2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)章末驗(yàn)收4曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與航天含解析

1、章末滾動(dòng)驗(yàn)收(四)(時(shí)間：45分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示，用手掌平托一蘋(píng)果，保持這樣的姿勢(shì)在豎直平面內(nèi)按順時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)。關(guān)于蘋(píng)果從最高點(diǎn)c到最右側(cè)點(diǎn)d運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是()a手掌對(duì)蘋(píng)果的摩擦力越來(lái)越大b蘋(píng)果先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)c手掌對(duì)蘋(píng)果的支持力越來(lái)越小d蘋(píng)果所受的合力越來(lái)越大a從c到d的過(guò)程中，加速度大小不變，加速度在水平方向上的分加速度逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律知，摩擦力越來(lái)越大，故a正確。從c到d的過(guò)程中，加速度大小不變，在豎直方向上的分加速度逐漸減小，方向向下，蘋(píng)果一直處于失重狀態(tài)，蘋(píng)果所受重力和支持力的合力逐漸減小，可知支持力越來(lái)越大，故b、c錯(cuò)誤

2、。蘋(píng)果做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力大小不變，方向始終指向圓心，故d錯(cuò)誤。故選a。2(2020全國(guó)卷)若一均勻球形星體的密度為，引力常量為g，則在該星體表面附近沿圓軌道繞其運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的周期是()ab cda根據(jù)萬(wàn)有引力定律有g(shù)m，又m，解得t，b、c、d項(xiàng)錯(cuò)誤，a項(xiàng)正確。3.超級(jí)高鐵是一種以“真空鋼管運(yùn)輸”為理論核心的交通工具，因其膠囊形外表(如圖)，被稱(chēng)為膠囊高鐵。中國(guó)航天科工已啟動(dòng)時(shí)速1 000公里“高速飛行列車(chē)”的研發(fā)項(xiàng)目。如果我國(guó)的“高速飛行列車(chē)”最高時(shí)速達(dá)1 080 km，其加速與減速時(shí)加速度大小恒為2 m/s2，據(jù)此可以推測(cè)()a“高速飛行列車(chē)”由靜止加速到最高時(shí)速的時(shí)間為540 sb“高速

3、飛行列車(chē)”由靜止加速到最高時(shí)速的位移為22.5 kmc“高速飛行列車(chē)”的速度很大，所以拐彎時(shí)軌道半徑可以小一些d北京到上海的距離約為1 080km，假設(shè)軌道為直線，“高速飛行列車(chē)”一個(gè)小時(shí)即可從北京到達(dá)上海bv1 080 km/h300 m/s，根據(jù)v0at，解得t150 s，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；根據(jù)v202ax，解得x22.5 km，選項(xiàng)b正確；根據(jù)牛頓第二定律得fm，“高速飛行列車(chē)”的速度很大，拐彎時(shí)半徑過(guò)小，所需的向心力過(guò)大，對(duì)材料的要求更高，增大拐彎半徑，可以減小拐彎所需的向心力，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；從北京到上海，列車(chē)除了以最大速度1 080 km/h勻速行駛外，還需要加速和減速，即使軌道是直線，運(yùn)行

4、時(shí)間也會(huì)大于一個(gè)小時(shí)，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。4(廣東卓越聯(lián)盟2021屆高三年級(jí)第一次調(diào)研)某行星外圍有一圈厚度為d的發(fā)光的物質(zhì)，簡(jiǎn)化為如圖甲所示模型，r為該行星除發(fā)光帶以外的半徑，科學(xué)家做了精確地觀測(cè)發(fā)現(xiàn)發(fā)光帶繞行星中心的運(yùn)行速度與到行星中心的距離r的關(guān)系如圖乙所示(圖中所標(biāo)v0為已知)，引力常量為g，下列說(shuō)法正確的是()甲乙a發(fā)光物質(zhì)的線速度與r成正比b發(fā)光帶是該行星的組成部分c該行星的質(zhì)量md該行星的平均密度為d由圖象的橫縱坐標(biāo)關(guān)系可知，發(fā)光帶的線速度與r并不成正比，a錯(cuò)誤，若光帶是該行星的組成部分，則其角速度與行星自轉(zhuǎn)角速度相同，應(yīng)有vr，v與r應(yīng)成正比，與圖不符，因此該光帶不是該行星的組成部分，

5、故b錯(cuò)誤；光帶是環(huán)繞該行星的衛(wèi)星群，由萬(wàn)有引力提供向心力，則有g(shù)m，得該行星的質(zhì)量為m，由圖知，rr時(shí)，vv0，則有m，故c錯(cuò)誤；該行星的平均密度，故d正確。5.如圖所示，長(zhǎng)為3l的輕桿繞水平轉(zhuǎn)軸o轉(zhuǎn)動(dòng)，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球a、b(可視為質(zhì)點(diǎn))，a球距轉(zhuǎn)軸o的距離為l?，F(xiàn)給系統(tǒng)一定的動(dòng)能，使桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)b球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，水平轉(zhuǎn)軸o對(duì)桿的作用力恰好為零，忽略空氣阻力。已知重力加速度為g，則b球在最高點(diǎn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()ab球的速度為ba球的速度大于c桿對(duì)b球的彈力為零d桿對(duì)b球的彈力方向豎直向上b當(dāng)b球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，水平轉(zhuǎn)軸o對(duì)桿的作用力恰好為零時(shí)，說(shuō)明桿對(duì)兩球

