高一物理抛体运动、圆周运动、万有引力单元测试题.doc

高一物理抛体运动、圆周运动、万有引力单元测试题（时间120分钟 满分120分）一、选择题（每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1下面说法中错误的是A曲线运动一定是变速运动B平抛运动一定是匀变速运动C匀速圆周运动一定是速度不变的运动D当物体受到的合外力减小时，物体的速度一定减小2、物体竖直上抛后又落向地面，设向上为速度的正方向，则它在整个过程中速率v跟时间t的关系是图中的哪一个 （空气阻力不考虑）3、甲、乙两质点作匀速圆周运动，甲的质量与转动半径都分别是乙的一半，当甲转动60圈时，乙正好转45圈，则甲与乙的向心力之比为 A1：4 B4：1 C4：9 D2；34、如图所示是斜向上抛出物体的轨迹。P点是物体能达到的最高点，Q点和R点是轨道上在同一水平线上的两个点。下列叙述正确的是（ ）PRQA、物体在P点的速度为零B、物体在P点的速度向上C、物体在R点的竖直分速度与Q点的竖直分速度相等D、物体在R点的水平分速度与Q点的水平分速度相等5、如图所示；火车厢在水平轨道之以速度v向西做匀速直线运动，车上有人以相对车厢为u的速度向东水平抛出一小球，已知v>u，站在地面上的人看到小的运动轨迹应是(图中箭头表示列车运动的方向)。（ ）6、A、B、C三具物体放在水平转台上，它们与台面的摩擦系数相同，质量之比为3：2：1。与转轴的距离之比为1：2：3，当转台以角速度旋转时它们均无滑动，它们受到的静摩擦力的大小关系是fA<fB<fC BfA>fB>fC CfA=fc<fB DfA=fB>fC7、两个靠近的天体称为双星，它们以两者连线上某点O为圆心做匀速圆周运动，其质量分m1m2O别为m1、m2，如右图所示，以下说法正确的是A它们的角速度相同B线速度与质量成反比C向心力与质量的乘积成正比D轨道半径与质量成反比8、星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2=。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的1/6。不计其它星球的影响。则该星球的第二宇宙速度为（ ）ABCD 9、关于绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船，以下说法中正确的是A两艘飞船，只要它们的环绕速率相等，不管它们的质量，形状差别有多大，它们的环绕半径和周期都相同B宇航员从舱内飘出，离开飞船，飞船因质量减小，所受万有引力减小，飞船的速度将减小C飞船上的天线若脱落，天线将做平抛运动D在同轨道上沿同方向绕行的前、后两艘飞船,若要对接,只要后一飞船加速即可10、一个质量为2kg的物体，在5个共点力作用下处于平衡状态。现同时撤去大小分别为15N和10N的两个力，其余的力保持不变，关于此后该物体的运动的说法中正确的是（ ）A、一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5m/s2B、一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小C、可能做匀减速直线运动，加速度大小是2m/s2D、可能做匀速圆周运动，向心加速度大小是5m/s2二、填空、实验题（两个大题，共24分）11、（本题12分）一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，用下面的方法测量它匀速转动时的角速度。 实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸。实验步骤： (1)如图甲所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上。 (2)启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点。 (3)经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。 由已知量和测得量表示角速度的表达式为 = ，式中各量的意义是 。 某次实验测量圆盘半径为7.4cm，得到的纸带的一段如图所示,求得角速度为 。