2014屆高三物理一輪階段驗(yàn)收評(píng)估：(四) 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天(人教版).doc

本資料來自于資源最齊全的世紀(jì)教育網(wǎng)階段驗(yàn)收評(píng)估(四)曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1現(xiàn)在城市的滑板運(yùn)動(dòng)非常流行，在水平地面上一名滑板運(yùn)動(dòng)員雙腳站在滑板上以一定速度向前滑行，在橫桿前起跳并越過桿，從而使人與滑板分別從桿的上下通過，如圖1所示。假設(shè)人和滑板運(yùn)動(dòng)過程中受到的各種阻力忽略不計(jì)，運(yùn)動(dòng)員能順利完成該動(dòng)作，最終仍落在滑板原來的位置上，要使這個(gè)表演成功，運(yùn)動(dòng)員除了跳起的高度足夠外，在起跳時(shí)雙腳對(duì)滑板作用力的合力方向應(yīng)該() 圖1A豎直向上B向下適當(dāng)偏后C豎直向下 D向上適當(dāng)偏前2(2013蘇北四市調(diào)研測(cè)試)2012年2月25日我國成功地將第十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空預(yù)定軌道地球靜止軌道，使之成為地球同步衛(wèi)星。關(guān)于該衛(wèi)星下列說法正確的是()A相對(duì)于地面靜止，離地面高度為在R4R(R為地球半徑)之間的任意值B運(yùn)行速度大于7.9 km/sC角速度大于靜止在地球赤道上物體的角速度D向心加速度大于靜止在地球赤道上物體的向心加速度3質(zhì)量為M的物體，用細(xì)線通過光滑水平平板中央的光滑小孔，與質(zhì)量為m1、m2的物體相連，如圖2所示，M做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，線速度為v1，角速度為1。若將m1和m2之間的細(xì)線剪斷，M仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其穩(wěn)定后的半徑為r2，線速度為v2，角速度為2，則下列關(guān)系正確的是() 圖2Ar2r1，v2v1 Br2r1，21Cr2r1，21 Dr2r1，v2v14. (2012汕頭模擬)如圖3所示，吊車以v1速度沿水平直線勻速行駛，同時(shí)以v2速度收攏繩索提升物體時(shí)，下列表述正確的是()A物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為v1v2B物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為C物體相對(duì)地面做曲線運(yùn)動(dòng) 圖3D繩索保持豎直狀態(tài)5. (2012瓊海模擬)蕩秋千一直是小朋友們喜愛的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，秋千上端吊環(huán)之間不斷磨損，承受拉力逐漸減小。如圖4所示，一質(zhì)量為m的小朋友在吊繩長(zhǎng)為l的秋千上，如果小朋友從與吊環(huán)水平位置開始下落，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，吊繩突然斷裂，小朋友最后落在地板上。如果吊繩的長(zhǎng)度l可以改變，則()A吊繩越長(zhǎng)，小朋友在最低點(diǎn)越容易斷裂 圖4B吊繩越短，小朋友在最低點(diǎn)越容易斷裂C吊繩越長(zhǎng)，小朋友落地點(diǎn)越遠(yuǎn)D吊繩長(zhǎng)度是吊繩懸掛點(diǎn)高度的一半時(shí)，小朋友落地點(diǎn)最遠(yuǎn)6. (2013西安聯(lián)考)如圖5所示，質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動(dòng)，滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，若物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受到的摩擦力是Ff，則物塊與碗的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A. B. 圖5C. D.7.一位同學(xué)做飛鏢游戲，已知圓盤的直徑為d，飛鏢距圓盤為L(zhǎng)，且對(duì)準(zhǔn)圓盤上邊緣的A點(diǎn)水平拋出，初速度為v0，飛鏢拋出的同時(shí)，圓盤以垂直圓盤過盤心O的水平軸勻速運(yùn)動(dòng)，角速度為。若飛鏢恰好擊中A點(diǎn)，則下列關(guān)系正確的是() 圖6Adv02L2gBL(12n)v0，(n0,1,2,3，)Cv0Dd2g2(12n)2，(n0,1,2,3)8. (2012上海高考)如圖7所示，斜面上a、b、c三點(diǎn)等距，小球從a點(diǎn)正上方O點(diǎn)拋出，做初速為v0的平拋運(yùn)動(dòng)，恰落在b點(diǎn)。若小球初速變?yōu)関，其落點(diǎn)位于c，則()Av0v2v0Bv2v0 圖7C2v0v3v09.我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站。如圖8所示，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的航天飛機(jī)A在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓的近月點(diǎn)B處與空間站對(duì)接。