2019-2020年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測試4 曲線運(yùn)動 萬有引力與航天（含解析）.doc

2019-2020年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測試4 曲線運(yùn)動 萬有引力與航天（含解析）本卷測試內(nèi)容：曲線運(yùn)動萬有引力與航天本試卷分為第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，共110分。測試時間90分鐘。第卷(選擇題，共60分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第2、3、4、5、7、8小題，只有一個選項(xiàng)正確；第1、6、9、10小題，有多個選項(xiàng)正確，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。)1. 下列說法正確的是()A. 物體在恒力作用下能做曲線運(yùn)動也能做直線運(yùn)動B. 物體在變力作用下一定是做曲線運(yùn)動C. 物體做曲線運(yùn)動，沿垂直速度方向的合力一定不為零D. 兩個直線運(yùn)動的合運(yùn)動一定是直線運(yùn)動解析：物體是否做曲線運(yùn)動，取決于物體所受合外力方向與物體運(yùn)動方向是否共線，只要兩者不共線，無論物體所受合外力是恒力還是變力，物體都做曲線運(yùn)動，若兩者共線，做直線運(yùn)動，則選項(xiàng)A正確，B錯誤；由垂直速度方向的力改變速度的方向，沿速度方向的力改變速度的大小可知，C正確；兩個直線運(yùn)動的合運(yùn)動可能是直線運(yùn)動，也可能是曲線運(yùn)動，則選項(xiàng)D錯誤。答案：AC2. xx廣東東莞調(diào)研在雜技表演中，猴子沿豎直桿向上做初速度為零、加速度為a的勻加速運(yùn)動，同時人頂著直桿以速度v0水平勻速移動，經(jīng)過時間t，猴子沿桿向上移動的高度為h，人頂桿沿水平地面移動的距離為x，如圖所示。關(guān)于猴子的運(yùn)動情況，下列說法中正確的是()A. 相對地面做勻速直線運(yùn)動B. 相對地面做勻加速直線運(yùn)動C. t時刻猴子對地速度的大小為v0atD. t時間內(nèi)猴子對地的位移大小為解析：猴子的運(yùn)動是沿豎直桿向上的勻加速直線運(yùn)動和水平方向的勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動，猴子相對地面的運(yùn)動軌跡為拋物線，為勻加速曲線運(yùn)動，選項(xiàng)A、B錯誤；t時刻猴子對地速度的大小為v，選項(xiàng)C錯誤；t時間內(nèi)猴子對地的位移大小為s，選項(xiàng)D正確。答案：D3. xx安徽聯(lián)考如圖所示是傾角為45的斜坡，在斜坡底端P點(diǎn)正上方Q點(diǎn)以速度v0水平向左拋出一個小球A，小球恰好能垂直落在斜坡上，運(yùn)動時間為t1。小球B從同一點(diǎn)Q自由下落，下落至P點(diǎn)的時間為t2。不計(jì)空氣阻力，則t1與t2的比值為()A. 12B. 1C. 13 D. 1解析：垂直落在斜面上時速度與水平方向的夾角為45，如圖所示，tan451，即x2y，由圖可知Q點(diǎn)高度hxy3y，即A、B下落高度比為13，由hgt2可得運(yùn)動時間之比為1，選項(xiàng)D正確。答案：D4. xx泉州模擬如圖所示，汽車甲通過定滑輪拉汽車乙前進(jìn)，甲、乙分別在上下兩水平面上運(yùn)動，某時刻甲的速度為v1，乙的速度為v2，則v1v2為()A. 1sin B. cos1C. 1cos D. sin1解析：如圖所示，則v1v繩，v繩v2cos，解得，選項(xiàng)B正確。答案：B5. xx福建南平模擬如圖所示，乘坐游樂園的翻滾過山車時，質(zhì)量為m的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，下列說法正確的是()A. 車在最高點(diǎn)時人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險帶拉住，沒有保險帶，人就會掉下來B. 人在最高點(diǎn)時對座位不可能產(chǎn)生大小為mg的壓力C. 人在最低點(diǎn)時對座位的壓力等于mgD. 