高中物理學(xué)考復(fù)習(xí)階段檢測(cè)卷4曲線運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力與宇宙航行含答案

階段檢測(cè)卷(四)曲線運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力與宇宙航行一、選擇題(本題共18小題,每小題3分,共54分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的,不選、多選、錯(cuò)選均不得分)1.現(xiàn)在很多教室都安裝可以沿水平方向滑動(dòng)的黑板,在黑板以某一速度向左勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí),一位教師用粉筆在黑板上畫(huà)線,粉筆相對(duì)于墻壁從靜止開(kāi)始先勻加速向下畫(huà),接著勻減速向下畫(huà)直到停止,則粉筆在黑板畫(huà)出的軌跡可能為圖中的()2.同學(xué)們課間在玩一種叫“扔彈珠”的游戲,水平地面放置一小桶,規(guī)則是將彈珠水平拋出,人站在畫(huà)線區(qū)域外,投入小桶可得分。某次同學(xué)投彈珠后軌跡如圖所示,不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法不正確的是()A.為了投進(jìn)彈珠,可適當(dāng)減小拋出球的初速度B.為了投進(jìn)彈珠,可適當(dāng)抬高手臂C.為了投進(jìn)彈珠,人往后退幾步,稍稍遠(yuǎn)離小桶D.為了投進(jìn)彈珠,人適當(dāng)下蹲后再拋3.小球平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片如圖所示,頻閃時(shí)間間隔相等。若不計(jì)空氣阻力,當(dāng)小球在不同位置時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.加速度相同B.速度大小相等C.速度方向相同D.速度豎直分量大小相等4.如圖所示為運(yùn)動(dòng)員在短道速滑比賽中過(guò)彎道。假定兩位運(yùn)動(dòng)員在過(guò)彎道時(shí)保持各自的速率恒定,一位運(yùn)動(dòng)員在內(nèi)道(ω1、v1),一位運(yùn)動(dòng)員在外道(ω2、v2),他們同時(shí)進(jìn)入彎道同時(shí)出彎道,則他們的角速度與線速度大小的關(guān)系為()A.ω1<ω2,v1=v2 B.ω1>ω2,v1<v2C.ω1=ω2,v1<v2 D.ω1<ω2,v1>v25.修正帶的結(jié)構(gòu)如圖所示,包括上下蓋座、大小齒輪、壓嘴座等部件,大小齒輪分別嵌合于大小軸孔中,設(shè)大小齒輪相互吻合,a、b點(diǎn)分別位于大小齒輪的邊緣,c點(diǎn)位于大齒輪的半徑中點(diǎn),當(dāng)紙帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)()A.大小齒輪的轉(zhuǎn)向相同B.a、b點(diǎn)的線速度相同C.b、c點(diǎn)的角速度相同D.b點(diǎn)的向心加速度最大6.(2021年浙江7月學(xué)考)如圖所示,乒乓球從斜面上滾下后在水平桌面上沿直線運(yùn)動(dòng)。在與乒乓球運(yùn)動(dòng)路線垂直的方向上橫放一個(gè)紙筒(紙筒開(kāi)口略大于乒乓球直徑)。人趴在桌子邊沿并鼓起嘴巴正對(duì)紙筒口,當(dāng)乒乓球經(jīng)過(guò)筒口時(shí),對(duì)著乒乓球向筒口吹氣,則乒乓球被吹后()A.保持原運(yùn)動(dòng)方向繼續(xù)前進(jìn)B.一定能沿吹氣方向進(jìn)入紙筒C.偏離原運(yùn)動(dòng)方向滾向紙筒左側(cè)D.偏離原運(yùn)動(dòng)方向滾向紙筒右側(cè)7.如圖所示,這是游樂(lè)場(chǎng)中名為“搖頭飛椅”的設(shè)備,其機(jī)頂上的“傘蓋”可以在不同角度的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),在某段時(shí)間內(nèi),“傘蓋”在水平面內(nèi)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn),使游客和椅子也在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。則“傘蓋”保持在水平面內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.游客所需向心力由重力和繩子的拉力提供B.游客所受合力做正功C.若轉(zhuǎn)速變大,游客將受到離心力作用D.若轉(zhuǎn)速變大,游客將會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)8.洗衣機(jī)的甩干筒在旋轉(zhuǎn)時(shí)有衣服附在筒壁上,則此時(shí)()A.衣服受重力、筒壁的彈力和摩擦力、離心力作用B.衣服隨筒壁做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由筒壁的彈力和重力的合力提供C.筒壁對(duì)衣服的摩擦力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大D.筒壁對(duì)衣服的彈力隨著衣服含水量的減少而減小9.“摩天輪”是游樂(lè)場(chǎng)非常受歡迎的項(xiàng)目。如圖所示,一摩天輪在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),其半徑為40m,轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間為1min,有一質(zhì)量為50kg的游客在觀光艙中隨摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng),計(jì)算時(shí)取π=3,g取10m/s2,下列說(shuō)法正確的是()A.