新高考物理一輪復習單元素養(yǎng)評價四曲線運動萬有引力與航天（含解析）

單元素養(yǎng)評價(四)曲線運動萬有引力與航天一、單項選擇題1．對于做曲線運動的物體，下列說法正確的是()A．受力可能為零B．加速度可能保持不變C．一定受到變力的作用D．加速度可能和運動方向相同2．如圖所示是靜止在地面上的起吊重物的吊車，某次操作過程中，液壓桿長度收縮，吊臂繞固定轉軸順時針轉動，吊臂上的M、N兩點做圓周運動，此時M點的角速度為ω，ON＝2OM＝2L，則()A．M點的速度方向垂直于液壓桿B．N點的角速度為2ωC．兩點的線速度大小關系為vN＝4vMD．N點的向心加速度大小為2ω2L3．[2022·北京石景山模擬]研究表明，地球自轉在逐漸變慢，3億年前地球自轉的周期約為22小時．假設這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比()A．距地面的高度變大 B．向心加速度變大C．線速度變大 D．角速度變大4.如圖所示，a為放在赤道上相對地球靜止的物體，隨地球自轉做勻速圓周運動，b為在地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星(軌道半徑約等于地球半徑)，c為地球同步衛(wèi)星，以下關于a、b、c的說法中正確的是()A．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運動的向心加速度大小關系為ab>ac>aaB．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運動的角速度大小關系為ωa＝ωc＞ωbC．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運動的線速度大小關系為va＝vb＞vcD．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運動的周期關系為Ta＞Tc＞Tb5．農(nóng)村建房時工人通過徒手拋磚的方式來搬運磚塊．如圖所示，站在地面上的甲以10m/s的速度沿與豎直方向成30°角斜向上拋出磚塊，當磚塊上升到最高點時恰好被樓上的乙接?。谝医幼〈u的同時甲又拋出下一塊磚，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是()A．樓高約為3.75mB．每0.5s搬運一塊磚C．甲、乙間的水平距離須為5mD．乙接住磚塊前瞬間，磚塊的速度恰好為06．如圖所示，當列車以恒定速率通過一段水平圓弧形彎道時，乘客發(fā)現(xiàn)在車廂頂部懸掛玩具小熊的細線與車廂側壁平行，同時觀察放在桌面上水杯內(nèi)的水面(桌面與車廂底板平行).已知此彎道路面的傾角為θ，不計空氣阻力，重力加速度為g.則下列判斷不正確的是()A．列車轉彎時的向心加速度大小為gtanθB．列車的輪緣與軌道均無側向擠壓作用C．水杯受到指向桌面外側的靜摩擦力D．水杯內(nèi)水面與桌面平行7.[2022·河南九師模擬]如圖所示，ABC是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道，AB水平，長度為2R，BC是半徑為R的四分之一的圓弧，與AB相切于B點．為了研究空氣動力學問題，現(xiàn)將一小球從距AB水平面高2R的E處以一定初速度水平拋出，由于存在水平向右的風的作用力，且該風力為恒力(其他方向空氣的作用力不計)，小球恰好無碰撞地從C點進入圓弧軌道，并沿圓弧軌道運動到水平面上．已知拋出點距C點的水平距離為R，重力加速度為g，則該過程中小球速度為零位置到B點的距離為()A．0.5RB．RC．1.5RD．2R二、多項選擇題8．北京時間2021年2月4日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，成功將通信技術試驗衛(wèi)星六號發(fā)射升空，衛(wèi)星進入預定軌道．通信技術試驗衛(wèi)星六號主要用于衛(wèi)星通信、廣播電視、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務，并開展相關技術試驗驗證．假設質(zhì)量為m(包含燃料的質(zhì)量)的“衛(wèi)星六號”通過發(fā)動機點火，在很短時間內(nèi)從噴口向外噴出質(zhì)量為Δm的燃氣使其實現(xiàn)向較低的軌道變軌，燃氣噴出時的速度大小為v，衛(wèi)星在變軌前做半徑為r的勻速圓周運動，速度大小為v0，地球的半徑為R，則下列說法正確的是()A．