2023版新教材高考物理復(fù)習(xí)特訓(xùn)卷考點(diǎn)四曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與宇宙航行第38練高考真題

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！第38練高考真題（時(shí)間30分鐘）選擇題1．[2022·全國(guó)甲卷，15]“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲．如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過(guò)紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起，然后用力反復(fù)拉繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會(huì)交替出現(xiàn)．拉動(dòng)多次后，紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/s，此時(shí)紐扣上距離中心1cm處的點(diǎn)向心加速度大小約為()A．10m/s2B．100m/s2C．1000m/s2D．10000m/s22.[2021·山東卷，5]從“玉兔”登月到“祝融”探火，我國(guó)星際探測(cè)事業(yè)實(shí)現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越．已知火星質(zhì)量約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融”火星車的質(zhì)量約為“玉兔”月球車的2倍．在著陸前，“祝融”和“玉兔”都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)由著陸平臺(tái)支撐的懸停過(guò)程．懸停時(shí)，“祝融”與“玉兔”所受著陸平臺(tái)的作用力大小之比為()A．9∶1B．9∶2C．36∶1D．72∶13．[2021·廣東卷，2]2021年4月，我國(guó)自主研發(fā)的空間站天和核心艙成功發(fā)射并入軌運(yùn)行，若核心艙繞地球的運(yùn)行可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知引力常量，由下列物理量能計(jì)算出地球質(zhì)量的是()A．核心艙的質(zhì)量和繞地半徑B．核心艙的質(zhì)量和繞地周期C．核心艙的繞地角速度和繞地周期D．核心艙的繞地線速度和繞地半徑4．[2021·河北卷，2]銫原子鐘是精確的計(jì)時(shí)儀器，圖1中銫原子從O點(diǎn)以100m/s的初速度在真空中做平拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)豎直平面MN所用時(shí)間為t1；圖2中銫原子在真空中從P點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)Q再返回P點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間為t2，O點(diǎn)到豎直平面MN、P點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離均為0.2m，重力加速度取g＝10m/s2，則t1∶t2為()A.100∶1B．1∶100C．1∶200D．200∶15．[2021·全國(guó)甲卷，18]2021年2月，執(zhí)行我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)的“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在成功實(shí)施三次近火制動(dòng)后，進(jìn)入運(yùn)行周期約為1.8×105s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105m．已知火星半徑約為3.4×106m，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7m/s2，則“天問(wèn)一號(hào)”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離約為()A．6×105mB．6×106mC．6×107mD．6×108m6．[2021·北京卷，10]如圖所示，圓盤(pán)在水平面內(nèi)以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤(pán)上距軸r處的P點(diǎn)有一質(zhì)量為m的小物體隨圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)．某時(shí)刻圓盤(pán)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小物體由P點(diǎn)滑至圓盤(pán)上的某點(diǎn)停止．下列說(shuō)法正確的是()A．圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，小物體所受摩擦力的方向沿運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向B．圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，小物體運(yùn)動(dòng)一圈所受摩擦力的沖量大小為2mωrC．圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，小物體沿圓盤(pán)半徑方向運(yùn)動(dòng)D．圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，小物體整個(gè)滑動(dòng)過(guò)程所受摩擦力的沖量大小為mωr7．[2021·天津卷，5]2021年5月15日，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器著陸火星取得成功，邁出了我國(guó)星際探測(cè)征程的重要一步，在火星上首次留下中國(guó)人的印跡．天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射后，順利被火星捕獲，成為我國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星．經(jīng)過(guò)軌道調(diào)整，探測(cè)器先沿橢圓軌道Ⅰ運(yùn)行，之后進(jìn)入稱為火星停泊軌道的橢圓軌道Ⅱ運(yùn)行，如圖所示，兩軌道相切于近火點(diǎn)P，則天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器()A．在軌道Ⅱ上處于受力平衡狀態(tài)B．在軌道Ⅰ運(yùn)行周期比在Ⅱ時(shí)短C．從軌道Ⅰ進(jìn)入Ⅱ在P處要加速D．沿軌道Ⅰ向P飛近時(shí)速度增大8．[2021·北京卷，6]2021年5月，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功在火星軟著陸，我國(guó)成為世界上第一個(gè)首次探測(cè)火星就實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”三項(xiàng)任務(wù)的國(guó)家．“天問(wèn)一號(hào)”在火星停泊軌道運(yùn)行時(shí)，近火點(diǎn)距離火星表面2.8×102km、遠(yuǎn)火點(diǎn)距離火星表面5.9×105km，則“天問(wèn)一號(hào)”()A．