已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為T，引力常量為G，月球的半徑為R。下列判斷正確的是() 圖8A航天飛機(jī)到達(dá)B處由橢圓軌道進(jìn)入空間站軌道時(shí)必須減速B圖中的航天飛機(jī)正在加速飛向B處C月球的質(zhì)量MD月球的第一宇宙速度v10. (2013重慶模擬)來自中國航天科技集團(tuán)公司的消息稱，中國自主研發(fā)的北斗二號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)今年起進(jìn)入組網(wǎng)高峰期，預(yù)計(jì)在2015年形成覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。此系統(tǒng)由中軌道、高軌道和同步軌道衛(wèi)星等組成。現(xiàn)在正在服役的北斗一號(hào)衛(wèi)星定位系統(tǒng)的三顆衛(wèi)星都定位在距地面36 000 km的地球同步軌道上。目前我國的各種導(dǎo)航定位設(shè) 圖9備都要靠美國的GPS系統(tǒng)提供服務(wù)，而美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS由24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星距地面的高度均為20 000 km。則下列說法中正確的是()A北斗一號(hào)系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星的動(dòng)能一定相等B所有GPS的衛(wèi)星比北斗一號(hào)的衛(wèi)星線速度大C北斗二號(hào)中的每顆衛(wèi)星一定比北斗一號(hào)中的每顆衛(wèi)星高D北斗二號(hào)中的中軌道衛(wèi)星的加速度一定大于高軌道衛(wèi)星的加速度11. (2012上海虹口模擬)某機(jī)器內(nèi)有兩個(gè)圍繞各自的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤A、B，A盤固定一個(gè)信號(hào)發(fā)射裝置P，能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線，P到圓心的距離為28 cm。B盤上固定一個(gè)帶窗口的紅外線信號(hào)接收裝置Q，Q到圓心的距離為16 cm。P、Q轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度相同，都是4 m/s。當(dāng)P、Q正對(duì)時(shí)，P發(fā)出的紅外線恰好進(jìn)入Q的接收窗口，如圖10所示，則Q 圖10每隔一定時(shí)間就能接收到紅外線信號(hào)，這個(gè)時(shí)間的最小值應(yīng)為()A0.56 sB0.28 sC0.16 s D0.07 s12.如圖11所示，質(zhì)量為m的小球置于立方體的光滑盒子中，盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑。某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間作用力恰為mg，則()A該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定小于 圖11B該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定等于 C盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能小于3 mgD盒子在最低點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間的作用力大小可能大于3 mg二、計(jì)算題(本題共4小題，共52分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13(12分)(2013江西重點(diǎn)中學(xué)二模)如圖12所示，在光滑水平面上有坐標(biāo)xOy，質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)開始靜止在xOy平面上的原點(diǎn)O，某一時(shí)刻受到沿x軸正方向的恒力F1的作用，F(xiàn)1的大小為2 N，若力F1作用一段時(shí)間t0后撤去，撤去力F1后5 s末質(zhì)點(diǎn)恰好通過該平面上的A點(diǎn)，A點(diǎn)的坐標(biāo)為x11 m，y15 m。 圖12(1)為使質(zhì)點(diǎn)按題設(shè)條件通過A點(diǎn)，在撤去力F1的同時(shí)對(duì)質(zhì)點(diǎn)施加一個(gè)沿y軸正方向的恒力F2，力F2應(yīng)為多大？(2)力F1作用時(shí)間t0為多長(zhǎng)？(3)在圖中畫出質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖，在坐標(biāo)系中標(biāo)出必要的坐標(biāo)。14(12分) (2012天水一中模擬)如圖13所示，傾角為37的粗糙斜面的底端有一質(zhì)量m1 kg的凹形小滑塊，小滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25。現(xiàn)讓小滑塊以某一初速度v從斜面底端上滑，同時(shí)在斜面底端正上方有一小球以初速度v0水平拋出，經(jīng)過0.4 s，小球恰好垂直斜面方向落入凹槽，此時(shí)，小滑塊還在上滑過程中。