噴氣方向與“衛(wèi)星六號”的運行方向相反B．地球的密度為eq\f(3veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))r,4πGR3)C．在變軌過程中“衛(wèi)星六號”的機械能守恒、動量守恒D．在燃氣噴出后的瞬間，“衛(wèi)星六號”的動量大小為mv0－Δmv9．[2022·廣州1月模擬]如圖，用手捏住細線，讓質(zhì)量m＝2kg的小球在光滑水平桌面上以v＝1m/s的速率做勻速圓周運動，運動半徑r＝0.3m，某時刻突然松手，使細線迅速放長0.2m后，又迅速捏住細線，使小球在更大半徑的圓上做勻速圓周運動．已知兩圓為同心圓，則()A．細線迅速放長0.2m所經(jīng)歷的時間為0.2sB．在大圓上運動時，小球的角速度為1.2rad/sC．迅速捏住細線的過程，小球動能損失0.36JD．在大圓上運動時，細線對小球的拉力為1.44N10．中國女排曾以傲人的成績多次奪冠．如圖(a)為排球比賽場地示意圖，其長度為2s，寬度為s，球網(wǎng)高度為H.運動員在某次發(fā)球中，距離球網(wǎng)中心正前方某處，彈跳后將球從比網(wǎng)高出h處水平拍出(發(fā)球點圖中未畫出)，將排球扣到對方場地上，排球的速度方向與水平方向夾角的正切值tanθ與排球運動時間t的關系如圖(b)所示，排球可看成質(zhì)點，忽略空氣阻力，重力加速度為g，下列說法正確的是()A．排球落在場地上時豎直方向的速度大小為eq\r(2g（H＋h）)B．排球初速度的大小為eq\r(2g)m/sC．運動員在球網(wǎng)中心正前方的底線處發(fā)球時，一定會過網(wǎng)D．球不出界時，發(fā)球點與球網(wǎng)中心的最大水平距離dm＝eq\r(8g（H＋h）－\f(s2,4))－sm

三、非選擇題11．如圖所示，圖甲為“用向心力演示器驗證向心力公式”的實驗示意圖，圖乙為俯視圖．圖中A、B槽分別與a、b輪同軸固定，且a、b輪半徑相同，a、b兩輪在皮帶的帶動下勻速轉動．(1)兩槽轉動的角速度ωA________(選填“＞”“＝”或“＜”)ωB.(2)現(xiàn)有兩質(zhì)量相同的鋼球，①球放在A槽的邊緣，②球放在B槽的邊緣，它們到各自轉軸的距離之比為2∶1.則鋼球①、②的線速度之比為________；受到的向心力之比為________．12．一長l＝0.80m的輕繩一端固定在O點，另一端連接一質(zhì)量m＝0.10kg的小球，懸點O距離水平地面的高度H＝1.00m．開始時小球處于A點，此時輕繩拉直處于水平方向上，如圖所示．讓小球從靜止釋放，當小球運動到B點時，輕繩碰到懸點O正下方一個固定的釘子P時立刻斷裂．不計輕繩斷裂的能量損失，重力加速度g取10m/s2.求：(1)當小球運動到B點時的速度大??；(2)繩斷裂后球從B點拋出并落在水平地面的C點，求C點與B點之間的水平距離；(3)若OP＝0.6m，輕繩碰到釘子P時繩中拉力達到所能承受的最大拉力斷裂，求輕繩能承受的最大拉力．單元素養(yǎng)評價(四)曲線運動萬有引力與航天1．解析：做曲線運動的物體，一定做變速運動，有加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知，所受合力不為零，故A錯誤；物體做曲線運動的條件是合力與速度不在同一條直線上，即加速度與物體運動方向不在同一直線上，該合力可以是變力，也可以保持不變，即加速度可以保持不變，如平拋運動，故B正確，C、D錯誤．答案：B2．解析：吊臂是繞固定轉軸O旋轉的，因此M點的速度方向垂直于吊臂，故A錯誤；M、N點在吊臂上繞同一固定轉軸O旋轉，有相同的角速度，即N點的角速度應該等于M點的角速度，故B錯誤；根據(jù)v＝ωr可知vN＝2vM，故C錯誤；根據(jù)a＝ω2r可知，N點的向心加速度大小為aN＝2ω2L，故D正確．答案：D3．解析：同步衛(wèi)星的周期等于地球的自轉周期，根據(jù)GMmr2＝m2πT2r可知，衛(wèi)星的周期越大，軌道半徑越大，所以地球自轉變慢后，同步衛(wèi)星需要在更高的軌道上運行，A正確；又由GMmr2＝mv2r＝mω2r＝ma可知：答案：A4．