《2020新亮剑高考物理总复习讲义：第四单元 曲线运动 万有引力与航天 单元检测 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020新亮剑高考物理总复习讲义：第四单元 曲线运动 万有引力与航天 单元检测 Word版含解析.pdf（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第四单元曲线运动 万有引力与航天 单 元 检 测见高效训练P45 一、单项选择题 1.(2018 江苏常州 11 月调研)2018 年 10 月 2 日,美法加三名科学家获得了诺贝尔物理学奖,以表彰他们在激光物理领域的突破性 发明。许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程,下列说法正确的是( )。 A.牛顿首次在实验室里测出了引力常量并发现了万有引力定律 B.牛顿在发现万有定律的过程中应用了牛顿第三定律 C.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 D.开普勒发现了行星运动定律并认为“在高山上水平抛出一物体,只要速度足够大就不会再落在地球上” 解析 牛顿发现了万有引力定律,卡文
2、迪许在实验室里测出了引力常量,A 项错误;在发现万有引力定律的过程中,牛顿应用了 牛顿第二定律、第三定律以及开普勒定律,B 项正确;开普勒通过研究、观测和记录发现了行星运动定律,根据开普勒第一定律可 知,所有行星绕太阳的运动都是椭圆,C 项错误;“在高山上水平抛出一物体,只要速度足够大就不会再落在地球上”是牛顿的观 点,D 项错误。 答案 B 2.(2018 湖北孝感 12 月质检)如图所示,转动轴垂直于光滑水平面,交点O的正上方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lh,转动轴带动小球在光滑水平面上做圆周运动,当转动的角速度逐渐增大时,下列说法正确的是( )。 A.小
3、球始终受三个力的作用 B.细绳上的拉力始终保持不变 C.要使球离开水平面,角速度至少为 D.若小球飞离了水平面,则线速度为 解析 当小球角速度较小时,小球受重力、支持力和拉力三个力作用,当小球角速度较大时,小球会脱离水平面,小球受重力和 拉力两个力作用,A 项错误;小球在水平面内做匀速圆周运动,竖直方向上的合力为零,当小球脱离水平面后,角速度增大时,绳子与 竖直方向的夹角变大,拉力变大,B 项错误;当小球刚好离开水平面时,受重力和拉力作用,根据牛顿第二定律得,Tcos =mg,Tsin =mlsin 2,联立解得=,C 项正确,D 项错误。 答案 C 3.(2018 河南洛阳 10 月模拟)一
4、飞机以 150 m/s 的速度在高空某一水平面上自左向右做匀速直线运动,相隔 1 s 先后从飞机上落 下A、B两个物体,不计空气阻力,在运动过程中它们所在的位置关系是( )。 A.A在B左边 150 m 处 B.A在B右边 150 m 处 C.A在B的正下方 4.9 m 处 D.A在B 的正下方且与B的距离随时间而增大 解析 因为飞机的速度是不变的,所以两个球的在水平方向上的运动始终是一样的,所以A、B两个球都在同一个竖直线上,A、B 两项错误;A在竖直方向上的位移h= gt2,B在竖直方向上的位移h= g(t-1)2,所以A、B之间的距离为h-h=gt- g,D 项正确。 1 2 1 2 1
5、 2 答案 D 4.(2018 山西太原 11 月模拟)自行车变速器的工作原理是依靠线绳拉动变速器,变速器通过改变链条的位置,使链条跳到不同的 齿轮上而改变速度,自行车的部分构造如图所示。下列有关说法中错误的是( )。 A.自行车骑行时,后轮边缘的轮胎与飞轮的角速度相等 B.自行车拐弯时,前轮边缘与后轮边缘的线速度大小一定相等 C.自行车上坡时,理论上采用中轴链轮最小挡,飞轮最大挡 D.自行车骑行时,链条相连接的飞轮边缘与中轴链轮边缘的线速度大小相等 解析 自行车骑行时,后轮边缘的轮胎与飞轮的角速度相等,A 项正确;自行车拐弯时,由于前后轮的转弯半径不同,故前轮边缘 与后轮边缘的线速度大小不相
6、等,B 项错误;自行车上坡时,理论上采用中轴链轮最小挡,飞轮最大挡,线速度最小,最省力,C 项正确; 自行车骑行时,链条相连接的飞轮边缘与中轴链轮边缘属于链条传动,故线速度大小相等,D 项正确。 答案 B 5.(2018 甘肃白银 10 月月考)甲、乙两位同学在同一地点,从相同的高度水平射箭,箭落地时,插入泥土中的形状如图所示,若空气 阻力不计,则( )。 A.甲同学射出的箭的运动时间大于乙同学射出的箭的运动时间 B.甲同学射出的箭的初速度小于乙同学射出的箭的初速度 C.甲同学所射出的箭的落地点比乙同学的远 D.欲使两位同学射出的箭一样远,应降低甲同学射箭出射点高度 解析 两支箭做平抛运动,从
