2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專(zhuān)題1 力與運(yùn)動(dòng) 第3講 平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和天體的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)集訓(xùn)

2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專(zhuān)題1 力與運(yùn)動(dòng) 第3講 平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和天體的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)集訓(xùn) 一、選擇題(1～7題為單項(xiàng)選擇題，8～10題為多項(xiàng)選擇題) 1．(xx·天津理綜·4)未來(lái)的星際航行中，宇航員長(zhǎng)期處于零重力狀態(tài)，為緩解這種狀態(tài)帶來(lái)的不適，有人設(shè)想在未來(lái)的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)艙”，如圖所示．當(dāng)旋轉(zhuǎn)艙繞其軸線(xiàn)勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時(shí)相同大小的支持力．為達(dá)到上述目的，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度就應(yīng)越大 B．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度就應(yīng)越小 C．宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越大 D．宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越小 解析：　由題意知有mg＝F＝mω2r，即g＝ω2r，因此r越大，ω越小，且與m無(wú)關(guān)，B正確． 答案：　B 2.(xx·廈門(mén)模擬)某河寬為600 m，河中某點(diǎn)的水流速度v與該點(diǎn)到較近河岸的距離d的關(guān)系圖象如圖所示，現(xiàn)船以靜水中的速度4 m/s渡河，且船渡河的時(shí)間最短，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．船在河水中航行的軌跡是一條直線(xiàn) B．船在行駛過(guò)程中，船頭始終與河岸垂直 C．渡河最短時(shí)間為240 s D．船離開(kāi)河岸400 m時(shí)的速度大小為5 m/s 解析：　由于距岸不同位置處水流速度不同，所以其與船在靜水中速度的合速度也不同，船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線(xiàn)，A錯(cuò)；由運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性可知，只有當(dāng)船頭與河岸垂直時(shí)，渡河時(shí)間最短，最短時(shí)間為t＝＝ s＝150 s，B對(duì)，C錯(cuò)；由題圖可知，船離開(kāi)河岸400 m時(shí)，離彼岸200 m，水流速度為2 m/s，由運(yùn)動(dòng)的合成得v′＝＝2 m/s，D錯(cuò)． 答案：　B 3．據(jù)報(bào)道，目前我國(guó)正在研制“螢火二號(hào)”火星探測(cè)器．探測(cè)器升空后，先在近地軌道上以線(xiàn)速度v環(huán)繞地球飛行，再調(diào)整速度進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道，最后再一次調(diào)整速度以線(xiàn)速度v′在火星表面附近環(huán)繞飛行．若認(rèn)為地球和火星都是質(zhì)量分布均勻的球體，已知火星與地球的半徑之比為1∶2，密度之比為5∶7，設(shè)火星與地球表面重力加速度分別為g′和g，下列結(jié)論正確的是(　　) A．g′∶g＝4∶1　　　　　　　　　 B．g′∶g＝10∶7 C．v′∶v＝ D．v′∶v＝ 解析：　在天體表面附近，重力與萬(wàn)有引力近似相等，G＝mg，M＝ρπR3，解兩式得：g＝GπρR，所以g′∶g＝5∶14，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；探測(cè)器在天體表面飛行時(shí)，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，即：G＝m，M＝ρπR3，解兩式得：v＝2R ，所以v′∶v＝ ，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：　C 4．(xx·海南單科·6)若在某行星和地球上相對(duì)于各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，它們?cè)谒椒较蜻\(yùn)動(dòng)的距離之比為2∶，已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍，地球的半徑為R.由此可知，該行星的半徑約為(　　) A.R B．R C．2R D．R 解析：　平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，即x＝v0t，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，即h＝gt2，所以x＝v0，兩種情況下，拋出的速率相同，高度相同，所以＝＝，根據(jù)公式G＝mg可得R2＝故＝ ＝2，解得R行＝2R，故C正確． 答案：　C 5.如圖所示，將兩個(gè)足夠長(zhǎng)的斜面體分別固定在水平面上，兩斜面的傾角分別為θ1＝30°、θ2＝45°，現(xiàn)由兩斜面的頂端以相同的初速度水平向右拋出兩個(gè)小球A、B，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間兩小球都落在斜面上，假設(shè)兩個(gè)小球落在斜面上后均不反彈．則A、B的拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)的水平間距的比值為(　　) A. B． C. D． 