图乙图甲12、（本题12分）如图甲所示，是一位同学在实验室中照的一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，由于照相时的疏忽，没有摆上背景方格板，图中方格是后来用直尺画在相片上的（图中格子的竖直线是实验中重垂线的方向，每小格的边长均为5mm ) ，为了补救这一过失，他对小球的直径进行了测量，如图乙所示，如果取重力加速度 g=10m / s 2 ，则（1）照片闪光的频率为_Hz ； （2）小球作平抛运动的初速度为_m / s。三、计算解答题（共6个小题，共86分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。）13、（本题12分）一小孩站在水平泥地上,用弹弓竖直向上对空弹射小石子。弹弓发射小石子的初速度为40m/s, 并设想空气对小石子的阻力为零，取g=l0m/s2 。求发射后经过5秒,小石子位移大小和方向及发射后经过10秒小石子的速度？14、(本题14分)如图所示，一小球从楼梯顶被水平抛出，飞出的速度为2 m/s，若楼梯每阶高度、宽度均为25cm，那么球将击中第几级台阶？（楼梯顶为第一级）球在空中飞行多长时间？v(g=10 m/s2)15、（14分）某校课外活动小组自制了一枚土火箭，火箭在地面时的质量为3 kg，设火箭在做发射实验时，始终在垂直于地面的方向上运动，火箭点火后可认为做匀加速运动，经过4s到达离地面40 m高处燃料恰好用完。若空气阻力可忽略不计，g10m/s2, 则：(1)燃料恰好用完时火箭的速度为多大？(2)火箭上升的总时间和离地面的最大高度各是多大？(3)火箭上升时受到的最大推力是多大CABD16（本题14分）如图所示，一固定在竖直平面内的光滑半圆形轨道ABC，其半径R0.5m，轨道在C处与水平地面相切。在C放一小物块，给它一水平向左的初速度v05m/s，结果它沿CBA运动，通过A点，最后落在水平地面上的D点，求C、D间的距离s。取重力加速度g=10m/s2。17、（本题16分）荡秋千是大家喜爱的一项体育运动。随着科技迅速发展，将来的某一天，同学们也会在其它星球上享受荡秋千的乐趣。假设你当时所在星球的质量是M、半径为R，可将人视为质点，秋千质量不计、摆长不变、摆角小于90°，万有引力常量为G。那么，（1）该星球表面附近的重力加速度等于多少？（2）若经过最低位置的速度为v0，你能上升的最大高度是多少？18、（本题16分）铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率下图表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h弯道半径r/m660330220165132110内外轨高度差h/mm50100150200250300（1）根据表中数据，试导出h和r关系的表达式，并求出当r=440m时，h的设计值；（2）铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力，又已知我国铁路内外轨的间距设计值为L=1435mm，结合表中数据，算出我国火车的转弯速率v（以km/h为单位，结果取整数；路轨倾角很小时，正弦值按正切值处理）（3）随着人们生活节奏加快，对交通运输的快捷提出了更高的要求为了提高运输力，国家对铁路不断进行提速，这就要求铁路转弯速率也需要提高请根据上述计算原理和上述表格分析提速时应采取怎样的有效措施？附加题19、如图所示，圆盘绕轴匀速转动时，在距离圆心0.8m处放一质量为0.4kg的金属块，恰好能随圆盘做匀速圆周运动而不被甩出，此时圆盘的角速度为2rads。求：（1）金属块的线速度；金属块的向心加速度。（2）金属块受到的最大静摩擦力。（3）若把金属块放在距圆心1.25m处，在角速度不变的情况下，金属块还能随圆盘做匀速圆周运动吗?并说明理由。20、生产流水线上的皮带传输装置如图所示，传输带上等间距地放着很多半成品产品。A轮上方装有光电计数器s，它可以记录通过s处的产品数，已经测得A、B半径分别为rA = 20cm、rB = 10cm相邻两产品距离为30cm，lmin内有41个产品通过s处。求： (1)产品随传输带移动的速度大小 (2)A、B轮缘上的两点P、Q及A轮半径中点M的线速度 和角速度大小，并画出线速度的方向 (3)若A轮是通过摩擦带动C轮转动，且rc = 5cm，在图中描出C轮转动方向，并求出C轮的角速度(C轮不打滑) 21、如图所示，光滑斜面的倾角为，若将一小球在斜面上离底边长L处沿斜面水平方向以速度v0抛出，问小球滑到斜面底端时水平位移s是多大? 