游客在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受合力不變B.游客過(guò)最高點(diǎn)的速度約為20m/sC.游客在最低點(diǎn),觀光艙對(duì)游客的作用力約為520ND.游客在與圓心等高處,觀光艙對(duì)游客的作用力豎直向上10.如圖所示,小球從靜止開(kāi)始沿光滑曲面軌道AB滑下,從B端水平飛出,落到一個(gè)與地面成θ=37°的斜面上,撞擊點(diǎn)為C。已知斜面上端與曲面末端B相連,A、B間的高度差為h,則B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間為()A.3h2g BC.22h3g 11.關(guān)于萬(wàn)有引力,下列說(shuō)法正確的是()A.萬(wàn)有引力只有在研究天體與天體之間的作用時(shí)才有價(jià)值B.由于一個(gè)蘋果的質(zhì)量很小,所以地球?qū)λ娜f(wàn)有引力幾乎可以忽略C.地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)大于衛(wèi)星對(duì)地球的萬(wàn)有引力D.地球表面的大氣層是因?yàn)槿f(wàn)有引力的約束而存在于地球表面附近12.我國(guó)已在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭,成功將虹云工程技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道。若將衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),通過(guò)觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T和轉(zhuǎn)動(dòng)速度v,已知該衛(wèi)星質(zhì)量只有47kg,引力常量為G,且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,根據(jù)以上信息無(wú)法計(jì)算出()A.衛(wèi)星受到的向心力B.衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度C.地球的密度D.地球的質(zhì)量13.一名航天員來(lái)到一個(gè)星球上,如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半,它的直徑也是地球直徑的一半,那么這名航天員在該星球上所受的萬(wàn)有引力大小是他在地球上所受萬(wàn)有引力大小的()A.14 B.C.2倍 D.4倍14.有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星,a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng),b在近地軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測(cè)衛(wèi)星,各衛(wèi)星排列位置如圖所示。關(guān)于這四顆衛(wèi)星,下列說(shuō)法正確的是()A.a的向心加速度等于重力加速度gB.c在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角是πC.在相同時(shí)間內(nèi),這四個(gè)衛(wèi)星中b轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)D.d的圓周運(yùn)動(dòng)周期有可能是20小時(shí)15.某位同學(xué)設(shè)想的人造地球衛(wèi)星軌道(衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉)如圖所示,其中不可能的是()16.關(guān)于經(jīng)典力學(xué),下列說(shuō)法正確的是()A.適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)B.僅適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)C.經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量與其運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)D.經(jīng)典力學(xué)中,物體的長(zhǎng)度與其運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)17.如圖所示為我國(guó)首顆高分辨率光學(xué)成像衛(wèi)星——高分四號(hào),關(guān)于這顆地球同步衛(wèi)星的相關(guān)說(shuō)法正確的是()A.衛(wèi)星相對(duì)地心是靜止的B.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度不變C.研究該衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)不能將其看成質(zhì)點(diǎn)D.相對(duì)地面衛(wèi)星的位置坐標(biāo)不發(fā)生變化18.2020年12月1日,嫦娥五號(hào)探測(cè)器著陸月球,持續(xù)約2天的月面工作,采集2千克左右的月球樣品。嫦娥五號(hào)探測(cè)器在著陸之前先貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)得探測(cè)器繞月運(yùn)行周期為T。已知引力常量為G,由以上數(shù)據(jù)能求出的物理量是()A.月球的第一宇宙速度B.月球的質(zhì)量C.月球表面的重力加速度D.月球的密度二、非選擇題(共5小題,共46分)19.(8分)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中:(1)研究平拋運(yùn)動(dòng),下面哪些做法可以減小實(shí)驗(yàn)誤差。

