高考物理一輪復習 第四章 曲線運動 萬有引力與航天高頻考點真題驗收全通關-人教版高三物理試題

第四章高頻考點真題驗收全通關高頻考點一：運動的合成與分解1.(2011·上海高考)如圖1所示，人沿平直的河岸以速度v行走，且通過不可伸長的繩拖船，船沿繩的方向行進，此過程中繩始終與水面平行。當繩與河岸的夾角為α時，船的速率為()圖1A．vsinα B．eq\f(v,sinα)C．vcosα D．eq\f(v,cosα)2．(2011·江蘇高考)如圖2所示，甲、乙兩同學從河中O點出發(fā)，分別沿直線游到A點和B點后，立即沿原路線返回到O點，OA、OB分別與水流方向平行和垂直，且OA＝OB。若水流速度不變，兩人在靜水中游速相等，則他們所用時間t甲、t乙的大小關系為()圖2A．t甲<t乙 B．t甲＝t乙C．t甲>t乙 D．無法確定高頻考點二：拋體運動問題3．(多選)(2013·江蘇高考)如圖3所示，從地面上同一位置拋出兩小球A、B，分別落在地面上的M、N點，兩球運動的最大高度相同?？諝庾枇Σ挥嫞瑒t()圖3A．B的加速度比A的大B．B的飛行時間比A的長C．B在最高點的速度比A在最高點的大D．B在落地時的速度比A在落地時的大4．(2013·北京高考)在實驗操作前應該對實驗進行適當?shù)姆治?。研究平拋運動的實驗裝置示意如圖4。小球每次都從斜槽的同一位置無初速釋放，并從斜槽末端水平飛出。改變水平板的高度，就改變了小球在板上落點的位置，從而可描繪出小球的運動軌跡。某同學設想小球先后三次做平拋，將水平板依次放在如圖1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距。若三次實驗中，小球從拋出點到落點的水平位移依次為x1、x2、x3，機械能的變化量依次為ΔE1、ΔE2、ΔE3，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是()圖4A．x2－x1＝x3－x2，ΔE1＝ΔE2＝ΔE3B．x2－x1>x3－x2，ΔE1＝ΔE2＝ΔE3C．x2－x1>x3－x2，ΔE1<ΔE2<ΔE3D．x2－x1<x3－x2，ΔE1<ΔE2<ΔE35．(多選)(2012·江蘇高考)如圖5所示，相距l(xiāng)的兩小球A、B位于同一高度h(l、h均為定值)。將A向B水平拋出的同時，B自由下落。A、B與地面碰撞前后，水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反。不計空氣阻力及小球與地面碰撞的時間，則()圖5A．A、B在第一次落地前能否相碰，取決于A的初速度B．A、B在第一次落地前若不碰，此后就不會相碰C．A、B不可能運動到最高處相碰D．A、B一定能相碰高頻考點三：圓周運動問題6.(多選)(2013·全國卷Ⅱ)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖6，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當汽車行駛的速率為v0時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢。則在該彎道處()圖6A．路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低B．車速只要低于v0，車輛便會向內(nèi)側(cè)滑動C．車速雖然高于v0，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側(cè)滑動D．當路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰時相比，v0的值變小7．(2013·江蘇高考)如圖7所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影響，當旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是()圖7A．A的速度比B的大B．A與B的向心加速度大小相等C．懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D．懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小8．(多選)(2012·廣東高考)圖8是滑道壓力測試的示意圖，光滑圓弧軌道與光滑斜面相切，滑道底部B處安裝一個壓力傳感器，其示數(shù)N表示該處所受壓力的大小，某滑塊從斜面上不同高度h處由靜止下滑，通過B時，下列表述正確的有()圖8A．N小于滑塊重力 B．N大于滑塊重力C．N越大表明h越大 D．N越大表明h越小高頻考點四：天體質(zhì)量和密度的估算9．(2011·福建高考)“嫦娥二號”是我國月球探測第二期工程的先導星。若測得“嫦娥二號”在月球(可視為密度均勻的球體)表面附近圓形軌道運行的周期T，已知引力常量為G，半徑為R的球體體積公式V＝eq\f(4,3)πR3，則可估算月球的()A．密度 B．質(zhì)量C．半徑 D．自轉(zhuǎn)周期10．(2013·大綱卷)“嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200km的圓形軌道上運行，運行周期為127分鐘。已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，月球半徑約為1.74×103A．8.1×1010kgC．5.4×1019kg11．(多選)(2011·江蘇高考)一行星繞恒星做圓周運動。由天文觀測可得，其運行周期為T，速度為v，引力常量為G，則()A．恒星的質(zhì)量為eq\f(v3T,2πG)B．行星的質(zhì)量為eq\f(4π2v3,GT2)C．行星運動的軌道半徑為eq\f(vT,2π)D．行星運動的加速度為eq\f(2πv,T)高頻考點五：天體運行參量的分析與比較12．