人在最低點(diǎn)時對座位的壓力大于mg解析：人在最低點(diǎn)，由向心力公式可得，F(xiàn)mgm，即Fmgm>mg，故C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確；人在最高點(diǎn)，由向心力公式可得，F(xiàn)mgm，當(dāng)v時，F(xiàn)0，A項(xiàng)錯誤；當(dāng)v>時，F(xiàn)>0，人對座位能產(chǎn)生壓力；當(dāng)v<時，F(xiàn)<0，安全帶對人產(chǎn)生拉力，B項(xiàng)錯誤。答案：D6. 如圖所示，兩個質(zhì)量不同的小球用長度不等的細(xì)線拴在同一點(diǎn)，并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則它們的()A. 周期相同B. 線速度的大小相等C. 角速度的大小相等D. 向心加速度的大小相等解析：設(shè)圓錐擺的高為h，則mgmm2rm()2rma，故vr，T2，ag。因兩圓錐擺的h相同，而r不同，故兩小球運(yùn)動的線速度不同，角速度的大小相等，周期相同，向心加速度不同。答案：AC7. xx成都檢測圖甲所示的“軌道康復(fù)者”航天器可在太空中給“垃圾”衛(wèi)星補(bǔ)充能源，延長衛(wèi)星的使用壽命。圖乙是“軌道康復(fù)者”在某次拯救一顆地球同步衛(wèi)星前，二者在同一平面內(nèi)沿相同繞行方向繞地球做勻速圓周運(yùn)動的示意圖，此時二者的連線通過地心、軌道半徑之比為14。若不考慮衛(wèi)星與“軌道康復(fù)者”之間的引力，則下列說法正確的是()A. 在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的速度大于7.9 km/sB. 在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的加速度大小是地球同步衛(wèi)星的4倍C. 在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的周期為3 h，且從圖示位置開始經(jīng)1.5 h與同步衛(wèi)星的距離最近D. 若要對該同步衛(wèi)星實(shí)施拯救，“軌道康復(fù)者”應(yīng)從圖示軌道上加速，然后與同步衛(wèi)星對接解析：由于在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑大于地球的半徑，根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律可得，“軌道康復(fù)者”在圖示軌道上的速度v < 7.9 km/s，故A選項(xiàng)錯誤；根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律可知，“軌道康復(fù)者”在圖示軌道上的加速度大小與地球同步衛(wèi)星的加速度大小之比為，故B選項(xiàng)錯誤；根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律可知，“軌道康復(fù)者”在圖示軌道上的周期與地球同步衛(wèi)星的周期之比為，即“軌道康復(fù)者”在圖示軌道上的周期為3 h，要使從圖示位置到二者間的距離相距最近，則需滿足()t2k(其中k0,1,2,3)，解得tk(其中k0,1,2,3)，故C選項(xiàng)錯誤；若要對該同步衛(wèi)星實(shí)施拯救，“軌道康復(fù)者”應(yīng)從圖示軌道上加速使“軌道康復(fù)者”做離心運(yùn)動，然后與同步衛(wèi)星對接，故D選項(xiàng)正確。答案：D8. xx包頭模擬如圖所示，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中兩顆衛(wèi)星，均為地球同步衛(wèi)星。某時刻位于軌道上的A、B兩位置。設(shè)地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)周期為T。則()A. 兩衛(wèi)星線速度大小均為B. 兩衛(wèi)星軌道半徑均為 C. 衛(wèi)星1由A運(yùn)動到B所需的最短時間為D. 衛(wèi)星1由A運(yùn)動到B的過程中萬有引力做正功解析：兩衛(wèi)星線速度大小v，h為衛(wèi)星距地面的高度，選項(xiàng)A錯誤；由Gmr得r，在地球表面處有Gmg，解得GMgR2，故r，選項(xiàng)B正確；衛(wèi)星1由A運(yùn)動到B所需的最短時間為tTT，選項(xiàng)C錯誤；衛(wèi)星1由A運(yùn)動到B的過程中萬有引力始終與速度方向垂直，不做功，選項(xiàng)D錯誤。答案：B9. xx長沙模擬某同學(xué)閱讀了一篇“火星的現(xiàn)在、地球的未來”的文章，摘錄了以下資料：根據(jù)目前被科學(xué)界普遍接受的宇宙大爆炸學(xué)說可知，萬有引力常量在極其緩慢地減小。