2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)章末驗收4曲線運動萬有引力與航天含解析

1、章末滾動驗收(四)(時間：45分鐘)一、單項選擇題1.如圖所示，用手掌平托一蘋果，保持這樣的姿勢在豎直平面內(nèi)按順時針方向做勻速圓周運動。關(guān)于蘋果從最高點c到最右側(cè)點d運動的過程，下列說法中正確的是()a手掌對蘋果的摩擦力越來越大b蘋果先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)c手掌對蘋果的支持力越來越小d蘋果所受的合力越來越大a從c到d的過程中，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，摩擦力越來越大，故a正確。從c到d的過程中，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，蘋果一直處于失重狀態(tài)，蘋果所受重力和支持力的合力逐漸減小，可知支持力越來越大，故b、c錯誤

2、。蘋果做勻速圓周運動，合力大小不變，方向始終指向圓心，故d錯誤。故選a。2(2020全國卷)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動的衛(wèi)星的周期是()ab cda根據(jù)萬有引力定律有g(shù)m，又m，解得t，b、c、d項錯誤，a項正確。3.超級高鐵是一種以“真空鋼管運輸”為理論核心的交通工具，因其膠囊形外表(如圖)，被稱為膠囊高鐵。中國航天科工已啟動時速1 000公里“高速飛行列車”的研發(fā)項目。如果我國的“高速飛行列車”最高時速達1 080 km，其加速與減速時加速度大小恒為2 m/s2，據(jù)此可以推測()a“高速飛行列車”由靜止加速到最高時速的時間為540 sb“高速

3、飛行列車”由靜止加速到最高時速的位移為22.5 kmc“高速飛行列車”的速度很大，所以拐彎時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”一個小時即可從北京到達上海bv1 080 km/h300 m/s，根據(jù)v0at，解得t150 s，選項a錯誤；根據(jù)v202ax，解得x22.5 km，選項b正確；根據(jù)牛頓第二定律得fm，“高速飛行列車”的速度很大，拐彎時半徑過小，所需的向心力過大，對材料的要求更高，增大拐彎半徑，可以減小拐彎所需的向心力，選項c錯誤；從北京到上海，列車除了以最大速度1 080 km/h勻速行駛外，還需要加速和減速，即使軌道是直線，運行

4、時間也會大于一個小時，選項d錯誤。4(廣東卓越聯(lián)盟2021屆高三年級第一次調(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)家做了精確地觀測發(fā)現(xiàn)發(fā)光帶繞行星中心的運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v0為已知)，引力常量為g，下列說法正確的是()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由圖象的橫縱坐標關(guān)系可知，發(fā)光帶的線速度與r并不成正比，a錯誤，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錯誤；光帶是環(huán)繞該行星的衛(wèi)星群，由萬有引力提供向心力，則有g(shù)m，得該行星的質(zhì)量為m，由圖知，rr時，vv0，則有m，故c錯誤；該行星的平均密度，故d正確。5.如圖所示，長為3l的輕桿繞水平轉(zhuǎn)軸o轉(zhuǎn)動，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球a、b(可視為質(zhì)點)，a球距轉(zhuǎn)軸o的距離為l?，F(xiàn)給系統(tǒng)一定的動能，使桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。當b球運動到最高點時，水平轉(zhuǎn)軸o對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球在最高點時，下列說法正確的是()ab球的速度為ba球的速度大于c桿對b球的彈力為零d桿對b球的彈力方向豎直向上b當b球運動到最高點時，水平轉(zhuǎn)軸o對桿的作用力恰好為零時，說明桿對兩球

6、的作用力大小相等、方向相反，桿對b球的彈力方向豎直向下，d錯誤；由題圖可知兩球的角速度相等，由牛頓第二定律知，對b球有mgt2ml2，對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錯誤。二、多項選擇題6.小球a做平拋運動，以小球被拋出的位置為原點o，以初速度v0的方向為x軸的正方向、豎直向下的方向為y軸的正方向，建立平面直角坐標系。如圖所示，沿兩坐標軸分別放置兩個光屏。兩束平行光分別沿著與坐標軸平行的方向照射，小球a在兩個光屏上分別留下的兩個“影子”的坐標分別為(x，0)、(0，y)，則下列選項中關(guān)于兩個影子的橫、縱坐標隨時間變化關(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坐標軸上，由于小球在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做自由落體運動，所以xv0t，ygt2，選項a、c正確，b、d錯誤。7.如圖所示為一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運動，從b點脫離后做平拋運動，經(jīng)過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c與b點的水平距離是0.9 mb小球在斜面上的相碰點c與b點的水平距離是1.9 mc小球經(jīng)過管道

