高考物理试题分类汇编万有引力及圆周运动中学教育高考_中学教育-高考.pdf
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1、学习好资料 欢迎下载 2010年高考物理试题分类汇编曲线运动、万有引力(全国卷 1)18一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如右图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为 A1tan B12tan Ctan D2tan【答案】D【解析】如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角 ,根据有:gtv0tan。则下落高度与水平射程之比为tan2122002vgttvgtxy,D 正确。【命题意图与考点定位】平抛速度和位移的分解。(全国卷 1)25(18 分)如右图,质量分别为 m 和 M 的两个星球 A 和 B 在引力作用下都绕 O点做匀速
2、周运动,星球 A 和 B 两者中心之间距离为 L。已知 A、B 的中心和 O 三点始终共线,A 和 B分别在 O 的两侧。引力常数为 G。求两星球做圆周运动的周期。学习好资料 欢迎下载 在地月系统中,若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球 A 和 B,月球绕其轨道中心运行为的周期记为 T1。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期 T2。已知地球和月球的质量分别为 5.98 1024kg 和 7.35 1022kg。求 T2与 T1两者平方之比。(结果保留 3 位小数)【答案】)(23mMGLT1.01【解析】A 和 B 绕 O 做匀速圆周运动,它们
3、之间的万有引力提供向心力,则 A 和 B 的向心力相等。且 A 和 B 和 O 始终共线,说明 A 和 B 有相同的角速度和周期。因此有 RMrm22,LRr,连立解得LMmmR,LMmMr 对 A 根据牛顿第二定律和万有引力定律得LmMMTmLGMm22)2(化简得)(23mMGLT 将地月看成双星,由得)(231mMGLT 将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得LTmLGMm22)2(化简得GMLT322 所以两种周期的平方比值为01.11098.51035.71098.5)(242224212MMmTT(全国卷 2)21.已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的
4、6 倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半,它的同步卫星距其表面的高度是其半径的 2.5 倍,则该行星的自转周期约为 A6 小时 B.12小时 C.24小时 D.36小时【答案】B【解析】地球的同步卫星的周期为 T1=24 小时,轨道半径为 r1=7R1,密度 1。某行星的同步卫星周期为 T2,轨道半径为 r2=3.5R2,密度 2。根据牛顿第二定律和万有引力定律分别有 时其速度方向与斜面垂直运动轨迹如右图中虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为答案解析如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角根据有则下落高度与水平射程之比为正确命题意图与考点定者中心之间距离为已知
5、的中心和三点始终共线和分别在的两侧引力常数为求两星球做圆周运动的周期学习好资料欢迎下载在地月系统中若忽略其它星球的影响可以将月球和地球看成上述星球和月球绕其轨道中心运行为的周期记为但两者平方之比结果保留位小数答案解析和绕做匀速圆周运动它们之间的万有引力提供向心力则和的向心力相等且和和始终共线说明和有相同的角速度和周期因此有连立解得根据牛顿第二定律和万有引力定律得化简得将地月看成双星学习好资料 欢迎下载 1211213111)2(34rTmrRGm 2222223222)2(34rTmrRGm 两式化简得12212TT小时【命题意图与考点定位】牛顿第二定律和万有引力定律应用于天体运动。(新课标卷
6、)20.太阳系中的 8 大行星的轨道均可以近似看成圆轨道.下列 4 幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像.图中坐标系的横轴是lg(/)OT T,纵轴是lg(/)OR R;这里 T 和 R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径,OT和0R分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径.下列 4 幅图中正确的是 答案:B 解析:根据开普勒周期定律:周期平方与轨道半径三次方正比可知23TkR,3020kRT两式相除后取对数,得:303202lglgRRTT,整理得:00lg3lg2RRTT,选项 B正确。(北京卷)16一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量,若