(2011·北京高考)由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的()A．質(zhì)量可以不同 B．軌道半徑可以不同C．軌道平面可以不同 D．速率可以不同13．(2012·浙江高考)如圖9所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶。假設該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運動。下列說法正確的是()圖9A．太陽對各小行星的引力相同B．各小行星繞太陽運動的周期均小于一年C．小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值D．小行星帶內(nèi)各小行星圓周運動的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值14．(2013·上海高考)小行星繞恒星運動，恒星均勻地向四周輻射能量，質(zhì)量緩慢減小，可認為小行星在繞恒星運動一周的過程中近似做圓周運動。則經(jīng)過足夠長的時間后，小行星運動的()A．半徑變大 B．速率變大C．角速度變大 D．加速度變大15．(多選)(2012·江蘇高考)2011年8月，“嫦娥二號”成功進入了環(huán)繞“日地拉格朗日點”的軌道，我國成為世界上第三個造訪該點的國家。如圖10所示，該拉格朗日點位于太陽和地球連線的延長線上，一飛行器處于該點，在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動，則此飛行器的()圖10A．線速度大于地球的線速度B．向心加速度大于地球的向心加速度C．向心力僅由太陽的引力提供D．向心力僅由地球的引力提供高頻考點六：衛(wèi)星變軌與能量變化分析16．(2012·山東高考)2011年11月3日，“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器成功實施了首次交會對接。任務完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神舟九號”交會對接。變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運行軌道均可視為圓軌道，對應的軌道半徑分別為R1、R2，線速度大小分別為v1、v2。則eq\f(v1,v2)等于()A．eq\r(\f(R13,R23)) B．eq\r(\f(R2,R1))C．eq\f(R22,R12) D．eq\f(R2,R1)17．(2012·天津高考)一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，假如該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運動，動能減小為原來的eq\f(1,4)，不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則變軌前后衛(wèi)星的()A．向心加速度大小之比為4∶1B．角速度大小之比為2∶1C．周期之比為1∶8D．軌道半徑之比為1∶218．(2013·安徽高考)質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時，引力勢能可表示為Ep＝－eq\f(GMm,r)，其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量。該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運動，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時間后其圓周運動的半徑變?yōu)镽2，此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為()A．GMmeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,R2)－\f(1,R1))) B．GMmeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,R1)－\f(1,R2)))C．eq\f(GMm,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,R2)－\f(1,R1))) D．eq\f(GMm,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,R1)－\f(1,R2)))高頻考點七：平拋運動、圓周運動與其他力學知識的綜合19．(2012·福建高考)如圖11，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)速達到某一數(shù)值時，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開始做平拋運動。現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R＝0.5m，離水平地面的高度H＝0.8m，物塊平拋落地過程水平位移的大小s＝0.4m。設物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2。求：圖11(1)物塊做平拋運動的初速度大小v0；(2)物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)μ。20．(2013·福建高考)如圖12，一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點，下端系一質(zhì)量m＝1.0kg的小球。