2011屆課件-高三物理一輪復習 第四章 曲線運動萬有引力與航天單元評估 新人教版

第四單元(本欄目內(nèi)容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！)一、選擇題1如圖某人游珠江，他以一定速度面部始終垂直河岸向對岸游去江中各處水流速度相等，他游過的路程、過河所用的時間與水速的關系是()A水速大時，路程長，時間長B水速大時，路程長，時間短C水速大時，路程長，時間不變D路程、時間與水速無關【解析】游泳者相對于岸的速度為他相對于水的速度和水流速度的合速度，水流速度越大，其合速度與岸的夾角越小，路程越長，但過河時間t，與水速無關，故A、B、D均錯誤，C正確【答案】C2如圖所示，三個小球在離地面不同高度處，同時以相同的速度向左水平拋出，小球A落到D點，DEEFFG，不計空氣阻力，每隔相等的時間間隔小球依次碰到地面則關于三小球()AB、C兩球也落在D點BB球落在E點，C球落在F點C三小球離地面的高度AEBFCG135D三小球離地面的高度AEBFCG149【解析】三小球均向左做平拋運動，在空中的運動時間為123，則小球運動的水平位移之比為123，B、C兩球也落在D點，選項A正確豎直方向三小球均做自由落體運動，豎直方向高度之比為149.選項D正確【答案】AD3(2009年遼寧·寧夏卷)地球和木星繞太陽運行的軌道都可以看做是圓形的已知木星的軌道半徑約為地球軌道半徑的5.2倍，則木星與地球繞太陽運行的線速度之比約為()A0.19B0.44C2.3 D5.2【解析】根據(jù)Gm得：0.44，B對【答案】B4(2009年浙江卷)在討論地球潮汐成因時，地球繞太陽運行軌道與月球繞地球運行軌道可視為圓軌道已知太陽質量約為月球質量的2.7×107倍，地球繞太陽運行的軌道半徑約為月球繞地球運行的軌道半徑的400倍關于太陽和月球對地球上相同質量海水的引力，以下說法正確的是()A太陽引力遠大于月球引力B太陽引力與月球引力相差不大C月球對不同區(qū)域海水的吸引力大小相等D月球對不同區(qū)域海水的吸引力大小有差異【解析】由萬有引力定律F可知，太陽對地球上相同質量水的引力大約是月球引力的170倍，故A正確，B錯；不同海域的水與月球的距離不一樣，故引力也不一樣，所以C錯，D正確【答案】AD5質量為2 kg的質點在xy平面上做曲線運動，在x方向的速度圖象和y方向的位移圖象如圖所示，下列說法正確的是()A質點的初速度為5 m/sB質點所受的合外力為3 NC質點初速度的方向與合外力方向垂直D2 s末質點速度大小為6 m/s【解析】由x方向的速度圖象可知，在x方向的加速度為1.5 m/s2，受力Fx3 N，由在y方向的位移圖象可知在y方向做勻速直線運動，速度為vy4 m/s，受力Fy0.因此質點的初速度為5 m/s，A選項正確；受到的合外力為3 N，B選項正確；顯然，質點初速度方向與合外力方向不垂直，C選項錯誤；2 s末質點速度應該為v m/s2 m/s，D選項錯誤【答案】AB6如圖所示，一根不可伸長的輕繩一端拴著一個小球，另一端固定在豎直桿上，當豎直桿以角速度轉動時，小球跟著桿一起做勻速圓周運動，此時繩與豎直方向的夾角為，下列關于與關系的圖象正確的是()【答案】B7“探路者”號宇宙飛船在宇宙深處飛行過程中，發(fā)現(xiàn)A、B兩顆均勻球形天體，兩天體各有一顆靠近其表面飛行的衛(wèi)星，測得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷正確的是()A天體A、B的質量一定不相等B兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等C天體A、B表面的重力加速度之比等于它們的半徑之比D天體A、B的密度一定相等【解析】假設某行星有衛(wèi)星繞其表面旋轉，萬有引力提供向心力，可得GmR，那么該行星的平均密度為衛(wèi)星的環(huán)繞速度v，表面的重力加速度gGG·，所以正確答案是CD.【答案】CD82008年12月1日我國成功發(fā)射的“遙感衛(wèi)星四號”主要用于科學試驗、國土資源普查、農(nóng)作物估產(chǎn)和防災減災等領域，將對我國國民經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮積極作用遙感衛(wèi)星離地面的高度為幾百千米則該衛(wèi)星的()A運行的周期大于24 hB運行的速度大于7.9 km/sC向心加速度一定小于9.8 m/s2D運行的角速度大于地球自轉角速度【解析】本題考查萬有引力定律在天體運動中的應用及衛(wèi)星運行的動力學特點衛(wèi)星的高度越高，周期越長，遙感衛(wèi)星的高度小于同步衛(wèi)星的高度，因此周期小于24 h，A項錯誤；衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度為7.9 km/h，因此B項錯誤；衛(wèi)星的向心加速度隨著高度的增加而減小，在地球表面為9.8 m/s2，因此遙感衛(wèi)星的向心加速度小于9.8 