高考物理大一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 11 章末过关检测（四）-人教版高三全册物理试题.doc

第四章 曲线运动 万有引力与航天章末过关检测(四)(时间：45分钟分值：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1.雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来如图所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则()A泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度B泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来C泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来D泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来解析：选C.当后轮匀速转动时，由aR2知a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等，A错误；在角速度相同的情况下，泥巴在a点有Famgm2R，在b、d两点有FbFdm2R，在c点有Fcmgm2R，所以泥巴与轮胎在c位置的相互作用力最大，最容易被甩下，故B、D错误，C正确2.轮箱沿如图所示的逆时针方向在竖直平面内做匀速圆周运动，圆半径为R，速率v，AC为水平直径，BD为竖直直径物块相对于轮箱静止，则()A物块始终受两个力作用B只有在A、B、C、D四点，物块受到的合外力才指向圆心C从B运动到A，物块处于超重状态D从A运动到D，物块处于超重状态解析：选D.在B、D位置，物块受重力、支持力，在A、C位置，物块受重力、支持力和静摩擦力，A错；物块做匀速圆周运动，任何位置的合外力都指向圆心，B错；从B运动到A，向心加速度斜向下，物块失重，从A运动到D，向心加速度斜向上，物块超重，C错、D对3.如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴距离2.5 m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止物体与盘面间的动摩擦因数为 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30°，g取10 m/s2.则的最大值是()A rad/sB rad/sC1.0 rad/sD0.5 rad/s解析：选C.当小物体转动到最低点时为临界点，由牛顿第二定律知，mgcos 30°mgsin 30°m2r，解得1.0 rad/s，故选项C正确4(2019·泰州模拟)在水平路面上做匀速直线运动的小车上有一固定的竖直杆，车上的三个水平支架上有三个完全相同的小球A、B、C，它们离地面的高度分别为3h、2h和h，当小车遇到障碍物P时，立即停下来，三个小球同时从支架上水平抛出，先后落到水平路面上，如图所示则下列说法正确的是()A三个小球落地时间差与车速有关B三个小球落地点的间隔距离L1L2C三个小球落地点的间隔距离L1L2D三个小球落地点的间隔距离L1L2解析：选C.落地时间只与下落的高度有关，故A项错误；三个小球在竖直方向上做自由落体运动，由公式t可得下落时间之比为tAtBtC1，水平位移之比xAxBxC1，则L1L2()(1)1，故C正确，B、D错误5.科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图所示这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义若图中双黑洞的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动根据所学知识，下列选项正确的是()A双黑洞的角速度之比12M2M1B双黑洞的轨道半径之比r1r2M2M1C双黑洞的线速度之比v1v2M1M2D双黑洞的向心加速度之比a1a2M1M2解析：选B.双黑洞绕连线上的某点做匀速圆周运动的周期相等，角速度也相等，选项A错误；双黑洞做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供，向心力大小相等，设双黑洞间的距离为L，由GM1r12M2r22，得双黑洞的轨道半径之比r1r2M2M1，选项B正确；双黑洞的线速度之比v1v2r1r2M2M1，选项C错误；双黑洞的向心加速度之比为a1a2r1r2M2M1，选项D错误6(2019·浙江台州模拟)如图所示，长为L的细绳一端固定在O点，另一端拴住一个小球在O点的正下方与O点相距 的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子A.