6、的作用力大小相等、方向相反，桿對(duì)b球的彈力方向豎直向下，d錯(cuò)誤；由題圖可知兩球的角速度相等，由牛頓第二定律知，對(duì)b球有mgt2ml2，對(duì)a球有tmgm2l，聯(lián)立解得，t3mg，b球的速度vb2l2，a球的速度val，故b正確，a、c錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題6.小球a做平拋運(yùn)動(dòng)，以小球被拋出的位置為原點(diǎn)o，以初速度v0的方向?yàn)閤軸的正方向、豎直向下的方向?yàn)閥軸的正方向，建立平面直角坐標(biāo)系。如圖所示，沿兩坐標(biāo)軸分別放置兩個(gè)光屏。兩束平行光分別沿著與坐標(biāo)軸平行的方向照射，小球a在兩個(gè)光屏上分別留下的兩個(gè)“影子”的坐標(biāo)分別為(x，0)、(0，y)，則下列選項(xiàng)中關(guān)于兩個(gè)影子的橫、縱坐標(biāo)隨時(shí)間變化關(guān)系的圖象可

7、能正確的是()abcdac兩束平行光分別將小球沿水平方向和豎直方向投影在了兩個(gè)坐標(biāo)軸上，由于小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以xv0t，ygt2，選項(xiàng)a、c正確，b、d錯(cuò)誤。7.如圖所示為一個(gè)固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，從b點(diǎn)脫離后做平拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.3 s后又恰好與傾角為45的斜面垂直相碰。已知半圓形管道的半徑為r1 m，小球可看作質(zhì)點(diǎn)且其質(zhì)量為m1 kg，g取10 m/s2。則()a小球在斜面上的相碰點(diǎn)c與b點(diǎn)的水平距離是0.9 mb小球在斜面上的相碰點(diǎn)c與b點(diǎn)的水平距離是1.9 mc小球經(jīng)過(guò)管道

8、的b點(diǎn)時(shí)，受到管道的作用力fnb的大小是1 nd小球經(jīng)過(guò)管道的b點(diǎn)時(shí)，受到管道的作用力fnb的大小是2 nac根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，小球在c點(diǎn)的豎直分速度vygt3 m/s，水平分速度vxvytan 453 m/s，則b點(diǎn)與c點(diǎn)的水平距離為xvxt0.9 m，選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤；在b點(diǎn)設(shè)管道對(duì)小球的作用力方向向下，根據(jù)牛頓第二定律，有fnbmgm，vbvx3 m/s，解得fnb1 n，負(fù)號(hào)表示管道對(duì)小球的作用力方向向上，選項(xiàng)c正確，d錯(cuò)誤。8如圖甲所示，假設(shè)某星球表面上有一傾角為的固定斜面，一質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，其速度時(shí)間圖象如圖乙所示。已知小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，該

9、星球半徑為r6104 km，引力常量g6.671011 nm2/kg2，取3.14，則下列說(shuō)法正確的是()甲乙a該星球的第一宇宙速度v13.0104 m/sb該星球的質(zhì)量m8.11026 kgc該星球的自轉(zhuǎn)周期t1.3104 sd該星球的密度896 kg/m3abd物塊上滑過(guò)程中，根據(jù)牛頓第二定律，在沿斜面方向上有mgcos mgsin ma1，下滑過(guò)程中，在沿斜面方向上有mgsin mgcos ma2，又知vt圖象的斜率表示加速度，則上滑和下滑過(guò)程中物塊的加速度大小分別為a1 m/s210 m/s2，a2 m/s25 m/s2，聯(lián)立解得g15 m/s2，該星球的第一宇宙速度為v1 m/s3.

10、0104 m/s，故選項(xiàng)a正確；根據(jù)黃金代換式gmgr2可得該星球的質(zhì)量為m kg8.11026 kg，故選項(xiàng)b正確；根據(jù)所給條件無(wú)法計(jì)算出該星球的自轉(zhuǎn)周期，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤；該星球的密度 kg/m3896 kg/m3，故選項(xiàng)d正確。三、非選擇題9圖甲是“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，通過(guò)描點(diǎn)畫(huà)出平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。甲(1)以下是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些做法，其中合理的有_。a安裝斜槽軌道，使其末端保持水平b每次小球釋放的初始位置可以任意選擇c每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放d為描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，描繪的點(diǎn)可以用折線連接(2)實(shí)驗(yàn)得到平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，在軌跡上取一些點(diǎn)，以平拋起點(diǎn)o為坐標(biāo)原點(diǎn)，測(cè)量它們的

