行速度大小一定小于7.9 km/sB.该卫星的轨道半径与同步卫星的轨道半径之比为1∶4C.该卫星的加速度大小与同步卫星的加速度大小之比为2∶1D.该卫星的机械能一定小于同步卫星的机械能解析:由题意可知,卫星的周期 T=×45 min=180 min=3 h;由于卫星的轨道半径大于地球的半径,如此卫星的线速度小于第一宇宙速度,即卫星的线速度大小小于7.9 km/s,选项A正确;由万有引力提供向心力得G=m()2r,解得r=,该卫星的轨道半径与同步卫星的轨道半径之比===,选项B正确;由牛顿第二定律得G=ma,解得a=,该卫星的加速度大小与同步卫星的加速度大小之比==2=,选项C错误;由于不知该卫星与同步卫星的质量关系,故无法比拟其机械能大小,选项D错误.12.(2019·河北邯郸质检)2017年10月中国科学院国家天文台宣布FAST天文望远镜首次发现两颗太空脉冲星,其中一颗的自转周期为T(实际测量为1.83 s,距离地球1.6万光年).假设该星球恰好能维持自转不瓦解,令该星球的密度ρ与自转周期T的相关量为q星,同时假设地球同步卫星离地面的高度为地球半径的6倍,地球的密度ρ0与自转周期T0的相关量为q 地,如此( A )A.q地=q星B.q地=q星C.q地=q星D.q地=7q星解析:星球恰好能维持自转不瓦解,对该星球赤道外表的物体m有=m R,密度ρ=,可得q星==,同理对地球同步卫星有=m0··7R0,ρ0=,可得q地==,所以q地=q星.13.(2019·某某南宁二中月考)石墨烯是近年发现的一种新材料,其超高强度与超强导电、导热等非凡的物理性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化.科学家们设想,用石墨烯制作超级缆绳,搭建“太空电梯〞,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯仓沿着这条缆绳运行,实现外太空和地球之间便捷的物资交换.地球的半径为R,自转周期为T,地球外表重力加速度为g,如下说法正确的答案是( B )A.“太空电梯〞上各点的角速度不一样B.乘“太空电梯〞匀速上升时乘客对电梯仓内地板的压力逐渐减小C.当电梯仓停在距地面高度为处时,仓内质量为m的乘客对电梯仓内地板的压力为零D.“太空电梯〞的长度L=解析:“太空电梯〞上各点在相等的时间内转过的角度相等,故角速度一样,A错误.由牛顿第二定律有G-F N=mω2r,随着r的增大,F N逐渐减小,由牛顿第三定律可知B正确.当电梯仓停在距地面高度为处时,有G-F N=G-F N=mω2(+R),F N一定不等于零,由牛顿第三定律可知C错误.“太空电梯〞的长度为同步卫星到地面的距离,由万有引力提供向心力得G=m r,由r=R+L,GM=gR2(黄金代换),得L=-R,D错误.14.(2018·湖南衡阳一模)(多项选择)据报道,一个国际研究小组借助于智利的天文望远镜,观测到了一组双星系统,它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动,如下列图,假设此双星系统中体积较小的成员能“吸食〞另一颗体积较大星体的外表物质,导致质量发生转移,在演变过程中两者球心之间的距离保持不变,双星平均密度可视为一样.如此在最初演变的过程中( BC )A.它们间万有引力大小保持不变B.它们做圆周运动的角速度不变C.体积较大的星体做圆周运动轨迹的半径变大,线速度变大D.体积较大的星体做圆周运动轨迹的半径变小,线速度变大解析:设体积较小的星体质量为m1,轨道半径为r1,体积较大的星体质量为m2,轨道半径为r2,双星间的距离为L,转移的质量为Δm.如此它们之间的万有引力为F=G,根据数学知识得知,随着Δm的增大,F先增大后减小,故A错误.对m1星体有G=(m1+Δm)ω2r1,对m2星体有G=(m2-Δm)ω2r2,得ω=,总质量m1+m2不变,两者距离L不变,如此角速度ω不变,故B正确.ω2r2=,由于ω,L,m1均不变,当Δm增大时,如此r2增大,即体积较大星体圆周运动轨迹半径变大;又由v=ωr2可知线速度v也增大,故C正确,D错误.15.(多项选择)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动.当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学称为“行星冲日〞.据报道,2014年各行星冲日时间分别是:1月6日木星冲日;4月9日火星冲日;5月11日土星冲日;8月29日海王星冲日;10月8日天王星冲日.地球与各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示,如此如下判断正确的答案是( BD )地球火星木星土星天王星海王星轨道半径1.0 1.5 5.2 9.5 19 30(AU)A.各地外行星每年都会出现冲日现象B.在2015年内一定会出现木星冲日C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D.地外行星中,海王星相邻两次冲日的时间间隔最短解析:金星运动轨道半径小于地球运动轨道半径,运行周期小于地球,因此可能发生凌日现象而不会发生冲日现象,选项A错误;地球周期T地=1年,如此ω地=,同理得T木=年,如此ω木=,木星于2014年1月6日冲日,如此(ω地-ω木)·t=2π,解得t=年≈1年,明确2015年内一定会出现木星冲日现象,B选项正确;根据开普勒第三定律,天王星周期年,远大于地球周期,说明天王星相邻两次冲日间隔近似一年,同理土星周期为年,也会出现类似情况,故C错误;周期越长,相邻两次冲日间隔越接近一年,D项正确.。
2018高考物理大一轮复习领航检测:第四章 曲线运动 万有引力与航天-第3节 2

课时规范训练[基础巩固题组]1.如图所示,由于地球的自转,地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动,对于P、Q两物体的运动,下列说法正确的是( )A.P、Q两点的角速度大小相等B.P、Q两点的线速度大小相等C.P点的线速度比Q点的线速度大D.P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用解析:选A.P、Q两点都是绕地轴做匀速圆周运动,角速度相等,即ωP=ωQ,选项A对.根据圆周运动线速度v=ωR,P、Q两点到地轴的距离不等,即P、Q两点圆周运动线速度大小不等,选项B错.Q点到地轴的距离远,圆周运动半径大,线速度大,选项C错.P、Q两物体均受到万有引力和支持力作用,二者的合力是圆周运动的向心力,我们把与支持力等大反向的平衡力即万有引力的一个分力称为重力,选项D错.2. 如图所示,光滑水平面上,小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动.若小球运动到P点时,拉力F发生变化,关于小球运动情况的说法正确的是( )A.若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动B.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pa做离心运动C.若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动D.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pc运动解析:选A.若拉力突然消失,小球将沿切线Pa做离心运动,A正确;若拉力突然变小,小球将沿Pb做离心运动,而拉力变大时,小球应沿Pc做近心运动,故B、C、D均错误.3. 如图所示,地球可以看成一个巨大的拱形桥,桥面半径R=6 400 km,地面上行驶的汽车重力G=3×104N,在汽车的速度可以达到需要的任意值,且汽车不离开地面的前提下,下列分析中正确的是( )A.汽车的速度越大,则汽车对地面的压力也越大B.不论汽车的行驶速度如何,驾驶员对座椅压力大小都等于3×104NC.不论汽车的行驶速度如何,驾驶员对座椅压力大小都小于他自身的重力D.如果某时刻速度增大到使汽车对地面压力为零,则此时驾驶员会有超重的感觉解析:选C.汽车的速度越大,则汽车对地面的压力越小,不论汽车的行驶速度如何,驾驶员对座椅压力大小都小于他自身的重力,选项C正确A、B错误;如果某时刻速度增大到使汽车对地面压力为零,则此时驾驶员会有完全失重的感觉,选项D错误.4.风速仪结构如图(a)所示.光源发出的光经光纤传输,被探测器接收,当风轮旋转时,通过齿轮带动凸轮圆盘旋转,当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被遮挡.已知风轮叶片转动半径为r,每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈.若某段时间Δt内探测器接收到的光强随时间变化关系如图(b)所示,则该时间段内风轮叶片( )A .转速逐渐减小,平均速率为4πnrΔtB .转速逐渐减小,平均速率为8πnrΔtC .转速逐渐增大,平均速率为4πnrΔtD .转速逐渐增大,平均速率为8πnrΔt解析:选B.从图中可看出,挡光时间越来越长,所以转速减小,Δt 时间内有4个挡光时间,所以Δt 时间内风轮转过的弧长为2πrn ×4,平均速率v =,B 正确.8πnrΔt 5.某机器内有两个围绕各自固定轴匀速转动的铝盘A 、B ,A 盘固定一个信号发射装置P ,能持续沿半径向外发射红外线,P 到圆心的距离为28 cm.B 盘上固定一个带窗口的红外线信号接收装置Q ,Q 到圆心的距离为16 cm.P 、Q 转动的线速度均为4π m/s.