曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天測(cè)試題帶答案

曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天測(cè)試題帶答案曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天測(cè)試題帶答案曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天測(cè)試題帶答案曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天測(cè)試題帶答案編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:第4章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天一、選擇題(本大題共15小題)1．一個(gè)物體受到恒定的合力作用而做曲線運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是A．物體的速率可能不變B．物體一定做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，且速率一定增大C．物體可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D．物體受到的合力與速度的夾角一定越來越小，但總不可能為零2．一物體在光滑的水平桌面上運(yùn)動(dòng)，在相互垂直的x方向和y方向上的分運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖1所示．關(guān)于物體的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是圖1A．物體做曲線運(yùn)動(dòng)B．物體做直線運(yùn)動(dòng)C．物體運(yùn)動(dòng)的初速度大小是50m/sD．物體運(yùn)動(dòng)的初速度大小是10m/s3．小船過河時(shí)，船頭偏向上游與水流方向成α角，船相對(duì)靜水的速度為v，其航線恰好垂直于河岸．現(xiàn)水流速度稍有增大，為保持航線不變，且準(zhǔn)時(shí)到達(dá)對(duì)岸，下列措施中可行的是A．增大α角，增大船速vB．減小α角，增大船速vC．減小α角，保持船速v不變D．增大α角，保持船速v不變4．(2011·上海市閘北調(diào)研)質(zhì)量為2kg的質(zhì)點(diǎn)在x－y平面上做曲線運(yùn)動(dòng)，在x方向的速度圖象和y方向的位移圖象如圖2所示，下列說法正確的是圖2A．質(zhì)點(diǎn)的初速度為5m/sB．質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為3NC．質(zhì)點(diǎn)初速度的方向與合外力方向垂直D．2s末質(zhì)點(diǎn)速度大小為6m/s5．如圖3所示，甲、乙、丙三個(gè)輪子依靠摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，相互之間不打滑，其半徑分別為r1、r2、r3.若甲輪的角速度為ω1，則丙輪的角速度為圖3\f(r1ω1,r3)\f(r3ω1,r1)\f(r3ω1,r2)\f(r1ω1,r2)6．如圖4所示，輕桿的一端有一個(gè)小球，另一端有光滑的固定軸O.現(xiàn)給球一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，用F表示球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的作用力．則F圖4A．一定是拉力B．一定是推力C．一定等于0D．可能是拉力，可能是推力，也可能等于07．一物體從一行星表面某高度處自由下落(不計(jì)阻力)．自開始下落計(jì)時(shí)，得到物體離行星表面高度h隨時(shí)間t變化的圖象如圖5所示，則根據(jù)題設(shè)條件可以計(jì)算出圖5A．行星表面重力加速度的大小B．行星的質(zhì)量C．物體落到行星表面時(shí)速度的大小D．物體受到星球引力的大小8．(2009·安徽理綜)2009年2月11日，俄羅斯的”宇宙－2251”衛(wèi)星和美國(guó)的”銥－33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞．這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件．碰撞過程中產(chǎn)生的大量碎片可能會(huì)影響太空環(huán)境．假設(shè)有甲、乙兩塊碎片，繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，甲的運(yùn)行速率比乙的大，則下列說法中正確的是A．甲的運(yùn)行周期一定比乙的長(zhǎng)B．甲距地面的高度一定比乙的高C．甲的向心力一定比乙的小D．甲的加速度一定比乙的大9．如圖6所示，從傾角為θ的斜面上的M點(diǎn)水平拋出一個(gè)小球，小球的初速度為v0，最后小球落在斜面上的N點(diǎn)，則(重力加速度為g)圖6A．可求M、N之間的距離B．可求小球落到N點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向C．可求小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能D．可以斷定，當(dāng)小球速度方向與斜面平行時(shí)，小球與斜面間的距離最大10．(2010·全國(guó)Ⅱ理綜)已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍．若某行星的平均密度為地球平均密度的一半，它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的倍，則該行星的自轉(zhuǎn)周期約為A．6小時(shí)B．12小時(shí)C．24小時(shí)D．36小時(shí)11．