7、时其速度方向与斜面垂直运动轨迹如右图中虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为答案解析如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角根据有则下落高度与水平射程之比为正确命题意图与考点定者中心之间距离为已知的中心和三点始终共线和分别在的两侧引力常数为求两星球做圆周运动的周期学习好资料欢迎下载在地月系统中若忽略其它星球的影响可以将月球和地球看成上述星球和月球绕其轨道中心运行为的周期记为但两者平方之比结果保留位小数答案解析和绕做匀速圆周运动它们之间的万有引力提供向心力则和的向心力相等且和和始终共线说明和有相同的角速度和周期因此有连立解得根据牛顿第二定律和万有引力定律得化简得将地月看
8、成双星学习好资料 欢迎下载 由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为 124()3G 123()4 G 12()G 123()G 答案:D【解析】赤道表面的物体对天体表面的压力为零,说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体转动所需要的向心力,有322423GR mmRRT,化简得3TG,正确答案为 D。(上海理综)8如图是位于锦江乐园的摩天轮,高度为 108m,直径是 98m。一质量为 50kg 的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需 25min。如果以地面为零势能面,则他到达最高处时的(取g=10m/s2)()。A重力势能为 5.4 104J,角速度为 0.2rad/
9、s B重力势能为 4.9 104J,角速度为 0.2rad/s C重力势能为 5.4 104J,角速度为 4.2 10-3rad/s D重力势能为 4.9 104J,角速度为 4.2 10-3rad/s 答案:C(上海物理)12.降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风,若风速越大,则降落伞(A)下落的时间越短 (B)下落的时间越长(C)落地时速度越小 (D)落地时速度越大 答案:D 解析:根据221gtH,下落的时间不变;根据22yxvvv,若风速越大,yv越大,则降落伞落地时速度越大;本题选 D。时其速度方向与斜面垂直运动轨迹如右图中虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离
10、之比为答案解析如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角根据有则下落高度与水平射程之比为正确命题意图与考点定者中心之间距离为已知的中心和三点始终共线和分别在的两侧引力常数为求两星球做圆周运动的周期学习好资料欢迎下载在地月系统中若忽略其它星球的影响可以将月球和地球看成上述星球和月球绕其轨道中心运行为的周期记为但两者平方之比结果保留位小数答案解析和绕做匀速圆周运动它们之间的万有引力提供向心力则和的向心力相等且和和始终共线说明和有相同的角速度和周期因此有连立解得根据牛顿第二定律和万有引力定律得化简得将地月看成双星学习好资料 欢迎下载 本题考查运动的合成和分解。难度:中等。(上海物理)15.月球绕地
11、球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a,设月球表面的重力加速度大小为1g,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为2g,则(A)1ga (B)2ga (C)12gga (D)21gga 解析:根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供,选 B。本题考查万有引力定律和圆周运动。难度:中等。这个题出的好。(上海物理)24.如图,三个质点 a、b、c 质量分别为1m、2m、M(12,Mm Mm).在 C的万有引力作用下,a、b 在同一平面内绕 c 沿逆时针方向做匀速圆周运动,轨道半径之比:1:4abrr,则它们的周期之比:abTT=_;从图示位置开始,在 b 运动一周的过程中,a、
12、b、c 共线了_次。【解析】根据rTmr2224MmG,得GMrT324,所以81baTT,在 b 运动一周的过程中,a 运动 8 周,所以 a、b、c 共线了 8 次。本题考查万有引力和圆周运动。难度:中等。(上海物理)30.(10 分)如图,ABC和 ABD为两个光滑固定轨道,A、B、E 在同一水平面,C、D、E在同一竖直线上,D点距水平面的高度 h,C点高度为 2h,一滑块从 A点以初速度0v分别沿两轨道滑行到 C或 D处后水平抛出。时其速度方向与斜面垂直运动轨迹如右图中虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为答案解析如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角根据有