解析：　兩個(gè)小球均做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)斜面傾角的正切值等于豎直位移與水平位移的比值求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間和水平位移，再求水平位移的比值．設(shè)斜面傾角為θ，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x＝v0t，y＝gt2，tan θ＝，聯(lián)立解得x＝，所以?xún)尚∏虻乃轿灰拼笮〉谋戎担剑?，A正確． 答案：　A 6.如圖所示，水平桿固定在豎直桿上，兩者互相垂直，水平桿上O、A兩點(diǎn)連接有兩輕繩，兩繩的另一端都系在質(zhì)量為m的小球上，OA＝OB＝AB，現(xiàn)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)豎直桿，使水平桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，三角形OAB始終在豎直平面內(nèi)，若轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程O(píng)B、AB兩繩始終處于拉直狀態(tài)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．OB繩的拉力范圍為0～mg B．OB繩的拉力范圍為mg～mg C．AB繩的拉力范圍為mg～mg D．AB繩的拉力范圍為0～mg 解析：　當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為零時(shí)，OB繩的拉力最小，AB繩的拉力最大，這時(shí)兩者的值相同，設(shè)為FT1，則2FT1cos 30°＝mg，F(xiàn)T1＝mg，增大轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，當(dāng)AB繩的拉力剛好等于零時(shí)，OB繩的拉力最大，設(shè)這時(shí)OB繩的拉力為FT2，則FT2cos 30°＝mg，F(xiàn)T2＝mg，因此OB繩的拉力范圍為mg～mg，AB繩的拉力范圍為0～mg，B項(xiàng)正確． 答案：　B 7.宇宙間存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的三星系統(tǒng)，其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三角形邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，忽略其他星體對(duì)它們的引力作用，三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，引力常量為G，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為3 B．每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度與三星的質(zhì)量無(wú)關(guān) C．若距離L和每顆星的質(zhì)量m都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 D．若距離L和每顆星的質(zhì)量m都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則線(xiàn)速度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍 解析：　任意兩星間的萬(wàn)有引力F＝G，對(duì)任一星受力分析，如圖所示，由圖中幾何關(guān)系和牛頓第二定律可得：F＝ma＝mω2，聯(lián)立可得：ω＝ ，a＝ω2＝，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由周期公式可得：T＝＝2π ，當(dāng)L和m都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則周期T′＝2T，選項(xiàng)C正確；由速度公式可得：v＝ω＝ ，當(dāng)L和m都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則線(xiàn)速度v′＝v，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：　C 8．(xx·廣東理綜·20)在星球表面發(fā)射探測(cè)器，當(dāng)發(fā)射速度為v時(shí)，探測(cè)器可繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到v時(shí)，可擺脫星球引力束縛脫離該星球，已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為10∶1，半徑比約為2∶1，下列說(shuō)法正確的有(　　) A．探測(cè)器的質(zhì)量越大，脫離星球所需要的發(fā)射速度越大 B．探測(cè)器在地球表面受到的引力比在火星表面的大 C．探測(cè)器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等 D．探測(cè)器脫離星球的過(guò)程中，勢(shì)能逐漸增大 解析：　由牛頓第二定律得G＝m，解得v＝ ，所以v＝× ＝ ，所以探測(cè)器脫離星球的發(fā)射速度與探測(cè)器的質(zhì)量無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；因?yàn)榈厍蚺c火星它們的不同，所以C錯(cuò)誤；探測(cè)器在地球表面受到的引力F1＝，在火星表面受到的引力為F2＝，所以F1∶F2＝＝5∶2，B正確；探測(cè)器脫離星球的過(guò)程中，引力做負(fù)功，引力勢(shì)能逐漸增大，D正確． 答案：　BD 9.(xx·天津理綜·8)P1、P2為相距遙遠(yuǎn)的兩顆行星，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?chē)臻g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(xiàn)分別表示P1、P2周?chē)腶與r2的反比關(guān)系，它們左端點(diǎn)橫坐標(biāo)相同．則(　　) A．P1的平均密度比P2的大 B．P1的“第一宇宙速度”比P2的小 C．s1的向心加速度比s2的大 D．