2022年高考物理第四章曲线运动万有引力与航天章末达标验收 .pdf

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1、学习必备欢迎下载【创新方案】20XX年高考物理一轮复习章末达标验收： 第四章 曲线运动 万有引力与航天 ( 教师用书独具) ( 时间： 50 分钟满分： 100 分 ) 一、选择题 ( 本题共 12 小题，每小题5 分，共 60 分，每小题至少有一个选项正确，选对但选不全得3 分，有错选或不答的得0 分) 1(2012湖北八校二联) 质量为 1 kg 的物体在水平面内做曲线运动，已知互相垂直方向上的速度图象分别如图1 甲、乙所示，下列说法正确的是( ) 图 1 A物体初速度的方向与合外力方向垂直B物体所受的合外力为3 N C物体的初速度为5 m/s D2 s 末物体的速度大小为7 m/s 解析

2、：选A 由速度图象知物体在x轴方向上做初速度为零的匀加速运动，由图线的斜率知加速度大小为1.5 m/s2；在y轴方向上做匀速运动，故物体所受合力大小为1.5 N ，方向沿x轴正方向，而初速度等于y轴方向上的速度4 m/s ，故 A正确， B、C错误； 2 s 末物体在x轴方向上的速度为3 m/s ，由矢量合成法则知此时的瞬时速度应为5 m/s ，D错误。2如图 2 所示，小球P在A点从静止开始沿光滑的斜面AB运动到B点所用的时间为t1，在A点以一定的初速度水平向右抛出，恰好落在B点所用时间为t2，在A点以较大的初速度水平向右抛出，落在水平面BC上所用时间为t3，则t1、t2和t3的大小关系正确

3、的是( ) 图 2 At1t2t3Bt1t2t3Dt1t2t3解析：选A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习必备欢迎下载小球沿斜面下滑时：hsin 12gsin t21得t12hgsin2小球自A点平抛落至B点、C点时h12gt2212gt23故t2t32hg又t22hg t2t3，A正确。3如图 3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l2的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子；把小球拉起使细绳在水平方向伸直，由静止开始释放，当细绳碰到钉子的瞬间，下列说法正确的是( ) 图

4、3 A小球的线速度不发生突变B小球的角速度突然增大到原来的2 倍C小球的向心加速度突然增大到原来的2 倍D绳子对小球的拉力突然增大到原来的2 倍解析：选ABC 由于惯性，小球的线速度不会突变，故A项正确；但由于继续做圆周运动的半径减小为原来的一半，则角速度vr增为原来的2 倍，故 B 项正确；向心加速度av2r也增为原来的2 倍，故 C项正确；对小球受力分析，由牛顿第二定律得FTmgmv2r，即FTmgmv2r，r减为原来的一半，拉力增大，但不到原来的2 倍，故 D项错误。4(2012山东青岛 ) 跳台滑雪运动员的动作惊险而优美，其实滑雪运动可抽象为物体在斜坡上的平抛运动。如图4 所示，设可视

5、为质点的滑雪运动员，从倾角为 的斜坡顶端P处，以初速度v0水平飞出，运动员最后又落到斜坡上A点处，AP之间距离为L，在空中运动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习必备欢迎下载时间为t，改变初速度v0的大小，L和t都随之改变。关于L、t与v0的关系，下列说法中正确的是 ( ) 图 4 AL与v0成正比BL与v20成正比Ct与v0成正比Dt与v20成正比解析： 选 BC 物体落在斜面上，则位移与水平方向的夹角就等于斜面的倾角 ，因此有tan yx， 其中y12gt2，xv0t， 则t2v0tan g， C正确；Lxco

6、s v0tcos 2v20tan gcos ，B正确。5(2012石家庄二测)1930 年美国天文学家汤博发现冥王星，当时错估了冥王星的质量，然而，经过近30 年的进一步观测，发现它的直径只有2 300 千米，比月球还小。20XX年 8 月 24 日在布拉格召开国际天文学联合会大会，来自各国天文界权威代表投票通过联合会决议，原九大行星中的冥王星将不再位于“行星”之列，而属于矮行星，并确定了行星的新定义。假设冥王星绕太阳运行是一个圆形轨道，已知引力常量为G，则根据下述条件可得到其质量的是 ( ) A冥王星的卫星查龙(charon)绕其运转的线速度和轨道半径B冥王星的卫星查龙(charon)绕其运

