高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 7 章末过关检测（四）（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

章末过关检测(四)(建议用时：45分钟)一、单项选择题1.雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会黏附一些泥巴，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.(2020·江苏扬州高三检测)杂技演员在表演“水流星”时的示意图如图所示，长为1.6 m的轻绳的一端，系着一个总质量为0.5 kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若“水流星”通过最高点时的速度为4 m/s，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()A“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出B“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器的底部受到的压力均为零C“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受力的作用D“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5 N解析：选B.设水的质量为m，当水对容器底压力为零时，有mgm，解得v4 m/s，“水流星”通过最高点的速度为4 m/s，知水对容器底压力为零，不会从容器中流出设水和容器的总质量为M，有TMgM，解得T0，知此时绳子的拉力为零，故A、D错误，B正确；“水流星”通过最高点时，仅受重力，处于完全失重状态，故C错误3.如图所示，某一小球以v010 m/s的速度水平抛出，在落地之前经过空中A、B两点，在A点小球速度方向与水平方向的夹角为45°，在B点小球速度方向与水平方向的夹角为60°(空气阻力忽略不计，g10 m/s2)以下判断中正确的是()A小球经过A、B两点间的时间t sB小球经过A、B两点间的时间t1 sCA、B两点间的高度差h10 mDA、B两点间的高度差h15 m解析：选C.根据平行四边形定则知，vyAv010 m/s，vyBv0tan 60°v010 m/s，则小球由A到B的时间间隔t s(1) s，故A、B错误A、B的高度差h m10 m，故C正确，D错误4.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，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，B正确；双黑洞的线速度之比v1v2r1r2M2M1，C错误；双黑洞的向心加速度之比为a1a2r1r2M2M1，D错误5.如图所示，汽车用跨过定滑轮的轻绳提升物块A.汽车匀速向右运动，在物块A到达滑轮之前，关于物块A，下列说法正确的是()A将竖直向上做匀速运动B将处于超重状态C将处于失重状态D将竖直向上先加速后减速解析：选B.设汽车向右运动的速度为v，绳子与水平方向的夹角为，物块上升的速度为v，则vcos v，汽车匀速向右运动，减小，v增大，物块向上加速运动，A、D错误；物块加速度向上，处于超重状态，B正确，C错误二、多项选择题6.如图所示，一位同学玩飞镖游戏圆盘最上端有一P点，飞镖抛出时与P点等高，且距离P点为L.当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘绕经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动忽略空气阻力，重力加速度为g，若飞镖恰好击中P点，则()A飞镖击中P点所需的时间为B圆盘的半径可能为C圆盘转动角速度的最小值为DP点随圆盘转动的线速度可能为解析：选AD.飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此t，A正确；飞镖击中P点时，P点恰好在圆盘最下方，则2rgt2，解得圆盘的半径r，B错误；飞镖击中P点，则P点转过的角度满足t2k(k0，1，2，)，故，则圆盘转动角速度的最小值为，C错误；P点随圆盘转动的线速度为vr·，当k2时，v，D正确7(2020·江西吉安模拟)极地卫星是一种特殊的人造地球卫星，其轨道平面与赤道平面的夹角为90°，极地卫星运行时能到达地球南极和北极区域的上空若某极地卫星从北极正上方运行至赤道正上方的最短时间为 3 h，认为卫星做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A该卫星的加速度小于9.8 m/s2B该卫星的环绕速度大于7.9 km/sC该卫星每隔12 h经过北极的正上方一次D该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径相等解析：选AC.极地卫星从北极正上方运行到赤道正上方的最小时间为其运行周期的四分之一，则极地卫星运行的周期为12 h，这个时间小于同步卫星的运行周期，则由mr知，极地卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，C正确，D错误；由ma，mg对比可知，极地卫星的加速度小于重力加速度，A正确；地球的第一宇宙速度为v7.9 km/s，式中g为重力加速度，则可知极地卫星的环绕速度小于7.9 km/s，B错误8(2020·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.做平抛运动的网球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错误三、非选择题9(2020·江西上饶重点中学六校联考)宇航员登陆某星球做了一个平抛运动实验，并用频闪照相机记录小球做平抛运动的部分轨迹，且已知平抛初速度为5 m/s.将相片放大到实际大小后在水平方向和竖直方向建立平面直角坐标系，A、B、C为小球运动中的3个连续的记录点，A、B和C点的坐标分别为(0，0)、(0.50 m，0.25 m)和(1.00 m，0.75 m)则：(1)频闪照相机的频闪频率为_Hz；(2)该星球表面重力加速度为_m/s2；(3)小球开始做平抛运动的初始位置坐标为x_m，y_m(结果保留2位有效数字)解析：(1)频闪照相机的频闪频率为f Hz10 Hz.(2)根据ygT2可得g m/s225 m/s2.(3)小球在B点的竖直分速度vBy m/s3.75 m/s，则抛出点到B点的竖直距离hm0.281 25 m，小球到达B点的时间tB s0.15 s，则抛出点的纵坐标为y(0.28 1250.25) m0.03 125 m0.031 m；抛出点的横坐标为x(v0tBxB)(5×0.150.5) m0.25 m.答案：(1)10(2)25(3)0.250.03110如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO重合，转台以一定角速度匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO之间的夹角为45°.已知重力加速度大小为g，小物块与陶罐之间的最大静摩擦力大小为fmg不变(结果可用根式表示) (1)若小物块受到的摩擦力恰好为零，求此时的角速度0；(2)若小物块一直相对陶罐静止，求陶罐旋转的角速度的范围解析：(1)当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有：mgtan mRsin ，解得：0.(2)当0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，当角速度最大时，摩擦力方向沿罐壁切线向下达最大值，设此最大角速度为1，由牛顿第二定律得fcos FNsin mRsin fsin mgFNcos 联立以上三式解得：1 当0时，重力和支持力的合力大于所需向心力，摩擦力方向沿罐壁切线向上，当角速度最小时，摩擦力向上达到最大值，设此最小角速度为2由牛顿第二定律得FNsin fcos mRsin ，mgFNcos fsin ，联立解得：2 故陶罐旋转的角速度的范围 .答案：(1)0(2) 11小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d后落地，如图所示已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为d，重力加速度为g.忽略手的运动半径和空气阻力(1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2.(2)问绳能承受的最大拉力多大？(3)改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？解析：(1)设绳断后球飞行的时间为t，由平抛运动规律有竖直方向：dgt2水平方向：dv1t解得v1由机械能守恒定律有mvmvmg解得v2 .(2)设绳能承受的最大拉力大小为Fmax，这也是球受到绳的最大拉力的大小球做圆周运动的半径为Rd由圆周运动向心力公式，有Fmaxmg得Fmaxmg.(3)设绳长为l，绳断时球的速度大小为v3.绳承受的最大拉力不变，有Fmaxmgm，解得v3绳断后球做平抛运动，竖直位移为dl，水平位移为x，时间为t1.由平抛运动规律有dlgt，xv3t1得x4 ，当l时，x有最大值xmaxd.答案：(1)(2)mg(3)d