2025版高考物理二輪復習第1部分專題突破方略專題1第3講力與直線運動試題

第一部分專題一第3講力與曲線運動基礎(chǔ)題——學問基礎(chǔ)打牢1．(多選)(2024·福建三明期中)設(shè)計師設(shè)計了一個特別有創(chuàng)意的捐獻箱，如圖甲所示，把硬幣從投幣口放入，從出幣口滾出，接著在捐獻箱上類似于漏斗形的部位(如圖丙所示，O點為漏斗形口的圓心)滾動許多圈之后從中間的小孔掉入捐獻箱．假如把硬幣在不同位置的運動都可以看成勻速圓周運動，摩擦阻力忽視不計，則關(guān)于某一枚硬幣在a、b兩處的說法正確的是(CD)A．在a、b兩處做圓周運動的圓心都為O點B．向心力的大小Fa＝FbC．角速度的大小ωa<ωbD．周期的大小Ta>Tb【解析】在a、b兩處做圓周運動的圓心是通過O點的豎直軸上，不是以O(shè)點為圓心的，選項A錯誤；設(shè)在a、b所在弧的切線與水平方向的夾角為α、β，依據(jù)力的合成可得a的向心力Fa＝mgtanα，b的向心力Fb＝mgtanβ，而α＜β，故向心力的大小Fa＜Fb，選項B錯誤；Fa＜Fb，ra＞rb，依據(jù)F＝mrω2可知角速度的大小ωa＜ωb，選項C正確；依據(jù)T＝eq\f(2π,ω)可知，周期的大小Ta＞Tb，選項D正確．故選CD.2．(多選)(2024·河南南陽期末)我國探月工程分“繞、落、回”三步走，近期放射了“嫦娥五號”探測器執(zhí)行月面采樣返回任務．如圖所示為探測器繞月運行的示意圖，O為月球球心．已知環(huán)月圓軌道Ⅰ和橢圓軌道Ⅱ相切于點P，軌道Ⅰ的半徑大于軌道Ⅱ半長軸．則(AB)A．探測器在軌道Ⅰ上運行的周期大于在軌道Ⅱ上運行的周期B．探測器在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時的速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點時的速度C．探測器在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時的加速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點時的加速度D．探測器在軌道Ⅰ上運行時的機械能等于在軌道Ⅱ上運行時的機械能【解析】依據(jù)開普勒第三定律可知，軌道Ⅰ的半徑大于軌道Ⅱ半長軸，則探測器在軌道Ⅰ上運行的周期大于在軌道Ⅱ上運行的周期，選項A正確；探測器從軌道Ⅰ到軌道Ⅱ要在P點減速，則在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時的速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點時的速度，探測器在軌道Ⅰ上運行時的機械能大于在軌道Ⅱ上運行時的機械能，選項B正確，D錯誤；依據(jù)牛頓其次定律可知，探測器在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時受到的月球的引力等于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點時的引力，則探測器在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時的加速度等于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點時的加速度，選項C錯誤；故選AB.3.(多選)(2024·福建福州聯(lián)考)如圖所示，不計空氣阻力，從O點水平拋出的小球抵達光滑固定斜面上端P處時，速度方向恰好沿著斜面方向，然后緊貼斜面PQ做勻加速直線運動．下列說法正確的是(AD)A．OP過程中，小球做勻變速曲線運動B．OP過程中，小球的機械能守恒，但PQ過程中，小球的機械能不守恒C．撤去斜面，小球仍從O點以相同速度水平拋出，落地速度將不變D．撤去斜面，小球仍從O點以相同速度水平拋出，落地時間將變小【解析】OP過程中，小球只受重力作用而做平拋運動，即做勻變速曲線運動，選項A正確；OP過程中，小球只有重力做功，機械能守恒；PQ過程中，小球在光滑斜面上下滑只有重力做功，則機械能也守恒，選項B錯誤；依據(jù)機械能守恒得mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2，撤去斜面，h不變，則落地的速率v不變，但是速度方向不同，故C錯誤；比較小球在斜面上與空中運動的時間，由于小球在斜面上運動的加速度為a＝gsinα，豎直分加速度為ay＝asinα＝gsin2α<g，則知撤去斜面，落地時間變短，故D正確．故選AD.4．(2024·天津市部分區(qū)期末)乒乓球發(fā)球機是許多球館和球友家庭的必備消遣和訓練工具．如圖所示，某次訓練時將發(fā)球機置于地面上方某一合適位置，然后向豎直墻面水平放射乒乓球．現(xiàn)有兩個乒乓球a和b以不同速度射出，遇到墻面時下落的高度之比為9∶16，不計阻力，則乒乓球a和b(C)A．碰墻前運動時間之比為9∶16B．初速度之比為3∶4乒乓球C．碰墻前速度改變量之比為3∶4D．碰墻時速度與墻之間的夾角的正切值之比為4∶3【解析】射出的乒乓球做平拋運動，在豎直方向上，有y＝eq\f(1,2)gt2，解得t＝eq\r(\f(2y,g))所以運動時間之比為eq\f(ta,tb)＝eq\r(\f(ya,yb))＝eq\f(3,4)初速度之比為eq\f(va0,vb0)＝eq\f(\f(x,ta),\f(x,tb))＝eq\f(tb,ta)＝eq\f(4,3)碰墻前速度改變量之比為eq\f(Δva,Δvb)＝eq\f(gta,gtb)＝eq\f(3,4)碰墻時速度與墻之間夾角的正切值為tanα＝eq\f(v0,vy)＝eq\f(v0,gt)所以正切值之比為eq\f(tanαa,tanαb)＝eq\f(va0tb,vb0ta)＝eq\f(16,9)故選C.5．