7、转的周期和轨道半径C冥王星绕太阳运转的周期和轨道半径D冥王星绕太阳运转的线速度和轨道半径解析：选AB 在天体问题中有：GMmr2mv2rmr42T2，可以看出由C、D中的条件，只能求出“中心天体”的质量M，不能求出沿圆轨道运行的天体质量m。故答案为A、B。6如图 5 所示， 在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面。目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为30，重力加速度为g，则该女运动员( ) 图 5 A受到的拉力为3 GB受到的拉力为2G精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

8、 -第 3 页，共 9 页学习必备欢迎下载C向心加速度为3gD向心加速度为2 g解析：选BC 女运动员在空中做圆锥摆运动时，受重力mg和拉力FT，如图所示。重力和拉力的合力F提供向心力，则FTGsin 30 2G，FGtan 30 3G，向心加速度为aFm3g，选项 B、C正确。7两颗靠得较近的天体叫双星，它们以两者重心连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，因而不至于因引力作用而吸引在一起，以下关于双星的说法中正确的是( ) A它们做圆周运动的角速度与其质量成反比B它们做圆周运动的线速度与其质量成反比C它们所受向心力与其质量成反比D它们做圆周运动的半径与其质量成正比解析：选B 双星的角速度相同，与

9、质量无关，A不正确；不管双星质量大小关系如何，双星受到相互的吸引力总是大小相等的，分别等于它们做匀速圆周运动的向心力，C不正确；对于双星分别有GMmL2M2R，GMmL2m2r，RrmM， D不正确；线速度之比vv RrRrmM，B正确。8(2012浙江高考 ) 由光滑细管组成的轨道如图6 所示， 其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内。一质量为m的小球，从距离水平地面为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是( ) 图 6 A小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2RH2R2B小球落到地面时相对于A点的水平位移值为22RH4R2C小球

10、能从细管A端水平抛出的条件是H2RD小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin52R解析： 选 BC 因轨道光滑， 从D到A过程应用机械能守恒定律有mgHmg(RR) 12mv2A，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习必备欢迎下载得vA2gH2R；从A端水平抛出到落地，由平抛运动公式有2R12gt2，水平位移xvAt2gH2R4Rg22RH4R2，则选项B正确， A错误；因小球能从细管A端水平抛出的条件是vA0，故要求H2R，则选项 C正确， D错误。9(2012江苏高考)20XX 年 8 月，“嫦娥二号”成功进入

11、了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图7 所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( ) 图 7 A线速度大于地球的线速度B向心加速度大于地球的向心加速度C向心力仅由太阳的引力提供D向心力仅由地球的引力提供解析：选AB 飞行器与地球同步绕太阳运动，说明二者角速度、周期相同，则线速度vr，因飞行器的轨道半径大，所以飞行器的线速度大于地球的线速度，A正确；因向心加速度a2r，所以飞行器的向心加速度大于地球的向心加速度，B正确；由题意可知飞行器的向心力应由太阳和地球对飞行器的引

12、力的合力提供，C、D错误。10(2013西城区期末) 如图 8 所示，半径为R的光滑圆轨道竖直固定放置，小球m在圆轨道内侧做圆周运动。对于半径R不同的圆轨道，小球m通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力。下列说法中正确的是( ) 图 8 A半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大B半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越小C半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习必备欢迎下载D半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小解析：选 AD 小球恰好过最高点，则小球与轨道间

13、没有压力，由小球的重力充当向心力，由牛顿第二定律可得mgmv2R，解得vgR，可知半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大， A正确，B错误； 设小球在最低点的速度为v0，由机械能守恒定律可得12mv20mg2R12mv2，其中vgR，解得v05gR，由v0R得 5gR，可知半径R越大，小球通过轨道最低点的角速度越小，C错误， D正确。11(2012百色模拟) 小船从A码头出发，沿垂直于河岸的方向渡河，若小河宽为d，小船渡河速度v船恒定，河水中各点水流速度大小与各点到较近河岸边的距离成正比，v水kx，x是各点到近岸的距离(xd/2 ，k为常量 ) ， 要使小船能够到达距A正对岸为s的B码头。