太陽幾十億年來一直不斷地在通過發(fā)光、發(fā)熱釋放能量。金星和火星是地球的兩位近鄰，金星位于地球圓軌道的內(nèi)側(cè)，火星位于地球圓軌道的外側(cè)。由于火星與地球的自轉(zhuǎn)周期幾乎相同，自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面的傾角也幾乎相同，所以火星上也有四季變化。根據(jù)他摘錄的資料和有關(guān)天體運(yùn)動規(guī)律，可推斷()A. 太陽對地球的引力在緩慢減小B. 太陽對地球的引力在緩慢增加C. 火星上平均每個季節(jié)持續(xù)的時間等于3個月D. 火星上平均每個季節(jié)持續(xù)的時間大于3個月解析：因G極其緩慢地減小，由萬有引力定律FG知太陽對地球的引力在緩慢減小，選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)B錯誤；由萬有引力提供向心力Gmr()2，解得T2 ，可知火星公轉(zhuǎn)周期比地球公轉(zhuǎn)周期大，選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確。答案：AD10. xx湖北省重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考“神九天宮”組合體繞地球做圓周運(yùn)動，速率為v，軌道離地面的高度為340 km?！吧裰劬盘枴憋w船連同三位宇航員的總質(zhì)量為m，而測控通信由兩顆在地球同步軌道運(yùn)行的“天鏈一號”中繼衛(wèi)星、陸基測控站、測量船以及北京飛控中心完成。已知地球半徑約為6400 km，下列描述正確的是()A. 組合體做圓周運(yùn)動的周期約1.5 hB. 組合體做圓周運(yùn)動的線速度約8.0 km/sC. 組合體做圓周運(yùn)動的角速度比“天鏈一號”中繼衛(wèi)星的角速度大D. 發(fā)射“神舟九號”飛船所需的能量是mv2解析：由T2，結(jié)合GMgR2可得T2，又rRh，代入數(shù)據(jù)可得T1.5 h，A正確；由v，代入數(shù)據(jù)可得v7.8 km/s，B錯誤；由可知，軌道半徑越小，角速度越大，C正確；以地面作為零勢能面，發(fā)射飛船的能量為飛船在軌道上的動能(mv2)再加上飛船在軌道上運(yùn)行時的重力勢能，D錯誤。答案：AC第卷(非選擇題，共50分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題共6分)11. (6分)在“研究平拋物體的運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中(1)讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動，通過描點(diǎn)法畫小球做平拋運(yùn)動的軌跡。為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上_。a. 斜槽必須光滑b. 通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平c. 每次釋放小球的位置必須相同d. 每次必須由靜止釋放小球e. 記錄小球位置用的木條(或凹槽)每次必須嚴(yán)格的等距離下降f. 小球運(yùn)動時不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相接觸g. 將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線(2)某同學(xué)只記錄了A、B、C三點(diǎn)，各點(diǎn)的坐標(biāo)如圖所示，則物體運(yùn)動的初速度為_m/s(g10 m/s2)，開始做平拋運(yùn)動的初始位置的坐標(biāo)為_。解析：(2)豎直方向做勻變速直線運(yùn)動，根據(jù)y2y1gt2，可求出時間間隔為t0.1 s，水平方向做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)xv0t，可求出v01 m/s，該拋出點(diǎn)坐標(biāo)為(x，y)，到A點(diǎn)的時間為t，從拋出點(diǎn)到A點(diǎn)，從拋出點(diǎn)到B點(diǎn)，可求出拋出點(diǎn)坐標(biāo)為(0.1 m，0.05 m)。