7、图中可知甲同学射出的箭落地后速度方向与水平方向的夹角大,设为,则 tan =,又知 0 0 道两者是从同一高度处抛出,所以根据t=可知两者运动时间相同,夹角越大,正切值越大,初速度越小,A 项错误,B 项正确;箭在水 2 平方向上做匀速直线运动,根据x=v0t,又甲的初速度小,可知甲的水平位移小,即乙同学所射出的箭的落地点比甲同学的远,C 项错 误;根据x=v0t=v0,可知初速度大的,应降低高度,初速度小的,应提高射出高度,D 项错误。 2 答案 B 二、多项选择题 6.(2018 浙江嘉兴 10 月月考)如图所示为一半球形的坑,其中坑边缘两点M、N与圆心等高且在同一竖直面内。现甲、乙两位同
8、 学分别站在M、N两点,同时将两个小球以v1、v2的速度沿图示方向水平抛出,发现两球刚好落在坑中同一点Q,已知MOQ=60, 忽略空气阻力。则下列说法正确的是( )。 A.两球抛出的速率之比为 13 B.若仅增大v1,则两球将在落入坑中之前相撞 C.两球的初速度无论怎样变化,只要落在坑中的同一点,两球抛出的速率之和不变 D.若仅从M点水平抛出小球,改变小球抛出的速度,小球可能垂直坑壁落入坑中 解析 根据几何关系知,Q到O点的水平方向的距离等于 0.5R,所以M的水平位移xM=R- =,N的水平位移xN=R+ =,则落在 2 2 2 3 2 Q点的水平位移之比为 13,运动时间相等,则初速度之比
9、为 13,A 项正确;若只增大v1,而v2不变,则M运动的轨迹的落点将向右 一些,两球可在空中相遇,B 项正确;要两小球落在弧面上的同一点,则水平位移之和为 2R,(v1+v2)t=2R,落点不同,竖直方向位移就不 同,t也不同,所以v1+v2也不是一个定值,C 项错误;根据平抛运动的推论,速度的反向延长线交水平位移的中点,因为球心O并不是 水平位移的中点,所以不可能使小球沿半径方向落在圆弧轨道内,D 项错误。 答案 AB 7.(2018 陕西西安八校联考)如图所示,A是地球的同步卫星,B是地球的近地卫星,C是地面上的物体,A、B、C质量相等,均在赤道 平面上绕地心做匀速圆周运动。设A、B与地
10、心连线在单位时间内扫过的面积分别为SA、SB,周期分别为TA、TB、TC,A、B、C做 圆周运动的动能分别为EkA、EkB、EkC。不计A、B、C之间的相互作用力,下列关系式正确的是( )。 A.SA=SB B.SASB C.TC=TATBD.EkATB,根据Ek= mv2,A与B的质量相等,而vASB,综上分析可得 2 2 3 2 TA=TCTB,EkCSB,故 A、D 两项错误,B、C 两项正确。 答案 BC 8.(2018 江西九江 10 月联考)如图所示,轻绳的一端系一小球,另一端系在固定光滑斜面上的O点。给小球一个初速度使它在斜 面上做完整的圆周运动,a、b分别为最低点和最高点,则(
11、 )。 A.小球重力的瞬时功率始终为零 B.小球所受的向心力大小不变 C.小球在b点的速度不可能为零 D.小球在a点所受轻绳拉力不一定大于小球重力 解析 重力有沿斜面向下的分力,只有在a、b两点重力沿斜面向下的分力与速度方向垂直,其他位置不垂直,重力的瞬时功 率不是始终为零,A 项错误。由于重力做功,小球做的不是匀速圆周运动,所受的向心力大小改变,B 项错误。在b点向心力最小为 重力沿斜面向下的分力,b点的速度不可能为零,C 项正确。在b点速度最小时在a点速度最小,轻绳拉力最小,设在b点最小速度 为v1,a点速度为v2,斜面倾角为,则mgsin =m,mgsin 2r= m- m,T-mgsi
12、n =m,联立解得,最小拉力T=6mgsin 12 1 2 22 1 2 12 22 ,由于未知,拉力不一定大于小球重力,D 项正确。 答案 CD 9.(2018 河南焦作 10 月模拟)我国计划在 2020 年左右,由“长征五号”运载火箭发射火星探测器,直接送入地火转移轨道,一次实 现“环绕、着陆、巡视”3 个工程目标。若地球质量约为火星质量的 10 倍,地球半径约为火星半径的 2 倍,地球的第一宇宙速度 为v,地球表面的重力加速度 g,在把探测器发射到火星上的过程中,下列说法正确的是( )。 A.探测器的发射速度大小必须介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B.单从发射速度与节省燃料方面考虑