11、水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)y，圖乙中yx2圖象能說(shuō)明平拋小球運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線的是_。abcd乙(3)圖丙是某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫(huà)出的平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，o為平拋的起點(diǎn)，在軌跡上任取兩點(diǎn)a、b，測(cè)得a、b兩點(diǎn)縱坐標(biāo)y15.0 cm，y245.0 cm，a、b兩點(diǎn)水平間距x40.0 cm。則平拋小球的初速度v0為_(kāi) m/s。(g取10 m/s2)丙解析(1)安裝斜槽軌道時(shí)，必須使其末端保持水平，保證小球離開(kāi)軌道后水平飛出。為了描下軌跡上的多個(gè)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)須重復(fù)多次，但每次小球平拋的初速度必須相同，所以每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放。描繪軌跡時(shí)，應(yīng)該用平滑的曲線把描的點(diǎn)連接起來(lái)。故選項(xiàng)a、c正確。(2)若軌跡為拋物

12、線，則軌跡方程為ykx2，即y與x2成正比，選項(xiàng)c正確。(3)設(shè)從o運(yùn)動(dòng)到a、b兩點(diǎn)所用時(shí)間分別為ta、tb，由ygt2得ta0.1 s，tb0.3 sv0 m/s2.0 m/s。答案(1)ac(2)c(3)2.010某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測(cè)玩具小車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：玩具小車(chē)、壓力式托盤(pán)秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為r0.20 m)。甲 乙完成下列填空：(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤(pán)秤上，如圖甲所示，托盤(pán)秤的示數(shù)為1.00 kg；(2)將玩具小車(chē)靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí)，托盤(pán)秤的示數(shù)如圖乙所示，該示數(shù)為_(kāi)kg；(3)將小車(chē)從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車(chē)經(jīng)

13、過(guò)最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過(guò)程中托盤(pán)秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車(chē)，記錄各次的m值如下表所示：序號(hào)12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車(chē)經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為_(kāi) n；小車(chē)通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為_(kāi)m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析(2)由于托盤(pán)秤的最小刻度為0.1 kg，測(cè)量讀數(shù)要估讀到0.01 kg，所以由圖乙可讀出玩具小車(chē)靜置于凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)托盤(pán)秤的示數(shù)為1.40 kg。(4)求出5次實(shí)驗(yàn)記錄的m值的平均值，得m1.81 kg，減去凹形橋模擬器的質(zhì)量1.00 kg，可得玩具小車(chē)對(duì)

14、凹形橋的壓力為(1.811.00)9.80 n7.9 n。由牛頓第三定律，在最低點(diǎn)，凹形橋?qū)ν婢咝≤?chē)的支持力f7.9 n。根據(jù)題述，可知玩具小車(chē)質(zhì)量m1.40 kg1.00 kg0.40 kg，在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律，得fmgm，即7.9 n0.409.80 n0.40 kg，解得v1.4 m/s。答案(2)1.40(4)7.91.411游樂(lè)場(chǎng)中的大型娛樂(lè)設(shè)施旋轉(zhuǎn)飛椅的簡(jiǎn)化示意圖如圖所示，圓形旋轉(zhuǎn)支架半徑為r5 m，懸掛座椅的繩子長(zhǎng)為l5 m，游客坐在座椅上隨支架一起勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)可將其和座椅組成的整體看成質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)飛椅以最大角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，繩子與豎直方向的夾角37，為防止此時(shí)游客攜帶的物品掉落

15、傷人，需以支架的軸心為圓心修建圓形柵欄，圓形柵欄的半徑為r10 m，重力加速度為g10 m/s2，sin 370.6。求：(1)旋轉(zhuǎn)飛椅的角速度最大時(shí)，圓形旋轉(zhuǎn)支架邊緣游客運(yùn)動(dòng)的線速度大??；(2)繩子懸點(diǎn)到地面的垂直距離h。解析(1)當(dāng)繩子與豎直方向夾角為37時(shí)，游客和座椅組成的整體受到繩子拉力和重力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有mgtan m解得v2 m/s。(2)分析可知游客攜帶的物品掉落后做平拋運(yùn)動(dòng)，物品的落點(diǎn)在以軸心為圓心的一個(gè)圓周上，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律及幾何知識(shí)可知，物品做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離svt由數(shù)學(xué)知識(shí)有r2s2(rlsin )2聯(lián)立解得h7 m。答案(1)2 m/s(2)7 m12.如圖所示，質(zhì)量分別為m和m的兩個(gè)星球a和b在引力作用下都繞o點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球a和b兩者中心之間的距離為l。已知a、b的中心和o三點(diǎn)始終共線，a和b分別在o的兩側(cè)。引力常數(shù)為g。(1)求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期；(2)在地月系統(tǒng)中，若忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球a和b，月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期為t1。但在近似處理問(wèn)題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)行周期記為t2。已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.981024 kg和7.3