答案：(1)bcdf(2)1(0.1 m，0.05 m)三、計(jì)算題(本題共4小題，共44分)12. (10分)憤怒的小鳥是一款時下非常流行的游戲，游戲中的故事也相當(dāng)有趣，如圖甲所示，為了報(bào)復(fù)偷走鳥蛋的肥豬們，鳥兒以自己的身體為武器，如炮彈般彈射出去攻擊肥豬們的堡壘。某班的同學(xué)們根據(jù)自己所學(xué)的物理知識進(jìn)行假設(shè)：小鳥被彈弓沿水平方向彈出，如圖乙所示，若h10.8 m，l12 m，h22.4 m，l21 m，小鳥飛出后能否直接打中肥豬的堡壘？請用計(jì)算結(jié)果進(jìn)行說明。(取重力加速度g10 m/s2)解析：設(shè)小鳥以v0彈出后能直接擊中堡壘，則h1h2gt2l1l2v0tt s0.8 s所以v0 m/s3.75 m/s設(shè)在臺面的草地上的水平射程為x，則xv0t1，h1gt所以xv01.5 m<l1可見小鳥不能直接擊中堡壘。答案：小鳥不能直接擊中堡壘13. (10分)xx北京豐臺檢測一根長l0.8 m的輕繩一端固定在O點(diǎn)，另一端連接一質(zhì)量m0.1 kg的小球，懸點(diǎn)O距離水平地面的高度H1 m。開始時小球處于A點(diǎn)，此時輕繩拉直處于水平方向上，如圖所示。讓小球從靜止釋放，當(dāng)小球運(yùn)動到B點(diǎn)時，輕繩碰到懸點(diǎn)O正下方一個固定的釘子P時立刻斷裂。不計(jì)輕繩斷裂的能量損失，取重力加速度g10 m/s2。(1)求小球運(yùn)動到B點(diǎn)時的速度大小；(2)繩斷裂后球從B點(diǎn)拋出并落在水平地面的C點(diǎn)，求C點(diǎn)與B點(diǎn)之間的水平距離；(3)若OP0.6 m，輕繩碰到釘子P時繩中拉力達(dá)到所能承受的最大拉力斷裂，求輕繩能承受的最大拉力。解析：(1)設(shè)小球運(yùn)動到B點(diǎn)時的速度大小vB，由機(jī)械能守恒定律得，mvmgl解得，vB4.0 m/s。(2)小球從B點(diǎn)拋出后做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動規(guī)律得，xvBtyHlgt2解得，xvB0.80 m。(3)輕繩碰到釘子時，輕繩拉力恰好達(dá)到最大值Fm，由牛頓第二定律得，F(xiàn)mmgmrld，dOP解得，F(xiàn)m9 N輕繩能承受的最大拉力為9 N。答案：(1)4 m/s(2)0.8 m(3)9 N14. (10分)xx景德鎮(zhèn)摸底如圖所示是月亮女神、嫦娥1號繞月做圓周運(yùn)行時某時刻的圖片，用R1、R2、T1、T2分別表示月亮女神和嫦娥1號的軌道半徑及周期，用R表示月亮的半徑。(1)請用萬有引力知識證明：它們遵循K，其中K是只與月球質(zhì)量有關(guān)而與衛(wèi)星無關(guān)的常量；(2)經(jīng)多少時間兩衛(wèi)星第一次相距最遠(yuǎn)；(3)請用所給嫦娥1號的已知量，估測月球的平均密度。解析：(1)設(shè)月球的質(zhì)量為M，對任一衛(wèi)星均有GmR得常量。(2)兩衛(wèi)星第一次相距最遠(yuǎn)時有t。(3)對嫦娥1號有GmR2MR3。答案：(1)見解析(2)(3)15. (14分)xx洛陽期中如圖所示，裝置BOO可繞豎直軸OO轉(zhuǎn)動，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A與兩細(xì)線連接后分別系于B、C兩點(diǎn)，裝置靜止時細(xì)線AB水平，細(xì)線AC與豎直方向的夾角37。已知小球的質(zhì)量m1 kg，細(xì)線AC長l1 m，B點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等。(重力加速度g取10 m/s2，sin37，cos37)(1)若裝置勻速轉(zhuǎn)動的角速度為1時，細(xì)線AB上的張力為0而細(xì)線AC與豎直方向的夾角仍為37，求角速度1的大??；(2)若裝置勻速轉(zhuǎn)動的角速度2 rad/s，求細(xì)線AC與豎直方向的夾角。解析：(1)當(dāng)細(xì)線AB上的張力為0時，小球的重力和細(xì)線AC張力的合力提供小球圓周運(yùn)動的向心力，有：mgtan37mlsin37解得：1 rad/s(2)當(dāng)2 rad/s時，小球應(yīng)該向左上方擺起，假設(shè)細(xì)線AB上的張力仍然為0，則：mgtanmlsin解得：cos，53因?yàn)锽點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等，所以，當(dāng)53時，細(xì)線AB恰好豎直，且tan53說明細(xì)線AB此時的張力恰好為0，故此時細(xì)線AC與豎直方向的夾角為53。答案：(1) rad/s(2)53