現(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放，當它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷，小球平拋后落在水平地面上的C點。地面上的D點與OB在同一豎直線上，已知繩長L＝1.0m，B點離地高度H＝1.0m，A、B兩點的高度差h＝0.5m，重力加速度g取10m/s2，不計空氣影響，求：圖12(1)地面上DC兩點間的距離s；(2)輕繩所受的最大拉力大小。21．(2012·山東高考)如圖13所示，一工件置于水平地面上，其AB段為一半徑R＝1.0m的光滑圓弧軌道，BC段為一長度L＝0.5m的粗糙水平軌道，二者相切于B點，整個軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點為圓弧軌道上的一個確定點。一可視為質(zhì)點的物塊，其質(zhì)量m＝0.2kg，與BC間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.4。工件質(zhì)量M＝0.8kg，與地面間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.1。(g取10m/s2)圖13(1)若工件固定，將物塊由P點無初速度釋放，滑至C點時恰好靜止，求P、C兩點間的高度差h。(2)若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點與工件保持相對靜止，一起向左做勻加速直線運動。①求F的大小。②當速度v＝5m/s時，使工件立刻停止運動(即不考慮減速的時間和位移)，物塊飛離圓弧軌道落至BC段，求物塊的落點與B點間的距離。22．(2014·浙江高考)如圖14所示，裝甲車在水平地面上以速度v0＝20m/s沿直線前進，車上機槍的槍管水平，距地面高為h＝1.8m。在車正前方豎直立一塊高為兩米的長方形靶，其底邊與地面接觸。槍口與靶距離為L時，機槍手正對靶射出第一發(fā)子彈，子彈相對于槍口的初速度為v＝800m/s。在子彈射出的同時，裝甲車開始勻減速運動，行進s＝90m后停下。裝甲車停下后，機槍手以相同方式射出第二發(fā)子彈。(不計空氣阻力，子彈看成質(zhì)點，重力加速度g＝10m/s2)圖14(1)求裝甲車勻減速運動時的加速度大??；(2)當L＝410m時，求第一發(fā)子彈的彈孔離地的高度，并計算靶上兩個彈孔之間的距離；(3)若靶上只有一個彈孔，求L的范圍。答案1．選C人的速度為合速度，當人沿平直的河岸以速度v行走時，可將人的速度分解為沿繩方向的分速度和垂直于繩方向的分速度，沿繩方向的分速度即為船行駛的速度，故船的速度為vcosα，選項C正確。2．選C設水流的速度為v水，學生在靜水中的速度為v人，從題意可知v人>v水，設OA＝OB＝L，對甲同學t甲＝eq\f(L,v人＋v水)＋eq\f(L,v人－v水)＝eq\f(2v人L,v人2－v水2)，對乙同學來說，要想垂直到達B點，其速度方向要指向上游，并且來回時間相等，即t乙＝eq\f(2L,\r(v人2－v水2))，則eq\f(t甲,t乙)＝eq\f(v人,\r(v人2－v水2))即t甲>t乙，C正確。3．選CD本題考查拋體運動的規(guī)律，意在考查考生對拋體運動特點的理解與應用。做拋體運動的物體只有重力作用，加速度都是重力加速度，A項錯誤；由于兩球上升時在豎直方向做的是豎直上拋運動，上升的高度相等，因此運動的時間相等，B項錯誤；由于水平方向都做勻速直線運動，且在相等時間內(nèi)B運動的水平位移大，因此B在水平方向的分速度大，在最高點時豎直分速度為零，因此最高點的速度等于水平分速度，C項正確；兩小球回到地面時在豎直方向的分速度相等，而B的水平分速度大，因此落回地面時B的合速度大，D項正確。4．選B因水平板1、2的間距等于水平板2、3的間距，則小球在水平板1、2之間運動的時間大于小球在水平板2、3之間運動的時間，因小球在水平方向做勻速運動，有x2－x1>x3－x2，又因小球在平拋運動過程中機械能守恒，則有ΔE1＝ΔE2＝ΔE3＝0，故B項正確，其他選項錯誤。5．選ADA、B兩球在第一次落地前沿豎直方向均做自由落體運動，若在落地時相遇，則A球水平拋出的初速度v0＝eq\f(l,t)，又h＝eq\f(1,2)gt2，解得v0＝leq\r(\f(g,2h))，只要A的水平初速度大于v0，A、B兩球就可在第一次落地前相碰，A正確；若A、B在第一次落地前不能碰撞，則落地反彈后的過程中，由于A向右的水平速度保持不變，所以當A的水平位移為l時，即在t＝eq\f(l,v0)時，A、B一定相碰，在t＝eq\f(l,v0)時，A、B可能在最高點，也可能在豎直高度h中的任何位置，所以B、C錯誤，D正確。6．選AC汽車以速率v0轉(zhuǎn)彎，需要指向內(nèi)側(cè)的向心力，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，說明此處公路內(nèi)側(cè)較低外側(cè)較高，選項A正確。車速只要低于v0，車輛便有向內(nèi)側(cè)滑動的趨勢，但不一定向內(nèi)側(cè)滑動，選項B錯誤。車速雖然高于v0，由于車輪與地面有摩擦力，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側(cè)滑動，選項C正確。根據(jù)題述，汽車以速率v0轉(zhuǎn)彎，需要指向內(nèi)側(cè)的向心力，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，沒有受到摩擦力，所以當路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰時相比，轉(zhuǎn)彎時v0的值不變，選項D錯誤。7．