已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，求： 圖13(1)小球水平拋出的速度v0；(2)小滑塊的初速度v。15(14分)如圖14所示，有一內(nèi)壁光滑的試管裝有質(zhì)量為1 g的小球，試管的開口端封閉后安裝在水平軸O上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸到管底小球的距離為5 cm，讓試管在豎直平面內(nèi)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。問：(1)轉(zhuǎn)動(dòng)軸達(dá)某一轉(zhuǎn)速時(shí)，試管底部受到小球的壓力的最大值為最小值的3倍，此時(shí)角速度多大？ 圖14(2)當(dāng)轉(zhuǎn)速10 rad/s時(shí)，管底對(duì)小球的作用力的最大值和最小值各是多少？(g取10 m/s2)16(14分)(2012山東高考)如圖15所示，一工件置于水平地面上，其AB段為一半徑R1.0m的光滑圓弧軌道，BC段為一長(zhǎng)度L0.5 m的粗糙水平軌道，二者相切于B點(diǎn)，整個(gè)軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點(diǎn)為圓弧軌道上的一個(gè)確定點(diǎn)。一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，其質(zhì)量m0.2 kg，與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.4。工件質(zhì)量M0.8 kg，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.1。(取g10 m/s2) 圖15(1)若工件固定，將物塊由P點(diǎn)無初速度釋放，滑至C點(diǎn)時(shí)恰好靜止，求P、C兩點(diǎn)間的高度差h。(2)若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點(diǎn)與工件保持相對(duì)靜止，一起向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。求F的大小。當(dāng)速度v5 m/s時(shí)，使工件立刻停止運(yùn)動(dòng)(即不考慮減速的時(shí)間和位移)，物塊飛離圓弧軌道落至BC段，求物塊的落點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離。答 案階段驗(yàn)收評(píng)估(四) 曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天1選C因?yàn)樵诨逄叩倪^程中，人的運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)，而滑板在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故要使人越過橫桿后仍落在滑板上，必須使人在水平方向的分運(yùn)動(dòng)與滑板具有相同的速度，所以人跳離時(shí)對(duì)滑板的作用力應(yīng)該豎直向下，C正確。2選D地球同步衛(wèi)星的高度是固定的，A錯(cuò)誤；運(yùn)行速度一定小于第一宇宙速度，B錯(cuò)誤；因地球同步衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，故同步衛(wèi)星的角速度等于地球赤道上物體的角速度，C錯(cuò)誤；由a2r可知，同步衛(wèi)星的向心加速度一定大于靜止在地球赤道上物體的向心加速度，D正確。3選B細(xì)線剪斷后，M做離心運(yùn)動(dòng)，線的拉力對(duì)M做負(fù)功，故v2v1，r2r1，21。4選BD物體在水平方向隨吊車以速度v1勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，在豎直方向上以速度v2勻速上升，故物體的實(shí)際速度v，大小、方向均恒定，故物體相對(duì)地面做直線運(yùn)動(dòng)，因物體的加速度為零，繩的拉力與物體的重力等大反向，繩索保持豎直狀態(tài)，綜上所述，可知A、C錯(cuò)誤，B、D正確。5選D據(jù)機(jī)械能守恒定律，小朋友下擺過程有mglmv2，在最低點(diǎn)小朋友對(duì)吊繩的拉力有Tmgm，所以T3mg，可見吊繩斷裂情況與吊繩長(zhǎng)短無關(guān)，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤。吊繩斷裂后，小朋友做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)吊繩的懸掛點(diǎn)為O點(diǎn)，且O點(diǎn)距地面距離為H，則有Hlgt2，平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移xvt，整理得x2，所以當(dāng)?shù)趵K長(zhǎng)度是吊繩懸掛點(diǎn)高度的一半時(shí)，小朋友落地點(diǎn)最遠(yuǎn)，選項(xiàng)D正確。6選B物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)受豎直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三個(gè)力作用，據(jù)牛頓第二定律得FNmgm，又FfFN，聯(lián)立解得，選項(xiàng)B正確。