（2011山東）甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道。以下判斷正確的是A.甲的周期大于乙的周期B.乙的速度大于第一宇宙速度C.甲的加速度小于乙的加速度D.甲在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)過北極的正上方12．（2011全國(guó)理綜）衛(wèi)星電話信號(hào)需要通地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星電話通話，則從你發(fā)出信號(hào)至對(duì)方接收到信號(hào)所需最短時(shí)間最接近于（可能用到的數(shù)據(jù)：月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為×105m/s，運(yùn)行周期約為27天，地球半徑約為6400千米，無線電信號(hào)傳播速度為3x108m/s）13．（2011天津）質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的A．線速度B．角速度C．運(yùn)行周期D．向心加速度14．（2011浙江）為了探測(cè)X星球，載著登陸艙的探測(cè)飛船在該星球中心為圓心，半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，周期為T1，總質(zhì)量為m1。隨后登陸艙脫離飛船，變軌到離星球更近的半徑為r2的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)登陸艙的質(zhì)量為m2則A.X星球的質(zhì)量為B.X星球表面的重力加速度為C.登陸艙在與軌道上運(yùn)動(dòng)是的速度大小之比為D.登陸艙在半徑為軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為15．(2011廣東).已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G。有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是 A.衛(wèi)星距離地面的高度為 B.衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度 C.衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為 D.衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度二、計(jì)算題(本大題共4小題，共50分．要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)16．如圖所示，在距地面80m高的水平面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)上每隔1s依次放下a、b、c三物體，拋出點(diǎn)a、b與b、c間距分別為45m和55m，分別落在水平地面上的A、B、C處．求：(1)飛機(jī)飛行的加速度；(2)剛放下b物體時(shí)飛機(jī)的速度大小；(3)b、c兩物體落地點(diǎn)BC間距離．17．如圖9所示是利用傳送帶裝運(yùn)煤塊的示意圖．其中，傳送帶足夠長(zhǎng)，傾角θ＝37°，煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，傳送帶的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪半徑相等，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪半徑相等，主動(dòng)輪軸頂端與運(yùn)煤車底板間的豎起高度H＝m，與運(yùn)煤車車箱中心的水平距離x＝m．現(xiàn)在傳送帶底端由靜止釋放一些煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，煤塊在傳送帶的作用下先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，后與傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)主動(dòng)輪時(shí)隨輪一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．要使煤塊在輪的最高點(diǎn)水平拋出并落在車箱中心，取g＝10m/s2，sin37°＝，cos37°＝，求：圖9(1)傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的速度v及主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的半徑R；(2)煤塊在傳送帶上由靜止開始加速至與傳送帶速度相同所經(jīng)過的時(shí)間t.1.解析在恒定的合力作用下，物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，速度的大小、方向都改變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若力與速度的夾角為銳角，物體做加速運(yùn)動(dòng)，若力與速度的夾角為鈍角，物體做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力為變力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，本題選項(xiàng)D正確．答案D2.解析由v－t圖象可以看出，物體在x方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在y方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故物體做曲線運(yùn)動(dòng)，A正確，B錯(cuò)誤；物體的初速度為v0＝eq\r(v\o\al(2,x)＋v\o\al(2,y))＝eq\r(302＋－402)m/s＝50m/s，C正確，D錯(cuò)誤．