2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第4章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天新人教版.docx

第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天綜合過關(guān)規(guī)范限時(shí)檢測(cè)滿分：100分考試時(shí)間：60分鐘一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共計(jì)48分。14題為單選，58題為多選，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，錯(cuò)選或不選的得0分)1(2018武漢市部分學(xué)校調(diào)研測(cè)試)如圖是對(duì)著豎直墻壁沿水平方向拋出的小球a、b、c的運(yùn)動(dòng)軌跡，三個(gè)小球到墻壁的水平距離均相同，且a和b從同一點(diǎn)拋出。不計(jì)空氣阻力，則(D)Aa和b的飛行時(shí)間相同Bb的飛行時(shí)間比c的短Ca的初速度比b的小Dc的初速度比a的大解析三個(gè)小球與墻壁的水平距離相同，b下落的高度比a大，根據(jù)t可知，b飛行的時(shí)間較長(zhǎng)，根據(jù)v0，則a的初速度比b的大，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；b下落的豎直高度比c大，則b飛行的時(shí)間比c長(zhǎng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；a下落的豎直高度比c大，則a飛行的時(shí)間比c長(zhǎng)，根據(jù)v0，則a的初速度比c的小，選項(xiàng)D正確。2(2018南昌市摸底調(diào)研)如圖所示，光滑水平桌面上，一小球以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它經(jīng)過靠近桌邊的豎直木板的ad邊正前方時(shí)，木板開始做自由落體運(yùn)動(dòng)。若木板開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd邊與桌面相齊，則小球在木板上的正投影軌跡是(B)解析小球在木板上的投影軌跡是小球?qū)Φ氐倪\(yùn)動(dòng)和地對(duì)木板的運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果。球相對(duì)于地是做勻速運(yùn)動(dòng)，地相對(duì)于木板是做初速度為零、加速度為g且方向向上的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，B正確。3(2018南昌市摸底調(diào)研)如圖所示，木質(zhì)支架兩端通過長(zhǎng)度相等的輕繩懸掛兩質(zhì)量和大小均相同的A球和B球，A球到中心軸的水平距離比B球到中心軸的水平距離小，不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)支架讓其繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是(C)AA、B兩球的向心力方向始終保持不變BA、B兩球的向心加速度大小不可能相等CA球?qū)p繩的拉力比B球的小D增大角速度，兩輕繩最終可能轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置解析A、B兩球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)刻指向運(yùn)動(dòng)軌跡圓心，方向時(shí)刻在變化，故A錯(cuò)誤；對(duì)A球或B球受力分析如圖，輕繩的拉力與重力的合力提供向心力，則得mgtanm2r，a2r，A球運(yùn)動(dòng)半徑小，向心力小，A球的向心加速度小，故B錯(cuò)誤；由以上分析可知A球受到的向心力小，輕繩對(duì)A球的拉力小，則A球?qū)p繩的拉力小，故C正確；因?yàn)閮汕蚓芷渥陨碇亓Φ淖饔?，無論角速度多大，輕繩都不可能轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置，故D錯(cuò)誤。4(2018益陽市、湘潭市調(diào)研考試)在空間建立如圖所示坐標(biāo)系，一長(zhǎng)軸為2a，短軸為2b的半橢圓形凹槽的P、Q兩處水平相向拋出，下列說法正確的是(C)A若兩小球都落在M點(diǎn)，則兩小球落在M點(diǎn)的速度大小可能不同B若從P點(diǎn)拋出的小球落在N點(diǎn)，從Q點(diǎn)拋出的小球落在M點(diǎn)，則落在N點(diǎn)的小球的速度一定大C若從P點(diǎn)拋出的小球落在N點(diǎn)，從Q點(diǎn)拋出的小球落在M點(diǎn)，則落在N點(diǎn)的小球在空中飛行時(shí)間一定短D若從P點(diǎn)拋出的小球落在N點(diǎn)，從Q點(diǎn)拋出的小球落在M點(diǎn)，則落在N點(diǎn)的小球豎直分速度可能大解析若兩小球都落在M點(diǎn)，則兩小球水平位移大小和豎直下落高度均相等，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩小球水平拋出時(shí)的初速度相同，落在M點(diǎn)的速度大小一定相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若從P點(diǎn)拋出的小球落在N點(diǎn)，從Q點(diǎn)拋出的小球落在M點(diǎn)，則落在N點(diǎn)的小球的水平分速度一定大，但是豎直方向的分速度小，則落在N點(diǎn)的小球的速度不一定大，選項(xiàng)BD錯(cuò)誤；若從P點(diǎn)拋出的小球落在N點(diǎn)，豎直下落高度較小，從Q拋出的小球落在M點(diǎn)，豎直下落高度較大，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，落在N點(diǎn)的小球在空中飛行時(shí)間一定短，選項(xiàng)C正確。