当P 、Q 正对时,P 发出的红外线恰好进入Q 的接收窗口,如图所示,则Q 每隔一定时间就能接收到红外线信号,这个时间的最小值为( )A .0.42 s B .0.56 sC .0.70 sD .0.84 s解析:选B.由线速度和周期关系T =可得T P =s =0.14 2πR v 2π×0.284πs ,T Q = s =0.08 s ,设该时间的最小值为t ,则该t 是两个周期数值的2π×0.164π最小公倍数,即t =0.56 s ,选项B 正确.6. 如图所示,用一根长为l =1 m 的细线,一端系一质量为m =1 kg 的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为F T .(g 取10 m/s 2,结果可用根式表示)求:(1)若要小球刚好离开锥面,则小球的角速度ω0至少为多大?(2)若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω′为多大?解析:(1)若要小球刚好离开锥面,则小球只受到重力和细线的拉力,受力分析如图所示.小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上,故向心力水平,在水平方向运用牛顿第二定律及向心力公式得:mg tan θ=m ωl sin θ20解得ω=20gl cos θ即ω0= = rad/s.g l cos θ522(2)同理,当细线与竖直方向成60°角时,由牛顿第二定律及向心力公式得:mg tan α=m ω′2l sin α解得:ω′2=,即ω′= =2 rad/s.gl cos αg l cos α5答案:(1) rad/s (2)2 rad/s5225[综合应用题组]7. (多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图所示,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为v c 时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.在该弯道处( )A.路面外侧高内侧低B.车速只要低于v c,车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于v c,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动D.当路面结冰时,与未结冰时相比,v c的值变小解析:选AC.类比火车转弯时的运动和受力情况.当汽车的速率为v c时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,说明此时汽车只受重力和支持力,这两个力的合力提供向心力,故路面一定是外高内低,构成一个斜面,A正确.当车速在低于v c的一定范围内时,车所需向心力减小,具有向内侧滑动的趋势,但不一定滑动,故B错误.同理,当车速在高于v c的一定范围内,车辆有向外侧滑动的趋势,当车速高于某个速度值时,汽车受到的摩擦力达到最大静摩擦力,汽车便会向外侧滑动,故C正确.路面结冰时,最大静摩擦力减小,v c值不变,D错误.8. (多选)如图,叠放在水平转台上的物体A、B、C能随转台一起以角速度ω匀速转动,A、B、C的质量分别为3m、2m、m,A与B、B和C与转台间的动摩擦因数都为μ,A和B、C离转台中心的距离分别为r、1.5r.设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )A.B对A的摩擦力一定为3μmg B.B对A的摩擦力一定为3mω2rC.转台的角速度一定满足ω≤μg rD.转台的角速度一定满足ω≤2μg 3r解析:选BD.对A受力分析,受重力、支持力以及B对A的静摩擦力,静摩擦力提供向心力,有f =(3m )ω2r ≤μ(3m )g ,故选项A 错误,B 正确;由于A 、AB 整体、C 受到的静摩擦力均提供向心力,故对A 有(3m )ω2r ≤μ(3m )g ,解得ω≤ ;μgr 对AB 整体有(3m +2m )ω2r ≤μ(3m +2m )g ,解得ω≤ ;μgr 对C 有m ω2(1.5r )≤μmg ,解得ω≤ .2μg3r 选项C 错误,D 正确.9.未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,为缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”,如图所示.当旋转舱绕其轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力.为达到上述目的,下列说法正确的是( )A .旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大B .旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小C .宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大D .宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小解析:选B.旋转舱对宇航员的支持力提供宇航员做圆周运动的向心力,即mg =m ω2r ,解得ω=,即旋转舱的半径越大,角速度越小,而且与宇航员的gr 质量无关,选项B 正确.10.(多选)质量为m 的小球由轻绳a 和b 分别系于一轻质细杆的A 点和B 点,如图所示,绳a 与水平方向成θ角,绳b 在水平方向且长为l ,当轻杆绕轴AB 以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A .a 绳的张力不可能为零B .a 绳的张力随角速度的增大而增大C .当角速度ω> ,b 绳将出现弹力g cot θl D .若b 绳突然被剪断,则a 绳的弹力一定发生变化解析:选AC.对小球受力分析可得a 绳的弹力在竖直方向的分力平衡了小球的重力,解得T a =,为定值,A 正确,B 错误;当T a cosθ=m ω2l ⇒ω= mgsin θ时,b 绳的弹力为零,若角速度大于该值,则b 绳将出现弹力,C 正确;g cot θl 由于绳b 可能没有弹力,故绳b 突然被剪断,则a 绳的弹力可能不变,D 错误.11.(多选)如图所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R =90 m 的大圆弧和r =40 m 的小圆弧,直道与弯道相切.大、小圆弧圆心O 、O ′距离L =100 m .赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍.假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动.要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大,重力加速度g 取10 m/s 2,π=3.14),则赛车( )A .在绕过小圆弧弯道后加速B .在大圆弧弯道上的速率为45 m/sC .在直道上的加速度大小为5.63 m/s 2D .通过小圆弧弯道的时间为5.58 s解析:选AB.要使赛车绕赛道一圈时间最短,则通过弯道的速度都应最大,由f =2.25mg =m 可知,通过小弯道的速度v 1=30 m/s ,通过大弯道的速度v 2r v 2=45 m/s ,故绕过小圆弧弯道后要加速,选项A 、B 正确;如图所示,由几何关系可得AB 长x ==50 m ,故在直道上的加速度a ==L 2-(R -r )23v 2-v 212x m/s 2≈6.5 m/s 2,选项C 错误;由sin ==可知,小圆弧对应的圆452-3022×503θ2x L 32心角θ=,故通过小圆弧弯道的时间t ===s =2.79 2π3θr v12πr 3v 12×3.14×403×30s ,选项D 错误.12.如图所示,M 是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过其圆心的竖直轴OO ′匀速转动,规定经过圆心O 点且水平向右为x 轴正方向.在O 点正上方距盘面高为h =5 m 处有一个可间断滴水的容器,从t =0时刻开始,容器沿水平轨道向x 轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动.已知t =0时刻滴下第一滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面时再滴下一滴水.(取g =10 m/s 2)(1)每一滴水离开容器后经过多长时间滴落到盘面上?(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上,圆盘的角速度ω应为多大?(3)当圆盘的角速度为1.5 π时,第二滴水与第三滴水在盘面上落点间的距离为2 m ,求容器的加速度a .解析:(1)离开容器后,每一滴水在竖直方向上做自由落体运动,则每一滴水滴落到盘面上所用时间t ==1 s.2hg(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上,则圆盘在1 s 内转过的弧度为k π,k 为不为零的正整数.由ωt =k π得ω=k π=k π,其中k =1,2,3,….g2h (3)第二滴水离O 点的距离为x 1=at 2+(at )t =a 1232第三滴水离O 点的距离为x 2=a (2t )2+(a ·2t )t =4a12又Δθ=ωt =1.5π即第二滴水和第三滴水分别滴落在圆盘上x 轴方向及垂直x 轴的方向上,所以x +x =x 2212即2+(4a )2=22,解得a = m/s 2.(32a )47373答案:(1)1 s (2)k π,其中k =1,2,3,…(3) m/s 247373。