末速度vt多大?某同学对此题的解法为：平抛出的小球下落高度为Lsin，水平方向位移为s，则有， ，由此可求得水平位移s和末速度vt。问：你同意上述解法吗？若同意，求出水平位移s和末速度vt；若不同意，则说明理由并求出你认为正确的结果。22、如果你用卫星电话通过同步卫星转发的无线电信号与对方通话，则在你讲完话后，最短要等多少时间才能听到对方的回话？已知地球的质量为M，地球半径为R，万有引力常量为G，地球的自转周期为T，无线电信号的传播速度为c（最后答案用题目中的符号表示）23、我国自行研制的“神舟”六号飞船于2005年l0月12日在酒泉卫星发射中心由“长征2F”运载火箭发射升空，并按预定轨道环绕地球飞行5天后安全返回，在内蒙古的主着陆场着陆。设“神舟”六号飞船在飞行过程中的某段时间内绕地球做圆轨道运行，把地球看成质量分布均匀的、半径为R的球体。地球表面的重力加速度为g.（1）若在时间ts内飞船绕地球运行的圈数为N，则飞船离地面的离度h为多大？（2）在该圆形轨道上飞船运动的向心加速度为多大？24、国家飞碟射击队用如图所示装置进行模拟训练，被训练 的队员在高H = 20 m的塔顶，在地面上距塔水平距离为s处有一个电子抛靶装置，圆形靶可被以速度v2竖直抛出，当靶被抛出的同时立即用特制手枪沿水平射击，子弹速度v1 = 100 m/s不计人的反应时间、抛靶装置的高度及子弹的枪膛中的运动时间，且忽略空气阻力及靶的大小（g = 10 m/s2）（1）当s取值在什么范围时，无论v2为何值都不能击中靶？（2）若s = 100 m，v2 = 20 m/s，试通过计算说明靶能否被击中？25、已知某行星半径为R，以其第一宇宙速度运行的卫星绕行星的周期为T，在该行星上发射的同步卫星，若在同步轨道上速度控制为v时，就可与该行星的自转同步,求：（1）同步卫星距该行星表面的高度（2）该行星的自转周期26、神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，不考虑其它天体的影响，A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期。（1）可见得A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m/的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2。试求m/的（用m1、m2表示）；（2）求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；（3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量ms的两倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率v2.7m/s，运行周期T4.7×104s，质量m16ms，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？（G6.67×10N·m/kg2，ms2.0×1030kg）选择题1、CD 2、A（是速率随时间的变化） 3、C 4、D 5、D 6、C 7、ABCD（由）8、C 9、A 10、B （撤除的两力的合力，且为恒力，故物体可能做匀变速直线运动，也可能做匀变速曲线运动，且。二、填空实验题：11 打点计时器的周期为T;圆盘的半径为r; 为纸带上选定的两个点分别对应的米尺上的刻度值，n为选定的两点间的打点数(含两点) 5.07rad/s 12、（1）、10 （2）、1 （提示：由图可知，照片中所表示的尺寸为实际运动的1/4）13、（1）、设向上的方向为正方向，由位移公式可得： v第n级 （2）、石子经过时间 落地，则 故10s时石子早已落地，速度为零14、解：设小球落在第n级，且每阶的宽度和高度为L，则 竖直方向满足： 水平方向满足：联立解出n5球在空中飞行的时间为15、解：（1）设燃料燃烧结束时火箭的速度为v，根据运动学公式有：（2）火箭能够继续上升的时间火箭能够继续上升的高度火箭离地面的最大高度（3）火箭在飞行中质量不断减小，所以在点火起飞的最初阶段，其所受推力最大。