2020屆高考物理總復(fù)習第四章曲線運動萬有引力和航天單元評估檢測（四）（含解析）新人教版.docx

單元評估檢測(四)(第四章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分。15題為單選題，68題為多選題)1.對質(zhì)點運動來講，以下說法中正確的是 ()A.加速度恒定的運動可能是曲線運動B.運動軌跡對任何觀察者來說都是不變的C.當質(zhì)點的加速度逐漸減小時，其速度也一定逐漸減小D.作用在質(zhì)點上的所有力消失后，質(zhì)點運動的速度將不斷減小【解析】選A。加速度恒定的運動可能是曲線運動，如平拋運動，A正確；運動軌跡對不同的觀察者來說可能不同，如勻速水平飛行的飛機上落下的物體，相對地面做平拋運動，相對飛機上的觀察者做自由落體運動，B錯誤；當質(zhì)點的速度方向與加速度方向同向時，即使加速度減小，速度仍增加，C錯誤；作用于質(zhì)點上的所有力消失后，質(zhì)點的速度將不變，D錯誤。2.一條小船位于200 m寬的河正中A點處，從這里向下游100 m處有一危險區(qū)，當時水流速度為4 m/s，為了使小船避開危險區(qū)沿直線到達對岸，小船在靜水中的速度至少是()A. m/sB. m/sC.2 m/sD.4 m/s【解析】選C。恰使小船避開危險區(qū)，小船應(yīng)沿直線AB到達對岸，如圖所示，則有tan=，所以=30，當船頭與AB垂直時，小船在靜水中的速度最小，最小速度為v1=v2sin=4sin30 m/s=2 m/s，故正確選項是C。3.如圖所示為足球球門，球門寬為L。一個球員在球門中心正前方距離球門s處高高躍起，將足球頂入球門的左下方死角(圖中P點)。球員頂球點的高度為h。足球做平拋運動(足球可看成質(zhì)點，忽略空氣阻力)，則()A.足球位移的大小x=B.足球初速度的大小v0=C.足球末速度的大小v=D.足球初速度的方向與球門線夾角的正切值tan=【解析】選B。足球做平拋運動，平拋運動的高度為h，平拋運動的水平位移為d=，足球的位移為x=，A項錯誤；足球運動的時間t=，足球的初速度為v0=，B項正確；足球末速度的大小v=，C項錯誤；初速度的方向與球門線夾角的正切值為tan=，D項錯誤。4.如圖所示，A、B為兩個挨得很近的小球，并列放于光滑斜面上，斜面足夠長，在釋放B球的同時，將A球以某一速度v0水平拋出，當A球落于斜面上的P點時，B球的位置位于()A.P點以下B.P點以上 C.P點 D.由于v0未知，故無法確定【解析】選B。設(shè)A球落到P點的時間為tA，AP的豎直位移為y；B球滑到P點的時間為tB，BP的豎直位移也為y，則：tA=，tB=tA(為斜面傾角)，故B項正確。5.一位同學為了測算衛(wèi)星在月球表面附近做勻速圓周運動的環(huán)繞速度，提出了如下實驗方案：在月球表面以初速度v0豎直上拋一個物體，測出物體上升的最大高度h，已知月球的半徑為R，便可測算出繞月衛(wèi)星的環(huán)繞速度。按這位同學的方案，繞月衛(wèi)星的環(huán)繞速度為()A.v0B.v0C.v0D.v0【解析】選D。由h=和mg月=G、=m，可得：v=v0，故D正確。6.如圖所示為賽車場的一個水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r。一輛質(zhì)量為m的賽車通過AB線經(jīng)彎道到達 AB 線，有如圖所示的、三條路線，其中路線是以O(shè)為圓心的半圓，OO=r。賽車沿圓弧路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力為Fmax。選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道(所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動機功率足夠大)，則()A.