2018届高考一轮总复习章末检测卷:第四章 曲线运动 万有引力定律物理试卷

2018届高考一轮总复习章末检测卷:第四章曲线运动万有引力定律物理试卷SYS201810180701一、选择题详细信息1. 难度:中等如图所示,一铁球用细线悬挂于天花板上,静止垂在桌子的边缘,悬线穿过一光盘的中间孔,手推光盘在桌面上平移,光盘带动悬线紧贴着桌子的边缘以水平速度v匀速运动,当光盘由A位置运动到图中虚线所示的B位置时,悬线与竖直方向的夹角为,此时铁球A.竖直方向速度大小为B.竖直方向速度大小为C.竖直方向速度大小为D.相对于地面的速度大小为 vSYS20181018070详细信息2. 难度:中等跳台滑雪运动员的动作惊险而优美,其实滑雪运动可抽象为物体在斜坡上的平抛运动.如图所示,设可视为质点的滑雪运动员从倾角为θ的斜坡顶端P处,以初速度v0水平飞出,运动员最后又落到斜坡上A点处,AP之间距离为L,在空中运动时间为t,改变初速度v0的大小,L和t都随之改变.关于L、t与v0的关系,下列说法中正确的是( )A. L与v0成正比B. L与v0成反比C. t与v0成正比D. t与成正比SYS20181018070详细信息3. 难度:中等如图甲所示,一轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为FN,小球在最高点的速度大小为v,FN-v2图象如图-乙所示.下列说法正确的是()A. 当地的重力加速度大小为B. 小球的质量为C. 当v2=c时,杆对小球弹力方向向上D. 若v2=2b,则杆对小球弹力大小为2aSYS20181018070详细信息4. 难度:简单过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕.“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径为,该中心恒星与太阳的质量比约为A. B. 1 C. 5 D. 10SYS20181018070详细信息5. 难度:中等经长期观测发现,A行星运行的轨道半径为R0,周期为T0,但其实际运行的轨道与圆轨道总存在一些偏离,且周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离.如图所示,天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知行星B,则行星B的运行轨道半径为( )A.B.C.D.SYS201810180702二、多选题详细信息6. 难度:中等如图所示,水平地面的上空有一架飞机在进行投弹训练,飞机沿水平方向做匀加速直线运动.当飞机飞过观察点B点正上方A点时投放一颗炸弹,经时间T 炸弹落在观察点B正前方L1处的C点,与此同时飞机投放出第二颗炸弹,最终落在距观察点B正前方L2处的D点,且L2=3L1,空气阻力不计.以下说法正确的有( )A. 飞机第一次投弹时的速度为B. 飞机第二次投弹时的速度为C. 飞机水平飞行的加速度为D. 两次投弹时间间隔T内飞机飞行距离为SYS201810180703三、选择题详细信息7. 难度:中等如图所示,两物块A、B套在水平粗糙的CD杆上,并用不可伸长的轻绳连接,整个装置能绕过CD中点的轴OO1转动,已知两物块质量相等,杆CD对物块A、B的最大静摩擦力大小相等,开始时绳子处于自然长度(绳子恰好伸直但无弹力),物块B到OO1轴的距离为物块A到OO1轴的距离的两倍,现让该装置从静止开始转动,使转速逐渐增大,在从绳子处于自然长度到两物块A、B即将滑动的过程中,下列说法正确的是()A. A受到的静摩擦力一直增大B. B受到的静摩擦力先增大,后保持不变C. A受到的静摩擦力是先增大后减小D. A受到的合外力一直在增大SYS20181018070详细信息8. 难度:中等如图所示,三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上,设地球质量为M、半径为R.下列说法正确的是()A.地球对一颗卫星的引力大小为B.一颗卫星对地球的引力大小为C.两颗卫星之间的引力大小为D.三颗卫星对地球引力的合力大小为SYS201810180704四、填空题详细信息9. 难度:中等一位同学玩飞镖游戏,已知圆盘的直径为d,飞镖距离圆盘为L.飞镖对准圆盘上边缘的A点水平抛出,初速度为v0,在飞镖抛出的同时,圆盘绕过盘心O垂直于圆盘的水平轴匀速转动,角速度为ω.若飞镖恰好击中A点,则v0与ω之间的关系为__________________.SYS201810180705五、简答题详细信息10. 难度:中等在高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108 km/h.汽车在这种路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍.(1)如果汽车在这种高速公路的水平弯道上拐弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径是多少?(2)如果高速公路上设计了圆弧拱形立交桥,要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱形立交桥的半径至少是多少?(取g=10 m/s2)SYS20181018070详细信息11. 难度:中等如图所示,位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成,圆弧半径Oa水平,b点为抛物线顶点.已知h=2 m,s=m.取重力加速度g=10 m/s2.(1)一小环套在轨道上从a点由静止滑下,当其在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,求圆弧轨道的半径;(2)若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下,求环到达c点时速度的水平分量的大小.SYS20181018070详细信息12. 难度:简单如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点.水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.8 m的圆环剪去了左上角135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R.用质量m=0.5 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块过B点后其位移与时间的关系为x=8t-2t2(m),物块飞离桌面后由P点沿切线落入圆轨道.g=10 m/s2,求:(1)物块在水平桌面上受到的摩擦力;(2)B、P间的水平距离;(3)判断物块能否沿圆轨道到达M点.SYS20181018070详细信息13. 难度:中等如图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图,首先在发动机作用下,探测器受到推力在距月面高度为h1处悬停(速度为0,h1远小于月球半径);接着推力改变,探测器开始竖直下降,到达距月面高度为h2处的速度为v,此后发动机关闭,探测器仅受重力下落至月面,已知探测器总质量为m(不包括燃料),地球和月球的半径比为k1,质量比为k2,地球表面附近的重力加速度为g,求:(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小;(2)从开始竖直下降到刚接触月面时,探测器机械能的变化。
全国通用版2018高考物理大一轮温习第四章曲线运动万有引力定律第3课时圆周运动的大体规律及应用检测

第3课时 圆周运动的大体规律及应用【基础巩固】圆周运动的运动学分析1.一中空圆筒长l=200 cm,其两头以纸封锁,使筒绕其中心轴线OO ′匀速转动,一子弹沿与OO ′平行的方向以v=400 m/s 的初速度穿过圆筒,在圆筒两头面别离留下弹孔A 和B,如图(甲)所示.今测得A 与 O ′连线和B 与O ′的连线的夹角为120°,如图(乙)所示,此圆筒的转速为( C )A.4003 r/s B.2003r/s C.200(n+23)r/s(n=0,1,2,3…) D.200(n+13)r/s(n=0,1,2,3…)解析:子弹在圆筒内沿水平方向做匀速直线运动,在它由圆筒的一端运动到另一端的时刻里,由题图可知圆筒转过的角度可能为θ=2πn+4π3(n=0,1,2,3…),即2πn+43π=ωt,而ω=2πN,t=lv ,那么转速N=200(n+23) r/s(n=0,1,2,3…),选项C 正确.2.在“天宫一号”的太空讲课中,航天员王亚平做了一个有趣实验.在T 形支架上,用细绳拴着一颗明黄色的小钢球.设小球质量为m,细绳长度为L.王亚平用手指沿切线方向轻推小球,小球在拉力作用下做匀速圆周运动.测得小球运动的周期为T,设题中各物理量均为国际单位,由此可知( D ) A.小球运动的角速度ω=T 2πB.小球运动的线速度v=4πLT C.小球运动的加速度a=2π2L T 2D.小球的转速n=1T (r/s)解析:小球运动的角速度ω=2πT ,选项A 错误;线速度v=ωL=2πLT ,选项B 错误;加速度a=ω2L=4π2L T 2,选项C 错误;由于小球转动一周的时刻为T,那么n=1T(r/s),应选项D 正确.圆周运动的动力学分析3.