高考物理二轮复习第1部分专题突破方略专题1第3讲力与直线运动试题.docx

第一部分专题一第3讲力与曲线运动基础题知识基础打牢1(多选)(2021·福建三明期中)设计师设计了一个非常有创意的募捐箱，如图甲所示，把硬币从投币口放入，从出币口滚出，接着在募捐箱上类似于漏斗形的部位(如图丙所示，O点为漏斗形口的圆心)滚动很多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱如果把硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆周运动，摩擦阻力忽略不计，则关于某一枚硬币在a、b两处的说法正确的是(CD)A在a、b两处做圆周运动的圆心都为O点B向心力的大小FaFbC角速度的大小a<bD周期的大小Ta>Tb【解析】在a、b两处做圆周运动的圆心是通过O点的竖直轴上，不是以O点为圆心的，选项A错误；设在a、b所在弧的切线与水平方向的夹角为、，根据力的合成可得a的向心力Famgtan ，b的向心力Fbmgtan ，而，故向心力的大小FaFb，选项B错误；FaFb，rarb，根据Fmr2可知角速度的大小ab，选项C正确；根据T可知，周期的大小TaTb，选项D正确故选CD.2(多选)(2021·河南南阳期末)我国探月工程分“绕、落、回”三步走，近期发射了“嫦娥五号”探测器执行月面采样返回任务如图所示为探测器绕月运行的示意图，O为月球球心已知环月圆轨道和椭圆轨道相切于点P，轨道的半径大于轨道半长轴则(AB)A探测器在轨道上运行的周期大于在轨道上运行的周期B探测器在轨道上经过P点时的速度大于在轨道上经过P点时的速度C探测器在轨道上经过P点时的加速度大于在轨道上经过P点时的加速度D探测器在轨道上运行时的机械能等于在轨道上运行时的机械能【解析】根据开普勒第三定律可知，轨道的半径大于轨道半长轴，则探测器在轨道上运行的周期大于在轨道上运行的周期，选项A正确；探测器从轨道到轨道要在P点减速，则在轨道上经过P点时的速度大于在轨道上经过P点时的速度，探测器在轨道上运行时的机械能大于在轨道上运行时的机械能，选项B正确，D错误；根据牛顿第二定律可知，探测器在轨道上经过P点时受到的月球的引力等于在轨道上经过P点时的引力，则探测器在轨道上经过P点时的加速度等于在轨道上经过P点时的加速度，选项C错误；故选AB.3.(多选)(2021·福建福州联考)如图所示，不计空气阻力，从O点水平抛出的小球抵达光滑固定斜面上端P处时，速度方向恰好沿着斜面方向，然后紧贴斜面PQ做匀加速直线运动下列说法正确的是(AD)AOP过程中，小球做匀变速曲线运动BOP过程中，小球的机械能守恒，但PQ过程中，小球的机械能不守恒C撤去斜面，小球仍从O点以相同速度水平抛出，落地速度将不变D撤去斜面，小球仍从O点以相同速度水平抛出，落地时间将变小【解析】OP过程中，小球只受重力作用而做平抛运动，即做匀变速曲线运动，选项A正确；OP过程中，小球只有重力做功，机械能守恒；PQ过程中，小球在光滑斜面上下滑只有重力做功，则机械能也守恒，选项B错误；根据机械能守恒得mghmvmv2，撤去斜面，h不变，则落地的速率v不变，但是速度方向不同，故C错误；比较小球在斜面上与空中运动的时间，由于小球在斜面上运动的加速度为agsin ，竖直分加速度为ayasin gsin2<g，则知撤去斜面，落地时间变短，故D正确故选AD.4(2021·天津市部分区期末)乒乓球发球机是很多球馆和球友家庭的必备娱乐和训练工具如图所示，某次训练时将发球机置于地面上方某一合适位置，然后向竖直墙面水平发射乒乓球现有两个乒乓球a和b以不同速度射出，碰到墙面时下落的高度之比为916，不计阻力，则乒乓球a和b(C)A碰墙前运动时间之比为916B初速度之比为34乒乓球C碰墙前速度变化量之比为34D碰墙时速度与墙之间的夹角的正切值之比为43【解析】射出的乒乓球做平抛运动，在竖直方向上，有ygt2，解得t所以运动时间之比为初速度之比为碰墙前速度变化量之比为碰墙时速度与墙之间夹角的正切值为tan 所以正切值之比为故选C.5(多选)(2021·福建福州联考)2019年12月16日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第五十二、五十三颗北斗导航卫星，标志着北斗三号全球系统核心星座部署完成，为实现全球组网奠定坚实基础如图所示，a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，线速度为v，向心加速度为a；b处于地面附近地轨道上，正常运行速度为v1，向心加速度为a1；c是地球同步卫星，离地心距离为r，运行速率为v2，加速度为a2；d是高空探测卫星，运行速率为v3，加速度为a3.