選擇路線，賽車經(jīng)過的路程最短B.選擇路線，賽車的速率最小C.選擇路線，賽車所用時間最短D.、三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等【解析】選A、C、D。由幾何關(guān)系可求得路線、的長度分別為2r+r，2r+2r，2r，比較可知，軌道最短，A項正確；由Fmax=m可知，R越小速率越小，因此沿路線速率最小，B項錯誤；沿路線、運動的速率分別為，由長度與速率的比值比較可知，選擇路線所用時間最短，由Fmax=ma可知，三條線路的圓弧上賽車的向心加速度大小相等，C、D項正確。7.(2019銀川模擬)引力波探測在2017年獲得諾貝爾物理學獎。包含中國在內(nèi)的多國科學家于2017年10月宣布，成功探測到第一例雙中子星合并的引力波事件。雙中子星合并之前，在相互的萬有引力作用下，可看作繞兩者連線上某一點做半徑逐漸減小的圓周運動。由于雙中子星相互引力巨大，其他星體對它們的引力可以忽略，則以下判斷正確的是()A.雙中子星運動的圓心一定在兩者連線中點B.兩者運動的角速度大小相同C.隨著半徑減小，它們的周期逐漸變小D.隨著半徑減小，它們的線速度大小并不改變【解析】選B、C。雙星問題中兩個天體運動的周期和角速度是相等的，雙星之間的萬有引力提供了做圓周運動的向心力，由=m12r1及=m22r2，r1+r2=L可知m1r1=m2r2，r1=，r2=，即運動的半徑與質(zhì)量成反比，故A錯誤，B正確；由G=m12r1及G=m22r2兩個公式可得=，則T=2，所以隨著半徑減小，它們的周期逐漸變小，故C正確；由公式v1=和r1=得v1=，同理v2=，可知兩星的線速度都變大，D錯誤。8.如圖所示光滑管形圓軌道半徑為R(管徑遠小于R)，小球a、b大小相同，質(zhì)量均為m，其直徑略小于管徑，能在管中無摩擦運動。兩球先后以相同速度v通過軌道最低點，且當小球a在最低點時，小球b在最高點，以下說法正確的是()A.當小球b在最高點對軌道無壓力時，小球a比小球b所需向心力大5mgB.當v=時，小球b在軌道最高點對軌道無壓力C.速度v至少為，才能使兩球在管內(nèi)做圓周運動D.只要v，小球a對軌道最低點的壓力比小球b對軌道最高點的壓力大6mg【解析】選B、D。小球在最高點恰好對軌道沒有壓力時，小球b所受重力充當向心力，mg=m，v0=，小球從最高點運動到最低點過程中，只有重力做功，小球的機械能守恒，2mgR+m=mv2，解以上兩式可得：v=，B項正確；小球在最低點時，F(xiàn)向=m=5mg，在最高點和最低點所需向心力的差為4mg，A項錯；小球在最高點，內(nèi)管對小球可以提供支持力，所以小球通過最高點的最小速度為零，再由機械能守恒定律可知，2mgR=mv2，解得v=2，C項錯；當v時，小球在最低點所受支持力F1=mg+，由最低點運動到最高點，2mgR+m=mv2，小球?qū)壍缐毫2+mg=m，解得F2=m-5mg，F(xiàn)1-F2=6mg，可見小球a對軌道最低點壓力比小球b對軌道最高點壓力大6mg，D項正確。二、實驗題(10分)9.某同學在做平拋運動實驗得出如圖所示的小球運動軌跡，a、b、c三點的位置在運動軌跡上已標出。則：(g取10 m/s2)(1)小球平拋的初速度為_m/s。(2)小球開始做平拋運動的位置坐標x=_cm，y=_cm。(3)小球運動到b點的速度為_m/s?！窘馕觥?1)小球由a到b，b到c，水平方向做勻速運動，時間間隔相同，豎直方向上做勻加速運動，則由y=gt2得出t=0.1 s，再根據(jù)水平方向的位移x=v0t，解得v0= m/s=2 m/s。