把球拉起使细绳在水平方向伸直，由静止开始释放，当细绳碰到钉子后的瞬间(细绳没有断)，下列说法中正确的是()A小球的向心加速度突然增大到原来的3倍B小球的线速度突然增大到原来的3倍C小球的角速度突然增大到原来的1.5倍D细绳对小球的拉力突然增大到原来的1.5倍解析：选A.细绳碰到钉子的瞬间，线速度不变，B错误；圆周运动的半径由L变为，由a知，a增大到原来的3倍，A正确；根据vr知角速度增大到原来的3倍，C错误；细绳碰到钉子前瞬间FTmgm，碰后瞬间FTmgm，再根据机械能守恒有mgLmv2，由此可得FTFT，D错误二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)7.饲养员在池塘边堤坝边缘A处以水平速度v0往鱼池中抛掷鱼饵颗粒堤坝截面倾角为53°.坝顶离水面的高度为5 m，g取10 m/s2，不计空气阻力(sin 53°0.8，cos 53°0.6)，下列说法正确的是()A若平抛初速度v05 m/s，则鱼饵颗粒不会落在斜面上B若鱼饵颗粒能落入水中，平抛初速度v0越大，落水时速度方向与水平面的夹角越小C若鱼饵颗粒能落入水中，平抛初速度v0越大，从抛出到落水所用的时间越长D若鱼饵颗粒不能落入水中，平抛初速度v0越大，落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越小解析：选AB.鱼饵颗粒落地时间t s1 s，刚好落到水面时的水平速度为v m/s3.75 m/s5 m/s，当平抛初速度v05 m/s时，鱼饵颗粒不会落在斜面上，A正确；由于落到水面的竖直速度vygt10 m/s，平抛初速度越大，落水时速度方向与水平面的夹角越小，B正确；鱼饵颗粒抛出时的高度一定，落水时间一定，与初速度v0无关，C错误；设颗粒落到斜面上时位移方向与水平方向夹角为，则53°，tan ，即2tan 53°，可见，落到斜面上的颗粒速度与水平面夹角是常数，即与斜面夹角也为常数，D错误8.如图所示光滑管形圆轨道半径为R(管径远小于R)，小球a、b大小相同，质量均为m，其直径略小于管径，能在管中无摩擦运动两球先后以相同速度v通过轨道最低点，且当小球a在最低点时，小球b在最高点，以下说法正确的是()A当小球b在最高点对轨道无压力时，小球a比小球b所需向心力大5mgB当v 时，小球b在轨道最高点时对轨道无压力C速度v至少为，才能使两球在管内做圆周运动D只要v，小球a对轨道最低点的压力比小球b对轨道最高点的压力大6mg解析：选BD.小球在最高点恰好对轨道没有压力时，小球所受重力充当向心力，mgm得v0，小球从最高点运动到最低点过程中，只有重力做功，小球的机械能守恒，2mgRmvmv2，解以上两式可得：v，B项正确；小球在最低点时，F向m5mg，在最高点和最低点所需向心力的差为4mg，A项错误；小球在最高点，内管对小球的支持力与重力的合力可以提供向心力，所以小球通过最高点的最小速度为零，再由机械能守恒定律可知，2mgRmv2，解得v2，C项错误；当v时，小球在最低点所受轨道压力F1mg，由最低点运动到最高点，2mgRmvmv2，小球所受轨道压力F2mg，F25mg，F1F26mg，再根据牛顿第三定律，可见小球a对轨道最低点压力比小球b对轨道最高点压力大6mg，D项正确9(2019·新疆生产建设兵团第二中学高三模拟)某次网球比赛中，某选手将球在边界正上方水平向右击出，球刚好过网落在场中(不计空气阻力)，已知网球比赛场地相关数据如图所示，下列说法中正确的是()A击球高度h1与球网高度h2之间的关系为h11.8h2B任意增加击球高度，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内C任意降低击球高度(仍大于h2)，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内D若保持击球高度不变，球的初速度v0只要不大于，一定落在对方界内解析：选AB.平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，水平位移为x和 的时间比为23，则竖直方向上，根据hgt2，则有，解得h11.8h2，故A正确；若保持击球高度不变，要想球落在对方界内，要既不能出界，又不能触网，根据h1gt得，t1，则平抛运动的最大速度v01，根据h1h2gt得，t2，则平抛运动的最小速度v02x，增加击球高度，只要速度合适，球一定能发到对方界内，故B正确、D错误；任意降低击球高度(仍大于h2)，会有一临界情况，此时球刚好触网又刚好压界，若小于该临界高度，速度大会出界，速度小会触网，所以不是高度比网高，就一定能将球发到对方界内，故C错误10.如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积下列关系式正确的有()ATA>TBBEkA>EkBCSASBD解析：选AD.卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即GmmR，得v ，T2 ，由RA>RB，可知，TA>TB，vA<vB，由于两卫星的质量相等，因此EkA<EkB，A项正确，B项错误；由开普勒第三定律可知，D项正确；卫星与地心的连线在t时间内扫过的面积SR2t，可见轨道半径大的卫星与地心的连线在单位时间内扫过的面积大，C项错误三、非选择题(本题共3小题，共40分按题目要求作答，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11(12分)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R0.20 m)完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图甲所示，托盘秤的示数为1.00 kg.(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图乙所示，该示数为_kg.(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示序号12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_N；小车通过最低点时的速度大小为_m/s.(重力加速度大小取9.80 m/s2，计算结果保留2位有效数字)解析：(2)题图乙中托盘秤的示数为1.40 kg.(4)小车经过最低点时托盘秤的示数为m kg1.81 kg.小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为F(m1.00)g(1.811.00)×9.80 N7.9 N.由题意可知小车的质量为m(1.401.00) kg0.40 kg，对小车，在最低点时由牛顿第二定律得Fmgm解得v1.4 m/s.答案：(2)1.40(4)7.91.412(12分)“太极球”是近年来在广大市民中比较流行的一种健身器材做该项运动时，健身者半马步站立，手持太极球拍，拍上放一橡胶太极球，健身者舞动球拍时，球却不会掉落地上现将太极球简化成如图所示的平板和小球，熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动，且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势A为圆周的最高点，C为最低点，B、D与圆心O等高设球受到的重力为1 N，不计板的重力求：(1)球在C处受到板的弹力比在A处受到的弹力大多少？(2)设在A处时板对球的弹力为F，当球运动到B、D位置时，板与水平方向需有一定的夹角，请作出tan F的关系图象解析：(1)设球运动的线速度为v，半径为R，则在A处时Fmgm在C处时Fmgm由式得FFF2mg2 N.(2)在A处时板对球的弹力为F，球做匀速圆周运动的向心力F向Fmg，在B处不受摩擦力作用，受力分析，则tan F1作出的tan F的关系图象如图答案：(1)2 N(2)图见解析13(16分)如图所示，从A点以某一水平速度v0抛出一质量m1 kg的小物块(可视为质点)，当物块运动至B点时，恰好沿切线方向进入BOC37°的光滑圆弧轨道BC，经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面上的长木板上，圆弧轨道C端的切线水平已知长木板的质量M4 kg，A、B两点距C点的高度分别为H0.6 m、h0.15 m，R0.75 m，物块与长木板之间的动摩擦因数10.7，长木板与地面间的动摩擦因数20.2，g10 m/s2.求：(sin 37°0.6，cos 37°0.8)(1)小物块的初速度v0及在B点时的速度大小；(2)小物块滑动至C点时，对圆弧轨道的压力大小；(3)长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板解析：(1)从A点到B点，物块做平抛运动，Hhgt2设到达B点时竖直分速度为vy，则vygt，联立解得vy3 m/s此时速度方向与水平面的夹角为37°有tan ，得v04 m/s在B点时的速度大小v15 m/s.(2)从A点至C点，由动能定理有：mgHmvmv设物块在C点受到的支持力为FN，则有FNmg解得：v22 m/s，FN47.3 N根据牛顿第三定律可知，物块在C点时对圆弧轨道的压力大小为47.3 N.(3)小物块与长木板间的滑动摩擦力Ff1mg7 N长木板与地面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力Ff2(Mm)g10 N因为FfFf，所以小物块在长木板上滑动时，长木板静止不动小物块在长木板上做匀减速运动则长木板的长度至少为l2.0 m.答案：(1)4 m/s5 m/s(2)47.3 N(3)2.0 m