在近火點(diǎn)的加速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小B．在近火點(diǎn)的運(yùn)行速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小C．在近火點(diǎn)的機(jī)械能比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小D．在近火點(diǎn)通過(guò)減速可實(shí)現(xiàn)繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)9．[2021·河北卷，4]“祝融號(hào)”火星車登陸火星之前，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛行，其周期為2個(gè)火星日，假設(shè)某飛船沿圓軌道繞火星飛行，其周期也為2個(gè)火星日．已知一個(gè)火星日的時(shí)長(zhǎng)約為一個(gè)地球日，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的eq\f(1,10)，則該飛船的軌道半徑與地球同步衛(wèi)星的軌道半徑的比值約為()A．eq\r(3,4)B．eq\r(3,\f(1,4))C．eq\r(3,\f(5,2))D．eq\r(3,\f(2,5))10.[2021·全國(guó)乙卷，18]科學(xué)家對(duì)銀河系中心附近的恒星S2進(jìn)行了多年的持續(xù)觀測(cè)，給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示．科學(xué)家認(rèn)為S2的運(yùn)動(dòng)軌跡是半長(zhǎng)軸約為1000AU(太陽(yáng)到地球的距離為1AU)的橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞．這項(xiàng)研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．若認(rèn)為S2所受的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力，設(shè)太陽(yáng)的質(zhì)量為M，可以推測(cè)出該黑洞質(zhì)量約為()A．4×104MB．4×106MC．4×108MD．4×1010M11．[2021·湖北卷，7]2021年5月，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器軟著陸火星取得成功，邁出了我國(guó)星際探測(cè)征程的重要一步．火星與地球公轉(zhuǎn)軌道近似為圓，兩軌道平面近似重合，且火星與地球公轉(zhuǎn)方向相同．火星與地球每隔約26個(gè)月相距最近，地球公轉(zhuǎn)周期為12個(gè)月．由以上條件可以近似得出()A．地球與火星的動(dòng)能之比B．地球與火星的自轉(zhuǎn)周期之比C．地球表面與火星表面重力加速度大小之比D．地球與火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小之比12．(多選)[2021·河北卷，9]如圖，矩形金屬框MNQP豎直放置，其中MN、PQ足夠長(zhǎng)，且PQ桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點(diǎn)，另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球穿過(guò)PQ桿．金屬框繞MN軸分別以角速度ω和ω′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球均相對(duì)PQ桿靜止，若ω′>ω，則與以ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比，以ω′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)()A．小球的高度一定降低B．彈簧彈力的大小一定不變C．小球?qū)U壓力的大小一定變大D．小球所受合外力的大小一定變大13．[2021·浙江卷，10]空間站在地球外層的稀薄大氣中繞行，因氣體阻力的影響，軌道高度會(huì)發(fā)生變化．空間站安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)，可對(duì)軌道進(jìn)行修正．圖中給出了國(guó)際空間站在2020.02－2020.08期間離地高度隨時(shí)間變化的曲線，則空間站()A．繞地運(yùn)行速度約為2.0km/sB．繞地運(yùn)行速度約為8.0km/sC．在4月份繞行的任意兩小時(shí)內(nèi)機(jī)械能可視為守恒D．在5月份繞行的任意兩小時(shí)內(nèi)機(jī)械能可視為守恒第38練高考真題1．答案：C解析：由題目所給條件可知紐扣上各點(diǎn)的角速度ω＝2πn＝100πrad/s，則紐扣上距離中心1cm處的點(diǎn)的向心加速度大小a＝ω2r＝（100π）2×0.01m/s2≈1000m/s2，故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．2．答案：B解析：懸停時(shí)所受平臺(tái)的作用力等于萬(wàn)有引力，根據(jù)F＝Geq\f(mM,R2)，可得eq\f(F祝融,F玉兔)＝Geq\f(M火m祝融,Req\o\al(\s\up1(2),\s\do1(火)))∶Geq\f(M月m玉兔,Req\o\al(\s\up1(2),\s\do1(月)))＝eq\f(9,22)×2＝eq\f(9,2)，B正確．3．答案：D解析：根據(jù)核心艙做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由地球的萬(wàn)有引力提供，可得Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r，所以M＝eq\f(v2r,G)＝eq\f(ω2r3,G)＝eq\f(4π2r3,GT2)，即已知核心艙的質(zhì)量和繞地半徑、已知核心艙的質(zhì)量和繞地周期以及已知核心艙的角速度和繞地周期，都不能求解地球的質(zhì)量；若已知核心艙的繞地線速度和繞地半徑可求解地球的質(zhì)量，D正確．4．答案：C解析：銫原子做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即x＝vt1，解得t1＝eq\f(x,v)＝eq\f(0.2,100)s.銫原子做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，拋至最高點(diǎn)用時(shí)eq\f(t2,2)，逆過(guò)程可視為自由落體，即x＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t2,2)))eq\s\up12(2).解得t2＝eq\r(\f(8x,g))＝eq\r(\f(8×0.2,10))＝0.4s，則eq\f(t1,t2)＝eq\f(\f(0.2,100),0.4)＝eq\f(1,200)，C正確．5．