已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则(BC)Aaga1>a2>a3Bv1>v2>vCD卫星c加速一段时间后就可能追上卫星b【解析】地球同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，由a2r可知，c的向心加速度大，由Gma，可得a，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约是g，可知a的加速度小于重力加速度g，A错误；由Gm，解得v，卫星的轨道半径越大，线速度越小，a在地球赤道上随地球表面一起转动，线速度小于同步卫星的线速度，因此a、b、c、卫星的线速度有v1>v2>v，B正确；a、c的角速度相同，由a2r可知，C正确；若卫星c能够加速，则加速后，c的轨道半径就会变大，因此不能追上b，D错误故选BC.6.(2021·福建福州期中)由于空气阻力的影响，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示图中虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，O、a、b、c、d为弹道曲线上的五点，其中O点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点，a、c为运动过程中经过的距地面高度相等的两点下列说法正确的是(C)A到达b点时，炮弹的速度为零B到达b点时，炮弹的加速度为零C炮弹经过a点时的速度大于经过c点时的速度D炮弹由O点运动到b点的时间大于由b点运动到d点的时间【解析】炮弹在最高点竖直方向上的速度为零，水平方向上的速度不为零，故炮弹在最高点速度不为零，A错误；在最高点受空气阻力(水平方向上的阻力与水平速度方向相反)，重力作用，二力合力不为零，故加速度不为零，B错误；由于空气阻力恒做负功，所以根据动能定理可知经过a点时的速度大于经过c点时的速度，C正确；从O到b的过程中，在竖直方向上，受到重力和阻力在竖直向下的分力，即mgf1ma，解得a1，在从b到d的过程中，在竖直方向，受到向下的重力和阻力在竖直向上的分力，即mgf2ma，解得a2，故a1>a2，根据逆向思维，两个阶段的运动可看做为从b点向O点和从b点向d点运动的类平抛运动，竖直位移相同，加速度越大，时间越小，所以炮弹由O点运动到b点的时间小于由b点运动到d点的时间，故D错误7.(多选)(2021·华南师大附中测试)如图所示，宇航员完成了对月球表面的科学考察任务后，乘坐返回舱返回围绕月球做圆周运动的轨道舱返回舱轨道是以月球为焦点的椭圆轨道为了安全，返回舱与轨道舱对接时，必须具有相同的速度已知返回舱与人的总质量为m，月球质量为M，月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，轨道舱到月球中心的距离为r，不计月球自转的影响卫星绕月过程中具有的机械能由引力势能和动能组成已知当它们相距无穷远时引力势能为零，它们距离为r时，引力势能Ep，则(BC)A返回舱返回时，在月球表面的最大发射速度为vB返回舱在返回过程中克服引力做的功是WmgRC返回舱与轨道舱对接时应具有的动能为EkD宇航员乘坐的返回舱到达椭圆轨道远月点时需减速，才能对接轨道舱【解析】返回舱在月球表面飞行时，重力提供向心力mgm，解得v，已知轨道舱离月球表面具有一定的高度，故返回舱要想返回轨道舱，在月球表面的发射速度一定大于v，故A错误；返回舱在月球表面时，具有的引力势能为，在轨道舱位置具有的引力势能为，根据功能关系可知，引力做功引起引力势能的变化，又m0g，返回舱在返回过程克服引力做的功是WmgR，故B正确；返回舱与轨道舱对接时，具有相同的速度，根据万有引力提供向心力可知m，解得动能Ekmv2，故C正确；宇航员乘坐的返回舱到达椭圆轨道远月点