如下图,在滑腻水平面上,钉有两个钉子A 和B,一根长细绳的一端系一个小球,另一端固定在钉子A 上,开始时小球与钉子A,B 均在一条直线上(图示位置),且细绳的一大部份沿俯视顺时针方向缠绕在两钉子上,现使小球以初速度v 0在水平面上沿俯视逆时针方向做圆周运动,使两钉子之间缠绕的绳索慢慢释放,在绳索完全被释放后与释放前相较,以下说法正确的选项是( D )A.小球的线速度变大B.小球的角速度变大C.小球的加速度变大D.细绳对小球的拉力变小解析:小球以初速度v 0在水平面上沿俯视逆时针方向做圆周运动,小球的线速度大小不变,选项A 错误;由于v=ωr,两钉子之间缠绕的绳索慢慢释放,小球做圆周运动的半径r 增大,那么角速度减小,选项B 错误;由v=ωr,a=ω2r 得a=v ω,可知小球的加速度变小,选项C 错误;由牛顿第二定律可知,细绳对小球的拉力变小,选项D 正确.4.(2021·浙江卷,19)(多项选择)如下图为赛车场的一个水平“U ”形弯道,转弯处为圆心在O 点的半圆,内外半径别离为r 和2r.一辆质量为m 的赛车通过AB 线经弯道抵达A ′B ′线,有如下图的①,②,③三条线路,其中线路③是以O ′为圆心的半圆,OO ′=r.赛车沿圆弧线路行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力为F max .选择线路,赛车以不打滑的最大速度通过弯道(所选线路内赛车速度不变,发动机功率足够大),那么( ACD )A.选择线路①,赛车通过的路程最短B.选择线路②,赛车的速度最小C.选择线路③,赛车所历时刻最短D.①,②,③三条线路的圆弧上,赛车的向心加速度大小相等解析:由几何关系可求得线路①,②,③的长度别离为2r+πr,2r+2πr,2πr,比较可知,线路①最短,A 项正确;由F max =m v 2R 可知,沿线路①,②,③运动的速度别离为√F max r m ,√2F max r m ,√2F max rm,因此沿线路①速度最小,B 项错误;由三条线路长度与速度的比值比较可知,选择线路③所历时刻最短,C 项正确;由F max =ma 可知,三条线路的圆弧上赛车的向心加速度大小相等,D 项正确.圆周运动的临界问题5.(2021·全国Ⅱ卷,21)(多项选择)公路急转弯处一般是交通事故多发地带.如图,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速度为v c时,汽车恰好没有向公路内外双侧滑动的趋势,那么在该弯道处( AC )A.路面外侧高内侧低B.车速只要低于v c,车辆便会向内侧滑动C.车速尽管高于v c,但只要不超出某一最高限度,车辆便可不能向外侧滑动D.当路面结冰时,与未结冰时相较,v c的值变小解析:汽车转弯时,恰好没有向公路内外双侧滑动的趋势,说明重力和支持力的合力恰好提供向心力,因此公路外侧高一些,现在汽车不受静摩擦力的作用,与路面是不是结冰无关,应选项A正确,选项D错误.当v<v c时,重力和支持力的合力大于所需向心力,汽车有向内侧滑动的趋势,摩擦力向外侧;当v>v c时,重力和支持力的合力小于所需向心力,汽车有向外侧滑动的趋势,在摩擦力大于最大静摩擦力前可不能侧滑,应选项B错误,C正确.6.导学号 00622257如下图,转动轴垂直于滑腻平面,交点O的上方h处固定细绳的一端,细绳的另一端拴接一质量为m的小球B,绳长AB=l>h,小球随转动轴在滑腻水平面上做匀速圆周运动.要使球不离开水平面,转动轴的转速的最大值是( A )A.12π√gℎB.π√gℎC.12π√glD.2π√lg解析:对小球,在水平方向有F T sin θ=mω2R=4π2mn2R,在竖直方向有F T cos θ+F N=mg,且R=htan θ,当球即将离开水平面时,F N=0,转速n有最大值,联立解得n=12π√gℎ,那么A正确.竖直面内圆周运动的“绳”“杆”模型7.(多项选择)如下图,质量为m的小球在竖直放置的半径为R的滑腻圆形管道内做圆周运动(小球半径不计),以下说法正确的选项是( BC )A.小球通过最高点时的最小速度是√gRB.小球通过最高点时的最小速度为零C.小球通过最低点时对管壁压力必然大于重力D.小球在水平线ab 以上的管道中运动时外侧管壁对小球必然有作 使劲解析:小球在滑腻的圆形管道内运动到最高点时的速度能够为零,应选项A 错误,B 正确;小球通过最低点时F N -mg=m v 2R ,得F N =mg+m v 2R ,故小球通过最低点时对管壁压力必然大于重力,选项C 正确;小球在水平线ab 以上的管道中运动时,假设v 较小,可能内壁对小球有弹力,即外侧管壁对小球不必然有作使劲,应选项D 错误.8.导学号 00622258如下图PAQ 是一个固定的滑腻轨道,其中PA 是直线部份,AQ 是半径为R 的半圆弧,PA 与AQ 在A 点处滑腻连接,P,Q 两点在同一水平高度.现有一小球自P 点由静止开始沿轨道下滑.那么( A )A.小球不可能抵达Q 点,P 比Q 至少高R2才能经Q 点沿切线方向飞出B.小球能抵达Q 点,抵达后,又沿原轨道返回C.小球能抵达Q 点,抵达后,将自由下落D.小球能抵达Q 点,抵达后,恰能沿圆弧的切线方向飞出解析:由机械能守恒定律可知:小球假设抵达Q 点,速度必为0,而小球在圆弧上做的是圆周运动,抵达Q 点的最小速度为v=√Rg ,即小球不可能抵达Q 点,设小球在Q 点上方高度为h ′处下滑恰好能完成圆周运动,那么mgh ′=12mv 2,解得h ′=R 2,应选项A 正确.【素能提升】9.(多项选择)如下图,在水平转台上放置由轻绳相连的质量相同的滑块1和滑块2,转台绕转轴OO ′以角速度ω匀速转动进程中,轻绳始终处于水平状态,两滑块始终相对转台静止,且与转台之间的动摩擦因数相同,滑块1到转轴的距离小于滑块2到转轴的距离.关于滑块1和滑块2受到的摩擦力F f1和F f2与ω2的关系图线,可能正确的选项是( AD )解析:两滑块的角速度相同,依照向心力公式F n =m ω2r,考虑到两滑块质量相同,滑块2的运动半径较大,当ω增大时,滑块2先达到最大静摩擦力.再继续增大角速度,滑块2的最大静摩擦力和轻绳拉力提供向心力,摩擦力再也不转变,但滑块1摩擦力还未达到最大值,尔后由于轻绳拉力作用,滑块1的摩擦力反而减小,且与角速度的平方呈线性关系,应选项A,D 正确. 10.(2016·河南二模)如下图,一个圆形框架以竖直的直径为转轴匀速转动.在框架上套着两个质量相等的小球A,B,小球A,B 到竖直转轴的距离相等,它们与圆形框架维持相对静止.以下说法正确的选项是( C )A.小球A 的合力小于小球B 的合力B.小球A 与框架间可能没有摩擦力C.小球B 与框架间可能没有摩擦力D.假设圆形框架以更大的角速度转动,小球B 受到的摩擦力必然增大解析:由于合力提供向心力,依据向心力表达式F n =mr ω2,已知两球质量、运动半径和角速度都相同,可知向心力大小相同,即合力大小相同,应选项A 错误;小球A 受到的重力和弹力的合力不可能垂直指向OO ′轴,故必然存在摩擦力,而B 球的重力和弹力的合力可能垂直指向 OO ′轴,故B 球摩擦力可能为零,应选项B 错误,C 正确;由于不明白B 是不是受到摩擦力,故而无法判定圆形框架以更大的角速度转动小球B 受到的摩擦力的转变情形,应选项D 错误. 11.(2016·深圳市一调)(多项选择)如图(甲)所示,一长为l 的轻绳,一端穿在过O 点的水平转轴上,另一端固定一质量未知的小球,整个装置绕O 点在竖直面内转动.小球通过最高点时,绳对小球的拉力F 与其速度平方v 2的关系如图(乙)所示,重力加速度为g,以下判定正确的选项是( BD )A.图像函数表达式为F=m v 2l +mgB.重力加速度g=blC.绳长不变,用质量较小的球做实验,取得的图线斜率更大D.绳长不变,用质量较小的球做实验,图线b 点的位置不变 解析:小球在最高点,依照牛顿第二定律有F+mg=m v 2l ,解得F=m v 2l -mg,应选项A 错误.当F=0时,依照表达式有mg=m v 2l ,解得g=v 2l =bl ,应选项B 正确.依照F=m v 2l-mg 知,图线的斜率k=m l,绳长不变,用质量较小的球做实验,斜率更小,应选项C 错误.当F=0时,g=b l,可知b 点的位置与小球的质量无关,绳长不变,用质量较小的球做实验,图线b 点的位置不变,应选项D 正确.12.导学号 00622259如下图,在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上,离轴心r=20 cm 处放置一小物块A,其质量为m=2 kg,A 与盘面间彼此作用的静摩擦力的最大值为其重力的k 倍(k=0.5).(1)当圆盘转动的角速度ω=2 rad/s 时,物块与圆盘间的摩擦力大小多大?方向如何?(2)欲使A 与盘面间不发生相对滑动,那么圆盘转动的最大角速度多大?(取g=10 m/s 2) 解析:(1)物块随圆盘一路绕轴转动,向心力来源于圆盘对物块的静摩擦力.依照牛顿第二定律可求出物块受到的静摩擦力的大小F f =F n =m ω2r=1.6 N,方向沿半径指向圆心.(2)欲使物块与盘面不发生相对滑动,做圆周运动的向心力应不大于最大静摩擦力,因此有mr ωmax 2≤kmg,解得ωmax ≤ √kgr =5 rad/s.答案:(1)1.6 N 方向沿半径指向圆心 (2)5 rad/s13.导学号 00622260(2016·山东临沂质检)游乐园的小型“摩天轮”上对称站着质量均为m 的8位同窗,如下图,“摩天轮”在竖直平面内逆时针匀速转动,假设某时刻转到极点a 上的甲同窗让一小重物做自由落体运动,并当即通知下面的同窗接住,结果重物掉落时正好被c 处的乙同窗第一次抵达最低点时接到,已知“摩天轮”半径为R,重力加速度为g,不计人和吊篮的大小及重物的质量.求:(1)接住前重物下落运动的时刻t;(2)人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度大小v; (3)乙同窗在最低点处对地板的压力. 解析:(1)对小重物,由h=12gt 2得2R=12gt 2, 解得t=2√Rg .(2)对乙同窗,t 时刻内s=πR4,v=s t =18π√gR . (3)由牛顿第二定律得F N -mg=m v 2R ,解得F N =(1+π264)mg,由牛顿第三定律可知,乙同窗在最低点处对地板的压力大小为F N ′=(1+π264)mg,方向竖直向下.答案:(1)2√Rg (2)18π√gR(3)(1+π264)mg方向竖直向下【备用题】(2016·南昌月考)如下图,物块P 置于水平转盘上随转盘一路运动,图中c 方向沿半径指向圆心,a 方向与c 方向垂直.当转盘逆时针转动时,以下说法正确的选项是( A )A.当转盘匀速转动时,P 受摩擦力方向为cB.当转盘匀速转动时,P 不受转盘的摩擦力C.当转盘加速转动时,P 受摩擦力方向可能为aD.当转盘减速转动时,P 受摩擦力方向可能为b解析:转盘匀速转动时,摩擦力提供物块做圆周运动的向心力,故摩擦力方向指向圆心O 点,应选项A 正确,B 错误;当转盘加速转动时,物块P 做加速圆周运动,不仅有沿c 方向指向圆心的向心力,还有指向a 方向的切向力,使线速度大小增大,两方向的合力即摩擦力,可能指向b;当转盘减速转动时,同理可知摩擦力可能指向d,应选项C,D 错误.。