14、则下列说法中正确的是( ) 图 9 A小船渡河的速度v船kd24sB小船渡河的速度v船kd22sC小船渡河的时间为4skdD小船渡河的时间为2skd解析：选AC xd/2 时，垂直河岸方向匀速运动xv船t，水流方向v水kxkv船t，可知水流方向匀加速运动，加速度akv船，xd/2 时，水流方向匀减速运动，当船运动到河中间时，即d/2 v船t，s/2 at2/2 ，可解得v船kd24s，t4skd，故 A、C正确。12(2012上海高考) 如图 10，斜面上a、b、c三点等距， 小球从a点正上方O点抛出，做初速为v0的平抛运动，恰落在b点。若小球初速变为v，其落点位于c，则 ( ) 图 10 A

15、v0v2v0Bv2v0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习必备欢迎下载C2v0v3v0解析：选 A 如图所示，M点和b点在同一水平线上，M点在c点的正上方。根据平抛运动的规律，若v2v0，则小球落到M点。可见以初速2v0平抛小球不能落在c点，只能落在c点右边的斜面上，故只有选项A正确。二、非选择题( 本题共 4 小题，共40 分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位) 13(8 分)1990 年 5月，中国紫金山天文台将1965 年 9 月 20 日发现的第2752

16、号小行星命名为吴健雄星，其直径为32 km 。若该行星的密度和地球的密度相同，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少？(已知地球半径R16 400 km ，地球的第一宇宙速度v18 km/s)解析：设小行星的第一宇宙速度为v2，其质量为M，地球质量为M1。则有GMmR2mv22R，v2GMR，而v1GM1R1，M43R3，M143R30故v2v1MR1M1RR2R21RR1，所以v2Rv1R11686 400 km/s 20 m/s 。答案： 20 m/s 14(8 分)如图 11 所示，水平转盘上放有质量为m的物块， 当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直( 绳上张力为零 )

17、。物块和转盘间最大静摩擦力是其正压力的 倍。求：图 11 (1) 当转盘的角速度1g2r时，细绳的拉力F1；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习必备欢迎下载(2) 当转盘的角速度23g2r时，细绳的拉力F2。解析：设角速度为0时，物块所受静摩擦力为最大静摩擦力，有mgm20r得 0gr(1) 由于 1g2r0，故绳被拉紧，由F2mgm22r得F212mg。答案： (1)0 (2)12mg15 (12 分)(2013 济宁市重点中学期中检测) 如图 12 所示，一个质量为0.6 kg 的小球以某一初速度从P点水平抛出

18、， 恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧( 不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失) 。已知圆弧的半径R0.3 m ，60，小球到达A点时的速度v4 m/s 。取g 10 m/s2。求：图 12 (1) 小球做平抛运动的初速度v0。(2)P点与A点的竖直高度和水平距离。(3) 小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力。解析： (1) 小球到达A点的速度如图所示，由图可知：v0vxvcos 4cos 60 2 m/s (2)vyvsin 4sin 60 2 3 m/s 由平抛运动规律得v2y2gh，vygt，xv0t解得h 0.6 m ，x0.4 3 m 0.69 m(3) 取A点为重力势能的零

19、点，由机械能守恒定律得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学习必备欢迎下载12mv212mv2Cmg(RRcos ) 代入数据得vC7 m/s 由牛顿第二定律得FNmgmv2CR，代入数据得FN8 N 由牛顿第三定律知，小球对轨道的压力大小FNFN 8 N，方向竖直向上。答案： (1)2 m/s (2)0.6 m 0.69 m (3)8 N 竖直向上16(12 分) 天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞人马座A*的质量与太阳质量的倍数关系。 研究发现， 有一星体 S2绕人马座A*做椭圆运动， 其轨道半长轴为9

20、.50102天文单位 ( 地球公转轨道的半径为一个天文单位) ，人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上。观测得到 S2 星的运行周期为15.2 年。若将S2 星的运行轨道视为半径r9.50102天文单位的圆轨道，试估算人马座A*的质量MA是太阳质量MS的多少倍 ( 结果保留一位有效数字) 解析： S2星绕人马座A*做圆周运动的向心力由人马座A*对 S2星的万有引力提供，设S2星的质量为mS2，角速度为，周期为T，则GMAmS2r2mS22r2T设地球质量为mE，公转轨道半径为rE，周期为TE，则GMSmEr2EmE(2TE)2rE综合上述三式得MAMS(rrE)3(TET)2式中TE1 年，rE1 天文单位代入数据可得MAMS4106。答案： 4106 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页