選DA、B兩個座椅都繞中心軸做勻速圓周運動，角速度相等，由于B的半徑大，由v＝rω可知，B的線速度大，A項錯誤；由a＝rω2可知，B的向心加速度大，B項錯誤；由F＝mrω2可知，B受到的向心力大，而向心力是由纜繩拉力的水平分力提供的，即Tsinθ＝mrω2，而豎直方向Tcosθ＝mg，因此，tanθ＝eq\f(rω2,g)，因此懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角不等，C項錯誤；半徑大的θ大，由Tcosθ＝mg可知，對應的拉力就大，D項正確。8．選BC設滑塊到達B點時的速度為v，根據(jù)向心力公式得：N－mg＝meq\f(v2,R)，根據(jù)機械能守恒定律可得：mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得N＝mg(1＋eq\f(2h,R))，所以B、C正確。9．選A“嫦娥二號”在近月表面做勻速圓周運動，已知周期T，有Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(4π2,T2)·R，無法求出月球半徑R及質(zhì)量M，但結(jié)合球體體積公式可估算出密度，A正確。10．選D本題考查萬有引力定律的應用，意在考查考生利用萬有引力定律估算的能力。對“嫦娥一號”探月衛(wèi)星，由于萬有引力提供其做圓周運動的向心力，則Geq\f(Mm,R＋h2)＝meq\f(4π2,T2)(R＋h)，整理得：M＝eq\f(4π2,GT2)(R＋h)3，代入數(shù)據(jù)可得M≈7.4×1022kg，則D正確。11．選ACD因v＝ωr＝eq\f(2πr,T)，所以r＝eq\f(vT,2π)，C正確；結(jié)合萬有引力定律公式eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，可解得恒星的質(zhì)量M＝eq\f(v3T,2πG)，A正確；因不知行星和恒星之間的萬有引力的大小，所以行星的質(zhì)量無法計算，B錯誤；行星的加速度a＝ω2r＝eq\f(4π2,T2)×eq\f(vT,2π)＝eq\f(2πv,T)，D正確。12．選A同步衛(wèi)星軌道只能在赤道平面內(nèi)，高度一定，軌道半徑一定，速率一定，但質(zhì)量可以不同，A項正確。13．選C因各小行星到太陽中心的距離不同，皆大于地球到太陽中心的距離，根據(jù)萬有引力公式Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝m(eq\f(2π,T))2r＝ma，知太陽對各小行星的引力不相同，各小行星繞太陽運動的周期均大于一年，則選項A、B錯誤，由a＝eq\f(GM,r2)和v2＝eq\f(GM,r)，r小，a大，r大，v小，則選項C正確，D錯誤。14．選A恒星均勻地向四周輻射能量，質(zhì)量緩慢減小，二者之間的萬有引力減小，小行星運動的半徑增大，速率減小，角速度減小，加速度減小，選項A正確，B、C、D錯誤。15．選AB飛行器與地球同步繞太陽運動，說明二者角速度、周期相同，則線速度v＝ωr，因飛行器的軌道半徑大，所以飛行器的線速度大于地球的線速度，A正確；因向心加速度a＝ω2r，所以飛行器的向心加速度大于地球的向心加速度，B正確；由題意可知飛行器的向心力應由太陽和地球?qū)︼w行器的引力的合力提供，C、D錯誤。16．選B“天宮一號”做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，由Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)可得v＝eq\r(\f(GM,R))，則變軌前后eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(R2,R1))，選項B正確。17．選C由萬有引力提供向心力，eq\f(GMm,R2)＝eq\f(mv2,R)，可得v＝eq\r(\f(GM,R))。根據(jù)動能減小為原來的eq\f(1,4)可知，速度減小為原來的eq\f(1,2)，軌道半徑增加到原來的4倍，向心加速度a＝eq\f(GM,R2)減小到原來的eq\f(1,16)，向心加速度大小之比為16∶1，軌道半徑之比為1∶4，選項A、D錯誤。由角速度公式ω＝eq\f(v,R)，可知角速度減小為原來的eq\f(1,8)，角速度大小之比為8∶1，根據(jù)周期與角速度成反比可知，周期之比為1∶8，選項B錯誤，C正確。18．選C本題考查萬有引力與航天，意在考查考生對萬有引力定律、圓周運動相關公式的應用能力。衛(wèi)星做勻速圓周運動，有eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，變形得eq\f(1,2)mv2＝eq\f(GMm,2r)，即衛(wèi)星的動能Ek＝eq\f(GMm,2r)，結(jié)合題意，衛(wèi)星的機械能E＝Ek＋Ep＝－eq\f(GMm,2r)，題述過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量等于衛(wèi)星的機械能損失，即Q＝E1－E2＝－eq\f(GMm,2R1)－(－eq\f(GMm,2R2))＝eq\f(GMm,2)(eq\f(1,R2)－eq\f(1,R1))。19．解析：(1)物塊做平拋運動，在豎直方向上有H＝eq\f(1,2)gt2①在水平方向上有s＝v0t②由①②式解得v0＝seq\r(\f(g,2H))＝1m/s。③(2)物塊離開轉(zhuǎn)臺時，最大靜摩擦力提供向心力，有fm＝meq\f(v02,R)④fm＝μN＝μmg⑤由③④⑤式解得μ＝eq\f(v02,gR)μ＝0.2。答案：(1)1m/s(2)0.220．解析：本題考查曲線運動及功能關系的分析，意在考查考生對基本運動形式的分析以及功能關系應用的能力。(1)小球從A到B過程機械能守恒，有mgh＝eq\f(1,2)mvB2①小球從B到C做平拋運動，在豎直方向上