(全國版)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí)章末質(zhì)量檢測（四） (含解析)

章末質(zhì)量檢測(四)(時(shí)間：45分鐘)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分。1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～8題為多項(xiàng)選擇題)1．野外騎行在近幾年越來越流行，越來越受到人們的青睞，對(duì)于自行車的要求也在不斷的提高，很多都是可變速的。不管如何變化，自行車裝置和運(yùn)動(dòng)原理都離不開圓周運(yùn)動(dòng)。下面結(jié)合自行車實(shí)際情況與物理學(xué)相關(guān)的說法正確的是()圖1A．圖乙中前輪邊緣處A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)的線速度相同B．大齒輪與小齒輪的齒數(shù)如圖丙所示，則大齒輪轉(zhuǎn)1圈，小齒輪轉(zhuǎn)3圈C．圖乙中大齒輪邊緣處E點(diǎn)和小齒輪邊緣處F點(diǎn)角速度相同D．在大齒輪處的角速度不變的前提下，增加小齒輪的齒數(shù)，自行車的速度將變大解析本題考查圓周運(yùn)動(dòng)中的傳動(dòng)裝置，A、B、C、D四點(diǎn)線速度大小相等，方向不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；齒數(shù)與周期成正比，選項(xiàng)B正確；E、F兩點(diǎn)線速度大小相同，半徑不同，故角速度不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若大齒輪角速度不變，增加小齒輪齒數(shù)，則小齒輪周期變大，角速度變小，自行車速度變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B2．組成星球的物質(zhì)靠萬有引力吸引在一起隨星球自轉(zhuǎn)。若某質(zhì)量分布均勻的星球的角速度為ω，為使該星球不瓦解，該星球的密度至少為ρ。下列圖象可能正確的是()解析由題意知，赤道處最易瓦解，對(duì)于赤道處質(zhì)量為m的物體，恰好瓦解時(shí)，有Geq\f(Mm,R2)＝mRω2，而M＝ρ·eq\f(4,3)πR3，解得ω2＝eq\f(4πG,3)ρ，B正確。答案B3．鐵路在彎道處的內(nèi)、外軌道高度是不同的，已知內(nèi)、外軌道平面與水平面的夾角為θ，如圖2所示，彎道處的圓弧半徑為R，若質(zhì)量為m的火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度等于eq\r(gRtanθ)，則()圖2A．內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣有擠壓B．外軌對(duì)外側(cè)車輪輪緣有擠壓C．這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力等于eq\f(mg,cosθ)D．這時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力大于eq\f(mg,cosθ)解析由牛頓第二定律F合＝meq\f(v2,R)，解得F合＝mgtanθ，此時(shí)火車只受重力和鐵路軌道的支持力作用，如圖所示，F(xiàn)Ncosθ＝mg，則FN＝eq\f(mg,cosθ)，內(nèi)、外軌道對(duì)火車均無側(cè)壓力，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案C4.如圖3所示，河水由西向東流，河寬為800m，河中各點(diǎn)的水流速度大小為v水，各點(diǎn)到較近河岸的距離為x，v水與x的關(guān)系為v水＝eq\f(3,400)x(m/s)(x的單位為m)，讓小船船頭垂直河岸由南向北渡河，小船劃水速度大小恒為v船＝4m/s，則下列說法正確的是()圖3A．小船渡河的軌跡為直線B．小船在河水中的最大速度是5m/sC．小船在距南岸200m處的速度小于在距北岸200m處的速度D．小船渡河的時(shí)間是160s解析小船在南北方向上為勻速直線運(yùn)動(dòng)，在東西方向上先加速，到達(dá)河中間后再減速，小船的合運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)小船運(yùn)動(dòng)到河中間時(shí)，東西方向上的分速度最大，此時(shí)小船的合速度最大，最大值vm＝5m/s，選項(xiàng)B正確；小船在距南岸200m處的速度等于在距北岸200m處的速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小船的渡河時(shí)間t＝200s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B5．(2019·衡水一中月考)2016年12月22日，我國成功發(fā)射了國內(nèi)首顆全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星(以下簡稱“碳衛(wèi)星”)。