高考物理二轮复习一 力与运动 第4讲 万有引力与课后演练化提能

拾躲市安息阳光实验学校第4讲 万有引力与航天(建议用时:30分钟) 一、单项选择题1.(2018·高考北京卷)若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律,在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下,需要验证( )A .地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1602B .月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1602C .自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的16D .苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的160解析:选B.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律——万有引力定律,则应满足G Mmr2=ma ,即加速度a 与距离r 的平方成反比,由题中数据知,选项B 正确,其余选项错误.2.为了测量某行星的质量和半径,宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T ,登陆舱在行星表面着陆后,用弹簧测力计称量一个质量为m 的砝码,读数为F .已知引力常量为G .则下列说法错误的是( )A .该行量的质量为F 3T 416π4Gm3B .该行星的半径为4π2FT2mC .该行星的密度为3πGT 2D .该行星的第一宇宙速度为FT2πm解析:选B.据F =mg 0=m 4π2T 2R ,得R =FT 24π2m ,B 错误;由G Mm R 2=m 4π2T 2R ,得M =4π2R3GT 2,又R =FT 24π2m ,则M =F 3T 416π4Gm 3,A 正确;密度ρ=M V =3πGT 2,C 正确;第一宇宙速度v =g 0R =FT2πm,D 正确.3.理论上已经证明:质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零.现假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的实心球体,O 为球心,以O 为原点建立坐标轴Ox ,如图所示.在x 轴上各位置的重力加速度用g 表示,则下图中能描述g 随x 的变化关系图正确的是( )解析:选A.令地球的密度为ρ,则在地球表面,重力和地球的万有引力大小相等,有:g =GM R 2,由于地球的质量为M =43πR 3·ρ,所以重力加速度的表达式可写成:g =4πGR ρ3.根据题意有,质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,在距离地球球心为r 处,受到地球的万有引力即为半径等于r 的球体在其表面产生的万有引力,g ′=4πG ρ3r ,当r <R 时,g 与r 成正比,当r >R 后,g 与r平方成反比,故选A.4.过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51 peg b ”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕.“51 peg b ”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的120.该中心恒星与太阳的质量比约为( ) A.110 B .1 C .5D .10解析:选B.行星绕中心恒星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得G Mm r 2=m 4π2T 2r ,则M 1M 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫r 1r 23·⎝ ⎛⎭⎪⎫T 2T 12=⎝ ⎛⎭⎪⎫1203×⎝⎛⎭⎪⎫36542≈1,选项B 正确. 5.(2017·高考全国卷Ⅲ)4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行.与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的( ) A .周期变大 B .速率变大C .动能变大D .向心加速度变大解析:选C.组合体比天宫二号质量大,轨道半径R 不变,根据GMm R 2=m v 2R ,可得v =GMR,可知与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的速率不变,B 项错误;又T =2πRv,则周期T 不变,A 项错误;质量变大、速率不变,动能变大,C 项正确;向心加速度a =GMR2,不变,D 项错误.6.(2018·怀化二模)使物体脱离星球的引力束缚,不再绕星球运行,从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度,星球的第二宇宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 2=2v 1.已知某星球的半径为地球半径R 的4倍,质量为地球质量M 的2倍,地球表面重力加速度为g .不计其他星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为( )A .12gR B.12gR C.gRD .18gR 解析:选C.设在地球表面飞行的卫星质量为m ,由万有引力提供向心力得GmMR2=mv 2R ,又由G MmR 2=mg ,解得地球的第一宇宙速度为v 1= GMR=gR ;设该星球的第一宇宙速度为v ′1,根据题意,有v ′1v 1=2M M×R 4R =12;由题意知第二宇宙速度v 2=2v 1,联立得该星球的第二宇宙速度为v ′2=gR ,故A 、B 、D 错误,C 正确.7.12月22日,我国在酒泉卫星发射中心成功发射全球二氧化碳监测科学实验卫星.这是我国首颗、全球第三颗专门用于“看”全球大气中二氧化碳含量的卫星.在发射卫星时,首先将该卫星发射到低空轨道1,待测试正常后通过点火加速使其进入高空轨道2,已知卫星在上述两轨道运行时均做匀速圆周运动,假设卫星的质量不变,在两轨道上稳定运行时的动能之比为E k1∶E k2=4∶1.如果卫星在两轨道的向心加速度分别用a 1、a 2表示,角速度分别用ω1、ω2 表示,周期分别用 T 1、T 2 表示,轨道半径分别用 r 1、r 2表示.则下列关系式正确的是( )A .a 1∶a 2=4∶1B .ω1∶ω2=2∶1C .T 1∶T 2=1∶8D .r 1∶r 2=1∶2解析:选C.根据 E k = 12mv 2得 v =2E km,所以卫星变轨前、后的速度的比值为 v 1v 2=2. 根据 G Mm r 2= m v 2r ,得卫星变轨前、后的轨道半径的比值为r 1r 2= v 22v 21=14,D 错误;根据G Mm r 2=ma ,得卫星变轨前、后的向心加速度大小的比值为 a 1a 2=r 22r 21 = 16, A 错误;根据 G Mm r 2=mω2r ,得卫星变轨前、后的角速度大小的比值为 ω1ω2=r 32r 31=8,B 错误;根据T =2πω,得卫星变轨前、后的周期的比值为T 1T 2=ω2ω1=18,C 正确. 8.(2016·高考全国卷Ⅰ)利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯.目前,地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍.假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为( )A .1 hB .4 hC .8 hD .16 h解析:选B.设地球半径为R ,画出仅用三颗地球同步卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯时同步卫星的最小轨道半径示意图,如图所示.由图中几何关系可得,同步卫星的最小轨道半径r =2R .