m/s2，C項正確；運行的角速度隨著高度的增加而減小，因此遙感衛(wèi)星的角速度小于同步衛(wèi)星的角速度，即小于地球的自轉角速度，D項正確本題難度中等【答案】CD9如圖所示，斜軌道與半徑為R的半圓軌道平滑連接，點A與半圓軌道最高點C等高，B為軌道最低點現(xiàn)讓小滑塊(可視為質點)從A點開始以速度v0沿斜面向下運動，不計一切摩擦，關于滑塊運動情況的分析，正確的是()A若v00，小滑塊一定能通過C點，且離開C點后做自由落體運動B若v00，小滑塊恰能通過C點，且離開C點后做平拋運動C若v0，小滑塊能到達C點，且離開C點后做自由落體運動D若v0>，小滑塊能到達C點，且離開C點后做平拋運動【解析】本題考查做完整圓周運動的條件滑塊要剛好能通過最高點C，最小速度滿足：mg，v，離開C后做平拋運動，由機械能守恒定律，可知D正確本題較易【答案】D10如圖所示，P是水平面上的圓弧凹槽從高臺邊B點以某速度v0水平飛出的小球，恰能從固定在某位置的凹槽的圓弧軌道的左端A點沿圓弧切線方向進入軌道O是圓弧的圓心，1是OA與豎直方向的夾角，2是BA與豎直方向的夾角則()A.2 Btan 1tan 22C.2 D.2【解析】由題意可知：tan 1，tan 2，所以tan 1tan 22，故選項B正確【答案】B二、非選擇題11如圖所示，在距地面高為H45 m處，有一小球A以初速度v010 m/s水平拋出，與此同時，在A的正下方有一物塊B也以相同的初速度v0同方向滑出，B與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5.A、B均可看做質點，空氣阻力不計，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)A球從拋出到落地的時間和這段時間內(nèi)的水平位移；(2)A球落地時，A、B之間的距離【解析】(1)根據(jù)Hgt2得t3 s由xv0t得x30 m.(2)對于B球，根據(jù)mgma可得加速度大小a5 m/s2判斷得在A落地之前B已經(jīng)停止運動，xAx30 m由v2axB得xB10 m則：xxAxB20 m.【答案】(1)30 m(2)20 m122008年9月27日“神舟七號”宇航員翟志剛出艙太空行走已試驗成功，如圖所示，若已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g.“神舟七號”載人飛船上的宇航員離開飛船后身上的速度計顯示其對地心的速度為v，從翟志剛打開艙門開始太空行走到結束所用的時間為t.求：(1)航天員翟志剛在太空中所“走”過的路程；(2)該宇航員距離地球表面的高度【解析】(1)航天員翟志剛在太空中所“走”過的路程xvt(2)設地球質量為M0，在地球表面，對于質量為m的物體有，Gmg離開飛船后的宇航員繞地球做勻速圓周運動，有GM聯(lián)立解得r該宇航員距離地球表面的高度hrRR.【答案】(1)vt(2)R13(2010年安徽省合肥市五校聯(lián)考)如圖所示，BC為半徑等于 m豎直放置的光滑細圓管，O為細圓管的圓心，在圓管的末端C連接傾斜角為45°、動摩擦因數(shù)0.6的足夠長粗糙斜面，一質量為m0.5 kg的小球從O點正上方某處A點以v0水平拋出，恰好能垂直O(jiān)B從B點進入細圓管，小球從進入圓管開始受到始終豎直向上的力F5 N的作用，當小球運動到圓管的末端C時作用力F立即消失，小球能平滑地沖上粗糙斜面(g10 m/s2)求：(1)小球從O點的正上方某處A點水平拋出的初速度v0為多少？(2)小球在圓管中運動時對圓管的壓力是多少？(3)小球在CD斜面上運動的最大位移是多少？【解析】(1)小球從A運動到B為平拋運動，有：rsin 45°v0t在B點有：tan 45°解以上兩式得：v02 m/s.(2)在B點由運動的合成與分解有：vB2 m/s小球在管中受三個力作用，則小球在管中以vB2 m/s做勻速圓周運動由圓周運動的規(guī)律可知圓管對小球的作用力FNm7.1 N據(jù)牛頓第三定律得小球對圓管的壓力FNFN7.1 N.(3)據(jù)牛頓第二定律得小球在斜面上滑的加速度a8 m/s2由勻變速運動規(guī)律得：小球在CD斜面上運動的最大位移x m0.35 m.【答案】(1)2 m/s(2)7.1 N(3)0.35 m14(2009年廣東卷)(1)為了清理堵塞河道的冰凌，空軍實施投彈爆破飛機在河道上空高H處以速度v0水平勻速飛行，投擲下炸彈并擊中目標求炸彈剛脫離飛機到擊中目標所飛行的水平距離及擊中目標時的速度大小(不計空氣阻力)(2)如下圖所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO轉動，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內(nèi)壁A點的高度為筒高的一半，內(nèi)壁上有一質量為m的小物塊求：當筒不轉動時，物塊靜止在筒壁A點受到的摩擦力和支持力的大?。划斘飰K在A點隨筒做勻速轉動，且其所受到的摩擦力為零時，筒轉動的角速度【解析】(1)設炸彈剛脫離飛機到擊中目標所用時間為t，水平運動距離為x，由平拋運動的規(guī)律Hgt2xv0t聯(lián)立和，得xv0設炸彈擊中目標時的速度為v，豎直方向的速度分量為vyvygtv聯(lián)立，得v.(2)如圖，當圓錐筒靜止時，物塊受到的重力、摩擦力Ff和支持力FN.由題意可知Ffmgsin mgFNmgcos mg物塊受到重力和支持力的作用，設圓筒和物塊勻速轉動的角速度為豎直方向FNcos mg水平方向FNsin m2r聯(lián)立，得其中tan ，r.【答案】(1)(2) mg mg