5(2018武漢市部分學(xué)校調(diào)研測(cè)試)2017年6月15日，我國(guó)成功發(fā)射硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”。“慧眼”空間科學(xué)衛(wèi)星，在離地面550km的圓形軌道上飛行，“天宮二號(hào)”在離地面393km的圓形軌道上飛行。若“慧眼衛(wèi)星”與“天宮二號(hào)”的質(zhì)量相同，環(huán)繞地球運(yùn)行均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道如圖所示，則(AD)A“慧眼衛(wèi)星”運(yùn)行時(shí)向心加速度比“天宮二號(hào)”小B“慧眼衛(wèi)星”運(yùn)行的周期比“天宮二號(hào)”小C“慧眼衛(wèi)星”運(yùn)行時(shí)機(jī)械能比“天宮二號(hào)”小D“慧眼衛(wèi)星”運(yùn)行時(shí)速度比“天宮二號(hào)”小解析根據(jù)Gmamr可得，a，T2，因?yàn)椤盎垩坌l(wèi)星”的軌道半徑大，所以其向心加速度較小，周期較大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)橥恍l(wèi)星發(fā)射高度越大，需要克服引力做功越多，根據(jù)能量守恒定律，最終運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能越大，“慧眼衛(wèi)星”與“天宮二號(hào)”的質(zhì)量相同，它們可以被看作是同一衛(wèi)星發(fā)射的高度不同，所以“慧眼衛(wèi)星”運(yùn)行時(shí)機(jī)械能比“天宮二號(hào)”大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由v知軌道半徑小，運(yùn)行速度大，“慧眼衛(wèi)星”運(yùn)行時(shí)速度比“天宮二號(hào)”小，選項(xiàng)D正確。6(2018湛江市調(diào)研測(cè)試)三顆相同的質(zhì)量都是M的星球位于邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上。如果它們中的每一顆都在相互的引力作用下沿外接于等邊三角形的圓軌道運(yùn)行而保持等邊三角形不變，已知引力常量為G，下列說法正確的是(BD)A其中一個(gè)星球受到另兩個(gè)星球的萬有引力合力大小為B其中一個(gè)星球受到另兩個(gè)星球的萬有引力合力指向圓心OC它們運(yùn)行的軌道半徑為D它們運(yùn)行的速度大小為解析根據(jù)萬有引力定律，任意兩顆星球之間的萬有引力為F1G，方向沿著它們之間的連線。其中一個(gè)星球受到另外兩個(gè)星球的萬有引力的合力為F2F1cos30G，方向指向圓心，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。由rcos30，解得它們運(yùn)行的軌道半徑rL，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由GM，可解得v，選項(xiàng)D正確。7(2018河北省名校聯(lián)盟監(jiān)測(cè)(一)如圖為過山車以及軌道簡(jiǎn)化模型，過山車車廂內(nèi)固定一安全座椅，座椅上乘坐假人，并系好安全帶，安全帶恰好未繃緊，不計(jì)一切阻力，以下判斷正確的是(BD)A過山車在圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B過山車在圓軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度至少應(yīng)等于C過山車在圓軌道最低點(diǎn)時(shí)假人處于失重狀態(tài)D若過山車能順利通過整個(gè)圓軌道，在最高點(diǎn)時(shí)安全帶對(duì)假人一定無作用力解析過山車在豎直圓軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)，不計(jì)一切阻力，則機(jī)械能守恒，故不能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在最高點(diǎn)，過山車和假人水平方向不受力，重力和軌道對(duì)過山車的彈力的合力提供向心力，當(dāng)彈力為零時(shí)，速度最小，則mgm，解得過山車在圓軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度v，選項(xiàng)B、D正確；在最低點(diǎn)時(shí)，重力和軌道對(duì)過山車的彈力的合力提供向心力，加速度向上，假人處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。8(2018河北省名校聯(lián)盟監(jiān)測(cè)(一)P1、P2為相距遙遠(yuǎn)的兩顆半徑相同的行星，距各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星s1、s2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圖中縱坐標(biāo)表示行星對(duì)周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度a，橫坐標(biāo)表示物體到行星中心的距離r的平方，兩條曲線分別表示P1、P2周圍物體的a與r2的反比關(guān)系，它們左端點(diǎn)橫坐標(biāo)相同。則(AB)AP1的質(zhì)量一定比P2的大BP1的“第一宇宙速度”比P2的大Cs1的向心力比s2的大Ds1的公轉(zhuǎn)周期比s2的大解析根據(jù)牛頓第二定律，行星對(duì)周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度為a，題圖中兩曲線左端點(diǎn)橫坐標(biāo)相同，結(jié)合圖象得出P1的質(zhì)量大于P2的質(zhì)量，選項(xiàng)A正確；第一宇宙速度v，由題意知P1、P2的半徑相同，因此，P1的“第一宇宙速度”比P2的大，選項(xiàng)B正確；根據(jù)FnG，由于不知兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系，故無法判斷s1的向心力大小與s2的向心力大小的關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)T，因?yàn)镻1的質(zhì)量大于P2的質(zhì)量，軌道半徑相同，所以s1的公轉(zhuǎn)周期比s2的小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、非選擇題(共3小題，共52分。