设地球自转周期的最小值为T ,则由开普勒第三定律可得,(6.6R )3(2R )3=(24 h )2T 2,解得T ≈4 h ,选项B 正确. 9.12月11日,新一代静止轨道定量遥感气象卫星“风云四号”在西昌卫星发射中心成功发射.若该卫星绕地飞行的三条轨道如图所示,其中轨道1是近地圆形轨道,轨道2和3是变轨后的椭圆轨道,它们相切于A 点.卫星在轨道1上运行时经过A点的速率为v,加速度大小为a. 下列说法正确的是(假设卫星的质量不变)( )A.卫星在轨道2上经过A点时的速率大于vB.卫星在轨道2上经过A点时的加速度大于aC.卫星在轨道2上运行的周期大于在轨道3上运行的周期D.卫星在轨道2上具有的机械能大于在轨道3上具有的机械能解析:选A.卫星在轨道1上运行经过A点时,只有速度增大,才能由轨道1变轨到轨道2,故卫星在轨道2上经过A点时的速率大于v,选项 A 正确;在同一点,卫星所受的万有引力大小相等,故卫星在轨道2上经过A点时的加速度仍等于a,选项 B 错误;根据开普勒第三定律,可知卫星在轨道2上运行的周期小于在轨道3上运行的周期,选项 C 错误;卫星在轨道2上运行经过A 点时,只有速度增大,才能由轨道2变轨到轨道3,故卫星在轨道3上具有的机械能大于在轨道2上具有的机械能,选项 D 错误.10.由三颗星体构成的系统,叫做三星系统.有这样一种简单的三星系统,质量刚好都相同的三个星体甲、乙、丙在三者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周期的圆周运动.若三个星体的质量均为m,三角形的边长为a,万有引力常量为G,则下列说法正确的是( )A.三个星体做圆周运动的半径均为aB.三个星体做圆周运动的周期均为2πaa3GmC.三个星体做圆周运动的线速度大小均为3GmaD.三个星体做圆周运动的向心加速度大小均为3Gma2解析:选B.质量相等的三星系统的位置关系构成一等边三角形,其中心O即为它们的共同圆心,由几何关系可知三个星体做圆周运动的半径r=33a,故选项A错误;每个星体受到的另外两星体的万有引力提供向心力,其大小F=3·Gm2a2,则3Gm2a2=m4π2T2r,得T=2πaa3Gm,故选项B正确;由线速度v=2πrT得v=Gma,故选项C错误;向心加速度a=Fm=3Gma2,故选项D错误.二、多项选择题11.(2018·高考天津卷)2月2日,我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空,标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一.通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期,并已知地球的半径和地球表面处的重力加速度.若将卫星绕地球的运动看做是匀速圆周运动,且不考虑地球自转的影响,根据以上数据可以计算出卫星的( )A .密度B .向心力的大小C .离地高度D .线速度的大小解析:选CD.卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供,则有G Mm(R +h )2=m (2πT)2(R +h ),无法计算得到卫星的质量,更无法确定其密度及向心力大小,A 、B 项错误;又G Mm 0R 2=m 0g ,联立两式可得h =3gR 2T 24π2-R ,C 项正确;由v =2πT (R +h ),可计算出卫星的线速度的大小,D 项正确.12.(2017·高考江苏卷)“天舟一号”货运飞船于4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空.与“天宫二号”空间实验室对接前,“天舟一号”在距地面约380 km 的圆轨道上飞行,则其( )A .角速度小于地球自转角速度B .线速度小于第一宇宙速度C .周期小于地球自转周期D .向心加速度小于地面的重力加速度解析:选BCD.“天舟一号”在距地面约380 km 的圆轨道上飞行时,由G Mm r2=mω2r可知,半径越小,角速度越大,则其角速度大于同步卫星的角速度,即大于地球自转的角速度,A 项错误;由于第一宇宙速度是最大环绕速度,因此“天舟一号”在圆轨道的线速度小于第一宇宙速度,B 项正确;由T =2πω可知,“天舟一号”的周期小于地球自转周期,C 项正确;由G Mm R 2=mg ,G Mm(R +h )2=ma 可知,向心加速度a 小于地球表面的重力加速度g ,D 项正确13.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 .两物体的速度大小之比为RR 2-h 2(R +h )RB .两物体的速度大小之比为RR 2-h 2RhC .两物体的加速度大小之比为R 3(R +h )2(R -h )D .两物体的加速度大小之比为R +hR -h解析:选AC.设地球密度为ρ,则有:在赤道上方:G ρ43πR 3(R +h )2=a 1=v 21R +h ,在赤道下方:G ρ43π(R -h )3(R -h )2=a 2=v 22R -h ,联立解得:v 1v 2=R R 2-h 2(R +h )R ,a 1a 2=R 3(R +h )2(R -h ),故选项A 、C 正确,选项B 、D 错误. 14.我射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月球表面4 m 高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落.已知探测器的质量约为1.3×103kg ,地球质量约为月球质量的81倍,地球半径约为月球半径的3.7倍,地球表面的重力加速度大小约为9.8 m/s 2.则此探测器( ) A .在着陆前的瞬间,速度大小约为8.9 m/s B .悬停时受到的反冲作用力约为2×103NC .从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,机械能守恒D .在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度解析:选BD.设月球表面的重力加速度为g 月,则g 月g 地=GM 月R 2月GM 地R 2地=M 月M 地·R 2地R 2月=181×3.72,解得g 月≈1.7 m/s 2.由v 2=2g 月h ,得着陆前的速度为v =2g 月h =2×1.7×4 m/s ≈3.7 m/s ,选项A 错误.悬停时受到的反冲力F =mg月≈2×103N ,选项B 正确.从离开近月圆轨道到着陆过程中,除重力做功外,还有其他外力做功,故机械能不守恒,选项C 错误.设探测器在近月圆轨道上和人造卫星在近地圆轨道上的线速度分别为v 1、v 2,则v 1v 2=GM 月R 月GM 地R 地=M 月M 地·R 地R 月=3.781<1,故v 1<v 2,选项D 正确. 15.(2018·大连二模)继“天宫一号”空间站之后,我国又发射“神舟八号”无人飞船,它们的运动轨迹如图所示.假设“天宫一号”绕地球做圆周运动的轨道半径为r ,周期为T ,万有引力常量为G .则下列说法正确的是( ) A .在远地点P 处,“神舟八号”的加速度与“天宫一号”的加速度相等 B .根据题中条件可以计算出地球的质量C .根据题中条件可以计算出地球对“天宫一号”的引力大小D .要实现“神舟八号”与“天宫一号”在远地点P 处对接,“神舟八号”需在靠近P 处点火减速解析:选AB.由GMm r 2=ma 知a =GM r2得:在远地点P 处,“神舟八号”的加速度和“天宫一号”的加速度相同,A 正确;由“天宫一号”做圆周运动万有引力提供向心力可知:GMm r 2=m 4π2T2r ,所以可以计算出地球的质量,B 正确;若不知“天宫一号”的质量是不能算出万有引力的,C 错误;“神舟八号”在椭圆轨道上运动,P 为其远地点,若在P 点前减速,将做近心运动,则“神舟八号”将不能到达P 点,D 错误.。
2018高考物理新一轮总复习 阶段示范性测试4 曲线运动 万有引力与航天(含解析)

阶段示范性金考卷(四)本卷测试内容:曲线运动 万有引力与航天本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共110分。
测试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题,共60分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,第2、3、4、5、7、8小题,只有一个选项正确;第1、6、9、10小题,有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1. 下列说法正确的是( )A. 物体在恒力作用下能做曲线运动也能做直线运动B. 物体在变力作用下一定是做曲线运动C. 物体做曲线运动,沿垂直速度方向的合力一定不为零D. 两个直线运动的合运动一定是直线运动解析:物体是否做曲线运动,取决于物体所受合外力方向与物体运动方向是否共线,只要两者不共线,无论物体所受合外力是恒力还是变力,物体都做曲线运动,若两者共线,做直线运动,则选项A正确,B错误;由垂直速度方向的力改变速度的方向,沿速度方向的力改变速度的大小可知,C正确;两个直线运动的合运动可能是直线运动,也可能是曲线运动,则选项D错误。
答案:AC2. [2015·广东东莞调研]在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a的匀加速运动,同时人顶着直杆以速度v0水平匀速移动,经过时间t,猴子沿杆向上移动的高度为h,人顶杆沿水平地面移动的距离为x,如图所示。