A.使用密度大、體積小的鋼球B.盡量減小鋼球與斜槽間的摩擦C.實(shí)驗(yàn)時(shí),讓小鋼球每次都從同一高度由靜止開(kāi)始滾下D.使斜槽末端切線保持水平(2)為使小鋼球水平拋出,必須調(diào)整斜槽,使其末端的切線成水平方向,檢查方法是。

(3)小鋼球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上,然后從這一點(diǎn)畫(huà)水平線和豎直線作為x軸和y軸,豎直線是用來(lái)確定的。

(4)某同學(xué)在做研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,忘記記下小鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置O,A為小鋼球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置,根據(jù)如圖所示圖像,求出小鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為m/s。(g取10m/s2)

20.(8分)用如圖所示的向心力演示儀探究向心力大小與半徑(R)、角速度(ω)、質(zhì)量(m)的關(guān)系。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,可以使塔輪和旋臂隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng),兩邊標(biāo)尺露出紅白相間的等分格數(shù)可以粗略地表示兩個(gè)球的向心力的比值?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)下列實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法與本實(shí)驗(yàn)相同的是。

A.驗(yàn)證力的平行四邊形定則B.驗(yàn)證牛頓第二定律C.伽利略對(duì)自由落體的研究(2)皮帶放在相同的塔輪半徑上,兩小球放在如圖中兩旋臂的相同半徑位置上,則選用兩個(gè)小球的大小相同、材質(zhì)(選填“相同”或“不相同”)。

(3)向心力演示儀提供了兩個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)兩運(yùn)動(dòng)的對(duì)比來(lái)探究向心力與其他三個(gè)因素的關(guān)系,這里還用到了另一個(gè)實(shí)驗(yàn)方法——對(duì)比實(shí)驗(yàn)法。相同材質(zhì)的兩小球,分別放在兩旋臂的相同半徑位置上,皮帶放在半徑之比等于3∶1的塔輪半徑上,則標(biāo)尺露出紅白相間的等分格數(shù)的比值約為。多次改變皮帶位置,通過(guò)對(duì)比皮帶位置半徑之比和向心力大小之比的對(duì)比值,可以發(fā)現(xiàn)向心力F與成正比。

21.(8分)我國(guó)將在2030年前后實(shí)現(xiàn)航天員登月計(jì)劃,航天員登上月球后進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)探測(cè)與實(shí)驗(yàn)。若航天員乘坐的宇宙飛船在離月球表面高度為H處繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其周期為T。已知月球的半徑為R,引力常量為G。求:(1)宇宙飛船繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率v;(2)月球的質(zhì)量M;(3)月球的“第一宇宙速度”v1。22.(10分)如圖所示,一小球自平臺(tái)上水平拋出,恰好無(wú)碰撞地落在鄰近平臺(tái)的一傾角為α=53°的光滑斜面頂端,并沿光滑斜面下滑。已知斜面頂端與平臺(tái)的高度差h=0.8m,重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:(1)小球水平拋出的初速度v0的大小;(2)斜面頂端與平臺(tái)邊緣的水平距離x。23.(12分)某同學(xué)站在水平地面上,手握不可伸長(zhǎng)的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),甩動(dòng)手腕,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示。某次當(dāng)球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),繩恰好斷裂。已知握繩的手下端離地高度為d,到球的距離為0.75d,當(dāng)繩的拉力達(dá)到13mg時(shí)就會(huì)斷裂,重力加速度為g,忽略手的運(yùn)動(dòng)半徑和空氣阻力,球落地即保持靜止。(1)求繩恰好斷裂時(shí)球的速度大小;(2)求球脫離繩后在空中運(yùn)動(dòng)的水平位移大小;(3)保持手下端離地高度不變,改變繩長(zhǎng),使球重復(fù)上述運(yùn)動(dòng),若繩仍在球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)斷裂,求繩長(zhǎng)為多少時(shí),球脫離繩后在空中運(yùn)動(dòng)的水平位移最大?該最大值為多少?