此时加速度为：由牛顿第二定律有：16、设小物块的质量为m，过A处时的速度为v，由A到D经历的时间为t，有2Rgt2 svt代入数据得s1m17、（1）设人的质量为m，在星球表面附近的重力等于万有引力，有 解得 （2）设人能上升的最大高度为h，由功能关系得 解得h 18、（1）分析表中数据可得，每组的h与r之乘积均等于常数C=660m×50×103m=33m2因此 h·r=33（或h=33） 当r=440m时，有： h=m=0.075m=75mm （2）转弯中，当内外轨对车轮没有侧向压力时，火车的受力如图所示由牛顿第二定律得： 因为很小，有：，得： 代入数据得：v=15m/s=54km/h（3）有效措施有：a适当增大内外轨的高度差h；b适当增大铁路弯道的轨道半径r（减小L是不对的，因为列车的宽度是一定的，无法改变）19、（1）金属块的线速度为=R=2×0.8m/s=1.6m/s； 金属块的向心加速度为：a=2R=4×0.8m/s2=3.2m/s2；（2）金属块以2rad/s的角速度转动时，需要的向心力为F向心=m2R=0.4×4×0.8N=1.28N金属块恰好能随圆盘做匀速圆周运动而不被甩出，说明最大静磨擦力恰好等于向心力的大小，即F最大静=1.28N（3）不能。 因为角速度不变，金属块距圆心的距离增大，根据F合=m2R可知，金属块随圆盘做圆周运动需要的向心力增大，而圆盘对金属块的最大静磨擦力不变，提供的静磨擦力小于需要的向心力。所以，金属块不能随圆盘做匀速圆周运动。18. (1)产品随传输带移动的速度大小：v = (2)A、B两轮是皮带传动，线速度相等，所以两轮轮缘两点P、Q的线速度均等于传输带的速度为0.2m/s A轮半径中点M的线速度是P线速度一半，为0.1m/s角速度 M与P同轴转动，角速度相等 A、B两轮均作顺时针方向的转动 ，各点的线速度均垂直于半径指向与旋转方向一致 (3)若A轮是通过摩擦带动C轮转动，C轮的线速度也是0.2m/s，角速度 C轮的转动方向是逆时针方向。21、有错误。错因：小球所做的不是平抛运动，而是类平抛运动。正解：小球在斜面内的运动情况是：水平方向上，以初速度v0做匀速直线运动；在沿斜面向下的方向上，以加速度a=gsin做初速度为零的匀加速直线运动其运动轨迹为抛物线，称为类平抛运动。依运动的独立性及等时性有： ， ，所以 ， 22、地球同步卫星是相对地面静止的卫星，它绕地球运动的周期与地球自转周期T相同设卫星距地面的距离h，卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力是地球对卫星的万有引力，由牛顿运动定律和万有引力定律，可得 解得：信号传递的最短距离是2 h，受话人听到发话人的信号后立即回话，信号又需传播2 h的距离后才能到达发话人处，由此可知最短时间为16、解：（1）飞船飞行时间为t，绕地球飞行的圈数为N，飞船绕地球飞行的周期为：设飞船质量为m，地球质量为M，由万有引力定律和牛顿第二定律可得：，又解得：（2）根据牛顿第二定律有：，解得：24、（1）把抛靶装置放在子弹的射程以外，则不论抛靶速度为何值，靶都无法被击中由H =gt2，x = v1t得，s > x = v1 （2）若靶能被击中，则击中处应在抛靶装置的正上方，设经历的时间为t1，则 s = v1t1，t1 =s = 1 s y1 =gt12 =× 10 × 1 = 5 (m)y2 = v2t1 gt12 = 20 × 1 × 10 × 12 = 15 (m)y1 + y2 = 5 m + 15 m = 20 m = H 靶恰好被击中25、解：（1）对以第一宇宙速度运行的卫星G=m1（）2R对同步卫星 G=m2解出h= R （2）对同步卫星G =m2v周期 T= 解出T= 26、（1）设A、B的圆轨道半径分别为r1、r2，由题意知，A、B做匀速圆周运动的角速相同，其为。由牛顿运动运动定律，有FAm12r1 FBm22r2 FAFB设A、B之间的距离为r，又rr1r2，由上述各式得r 由万有引力定律，有 FAG将代入得FAG 令FAG 比较可得（2）由牛顿第二定律，有 又可见星A的轨道半径r1 由式可得（3）将m16mI代入式，得 代入数据得设m2nms，（n0），将其代入式，得可见，的值随n的增大而增大，试令n=2，得若使式成立，则n必须大于2，即暗星B的质量m2必须大于2ms，由此得出结论：暗星B有可能是黑洞。13