关于猴子的运动情况,下列说法中正确的是( )A. 相对地面做匀速直线运动B. 相对地面做匀加速直线运动C. t时刻猴子对地速度的大小为v0+atD. t时间内猴子对地的位移大小为x2+h2解析:猴子的运动是沿竖直杆向上的匀加速直线运动和水平方向的匀速直线运动的合运动,猴子相对地面的运动轨迹为抛物线,为匀加速曲线运动,选项A 、B 错误;t 时刻猴子对地速度的大小为v =,选项C 错误;t 时间内猴子对地的位移大小为s =v 20+a 2t 2,选项D 正确。
2018版高考物理江苏专用大一轮复习配套课件第四章 曲线运动 万有引力与航天 基础课3 精品
A.保持绳长不变,增大角速度,绳对手的拉力将不变 B.保持绳长不变,增大角速度,绳对手的拉力将增大 C.保持角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将不变 D.保持角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将减小
解析 由向心力的表达式 Fn=mω2r 可知,保持绳长不变, 增大角速度,向心力增大,绳对手的拉力增大,选项 A 错误, B 正确;保持角速度不变,增大绳长,向心力增大,绳对手 的拉力增大,选项 C、D 错误。
答案 BD
3.[摩擦传动]如图4所示,B和C是一组塔轮,即B和C半径不同, 但固定在同一转动轴上,其半径之比为RB∶RC=3∶2,A轮 的半径大小与C轮相同,它与B轮紧靠在一起,当A轮绕过其 中心的竖直轴转动时,由于摩擦作用,B轮也随之无滑动地 转动起来。a、b、c分别为三轮边缘的三个点,则a、b、c三 点在转动过程中的( )
3.方向:始终沿半径方向指向_圆__心___,时刻在改变,即向 心力是一个变力。
4.来源:向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的 _合__力___提供,还可以由一个力的__分__力__提供。
[思考判断] (1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动。( ) (2)匀速圆周运动加速度恒定不变。( ) (3)做匀速圆周运动的物体所受合外力大小保持不变。( ) (4)比较物体沿圆周运动的快慢看线速度,比较物体绕圆心转动的 快慢看周期或角速度( ) (5)随水平圆盘一起匀速转动的物体A受重力、支持力和向心力作 用。( )
答案 D
反思总结
常见的三种传动方式及特点 (1)同轴传动:如图甲、乙所示,绕同一转轴转动的物体,角 速度相同,ωA=ωB,由v=ωr知v与r成正比。
(2)皮带传动:如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动 时,两轮边缘线速度大小相等,即vA=vB。
2018版高考物理大一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 基础课4 万有引力与航天课时训练
基础课4 万有引力与航天 一、选择题(1~7题为单项选择题,8~14题为多项选择题) 1.(2017·湖南衡阳五校联考)在力学理论建立的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献,下列说法中不正确的是( ) A.伽利略首先将实验事实和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来 B.笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献 C.开普勒通过研究行星观测记录,发现了行星运动三大定律 D.牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量 答案 D 2.假设有一星球的密度与地球相同,但它表面处的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍,则该星球的质量是地球质量的( ) A.14 B.4倍 C.16倍 D.64倍
解析 由GMmR2=mg得M=gR2G,所以ρ=MV=gR2G43πR3=3g4πGR,ρ=ρ地,即3g4πGR=3g地4πGR地,得R=4R地,故MM地=gR2G·Gg地R2地=64。选项D正确。 答案 D 3.火星成为我国深空探测的第二颗星球,假设火星探测器在着陆前,绕火星表面匀速飞行(不计周围其他天体的影响),宇航员测出飞行N圈用时t,已知地球质量为M,地球半径为R,火星半径为r,地球表面重力加速度为g。则( )
A.火星探测器匀速飞行的速度约为2πNRt B.火星探测器匀速飞行的向心加速度约为4π2N2rt2 C.火星探测器的质量为4πN2r3gR2t2 D.火星的平均密度为3πMN2gR2t 解析 火星探测器匀速飞行的速度约为v=2πNrt,A错误;火星探测器匀速飞行,GM火m探
r2=m探v2r,对于地球,g=GMR2,两式结合,得到M火=4π2N2r3Mt2gR2,火星的平均密度为ρ=M火V=3πMN2gR2t2,故D错误;火星探测器的质量不可能计算出来,故C错误。
答案 B 4.登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于2020年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响。根据下表,火星和地球相比( ) 行星 半径/m 质量/kg 轨道半径/m 地球 6.4×106 6.0×1024 1.5×1011 火星 3.4×106 6.4×1023 2.3×1011 A.火星的公转周期较小 B.火星做圆周运动的加速度较小 C.火星表面的重力加速度较大 D.火星的第一宇宙速度较大
2018版高考物理大一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天单元质量检测
第四章 曲线运动 万有引力与航天一、选择题(1~6题为单项选择题,7~10题为多项选择题)1.手持滑轮把悬挂重物的细线拉至如图1所示的实线位置,然后滑轮水平向右匀速移动,运动中始终保持悬挂重物的细线竖直,则重物运动的速度( )图1A .大小和方向均不变B .大小不变,方向改变C .大小改变,方向不变D .大小和方向均改变解析 滑轮向右运动,使水平部分的细线延长,重物上升,所以重物同时参与了两个分运动:随滑轮向右匀速运动和向上由于细线缩短的匀速运动。
因此两个方向上的匀速运动合成为重物的运动,也是匀速的,故A 正确,B 、C 、D 错误。
答案 A2.对于环绕地球做圆周运动的卫星来说,它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化,某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r 与周期T 关系作出如图2所示图象,则可求得地球质量为(已知引力常量为G )( )图2A.4π2a GbB.4π2bGaC.Ga4π2bD.Gb4π2a解析 由G Mm r 2=mr (2πT )2,得r 3=GMT 24π2,即r 3T 2=GM 4π2=a b ,求得地球的质量为M =4π2a Gb,因此A 项正确。
答案 A3.(2016·上海五校联考)如图3,船从A处开出后沿直线AB到达对岸,若AB与河岸成37°角,水流速度为4 m/s,则船在静水中的最小速度为( )图3A.2 m/s B.2.4 m/sC.3 m/s D.3.5 m/s解析船参与了两个分运动,沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动,其中,合速度v合方向已知,大小未知,顺水流而下的分运动速度v水的大小和方向都已知,沿船头指向的分运动的速度v船大小和方向都未知,合速度与分速度遵循平行四边形定则(或三角形定则),如图,当v合与v船垂直时,v船最小,由几何关系得到v船的最小值为v船min=v水sin 37°=2.4 m/s,选项B正确。
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2018年高考物理二轮总复习回归基础提分综合检测 第四章 曲线运动 万有引力定律综合检测
一、选择题(本题共12小题,共48分,在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 1.关于两个运动的合成,下列说法正确的是 ( ) A.两个直线运动的合运动一定也是直线运动 B.两个匀速直线运动的合运动一定也是匀速直线运动 C.两个匀变速直线运动的合运动一定也是匀变速直线运动 D.一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动 【解析】 可举出选项A的反例——平抛,故选项A错误;合初速度的方向与合加速度的方向不在一条直线上时是曲线运动,C错;可举出选项D的反例——竖直上抛运动,故选项D错误. 【答案】 B 2.小船在水速较小的河中横渡,并使船头始终垂直河岸航行,到达河中间时突然上游来大水使水流速度加快,则对此小船渡河的说法正确的是 ( ) A.小船要用更长的时间才能到达对岸 B.小船到对岸的时间不变,但位移将变大 C.因小船船头始终垂直河岸航行,故所用时间及位移都不会变化 D.因船速与水速关系未知,故无法确定渡河时间及位移的变化 【解析】 由运动的独立性,小船到达对岸所需的时间将不受水流速度变化的影响,选项AD错;水流速度加快,因此小船因受冲击,到达对岸的位置偏向下游,位移将变大,故选项B对、C错. 【答案】 B 3.水平抛出一个物体,经时间t后物体的速度方向与水平方向夹角为θ,重力加速度为g,则平抛物体的初速度为 ( ) A.gtsinθ B.gtcosθ C.gttanθ D.gtcotθ 【解析】 经时间t后物体速度的竖直分量vy=gt,故求出vx=v0=vycotθ=gtcotθ. 【答案】 D 4.如图所示,两轮用皮带传动,皮带不打滑,图中有A、B、C三点、这三点所在处半径rA>rB=rC,则这三点的向心加速度aA、aB、aC的关系是 ( ) A.aA=aB=aC B.aC>aA>aB C.aCaA 【解析】 皮带传动且不打滑,A点与B点线速度相同,由a