階段檢測(cè)卷(四)曲線運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力與宇宙航行1.D解析由題意知,黑板向左運(yùn)動(dòng),水平方向粉筆相對(duì)黑板向右勻速運(yùn)動(dòng),豎直方向先向下加速再減速,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成可知,粉筆受合外力先豎直向下,再豎直向上,根據(jù)力與軌跡的關(guān)系,即力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),故D正確;A、B、C錯(cuò)誤。2.B3.A解析平拋小球的加速度恒定為豎直向下的g,即加速度相同,選項(xiàng)A正確;平拋小球的水平速度不變,豎直速度逐漸變大,則在不同位置速度大小和方向均不相同,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;平拋小球豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),則速度豎直分量逐漸變大,在不同位置的豎直速度分量大小不相等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.C解析兩運(yùn)動(dòng)員同時(shí)進(jìn)入彎道同時(shí)出彎道,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等,由v=lt可知,外軌運(yùn)動(dòng)員所走弧較長(zhǎng),則線速度較大,有v1<v2,由ω=θt可知,圓心角相同,時(shí)間相等,則ω1=ω2,故選5.D6.D解析乒乓球在向右運(yùn)動(dòng)時(shí),垂直其運(yùn)動(dòng)方向吹氣,乒乓球就受到垂直運(yùn)動(dòng)方向的作用力,類似平拋運(yùn)動(dòng),因此該乒乓球應(yīng)該會(huì)偏離原運(yùn)動(dòng)方向滾向紙筒右側(cè),選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確。7.D解析游客所需向心力由重力和椅子的支持力的合力提供,故A錯(cuò)誤;游客所受合力與速度垂直,不做功,故B錯(cuò)誤;若轉(zhuǎn)速變大,根據(jù)a=(2πn)2r可知,當(dāng)轉(zhuǎn)速n變大時(shí),向心加速度a增大,則所需向心力ma變大,合力小于向心力,則游客將會(huì)做離心運(yùn)動(dòng),游客受到重力和椅子的支持力,并沒(méi)有離心力,故C錯(cuò)誤,D正確。8.D9.C解析游客在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其受合力大小不變,方向時(shí)刻變化,故A錯(cuò)誤;由速度公式v=2πrT=2×3×4060m/s=4m/s,故B錯(cuò)誤;最低點(diǎn)由牛頓第二定律有FN-mg=mv2r得FN=mg+mv2r=50×10+50×4240N=10.A11.D12.C13.C14.C15.D16.A17.D解析同步衛(wèi)星繞地心做圓周運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng),速度方向時(shí)刻發(fā)生變化,B錯(cuò)誤;研究該衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)能將其看成質(zhì)點(diǎn),因其大小和形狀對(duì)研究的問(wèn)題沒(méi)有影響,C錯(cuò)誤;同步衛(wèi)星相對(duì)地面靜止,所以相對(duì)地面衛(wèi)星的位置坐標(biāo)不發(fā)生變化,D正確。18.D解析設(shè)月球及探測(cè)器質(zhì)量分別為M、m,萬(wàn)有引力提供向心力,有GMmR2=mR4π2T2,結(jié)合體積公式、密度公式V=43πR3、ρ=M19.答案(1)ACD(2)水平時(shí)小鋼球處于平衡狀態(tài),放在槽口能靜止不動(dòng)(3)鉛垂線(4)2.020.答案(1)B(2)不相同(3)1∶9角速度的二次方(ω2)解析(1)探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中采用的是控制變量法,A采用的是等效替代,B采用的是控制變量法,C采用的是理想實(shí)驗(yàn)法。(2)實(shí)驗(yàn)中,角速度、半徑相同,要研究向心力與質(zhì)量的關(guān)系,故兩小球的材質(zhì)應(yīng)不相同。(3)皮帶放在半徑之比等于3∶1的塔輪半徑上,即轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之比為1∶3,由向心力公式F=mrω2,質(zhì)量、軌道半徑相同的情況下,向心力之比為1∶9,則標(biāo)尺露出紅白相間的等分格數(shù)的比值約為1∶9。多次實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),向心力F與角速度的二次方(ω2)成正比。21.答案(1)2π(R(3)2解析(1)宇宙飛船繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率v=st(2)由萬(wàn)有引力提供向心力有GMm(R+H)得M=4π(3)由GMmR2得v1=GMR22.答案(1)3m/s(2)1.2m解析(1)由題意知,小球恰好無(wú)碰撞地落在斜面頂端,說(shuō)明此時(shí)小球的速度方向與斜面平行,如圖所示所以vy=v0tan53°,又vy2=代入數(shù)據(jù)得vy=4m/s,v