答案AC3.解析保持航線不變，且準(zhǔn)時(shí)到達(dá)對(duì)岸，即船的合速度大小和方向均不變，由下圖可知，當(dāng)水流速度v水增大時(shí)，α增大，v也增大，故選A.答案A4.解析由x方向的速度圖象可知，在x方向的加速度為m/s2，受力Fx＝3N，由y方向的位移圖象可知在y方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為vy＝4m/s，受力Fy＝0.因此質(zhì)點(diǎn)的初速度為5m/s，A選項(xiàng)正確；受到的合外力為3N，B選項(xiàng)正確；顯然，質(zhì)點(diǎn)初速度方向與合外力方向不垂直，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；2s末質(zhì)點(diǎn)速度應(yīng)該為v＝eq\r(62＋42)m/s＝2eq\r(13)m/s，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案AB5.解析三輪邊緣上的線速度大小相等，則有ω1r1＝ω2r2＝ω3r3，可知A正確．答案A6.解析當(dāng)球到達(dá)最高點(diǎn)的速度v＞eq\r(gL)時(shí)，F(xiàn)為拉力；當(dāng)v＝eq\r(gL)時(shí)，F(xiàn)＝0；當(dāng)v＜eq\r(gL)時(shí)，F(xiàn)為推力．故選D.答案D7.解析從題中圖象看到，下落的高度和時(shí)間已知(初速度為0)，所以能夠求出行星表面的加速度和落地的速度，因?yàn)槲矬w的質(zhì)量未知，不能求出物體受到行星引力的大小，因?yàn)樾行堑陌霃轿粗荒芮蟪鲂行堑馁|(zhì)量．答案AC8.解析萬有引力提供碎片做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，因?yàn)関甲＞v乙，所以r甲＜r乙，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由eq\f(GMm,r2)＝mreq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2，得T＝2π·eq\r(\f(r3,GM))，故T甲＜T乙，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由a＝eq\f(GM,r2)，得a甲＞a乙，故選項(xiàng)D正確；甲、乙兩碎片的質(zhì)量不知，故甲、乙向心力的大小關(guān)系無法判斷，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案D9.解析設(shè)小球從拋出到落到N點(diǎn)經(jīng)歷ts，則有tanθ＝eq\f(\f(1,2)gt2,v0t)＝eq\f(gt,2v0)，t＝eq\f(2v0tanθ,g)，因此可求出dMN＝eq\f(v0t,cosθ)＝eq\f(2v\o\al(2,0)tanθ,gcosθ)，vN＝eq\r(gt2＋v\o\al(2,0))，方向：tanα＝eq\f(gt,v0)，故A、B均正確．但因小球的質(zhì)量未知，因此小球在N點(diǎn)的動(dòng)能不能求出，C錯(cuò)誤．當(dāng)小球速度方向與斜面平行時(shí)，小球在垂直斜面方向的速度為零，此時(shí)小球與斜面間的距離最大，D正確．答案ABD10.解析設(shè)地球或行星的半徑為r，根據(jù)萬有引力提供向心力，對(duì)地球或行星的同步衛(wèi)星有Geq\f(Mm,r＋h2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2(r＋h)，M＝ρeq\f(4,3)πr3，得T＝eq\r(\f(3πr＋h3,Gρr3))，有eq\f(T1,T2)＝eq\r(\f(r1＋h13r\o\al(3,2)ρ2,r2＋h23r\o\al(3,1)ρ1))，其中T1＝24h，h1＝6r1，h2＝，ρ1＝2ρ2，代入上式得T2＝12h.答案B11.答案：AC解析：萬有引力提供向心力，由，可得向心加速度之比，C正確；周期之比，A正確；甲、乙均為兩顆地球衛(wèi)星，運(yùn)行速度都小于第一宇宙速度，B錯(cuò)誤；甲為地球同步衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上方，D錯(cuò)誤。12.解析：主要考查開普勒第三定律。月球、地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)開普勒第三定律有解得，代入數(shù)據(jù)求得m.如圖所示，發(fā)出信號(hào)至對(duì)方接收到信號(hào)所需最短時(shí)間為，代入數(shù)據(jù)求得t=.所以正確答案是B。13.【解析】：萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，代入相關(guān)公式即可【答案】：AC14.解析：根據(jù)、，可得、，故A、D正確；登陸艙在半徑為的圓軌道上運(yùn)動(dòng)的向心加速度，此加速度與X星球表面的重力加速度并不相等，故C錯(cuò)誤；根據(jù)，得，則，故C錯(cuò)誤。15.解析：根據(jù)，A錯(cuò)，由，B正確，由，C錯(cuò)D對(duì)。選BD16.解析(1)飛機(jī)水平方向上，由a經(jīng)b到c做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由Δx＝aT2得，a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(xbc－xab,T2)＝10m/s2.(2)因位置b對(duì)應(yīng)a到c過程的中間時(shí)刻，故有vb＝eq\f(xab＋xbc,2T)＝50m/s.(3)設(shè)物體落地時(shí)間為t，由h＝eq\f(1,2)gt2得：t＝eq\r(\f(2h,g))＝4s，BC間距離為：xBC＝xbc＋vct－vbt.又vc－vb＝aT，得：xBC＝