=v2r有a∝1r;所以aAaA>aC,可见选项C正确. 【答案】 C 5.如图所示,长为L的轻杆一端固定质量为m的小球,另一端有固定转轴O.现使小球在竖直平面内做圆周运动.P为圆周轨道的最高点.若小球通
过圆周轨道最低点时的速度大小为 92gL,则以下判断正确的是 ( ) A.小球不能到达P点 B.小球到达P点时的速度小于gL C.小球能到达P点,但在P点不会受到轻杆的弹力 D.小球能到达P点,且在P点受到轻杆向下的弹力 【解析】 根据机械能守恒定律2mgL=12mv2-12mv2P,可求出小球在P点的速度为12gL故C、D均错误. 【答案】 B 6.一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R,甲、乙物体质量分别为M和m(M>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用一根长为L(L体放在转轴的位置上,甲、乙之间连线刚好沿半径方向被拉直,要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则转盘旋转的角速度最大不得超过(两物体均看做质点) ( )
A.μ(M-m)g(M+m)L B.μgL
C. μ(M+m)gML D. μ(M+m)gmL 【解析】 经分析可知,绳的最大拉力 F=μMg, 对m,F+μmg=mω2L, 所以μ(M+m)g=mω2L
解得ω=μ(M+m)gmL 【答案】 D 7.在平面上运动的物体,其x方向分速度vx和y方向分速度vy随时间t变化的图线如图(甲)中的(a)和(b)所示,图(乙)中最能反映物体运动轨迹的是 ( )
【解析】 由图(甲)中的(a),可知x方向做匀速运动.由图(甲)中的(b),可知y方向做匀加速运动,且合力沿y轴方向,物体做类平抛运动.由合力指向曲线(轨迹)凹的一侧,故选项C对. 【答案】 C 8.(·全国卷Ⅰ)已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390,月球绕地球旋转的周期约为27天.利用上述数据以及日常的天文知识,可估算出太阳对月球与地球对月球 的万有引力的比值约为 ( ) A.0.2 B.2 C. 20 D.200 【解析】 设太阳质量M,地球质量m,月球质量m0,日地间距离为R,月地间距离为r,地球绕太阳的周期为T约为360天,月球绕地球的周期为t约为27天,对地球绕着太
阳转动,由万有引力定律:GMmR2=m4π2RT2,同理对月球绕着地球转动;Gmm0r2=m04π2rt2,则
太阳质量与地球质量之比为Mm=R3t2r3T2.太阳到月球的距离近似等于太阳到地球的距离,故太阳对月球的万有引力F=GMm0R2,地球对月球的万有引力f=Gmm0r2,故Ff=Mr2mR2,代入太阳与地球质量比,计算出比值约为2,B对. 【答案】 B 9.(2018·湖北重点中学联考)我国首个火星探测器“萤火一号”原定于年10月6日至16日期间在位于哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射中心升空,后因俄罗斯火箭故障推迟发射.此次“萤火一号”的一个重要任务是探测研究火星表面水的消失机制,继而探寻火星上到底有无生命迹象的存在.此外,“萤火一号”还将探测火星空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律、火星地形、地貌等.假设“萤火一号”探测器上有一机器人,机器人登上火星.假如机器人在火星上测得摆长为L的单摆做小振幅振动的周期为T,将火星视为密度均匀、半径为r的球体,则火星的密度为 ( )
A.πL3GrT2 B.3πLGrT2
C.16πL3GrT2 D.3πL16GrT2 【解析】 由单摆周期公式T=2πLg,可得火星表面的重力加速度g=4π2LT2,由Gm火mr2
=mg得火星质量m火=gr2G=4π2r2LGT2,火星体积V=4πr33,密度ρ=m火V=3πLGrT2,选项B正确. 【答案】 B 10.如图所示,在一次救灾工作中,一架沿水平直线飞行的直升机A,用悬索(重力可忽略不计)救护困在湖水中的伤员B.在直升机A和伤员B以相同的水平速度匀速运动的同时,悬索将伤员吊起,在某一段时间内,A、B之间的距离以l=H-t2(式中H为直升机A离地面的高度,各物理量的单位均为国际单位制单位)规律变化,则在这段时间内( ) A.悬索的拉力等于伤员的重力 B.悬索不可能是竖直的 C.伤员做加速度大小方向均不变的曲线运动 D.伤员做速度大小增加的直线运动 【解析】 伤员在水平方向上匀速运动,由A、B之间距离的变化规律知,在竖直方向上做向上的匀加速运动.而伤员仅受重力和悬索拉力作用.所以悬索必竖直,且F>mg,合运动为加速度大小方向均不变的曲线运动,只有C对. 【答案】 C 11.2018年4月24日,欧洲科学家宣布在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese581c.这颗围绕红矮量Gliese581运行的星球有类似地球的温度,表面可能有液态水存在,距离地球约为20光年,直径约为地球的1.5倍,质量约为地球的5倍,绕红矮星Gliese581运行的周期约为13天.假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近轨道,下列说法正确的是 ( ) A.飞船在Gliese581c表面附近运行的周期约为13天 B.飞船在Gliese581c表面附近运行时的速度大于7.9km/s C.人在Gliese581c上所受重力比在地球上所受重力大 D.Gliese581c的平均密度比地球平均密度小 【解析】 由GMmr2=mr(2π/T)2得:T=4π2r3GM,类地行星绕红矮星转与飞船绕类地行星转相比,不知道4π2r3GM是否相等,故选项A错;由GMmR2=mv2R,得v=GMR,又这颗类地行星的质量M′=5M,半径R′=1.5R,故选项B对;由mg=GmMR2,解得g′g=209,故选项C对;由ρ=MV,V=43πR3,故ρ=3M4πR3,M′=5M,半径R′=1.5R,解得ρ′ρ=4027,故选项D错. 【答案】 BC 12.(·河南示范性高中联考)年9月25日21时10分,“神舟七号”飞船成功发射,出舱活动结束后,释放了伴飞小卫星,并围绕轨道舱进行伴飞试验.此时,与“神舟七号”相距100公里至200公里的伴飞小卫星,将开始其观测、“追赶”、绕飞的三步试验:第一步是由其携带的导航定位系统把相关信息传递给地面飞控中心,通过地面接收系统,测量伴飞小卫星与轨道舱的相对距离;第二步是由地面飞控中心发送操作信号,控制伴飞小卫星向轨道舱“追”去,“追”的动力为液氨推进剂,因此能够以较快速度接近轨道舱;第三步是通过变轨调姿,绕着轨道舱飞行.下列关于伴飞小卫星的说法中正确的是 ( ) A.伴飞小卫星保持相距轨道舱一定距离时的向心加速度等于飞船的向心加速度 B.伴飞小卫星绕轨道舱飞行时,飞船对它的万有引力提供了它绕飞船绕行的向心力 C.若要伴飞小卫星“追”上轨道舱,只需在原轨道上加速即可 D.伴飞小卫星绕轨道舱飞行时,飞船以它的万有引力不足以提供它绕飞船运动的向心力 【解析】 伴飞小卫星与轨道舱相对静止,即绕地球做匀速圆周运动,二者的线速度大小相同,轨道半径相等,故向心加速度相等,A正确;小卫星速度增大后,轨道半径也会随之增大,此时小卫星与轨道舱不在同一高度的轨道上,无法追上轨道舱,C错误;小卫星绕轨道舱做圆周运动的向心力,B错误,D正确. 【答案】 AD 二、实验题(本题共2小题,共18分) 13.在“研究平抛物体的运动”的实验中,为了描出物体的运动轨迹,实验应有下列各个步骤: A.以O为原点,画出与y轴相垂直的水平轴x轴; B.把事先做的有缺口的纸片用手按在竖直木板上,使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的缺口中通过,用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置; C.每次都使小球由斜槽上固定的标卡位置开始滚下,用同样的方法描出小球经过的一系列位置,并用平滑的曲线把它们连接起来,这样就描出了小球做平抛运动的轨迹; D.用图钉把白纸钉在竖直木板上,并在木板的左上角固定好斜槽; E.在斜槽末端抬高一个小球半径处定为O点,在白纸上把O点描下来,利用重垂线在白纸上画出过O点向下的竖直直线,定为y轴. 在上述实验中,缺少的步骤F是___________________________________________, 正确的实验步骤顺序是__________________. 【答案】 调整斜槽使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置,说明斜槽末端切线已水平 DFEABC 14.一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后,着陆在该行星上.飞船上备有以下实验器材 A.精确秒表一只 B.已知质量为m的物体一个 C.弹簧秤一个 D.天平一台(附砝码) 已知宇航员在绕行时及着陆后各做了一次测量,依据测量数据,可求出该星球的半径R及星球的质量M.(已知引力常量为G)