如圖4所示，設(shè)“碳衛(wèi)星”在半徑為R的圓周軌道上運(yùn)行，經(jīng)過時(shí)間t，通過的弧長為s，已知引力常數(shù)為G，下列說法正確的是()圖4A．“碳衛(wèi)星”內(nèi)的物體處于平衡狀態(tài)B．“碳衛(wèi)星”的運(yùn)行速度大于7.9km/sC．“碳衛(wèi)星”的發(fā)射速度大于11.2km/sD．可算出地球質(zhì)量為eq\f(s2R,Gt2)解析“碳衛(wèi)星”繞地球運(yùn)行，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，故不是平衡狀態(tài)，處于失重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；v＝7.9km/s為第一宇宙速度，是最大的運(yùn)行速度，“碳衛(wèi)星”軌道半徑比地球半徑大，因此其運(yùn)行速度應(yīng)小于7.9km/s，B錯(cuò)誤；v＝7.9m/s為第一宇宙速度，是最小的地面發(fā)射速度，“碳衛(wèi)星”軌道半徑比地球半徑大，因此其發(fā)射速度應(yīng)大于7.9km/s，C錯(cuò)誤；“碳衛(wèi)星”的線速度v＝eq\f(s,t)，根據(jù)萬有引力提供向心力eq\f(GMm,R2)＝meq\f(v2,R)，解得地球質(zhì)量M＝eq\f(v2R,G)＝eq\f(s2R,Gt2)，D正確。答案D6．如圖5所示，斜面ABC放在水平面上，斜邊BC長為l，傾角為30°，在斜面的上端B點(diǎn)沿水平方向拋出一小球，結(jié)果小球剛好落在斜面下端C點(diǎn)，重力加速度為g，則小球初速度v0的值為()圖5A.eq\f(1,2)eq\r(gl) B.eq\f(1,2)eq\r(2gl) C.eq\f(1,2)eq\r(3gl) D.eq\f(1,2)eq\r(5gl)解析根據(jù)lsin30°＝eq\f(1,2)gt2得t＝eq\r(\f(l,g))，由lcos30°＝v0t得初速度v0＝eq\f(lcos30°,t)＝eq\f(1,2)eq\r(3gl)，所以選項(xiàng)C正確。答案C7．據(jù)報(bào)道，“卡西尼”號(hào)探測器4月26日首次到達(dá)土星和土星內(nèi)環(huán)(碎冰塊、巖石塊、塵埃等組成)之間，并在近圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng)。在極其稀薄的大氣作用下，開啟探測之旅。最后階段——“大結(jié)局”階段，這一階段將持續(xù)到九月中旬，直至墜向土星的懷抱。若“卡西尼”只受土星引力和稀薄氣體阻力作用，則()圖6A．4月26日，“卡西尼”在近圓軌道上繞土星運(yùn)動(dòng)的角速度小于內(nèi)環(huán)的角速度B．4月28日，“卡西尼”在近圓軌道上繞土星運(yùn)動(dòng)的速率大于內(nèi)環(huán)的速率C．5月到6月間，“卡西尼”的動(dòng)能越來越大D．6月到8月間，“卡西尼”的動(dòng)能、以及它與土星的引力勢能之和保持不變解析由題意可知，“卡西尼”在4月26日到達(dá)土星和土星內(nèi)環(huán)之間，然后逐漸靠近土星，直到九月中旬落在土星上。4月26日“卡西尼”在土星和土星內(nèi)環(huán)之間，由開普勒第三定律可知，其周期小于內(nèi)環(huán)的周期，即其角速度較大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由v＝eq\r(\f(GM,r))可知，“卡西尼”在圓軌道上繞土星運(yùn)動(dòng)的速率v與其軌道半徑的平方根成反比，即軌道半徑越小，運(yùn)動(dòng)的速率越大，選項(xiàng)B正確；5月到6月間探測器逐漸靠近土星，速率越來越大，其動(dòng)能也越來越大，選項(xiàng)C正確；6月到8月間“卡西尼”在運(yùn)動(dòng)過程中克服稀薄氣體的阻力做功，“卡西尼”的動(dòng)能以及它與土星的引力勢能之和將減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC8．設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了一個(gè)非常有創(chuàng)意的募捐箱，如圖7甲所示，把硬幣從投幣口放入，從出幣口滾出，接著在募捐箱上類似于漏斗形的部位(如圖丙所示，O點(diǎn)為漏斗形口的圓心)滾動(dòng)很多圈之后從中間的小孔掉入募捐箱。如果把硬幣在不同位置的運(yùn)動(dòng)都可以看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，摩擦阻力忽略不計(jì)，則關(guān)于某一枚硬幣在a、b兩處的說法正確的是()圖7A．在a、b兩處做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心都為O點(diǎn)B．向心力的大小Fa＝FbC．角速度的大小ωa<ωbD．