(2)小球在b點的豎直速度為v=1.5 m/s，由v=gt1得t1=0.15 s，則從拋物點到a點的時間為t2=0.15 s-0.1 s=0.05 s，水平初速度為2 m/s，從拋物點到a點的水平距離x=v0t2=2 m/s0.05 s=0.1 m=10 cm，豎直距離y=g=0.012 5 m=1.25 cm，所以拋物點坐標為(-10，-1.25)。(3)小球運動到b點的速度為水平方向做勻速運動的速度2 m/s和豎直方向運動的速度1.5 m/s的矢量和，應(yīng)為2.5 m/s。答案：(1)2(2)-10-1.25(3)2.5三、計算題(本題共3小題，共42分。需寫出規(guī)范的解題步驟)10.(12分)如圖所示，在豎直平面的xOy坐標系中，Oy豎直向上，Ox水平。設(shè)平面內(nèi)存在沿x軸正方向的恒定風力。一小球從坐標原點沿Oy方向豎直向上拋出，初速度為v0=4 m/s，不計空氣阻力，到達最高點的位置如圖中M點所示。(坐標格為正方形，g取10 m/s2)求：(1)小球在M點的速度v1的大小。(2)在圖中定性畫出小球的運動軌跡并標出小球落回x軸時的位置N。(3)小球到達N點的速度v2的大小?！窘馕觥?1)設(shè)正方形的邊長為s0。豎直方向做豎直上拋運動，v0=gt1，2s0=t1，水平方向做勻加速直線運動，3s0=t1，解得v1=6 m/s。(2)由豎直方向的對稱性可知，小球再經(jīng)過t1到x軸，水平方向做初速度為零的勻加速直線運動在2t1時間內(nèi)的平均速度為v1，所以回到x軸時落到x=v12t1=12處，位置N的坐標為(12，0)。(3)到N點時豎直分速度大小為v0=4 m/s，水平分速度vx=2v1=12 m/s，故v2=4 m/s。答案：(1)6 m/s(2)見解析圖(3)4 m/s11.(14分)如圖所示，一根長0.1 m 的細線，一端系著一個質(zhì)量為0.18 kg的小球，拉住線的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運動，使小球的轉(zhuǎn)速很緩慢地增加，當小球的轉(zhuǎn)速增加到開始時轉(zhuǎn)速的3倍時，細線斷開，線斷開前的瞬間線受到的拉力比開始時大 40 N，求：(1)線斷開前的瞬間，線受到的拉力大?。?2)線斷開的瞬間，小球運動的線速度大小；(3)如果小球離開桌面時，速度方向與桌邊緣的夾角為60，桌面高出地面0.8 m，求小球飛出后的落地點距桌邊緣的水平距離?！窘馕觥?1)線的拉力提供小球做圓周運動的向心力，設(shè)開始時角速度為0，向心力為F0，線斷開的瞬間，角速度為，線的拉力為FT。F0=mRFT=m2R由得=又因為FT=F0+40 N由得FT=45 N(2)設(shè)線斷開時小球的線速度大小為v，由FT=得，v= m/s=5 m/s(3)設(shè)桌面高度為h，小球落地經(jīng)歷時間為t，落地點與飛出桌面點的距離為x。由h=gt2得t=0.4 sx=vt=2 m則小球飛出后的落地點到桌邊緣的水平距離為l=xsin60=1.73 m。答案：(1)45 N(2)5 m/s(3)1.73 m12.(16分)(2019鄭州模擬)如圖所示，讓擺球從圖中的C位置由靜止開始擺下，擺到最低點D處，擺線剛好被拉斷，小球在粗糙的水平面上由D點向右做勻減速運動，到達A孔進入半徑R=0.3 m的豎直放置的光滑圓弧軌道，當擺球進入圓軌道立即關(guān)閉A孔。已知擺線長L=2 m，=60，小球質(zhì)量為m=0.5 kg，D點與小孔A的水平距離s=2 m，g取10 m/s2。(1)求擺線能承受的最大拉力為多大？(2)要使擺球能進入圓軌道并且不脫離軌道，求粗糙水平面動摩擦因數(shù)的范圍。【解析】(1)當擺球由C運動到D時機械能守恒：mg(L-Lcos)=m由牛頓第二定律可得：Fm-mg=可得：Fm=2mg=10 N(2)小球不脫離圓軌道分兩種情況：要保證小球能到達A孔，設(shè)小球到達A孔的速度恰好為零，由動能定理可得：-1mgs