答案：C解析：設(shè)火星的半徑為R1、表面的重力加速度為g1，質(zhì)量為m1的物體繞火星表面飛行的周期為T1，則有m1eq\f(4π2,Teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))R1＝m1g1，設(shè)橢圓停泊軌道與火星表面的最近、最遠(yuǎn)距離分別為h1、h2，停泊軌道周期為T2，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有eq\f(Req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1)),Teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))＝eq\f(（\f(h1＋2R1＋h2,2)）3,Teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)))，代入數(shù)據(jù)解得h2＝eq\r(3,\f(2g1Req\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))Teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)),π2))－2R1－h(huán)1≈6×107m，故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．6．答案：D解析：圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，小物體所受的摩擦力方向指向轉(zhuǎn)軸提供向心力，故A錯(cuò)誤；由動(dòng)量定理可知，圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)前，小物體運(yùn)動(dòng)一圈所受摩擦力的沖量大小為零，B錯(cuò)誤；圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，小物體沿運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；由動(dòng)量定理可知，整個(gè)滑動(dòng)過(guò)程摩擦力的沖量大小I＝mωr－0＝mωr，D正確．7．答案：D解析：天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在軌道Ⅱ上做變速運(yùn)動(dòng)，受力不平衡，故A錯(cuò)誤．軌道Ⅰ的半長(zhǎng)軸大于軌道Ⅱ的半長(zhǎng)軸，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在軌道Ⅰ的運(yùn)行周期比在Ⅱ時(shí)長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤．天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器從較高軌道Ⅰ向較低軌道Ⅱ變軌時(shí)，需要在P點(diǎn)點(diǎn)火減速，故C錯(cuò)誤．天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器沿軌道Ⅰ向P飛近時(shí)，萬(wàn)有引力做正功，動(dòng)能增大，速度增大，故D正確．8．答案：D解析：由Geq\f(Mm,r2)＝ma可得a＝eq\f(GM,r2)，故“天問(wèn)一號(hào)”在近火點(diǎn)的加速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的大，A錯(cuò)誤；由開(kāi)普勒第二定律可知，在近火點(diǎn)的運(yùn)行速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的大，B錯(cuò)誤；“天問(wèn)一號(hào)”在停泊軌道上運(yùn)行的過(guò)程機(jī)械能守恒，故“天問(wèn)一號(hào)”在近火點(diǎn)的機(jī)械能等于在遠(yuǎn)火點(diǎn)的機(jī)械能，C錯(cuò)誤；“天問(wèn)一號(hào)”在近火點(diǎn)通過(guò)減速使萬(wàn)有引力等于向心力，可實(shí)現(xiàn)繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)，D正確．9．答案：D解析：繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，可得eq\f(GMm,R2)＝meq\f(4π2,T2)R，則T＝eq\r(\f(4π2R3,GM))，R＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2)).由于一個(gè)火星日的時(shí)長(zhǎng)約為一個(gè)地球日，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0.1倍，則飛船的軌道半徑R飛＝eq\r(3,\f(GM火（2T）2,4π2))＝eq\r(3,\f(G×0.1M地×4×\f(4π2Req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(同)),GM地),4π2))＝eq\r(3,\f(2,5))R同，則eq\f(R飛,R同)＝eq\r(3,\f(2,5))，D正確．10．答案：B解析：由1994年到2002年間恒星S2的觀測(cè)位置圖可知，恒星S2繞黑洞運(yùn)動(dòng)的周期大約為T2＝16年，半長(zhǎng)軸為a＝1000AU，設(shè)黑洞的質(zhì)量為M黑，恒星S2質(zhì)量為m2，由萬(wàn)有引力提供向心力可得Geq\f(M黑m2,a2)＝m2a（eq\f(2π,T2)）2；設(shè)地球質(zhì)量為m1，地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r＝1AU，周期T1＝1年，由萬(wàn)有引力提供向心力可得Geq\f(Mm1,r2)＝m1r（eq\f(2π,T1)）2，聯(lián)立解得黑洞質(zhì)量M黑≈4×106M，選項(xiàng)B正確．11．答案：D解析：設(shè)地球和火星的公轉(zhuǎn)周期分別為T1、T2，則地球和火星的角速度分別為ω1＝eq\f(2π,T1)、ω2＝eq\f(2π,T2)，由題意知火星和地球每隔約26個(gè)月相距最近一次，又火星的軌道半徑大于地球的軌道半徑，則ω1t－ω2t＝2π，由以上可解得T2＝eq\f(156,7)月，則地球與火星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)周期之比T1∶T2＝7∶13，但不能求出兩星球自轉(zhuǎn)周期之比，B錯(cuò)誤；由開(kāi)普勒第三定律eq\f(req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1)),req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2)))＝eq\f(Teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)),Teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)))可求得地球與火星的軌道半徑之比，又由公式Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)得v＝eq\r(\f(GM,r))，即地球與火星的線速度之比可以求得，但由于地球與火星的質(zhì)量關(guān)系未知，因此不能求得地球與火星的動(dòng)能之比，A錯(cuò)誤；由公式Geq\f(Mm,R2)＝mg得g＝eq\f(GM,R2)，由于地球和火星的質(zhì)量關(guān)系以及半徑關(guān)系均未知，則兩星球表面重力加速度的關(guān)系不可求，C錯(cuò)誤；由公式Geq\f(Mm,r2)＝ma得a＝eq\f(GM,r2)，由于兩星球的軌道半徑之比已知，則地球與火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度之比可以求得，D正確．12．答案：BD解析：對(duì)小球受力分析，設(shè)彈力為T，彈簧與水平方向的夾角為θ，則對(duì)小球豎直方向Tsinθ＝mg，而T