时需加速，二者有共同速度，才能对接轨道舱，故D错误故选BC.8(2021·广东实验中学测试)如图所示，人造卫星甲、乙分别绕地球做匀速圆周运动，卫星甲、乙的轨道平面互相垂直，乙的轨道半径是甲轨道半径的倍，某时刻两卫星和地心在同一直线上，且乙在甲的正上方(称为相遇)在这以后，甲运动6周的时间内，它们相遇了(B)A1次B2次C3次D4次【解析】对于卫星，根据万有引力提供向心力GmR，可得T2，根据题意知乙的轨道半径是甲轨道半径的倍，可得，故在甲运动6周的时间内，乙转动1.2圈；从图示时刻开始，乙转半圈时，甲转动2.5圈，相遇一次；此后每次乙转动半圈，两个卫星就相遇一次；故一共相遇2次，故B正确，ACD错误9(2021·天津河西区期末)在2017年6月的全球航天探索大会上，我国公布了“可重复使用运载火箭”的概念方案方案之一为“降伞方案”，如图，当火箭和有效载荷通过引爆装置分离后，火箭变轨进入返回地球大气层的返回轨道，并加速下落至低空轨道，然后采用降落伞减速，接近地面时打开气囊，让火箭安全着陆对该方案涉及的物理过程，下列说法正确的是(B)A火箭和有效载荷分离过程中该系统的总机械能守恒B从返回轨道下落至低空轨道，火箭的重力加速度增大C从返回轨道至低空轨道，火箭处于超重状态D打开气囊是为了减小地面对火箭的冲量【解析】火箭和有效载荷分离时，需要火箭对载荷做功，所以机械能不守恒故A错误；根据万有引力定律：ma，随高度h的减小，加速度增大故B正确；从返回轨道至低空轨道的过程中火箭做加速运动，火箭的加速度方向向下，火箭处于失重状态故C错误；打开气囊与没有气囊比较，火箭受到的地面的冲量大小是相等的，气囊可以使火箭与地面之间作用的时间延长，减小火箭与地面之间的作用力故D错误故选B.应用题强化学以致用10.(多选)(2021·河北邯郸1月质检)荡秋千是人们非常喜欢的一项运动，既能强身健体，还能娱乐身心如图所示，一位爱好者站立在秋千上，通过不断下蹲和起立逐渐将秋千荡高，若不计空气阻力，则下列说法正确的是(AD)A该爱好者在向下摆动过程中身体需要从直立变为下蹲，上升过程中身体需要从下蹲变为直立B该爱好者在向下摆动过程中身体需要从下蹲变为直立，上升过程中身体需要从直立变为下蹲C由于空气阻力不计，所以荡秋千的过程中秋千与该爱好者组成的系统机械能守恒D秋千板以相同的速度经过最低点时，秋千绳的拉力在人直立状态下比在下蹲状态下大【解析】秋千下摆过程人从直立为下蹲，可使重力势能减少量尽量大，转化得到的动能尽量多，上摆过程中人从下蹲变为直立，动能转化为势能，同时人自身内力做功增加了重力势能，这样秋千将越荡越高，A正确，B错误；整体过程中人的内力做功，系统机械能增大，C错误；秋千板以相同的速度经过最低点时，人以下蹲状态通过最低点时重心较低，对应的运动轨迹半径较大，根据2FTmgm可知，半径越大，绳的拉力越小，所以D正确11(2021·江苏四市五区调研)2020年6月23日，我国成功发射了第55颗北斗卫星，这是北斗卫星导航系统的最后一颗卫星北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统其中主力卫星是中圆地球轨道(MEO)卫星，绕行周期约为12小时，而第55颗北斗卫星是地球静止轨道(GEO)卫星可认为GEO卫星与MEO卫星均绕地球做匀速圆周运动下列说法正确的是(D)A质量大的GEO卫星的轨道半径比质量小的GEO卫星的轨道半径小BGEO卫星的角速度大小约为MEO卫星角速度大小的2倍CGEO卫星的线速度大小约为MEO卫星线速度大小的DGEO卫星的向心加速度大小约为MEO卫星向心加速度大小的【解析】根据Gmr可得卫星的轨道半径r，则GEO卫星的轨道半径与卫星的质量无关，故A错误；由题意可知GEO卫星的绕行周期为24 h，则GEO卫星周期是MEO卫星的周期的2倍，由轨道半径r，可知GEO卫星是MEO卫星的轨道半径的倍，由Gm可得卫星的线速度v，则GEO卫星的线速度大小是MEO卫星线速度大小的，根据Gm2r，可得卫星的角速度，可知GEO卫星角速度大小是MEO卫星角速度大小的，根据Gma可得卫星的向心加速度a，可知GEO卫星向心加速度大小是MEO卫星向心加速度大小的，故B、C错误，D正确12(多选)(2021·新高考八省市1月联考湖北卷)嫦娥五号取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举，如图所示为嫦娥五号着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中是月地转移轨道，嫦娥五号在P点由轨道进入绕地椭圆轨道，在近地点Q再进入绕地椭圆轨道.