s1的公轉(zhuǎn)周期比s2的大 解析：　由題圖可知兩行星半徑相同，則體積相同，由a＝G可知P1質(zhì)量大于P2，則P1密度大于P2，故A正確；第一宇宙速度v＝ ，所以P1的“第一宇宙速度”大于P2，故B錯(cuò)誤；衛(wèi)星的向心加速度為a＝，所以s1的向心加速度大于s2，故C正確；由＝m(R＋h)得T＝ ，故s1的公轉(zhuǎn)周期比s2的小，故D錯(cuò)誤． 答案：　AC 10．摩擦傳動(dòng)是傳動(dòng)裝置中的一個(gè)重要模型，如圖所示，甲、乙兩個(gè)水平放置的輪盤(pán)靠摩擦傳動(dòng)，其中O、O′分別為兩輪盤(pán)的軸心，已知r甲∶r乙＝3∶1，且在正常工作時(shí)兩輪盤(pán)不打滑．今在兩輪盤(pán)上分別放置兩個(gè)同種材料制成的滑塊A、B，兩滑塊與輪盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，兩滑塊到軸心O、O′的距離分別為RA、RB，且RA＝2RB.若輪盤(pán)乙由靜止開(kāi)始緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速逐漸增大，則下列敘述正確的是(　　) A．滑塊相對(duì)輪盤(pán)開(kāi)始滑動(dòng)前，A、B的角速度大小之比為ωA∶ωB＝1∶3 B．滑塊相對(duì)輪盤(pán)開(kāi)始滑動(dòng)前，A、B的向心加速度大小之比為aA∶aB＝1∶3 C．轉(zhuǎn)速增大后最終滑塊A先發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) D．轉(zhuǎn)速增大后最終滑塊B先發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) 解析：　由題意可知兩輪盤(pán)邊緣的線(xiàn)速度大小相等，有ω甲r甲＝ω乙r乙，則ω甲∶ω乙＝r乙∶r甲＝1∶3，所以滑塊相對(duì)輪盤(pán)開(kāi)始滑動(dòng)前，A、B的角速度大小之比為1∶3，A正確；滑塊相對(duì)輪盤(pán)開(kāi)始滑動(dòng)前，根據(jù)a＝ω2r得A、B的向心加速度大小之比為aA∶aB＝(ωRA)∶(ωRB)＝2∶9，B錯(cuò)誤；據(jù)題意可得兩滑塊所受的最大靜摩擦力分別為FfA＝μmAg，F(xiàn)fB＝μmBg，最大靜摩擦力之比為FfA∶FfB＝mA∶mB，轉(zhuǎn)動(dòng)中兩滑塊所受的靜摩擦力之比為FfA′∶FfB′＝(mAaA)∶(mBaB)＝(2mA)∶(9mB)，由此可知，當(dāng)輪盤(pán)乙的轉(zhuǎn)速緩慢增大時(shí)，滑塊B的靜摩擦力先達(dá)到最大，先開(kāi)始滑動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確． 答案：　AD 二、非選擇題 11.滑板運(yùn)動(dòng)員在U形槽中的運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化成一個(gè)物塊在半徑為R的半圓弧槽中的運(yùn)動(dòng)，半圓弧槽始終靜止不動(dòng)，若物塊在半圓弧槽最低點(diǎn)B的速度為v0，物塊的質(zhì)量為m，物塊與半圓弧槽的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求： (1)物塊在最低點(diǎn)對(duì)半圓弧槽的壓力； (2)物塊在半圓弧槽最低點(diǎn)的加速度大?。? (3)若物塊在C點(diǎn)對(duì)半圓弧槽的壓力大小等于mg，則物塊從C點(diǎn)拋出后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間還能回到C點(diǎn)． 解析：　(1)物塊在半圓弧槽底部時(shí)受到重力、槽底對(duì)物塊向上的支持力F和向左的滑動(dòng)摩擦力，由牛頓第二定律得 FN－mg＝m 即FN＝mg＋m 根據(jù)牛頓第三定律，物塊對(duì)槽底的壓力FN′＝FN＝mg＋m，方向豎直向下 (2)物塊在半圓弧槽最低點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為a1＝ 切向加速度大小為a2＝＝μ 因此物塊在半圓弧槽最低點(diǎn)的加速度為a＝＝ (3)若物塊在C點(diǎn)對(duì)半圓弧槽的壓力大小等于mg，設(shè)物塊在C點(diǎn)的速度為v，則 mg＝m v＝ 物塊從C點(diǎn)拋出后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，再回到C點(diǎn)的時(shí)間 t＝2·＝2 答案：　(1)mg＋m　方向豎直向下 (2) 　(3)2 12．(xx·衢州模擬)如圖所示，用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成的由半圓形ABC(圓半徑比細(xì)管的內(nèi)徑大得多)和直線(xiàn)CD組成的軌道固定在水平桌面上，已知ABC部分的半徑R＝1.0 m，CD段長(zhǎng)L＝1.5 m．彈射裝置將一個(gè)質(zhì)量為0.8 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一水平初速度從A點(diǎn)彈入軌道，小球從D點(diǎn)離開(kāi)軌道隨即水平拋出后恰落入水平面上的小孔P內(nèi)，已知小球剛落進(jìn)小孔P時(shí)，重力的功率為32 W，小球從A運(yùn)動(dòng)到P的整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間為1.328 s，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2，π取值3.14.求： (1)D與P間的水平間距． (2)半圓形彎管ABC對(duì)小球作用力的大?。? 解析：　(1)設(shè)小球剛落入P孔時(shí)的豎直分速度為vy 則由P＝mgvy 得vy＝＝ m/s＝4 m/s 設(shè)小球從D到P的時(shí)間為t3，則 vy＝gt3 得t3＝＝ s＝0.4 s 小球從A到C的時(shí)間為t1＝ 小球從C到D的時(shí)間為t2＝ 且t1＋t2＋t3＝1.328 s 由以上幾式代入數(shù)據(jù)解得 v0＝5 m/s 由D到P點(diǎn)的水平距離為 x＝v0t3＝5×0.4 m＝2 m (2)彎管對(duì)小球作用力的豎直分力 Fy＝mg 水平分力Fx＝m 故作用力為F＝＝21.5 N 答案：　(1)2 m　(2)21.5 N