13、,最佳发射地是在地球的赤道上发射 C.探测器进入火星的引力范围后,做贴近火星表面飞行的速度为v 1 5 D.探测器进入火星的引力范围后,做贴近火星表面飞行的加速度为g 2 5 解析 由于发射的探测器要脱离地球的束缚,因此发射速度必须大于第二宇宙速度,A 项错误;为节省燃料,应利用地球的自转, 因此探测器必须在地球的赤道上向东发射,B 项正确;由G=m =ma可知,v=,a=,因此探测器在做贴近火星表面飞行时的速 2 2 2 度大小为v,加速度大小为g,C 项错误,D 项正确。 1 5 2 5 答案 BD 10.(2018 湖南长沙 11 月模拟)“嫦娥三号”从距月面高度为 100 km 的环月
14、圆轨道上的P点实施变轨,进入近月点高度为 15 km 的椭圆轨道,由近月点Q成功落月,如图所示。关于“嫦娥三号”,下列说法正确的是( )。 A.沿轨道运动至P点时,需制动减速才能进入轨道 B.沿轨道运行的周期大于沿轨道运行的周期 C.沿轨道运行时,在P点的加速度大于在Q点的加速度 D.在轨道上由P点运行到Q点的过程中,万有引力对其做正功,它的动能增加,重力势能减少,机械能不变 解析 在轨道上运动,从P点变轨,可知“嫦娥三号”做近心运动,在P点应该制动减速以减小所需向心力,通过做近心运动 减小轨道半径,A 项正确;轨道的半长轴小于轨道的半径,根据开普勒第三定律可知沿轨道运行的周期小于沿轨道运行的
15、 周期,B 项错误;在轨道上运动时,卫星只受万有引力作用,在P点的万有引力比在Q点的小,故在P点的加速度小于在Q点的加速 度,C 项错误;在轨道上由P点运行到Q点的过程中,万有引力对“嫦娥三号”做正功,“嫦娥三号”的速度逐渐增大,动能增加, 重力势能减少,机械能不变,D 项正确。 答案 AD 三、非选择题 11.(2018 四川成都 10 月质检)物体做圆周运动时所需的向心力F需由物体运动情况决定,合力提供的向心力F供由物体受力情 况决定。若某时刻F需=F供,则物体能做圆周运动;若F需F供,物体将做离心运动;若F需v0,故绳中有张力,由牛顿第二定律得 T+mg=m 12 代入数据解得绳中的张力
16、T=40 N。 (2)因为v2v0,故绳中没有张力,小球将做平抛运动,如图乙所示 水平方向有x=v2t 竖直方向有y= gt2 1 2 由几何关系有L2=(y-L)2+x2 联立解得t=0.4 s。 答案 (1)40 N (2)绳中无张力 0.4 s 12.(2018 云南昆明开学检测)如图所示,A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为h。已知地 球半径为R,地球自转角速度为0,地球表面的重力加速度为g,O为地球中心。 (1)求卫星B的运行周期。 (2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时间,它们
17、还能 相距最近? 解析 (1)由万有引力定律和向心力公式得 G=m(R+h) ( + )2 42 2 G=mg 2 联立解得TB=2。 ( + )3 2 (2)由题意得(B-0)t=2 由(1)中所求可得B= 2 ( + )3 综合可得t=。 2 2 ( + )3 - 0 答案 (1)2 (2) ( + )3 2 2 2 ( + )3 - 0 13.(2018 安徽合肥八校联考)2018 年安徽省四座水电站已完成绿色小水电站创建工作。如图所示是绿色小水电站水轮机的示 意图,让水从水平放置的水管流出,水流轨迹与下边放置的轮子边缘相切,水冲击轮子边缘上安装的挡水板,可使轮子连续转动。当 该装置工作
18、稳定时,可近似认为水到达轮子边缘时的速度与轮子边缘的线速度相同。调整轮O轴的位置,使水流与轮边缘切点对 应的半径与水平方向成=37角。测得水从管口流出速度v0=3 m/s,轮子半径R=0.1 m。(已知 sin 37=0.6,cos 37=0.8,重 力加速度g=10 m/s2) (1)若不计挡水板的大小,则轮子转动角速度为多少? (2)求水管出水口距轮O轴水平距离l和竖直距离h。 解析 (1)水从管口流出后做平抛运动,设水流到达轮子边缘的速度大小为v,有 v=5 m/s 0 sin37 由题意可得轮子边缘的线速度v=5 m/s 所以轮子转动的角速度= =50 rad/s。 (2)设水流到达轮子边缘的竖直分速度为vy,运动时间为t,水平、竖直分位移分别为sx、sy,则有 vy=4 m/s,t=0.4 s 0 tan37 sx=v0t=1.2 m,sy= gt2=0.8 m 1 2 水管出水口距轮轴O水平距离l和竖直距离h分别为 l=sx-Rcos 37=1.12 m,h=sy+Rsin 37=0.86 m。 答案 (1)50 rad/s (2)1.12 m 0.86 m