解析：地球赤道上的物體與同步衛(wèi)星具有相同的角速度，所以ωa＝ωc，根據(jù)a＝rω2知，c的向心加速度大于a的向心加速度，根據(jù)a＝GMr2得b的向心加速度大于c的向心加速度，由ω＝GMr3可知ωb>ωc，故A正確，B錯誤．根據(jù)v＝rω可知，c的線速度大于a的線速度，根據(jù)v＝GMr得b的線速度大于c的線速度，故C錯誤．c為同步衛(wèi)星，所以Ta＝Tc，根據(jù)T＝2πr答案：A5．解析：當磚塊上升到最高點時恰好被樓上的乙接住，則在豎直方向上的初速度有vy＝v0cos30°＝10×32m/s＝53m/s，故樓高為h＝vy22g＝5322×10m＝3.75m，故A正確；設每塊磚到達最高點時間為t，則有t＝vyg＝5310s＝32s，故每32s搬運一塊磚，故B錯誤；乙接住磚時，甲、乙間的水平距離x應為x＝vxt＝(v0sin30°)t＝10答案：A6.解析：設玩具小熊的質(zhì)量為m，則玩具小熊受到的重力mg、細線的拉力FT的合力提供玩具小熊隨車做水平面內(nèi)圓弧運動，合力為F(如圖)，有：mgtanθ＝ma，可知列車在轉彎時的向心加速度大小為a＝gtanθ，A項正確；列車的向心加速度a＝gtanθ由列車的重力與軌道的支持力的合力提供，故列車的輪緣與軌道均無側向擠壓作用，B項正確；水杯的向心加速度a＝gtanθ由水杯的重力與桌面的支持力的合力提供，水杯與桌面間的靜摩擦力為零，C項錯誤；在杯內(nèi)水面取一微小質(zhì)量元，此微元受到的重力與支持力的合力產(chǎn)生的加速度大小為a＝gtanθ，可知水杯內(nèi)水面與水平方向的傾斜角等于θ，水杯內(nèi)水面與桌面平行，D項正確．答案：C7．解析：小球在運動過程中受重力和風力作用，豎直分運動為自由落體運動，有R＝12gt2，水平分運動為勻減速直線運動．設初速度為v0，因小球恰能無碰撞地進入圓弧軌道，說明小球運動到C處時，水平分速度恰好減小到零，故有R＝v0+02t，得v0＝2gR；設風力大小為F，根據(jù)牛頓第二定律得a＝Fm，有v02＝2aR，得F＝mg.對整個運動過程，由動能定理有mg×2R－F×(2R＋x答案：B8．解析：根據(jù)題意及降軌原理可知“衛(wèi)星六號”的速度要減小，根據(jù)反沖原理可知噴氣方向與“衛(wèi)星六號”的運行方向相同，故A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力可得GMmr2＝mv02r，則地球密度ρ＝MV＝3v02r4πGR3，故B正確；噴氣過程中，“衛(wèi)星六號”和噴出的燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒，但“衛(wèi)星六號”的動量不守恒且機械能也不守恒，故C錯誤；根據(jù)“衛(wèi)星六號”和噴出的燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒有mv0＝(m－Δm)v′＋答案：BD9．解析：松手后，小球先做勻速直線運動，如圖所示，設小球做直線運動的位移為x，有x＝r+Δl2?r2＝0.4m，所經(jīng)歷的時間為t＝xv＝0.4s，選項A錯誤．在大圓上運動時，小球的線速度為vt＝v·cosθ＝v·rr+Δl＝0.6m/s，在大圓上運動時，小球的角速度為ω＝vtr+Δl＝1.2rad/s，選項B正確．迅速捏住細線的過程，小球動能變化量為ΔEk＝12答案：BD10．解析：由排球在豎直方向做自由落體運動可得vy末2＝2g(H＋h)，解得vy末＝2gH+h，選項A正確；由平拋運動規(guī)律有vy＝gt，tanθ＝vyv0，則tanθ＝gtv0，結合圖像可知圖(b)所示圖像的斜率k＝tanθt＝12s－1，聯(lián)立解得v0＝2gm/s，選項B錯誤；從底線處發(fā)球，恰能過網(wǎng)的情況下有s＝v0th，h＝12gth2，得v0＝sg2h，又v0＝2gm/s，聯(lián)立求得此時h＝s28gm，故若能過網(wǎng)，必然需滿足h＞s28gm，由于h值未知，故無法判斷球能否過網(wǎng)，選項C錯誤；球不出界時，球最遠可扣到對方場地底線與邊線交點處，排球做平拋運動，平拋運動時間為t＝2H+hg，而初速度答案：AD11．解析：(1)因兩輪a、b轉動的角速度相同，而兩槽的角速度與兩輪角速度相同，則兩槽轉動的角速度相等，即ωA＝ωB；(2)鋼球①、②的角速度相同，半徑之比為2∶1，則根據(jù)v＝ωr可知，線速度之比為2∶1；根據(jù)F＝mω2r可知