周期的大小Ta＞Tb解析在a、b兩處做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在中軸線上與a、b等高的位置，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；硬幣受力分析如圖所示，則硬幣的合力F＝eq\f(mg,tanθ)，從a到b的過程中，θ減小，故合力增大，硬幣的合力提供向心力，故Fa<Fb，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；F＝mω2r，硬幣在滑下的過程中，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r減小，故角速度ωa<ωb，選項(xiàng)C正確；根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)，故Ta>Tb，選項(xiàng)D正確。答案CD二、非選擇題9．某新式可調(diào)火炮水平射出的炮彈所做的運(yùn)動(dòng)可視為平拋運(yùn)動(dòng)。如圖8所示，目標(biāo)是一個(gè)剖面為90°的扇形山崖OAB，半徑為R。重力加速度為g。圖8(1)若炮彈以初速度v0射出，炮彈恰好垂直打在圓弧的中點(diǎn)C，求炮彈到達(dá)C點(diǎn)所用時(shí)間；(2)若在同一高地P處先后以不同速度射出兩發(fā)炮彈，擊中A點(diǎn)的炮彈運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是擊中B點(diǎn)的兩倍，已知O、A、B、P在同一豎直平面內(nèi)，求高地P離A點(diǎn)的高度。解析(1)炮彈做平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)炮彈恰好垂直打在圓弧的中點(diǎn)C時(shí)，由幾何關(guān)系可知，其水平分速度和豎直分速度大小相等，即vy＝vx＝v0又知vy＝gt，聯(lián)立解得t＝eq\f(v0,g)(2)設(shè)高地P離A點(diǎn)的高度為h，擊中B點(diǎn)的炮彈運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0，則有h＝eq\f(1,2)g(2t0)2h－R＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,0)聯(lián)立解得h＝eq\f(4,3)R答案(1)eq\f(v0,g)(2)eq\f(4,3)R10．一組宇航員乘坐太空穿梭機(jī)S去修理位于離地球表面h＝6.0×105m的圓形軌道上的太空望遠(yuǎn)鏡H。機(jī)組人員使穿梭機(jī)S進(jìn)入與H相同的軌道并關(guān)閉助推火箭，望遠(yuǎn)鏡在穿梭機(jī)前方數(shù)千米處，如圖9所示。已知地球半徑為R＝6.4×106m，地球表面重力加速度為g＝9.8m/s2，第一宇宙速度為v＝7.9km/s。(結(jié)果保留一位小數(shù))圖9(1)求穿梭機(jī)所在軌道上的向心加速度g′；(2)計(jì)算穿梭機(jī)在軌道上的速率v′；(3)穿梭機(jī)需先進(jìn)入半徑較小的軌道，才有較大的角速度追上望遠(yuǎn)鏡。試判斷穿梭機(jī)要進(jìn)入較低軌道時(shí)應(yīng)增加還是減小其原有速率，并說明理由。解析(1)在地球表面處，由mg＝Geq\f(Mm,R2)可得地球表面的重力加速度g＝eq\f(GM,R2)同理，穿梭機(jī)所在軌道上的向心加速度g′＝eq\f(GM,r2)，其中r＝R＋h聯(lián)立以上各式解得g′＝8.2m/s2(2)在地球表面處，由牛頓第二定律得Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)解得第一宇宙速度v＝eq\r(\f(GM,R))同理，穿梭機(jī)在軌道上的速率v′＝eq\r(\f(GM,r))解得v′＝7.6km/s(3)應(yīng)減速，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v′2,r)知穿梭機(jī)要進(jìn)入較低軌道，必須有萬有引力大于穿梭機(jī)做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，故當(dāng)v′減小時(shí)，meq\f(v′2,r)減小，則Geq\f(Mm,r2)＞meq\f(v′2,r)。答案(1)8.2m/s2(2)7.6km/s(3)見解析11．(2019·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué))如圖10所示，高H＝0.8m的桌面上固定一半徑R＝0.45m的四分之一光滑圓弧軌道AB，軌道末端B與桌面邊緣水平相切，地面上的C點(diǎn)位于B點(diǎn)的正下方。將一質(zhì)量m＝0.04kg的小球由軌道頂端A處靜止釋放，取g＝10m/s2。圖10(1)求小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小；(2)求小球落地點(diǎn)距C點(diǎn)的距離；(3)若加上如圖所示的恒定水平風(fēng)力，將小球由A處靜止釋放，要使小球恰落在C點(diǎn)，作用在小球上的風(fēng)力應(yīng)為多大？解析(1)小球由A運(yùn)動(dòng)至B有mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，F(xiàn)N－mg＝eq\f(mveq\o\al(2,0),R)