下列说法正确的是(BC)A在轨道上运行时，嫦娥五号在Q点的机械能比在P点的机械能大B嫦娥五号在轨道上运行的周期比在轨道上运行的周期长C嫦娥五号分别沿轨道和轨道运行时，经过Q点的向心加速度大小相等D嫦娥五号分别沿轨道和轨道运行时，经过Q点的速度大小相等【解析】在轨道上运行时，嫦娥五号只受万有引力的作用，因此机械能守恒，选项A错误；轨道的半长轴比轨道的半长轴长，由开普勒第三定律k可知嫦娥五号在轨道上运行的周期比在轨道上运行的周期长，选项B正确；嫦娥五号分别沿轨道、运行经过Q点时均由万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律可得Gman，因此嫦娥五号分别沿轨道、运行经过Q点时向心加速度大小相等，选项C正确；嫦娥五号沿轨道运行经过Q点时需要减速才能变轨进入轨道，可知选项D错误13(多选)(2021·广东佛山1月质检)2020年7月我国的长征五号遥四运载火箭，将火星探测器“天问一号”送入太空，简化示意图如图所示，探测器在A位置脱离地球被送入地火转移轨道(即标准霍曼转移轨道)，运动半个周期，在B位置与火星会合已知火星公转周期为687个地球日，则下列有关天问一号探测器的说法正确的是(BD)A在地球上发射探测器时的速度必须大于7.9 km/s并小于11.2 km/sB探测器在地火转移轨道A位置时的速度比地球公转速度大C探测器在由A到B的运动过程中，太阳引力做正功D探测器到达B位置时，地球不可能在C位置【解析】脱离地球吸引的发射速度不能低于第二宇宙速度11.2 km/s，选项A错误；在A位置的速度大于地球公转速度时，探测器才能做离心运动，进而完成轨道转移，选项B正确；在由A到B的过程中，探测器在远离太阳，则太阳引力对探测器做负功，选项C错误；探测器在标准霍曼转移轨道的周期大于地球的公转周期，小于地球公转周期的2倍，可知当探测器在转移轨道运动半个周期与火星会合时，地球一定在图示AB虚线的下面，选项D正确14(2021·北京昌平区期末)“嫦娥五号”于2020年11月24日在海南文昌发射中心成功发射，携带月壤采样于12月17日成功返回，开启了我国对月球的进一步探测工程在此之前，科技人员反复进行了多次模拟试验以应对各种可能的异常情况在模拟实验中月球探测器(如图)能够在自动导航系统的控制下行走，且每隔10 s向地球发射一次无线电信号探测器上还装有两套相同的使探测器获得加速度的装置(简称减速器，其中一个备用)某次试验中探测器的自动导航系统出现故障，从而使探测器只能匀速直线前进而不能自动避开障碍物，此时地面控制人员就需要进行人工遥控操作下表为地面操控中心显示屏上的部分数据：已知月球距地球约为r3.0×105 km，控制中心接收到信号到控制人员发出指令最少需要t3 s时间前方障碍物相对探测器极大，可将该情况简化为探测器正垂直驶向无限大的障碍物(如图)回答以下问题：(1)通过对显示屏上的数据分析，你认为减速器是否执行了9：10：33发出的减速指令？(2)分析说明为避免本次碰撞，在加速度大小相同的情况下，发出哪种指令更安全？做匀速圆周运动做匀减速直线运动(3)若你是控制中心人员，在9：10：40接收到信号后，应该怎么做？若发出指令，给减速器设定的加速度需要满足什么条件？【答案】(1)20 m，故减速器没有执行减速指令(2)R>x，故指令更安全(3)见解析【解析】(1)在第一个10 s内探测器位移20 m，第二个10 s内位移也是20 m，故减速器没有执行减速指令(2)设探测器速度为v，加速度大小为a做匀速圆周运动，根据a得R做匀减速直线运动，根据v22ax得x得R>x，故指令更安全(3)因减速器没执行减速指令，故应更换备用减速设备探测器初速度v2 m/s地月间电磁波传输时间t11 s9：10：40收到信号时，探测器与障碍物距离为x112vt110 m经t13 s发出指令，指令传输时间为1 s，所以探测器接收到指令时与障碍物距离为x10v(tt1)2 m设指令加速度大小为a'，恰好至障碍物前停止，则v22ax得a1 m/s2故加速度应满足a1 m/s2