8、的b點時，受到管道的作用力fnb的大小是1 nd小球經(jīng)過管道的b點時，受到管道的作用力fnb的大小是2 nac根據(jù)平拋運動的規(guī)律，小球在c點的豎直分速度vygt3 m/s，水平分速度vxvytan 453 m/s，則b點與c點的水平距離為xvxt0.9 m，選項a正確，b錯誤；在b點設(shè)管道對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，負號表示管道對小球的作用力方向向上，選項c正確，d錯誤。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動，其速度時間圖象如圖乙所示。已知小物塊與斜面間的動摩擦因數(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b正確；根據(jù)所給條件無法計算出該星球的自轉(zhuǎn)周期，故選項c錯誤；該星球的密度 kg/m3896 kg/m3，故選項d正確。三、非選擇題9圖甲是“研究平拋物體運動”的實驗裝置圖，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡。甲(1)以下是實驗過程中的一些做法，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為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接(2)實驗得到平拋小球的運動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點o為坐標原點，測量它們的

11、水平坐標x和豎直坐標y，圖乙中yx2圖象能說明平拋小球運動軌跡為拋物線的是_。abcd乙(3)圖丙是某同學(xué)根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡，o為平拋的起點，在軌跡上任取兩點a、b，測得a、b兩點縱坐標y15.0 cm，y245.0 cm，a、b兩點水平間距x40.0 cm。則平拋小球的初速度v0為_ m/s。(g取10 m/s2)丙解析(1)安裝斜槽軌道時，必須使其末端保持水平，保證小球離開軌道后水平飛出。為了描下軌跡上的多個點，實驗須重復(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，應(yīng)該用平滑的曲線把描的點連接起來。故選項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c正確。(3)設(shè)從o運動到a、b兩點所用時間分別為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)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗。所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、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秤上，如圖甲所示，托盤秤的示數(shù)為1.00 kg；(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時，托盤秤的示數(shù)如圖乙所示，該示數(shù)為_kg；(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)

13、過最低點后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示：序號12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為_ n；小車通過最低點時的速度大小為_m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2，計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析(2)由于托盤秤的最小刻度為0.1 kg，測量讀數(shù)要估讀到0.01 kg，所以由圖乙可讀出玩具小車靜置于凹形橋的最低點時托盤秤的示數(shù)為1.40 kg。(4)求出5次實驗記錄的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，可得玩具小車對

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，凹形橋?qū)ν婢咝≤嚨闹С至7.9 n。根據(jù)題述，可知玩具小車質(zhì)量m1.40 kg1.00 kg0.40 kg，在最低點，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游樂場中的大型娛樂設(shè)施旋轉(zhuǎn)飛椅的簡化示意圖如圖所示，圓形旋轉(zhuǎn)支架半徑為r5 m，懸掛座椅的繩子長為l5 m，游客坐在座椅上隨支架一起勻速旋轉(zhuǎn)時可將其和座椅組成的整體看成質(zhì)點，當旋轉(zhuǎn)飛椅以最大角速度旋轉(zhuǎn)時，繩子與豎直方向的夾角37，為防止此時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，圓形旋轉(zhuǎn)支架邊緣游客運動的線速度大??；(2)繩子懸點到地面的垂直距離h。解析(1)當繩子與豎直方向夾角為37時，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動，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動，物品的落點在以軸心為圓心的一個圓周上，根據(jù)平拋運動規(guī)律及幾何知識可知，物品做平拋運動的時間t，平拋運動的水平距離svt由數(shù)學(xué)知識有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的兩個星球a和b在引力作用下都繞o點做勻速圓周運動，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)求兩星球做圓周運動的周期；(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行的周期為t1。但在近似處理問題時，常常認為月球是繞地心做圓周運動的，這樣算得的運行周期記為t2。已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.981024 kg和7.3