7選B依題意飛鏢做平拋運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，圓盤上A點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，恰好擊中A點(diǎn)，說明A正好在最低點(diǎn)被擊中，則A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間t，平拋的時(shí)間t，則有，B正確，C錯(cuò)誤；平拋的豎直位移為d，則dgt2，聯(lián)立有d2g2(2n1)2，A、D錯(cuò)誤。8選A以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，v0方向?yàn)閤軸，豎直向下為y軸建立平面直角坐標(biāo)系，則有xc2xb，ycyb，由xbv0tb，xcvtc和tctb，可知，v0v2v0，故A正確。9選ABC航天飛機(jī)到達(dá)B處時(shí)速度比較大，如果不減速此時(shí)萬有引力不足以提供向心力，這時(shí)航天飛機(jī)將做離心運(yùn)動(dòng)，故A正確；因?yàn)楹教祜w機(jī)越接近月球，受到的萬有引力越大，加速度越大，所以正在加速飛向B處，故B正確；由萬有引力提供空間站做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則Gm，整理得M，故C正確；速度v是空間站在軌道r上的線速度，而不是圍繞月球表面運(yùn)動(dòng)的第一宇宙速度，故D錯(cuò)誤。10選BD根據(jù)題意，選項(xiàng)C說法錯(cuò)誤；由Gm得v ，故衛(wèi)星的軌道半徑越小其線速度越大，且同一軌道上的衛(wèi)星線速度大小一定相等，由于衛(wèi)星質(zhì)量不一定相等，則其動(dòng)能不一定相等，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；北斗二號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星，有的處在中軌道。有的處在同步軌道。有的處在高軌道。故此系統(tǒng)中的衛(wèi)星有的比北斗一號(hào)中的衛(wèi)星低，C錯(cuò)；由Gma得a，選項(xiàng)D正確。11選A由v可求得P轉(zhuǎn)動(dòng)的周期TP0.14 T，Q轉(zhuǎn)動(dòng)的周期TQ0.08 s，又因間隔的這段時(shí)間的最小值必須是P、Q轉(zhuǎn)動(dòng)周期的最小公倍數(shù)，可解得tmin0.56 s，故A正確。12選B要使在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間作用力恰好為mg，則盒子頂部對(duì)小球必然有向下的彈力mg，則有mgmg，解得該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度v，該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；在最低點(diǎn)時(shí)，盒子與小球之間的作用力和小球重力的合力提供小球運(yùn)動(dòng)的向心力，由Fmg，解得F3mg，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。13解析：(1)撤去F1，在F2的作用下，沿x軸正方向質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿y軸正方向質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由ya2t2和a2可得F2代入數(shù)據(jù)得F21.2 N(2)F1作用下，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度a12 m/s2由x1a1t02，xx1vta1t0t解得t01 s(3)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖如圖所示。答案：(1)1.2 N(2)1 s(3)見解析14解析：(1)設(shè)小球落入凹槽時(shí)的豎直分速度為vy，則vygt100.4 m/s4 m/s，v0vytan 373 m/s(2)小球落入凹槽時(shí)的水平分位移xv0t30.4 m1.2 m則小滑塊的位移s1.5 m小滑塊的加速度大小ag sin 37gcos 378 m/s2根據(jù)公式svtat2解得v5.35 m/s答案：(1)3 m/s(2)5.35 m/s15解析：(1)轉(zhuǎn)至最低點(diǎn)時(shí)，小球?qū)艿讐毫ψ畲螅晦D(zhuǎn)至最高點(diǎn)時(shí)，小球?qū)艿讐毫ψ钚。畹忘c(diǎn)時(shí)管底對(duì)小球的支持力F1應(yīng)是最高點(diǎn)時(shí)管底對(duì)小球支持力F2的3倍，即F13F2根據(jù)牛頓第二定律有最低點(diǎn)：F1mgmr2最高點(diǎn)：F2mgmr2由得 rad/s20 rad/s(2)在最高點(diǎn)時(shí)，設(shè)小球不掉下來的最小角速度為0，則mgmr020 rad/s14.1 rad/s因?yàn)?0 rad/s014.1 rad/s，故管底轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，小球已離開管底，因此管底對(duì)小球作用力的最小值為F0當(dāng)轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，管底對(duì)小球的作用力最大為F1，根據(jù)牛頓第二定律知F1mgmr2，則F1mgmr21.5102 N。答案：(1)20 rad/s(2)1.5102 N016解析：(1