13、则下落高度与水平射程之比为正确命题意图与考点定者中心之间距离为已知的中心和三点始终共线和分别在的两侧引力常数为求两星球做圆周运动的周期学习好资料欢迎下载在地月系统中若忽略其它星球的影响可以将月球和地球看成上述星球和月球绕其轨道中心运行为的周期记为但两者平方之比结果保留位小数答案解析和绕做匀速圆周运动它们之间的万有引力提供向心力则和的向心力相等且和和始终共线说明和有相同的角速度和周期因此有连立解得根据牛顿第二定律和万有引力定律得化简得将地月看成双星学习好资料 欢迎下载 (1)求滑块落到水平面时,落点与 E点间的距离CS和DS.(2)为实现CSDS,0v应满足什么条件?解析:(1)根据机械能守恒,
14、22220011112,2222CDmvmghmvmvmghmv 根据平抛运动规律:2122chgt,212Dhgt cc cSv t,DD DSv t 综合得220416Cv hShg,22024Dv hShg(2)为实现CSDS,即220416v hhg22024v hhg,得0v6gh 但滑块从 A点以初速度0v分别沿两轨道滑行到 C或 D处后水平抛出,要求ghv20,所以ghvgh620。本题考查根据机械能守恒和平抛运动规律以及用数学工具处理物理问题的能力。难度:难。(天津卷)6.探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动,则变轨后与变轨前相比 A.轨道半径变
15、小 B.向心加速度变小 C.线速度变小 D.角速度变小 答案:A(江苏卷)1、如图所示,一块橡皮用细线悬挂于 O 点,用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动,运动中始终保持悬线竖直,则橡皮运动的速度 时其速度方向与斜面垂直运动轨迹如右图中虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为答案解析如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角根据有则下落高度与水平射程之比为正确命题意图与考点定者中心之间距离为已知的中心和三点始终共线和分别在的两侧引力常数为求两星球做圆周运动的周期学习好资料欢迎下载在地月系统中若忽略其它星球的影响可以将月球和地球看成上述星球和月球绕其轨道中心运行为的周期记为但
16、两者平方之比结果保留位小数答案解析和绕做匀速圆周运动它们之间的万有引力提供向心力则和的向心力相等且和和始终共线说明和有相同的角速度和周期因此有连立解得根据牛顿第二定律和万有引力定律得化简得将地月看成双星学习好资料 欢迎下载(A)大小和方向均不变(B)大小不变,方向改变(C)大小改变,方向不变(D)大小和方向均改变 选 A 难度:中等考查运动的合成。【解析】橡皮在水平方向匀速运动,在竖直方向匀速运动,合运动是匀速运动(江苏卷)6、2009 年 5 月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在 A 点从圆形轨道进入椭圆轨道,B 为轨道上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有
17、(A)在轨道上经过 A 的速度小于经过 B 的速度(B)在轨道上经过 A 的动能小于在轨道上经过 A 的动能(C)在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期(D)在轨道上经过 A 的加速度小于在轨道上经过 A 的加速度 答案:ABC 解析:逐项判断 A根据开普勒定律,近地点的速度大于远地点的速度,A 正确;B由 I 轨道变到 II 轨道要减速,所以 B 正确;C根据开普勒定律,cTR23,12RR,所以12TT。C 正确;D根据2RGMa,应等于,D 错误;本题选 ABC。本题考查万有引力和开普勒定律。难度:中等。(江苏卷)14.(16 分)在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮
18、台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg 的指点,选手抓住绳由静止开始摆动,此事绳与竖直方向夹角=30,绳的悬挂点 O 距水面的高度为 H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。取中时其速度方向与斜面垂直运动轨迹如右图中虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为答案解析如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角根据有则下落高度与水平射程之比为正确命题意图与考点定者中心之间距离为已知的中心和三点始终共线和分别在的两侧引力常数为求两星球做圆周运动的周期学习好资料欢迎下载在地月系统中若忽略其它星球的影响可以将月球
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