計(jì)算題解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分)9(18分)(2018江西省模擬)如圖所示，BC為半徑r0.4m豎直放置的用光滑細(xì)圓管制成的圓弧形軌道，O為軌道的圓心，在圓管的末端C連接傾斜角為45、動(dòng)摩擦因數(shù)0.6的足夠長(zhǎng)粗糙斜面，一質(zhì)量為m0.5kg的小球從O點(diǎn)正上方某處A點(diǎn)以速度v0水平拋出，恰好能垂直O(jiān)B從B點(diǎn)進(jìn)入細(xì)圓管，小球從進(jìn)入圓管開始受到始終豎直向上的力F5N的作用，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圓管的末端C時(shí)作用力F立即消失，小球能平滑地沖上粗糙斜面。(g取10m/s2)求：(1)小球從O點(diǎn)的正上方某處A點(diǎn)水平拋出的初速度v0為多少？OA的距離為多少？(2)小球在圓管中運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)圓管的壓力是多少？(3)小球在CD斜面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少？答案：(1)2m/s0.6m(2)5N(3)m解析(1)小球從A運(yùn)動(dòng)到B為平拋運(yùn)動(dòng)，有rsin45v0t，在B點(diǎn)，有tan45，解以上兩式得v02m/s，t0.2s，則AB豎直方向的距離為hgt20.2m，OB豎直方向距離為hrsin450.4m，則OAhh0.2m0.4m0.6m。(2)在B點(diǎn)據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的速度規(guī)律有vB2m/s，小球在管中的受力為三個(gè)力：由于重力與外加的力F平衡，故小球所受的合力僅為管的外軌對(duì)它的壓力，得小球在管中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得細(xì)管對(duì)小球的作用力為FN5N，根據(jù)牛頓第三定律得小球?qū)?xì)管的壓力為5N。(3)在CD上滑行到最高點(diǎn)的過程，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin45mgcos45ma，解得agsin45gcos458m/s2根據(jù)速度位移關(guān)系公式，有xm。10(16分)(2018河北省衡水二中月考)某天體的表面無大氣層，其質(zhì)量為地球質(zhì)量的2倍，其半徑為地球半徑的2倍。已知地球表面附近的重力加速度為g10m/s2，地球的第一宇宙速度為v8103m/s。(1)該天體表面附近的重力加速度g為多大？(2)靠近該天體表面運(yùn)行的人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度v為多大？(3)在該天體表面以15m/s的初速度豎直向上拋一個(gè)小球，小球在上升過程的最末1s內(nèi)的位移x為多大？(4)在距該天體表面高h(yuǎn)20m處，以v05m/s初速度斜向上拋出一個(gè)小球，小球落到該天體表面時(shí)速度v為多大？答案：(1)5m/s2(2)8103m/s(3)2.5m(4)15m/s解析(1)天體表面附近質(zhì)量為m的物體重力等于萬有引力，可得mgG所以在地球表面與該天體表面附近重力加速度之比為2得g5m/s2(2)對(duì)靠近天體表面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，由萬有引力提供向心力得Gm在地球和天體表面運(yùn)行的人造衛(wèi)星運(yùn)行速度v和v的關(guān)系為1得vv8103m/s(3)在該天體表面，對(duì)小球在豎直上拋上升過程中最末1s的逆過程運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得xgt2代入數(shù)據(jù)可得x2.5m(4)在該天體表面，對(duì)小球從開始拋出到落到天體表面過程運(yùn)用動(dòng)能定理，得mghmv2mv得v15m/s11(18分)(2018吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)如圖是利用傳送帶裝運(yùn)煤塊的示意圖。其中，傳送帶的從動(dòng)輪與主動(dòng)輪圓心之間的距離為s3m，傳送帶與水平方向間的夾角37，煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.8，傳送帶的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪半徑相等，主動(dòng)輪頂端與運(yùn)煤車車廂底板間的豎直高度H1.8m，與運(yùn)煤車車廂中心的水平距離x0.6m?，F(xiàn)在傳送帶底端由靜止釋放一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))。煤塊恰好在輪的最高點(diǎn)水平拋出并落在車廂中心，g取10m/s2，sin370.6，cos370.8，求：(1)主動(dòng)輪的半徑；(2)傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的速度；(3)煤塊在傳送帶上直線部分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。答案：(1)0.1m(2)1m/s(3)4.25s解析(1)依題意，由平拋運(yùn)動(dòng)的公式，得xvt，Hgt2，代入數(shù)據(jù)解