(多選)(2024·福建福州聯(lián)考)2024年12月16日，我國在西昌衛(wèi)星放射中心用長征三號乙運載火箭，以“一箭雙星”方式勝利放射第五十二、五十三顆北斗導航衛(wèi)星，標記著北斗三號全球系統(tǒng)核心星座部署完成，為實現(xiàn)全球組網(wǎng)奠定堅實基礎(chǔ)．如圖所示，a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未放射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動，線速度為v，向心加速度為a；b處于地面旁邊地軌道上，正常運行速度為v1，向心加速度為a1；c是地球同步衛(wèi)星，離地心距離為r，運行速率為v2，加速度為a2；d是高空探測衛(wèi)星，運行速率為v3，加速度為a3.已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，則(BC)A．a(chǎn)＝g＝a1>a2>a3B．v1>v2>vC．eq\f(a,a2)＝eq\f(R,r)D．衛(wèi)星c加速一段時間后就可能追上衛(wèi)星b【解析】地球同步衛(wèi)星的周期必需與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同，則知a與c的角速度相同，由a＝ω2r′可知，c的向心加速度大，由Geq\f(Mm,r′2)＝ma，可得a＝eq\f(GM,r′2)，衛(wèi)星的軌道半徑越大，向心加速度越小，則同步衛(wèi)星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度約是g，可知a的加速度小于重力加速度g，A錯誤；由Geq\f(Mm,r′2)＝meq\f(v2,r′)，解得v＝eq\r(\f(GM,r′))，衛(wèi)星的軌道半徑越大，線速度越小，a在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動，線速度小于同步衛(wèi)星的線速度，因此a、b、c、衛(wèi)星的線速度有v1>v2>v，B正確；a、c的角速度相同，由a＝ω2r′可知eq\f(a,a2)＝eq\f(R,r)，C正確；若衛(wèi)星c能夠加速，則加速后，c的軌道半徑就會變大，因此不能追上b，D錯誤．故選BC.6.(2024·福建福州期中)由于空氣阻力的影響，炮彈的實際飛行軌跡不是拋物線，而是“彈道曲線”，如圖中實線所示．圖中虛線為不考慮空氣阻力狀況下炮彈的志向運動軌跡，O、a、b、c、d為彈道曲線上的五點，其中O點為放射點，d點為落地點，b點為軌跡的最高點，a、c為運動過程中經(jīng)過的距地面高度相等的兩點．下列說法正確的是(C)A．到達b點時，炮彈的速度為零B．到達b點時，炮彈的加速度為零C．炮彈經(jīng)過a點時的速度大于經(jīng)過c點時的速度D．炮彈由O點運動到b點的時間大于由b點運動到d點的時間【解析】炮彈在最高點豎直方向上的速度為零，水平方向上的速度不為零，故炮彈在最高點速度不為零，A錯誤；在最高點受空氣阻力(水平方向上的阻力與水平速度方向相反)，重力作用，二力合力不為零，故加速度不為零，B錯誤；由于空氣阻力恒做負功，所以依據(jù)動能定理可知經(jīng)過a點時的速度大于經(jīng)過c點時的速度，C正確；從O到b的過程中，在豎直方向上，受到重力和阻力在豎直向下的分力，即mg＋f1＝ma，解得a1＝eq\f(mg＋f1,m)，在從b到d的過程中，在豎直方向，受到向下的重力和阻力在豎直向上的分力，即mg－f2＝ma′，解得a2＝eq\f(mg－f2,m)，故a1>a2，依據(jù)逆向思維，兩個階段的運動可看做為從b點向O點和從b點向d點運動的類平拋運動，豎直位移相同，加速度越大，時間越小，所以炮彈由O點運動到b點的時間小于由b點運動到d點的時間，故D錯誤．7.(多選)(2024·華南師大附中測試)如圖所示，宇航員完成了對月球表面的科學考察任務后，乘坐返回艙返回圍繞月球做圓周運動的軌道艙．返回艙軌道是以月球為焦點的橢圓軌道．為了平安，返回艙與軌道艙對接時，必需具有相同的速度．已知返回艙與人的總質(zhì)量為m，月球質(zhì)量為M，月球的半徑為R，月球表面的重力加速度為g，軌道艙到月球中心的距離為r，不計月球自轉(zhuǎn)的影響．衛(wèi)星繞月過程中具有的機械能由引力勢能和動能組成．已知當它們相距無窮遠時引力勢能為零，它們距離為r時，引力勢能Ep＝－eq\f(GMm,r)，則(BC)A．返回艙返回時，在月球表面的最大放射速度為v＝eq\r(gR)B．返回艙在返回過程中克服引力做的功是W＝mgReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(R,r)))C．返回艙與軌道艙對接時應具有的動能為Ek＝eq\f(mgR2,2r)D．宇航員乘坐的返回艙到達橢圓軌道遠月點時需減速，才能對接軌道艙【解析】返回艙在月球表面飛行時，重力供應向心力mg＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gR)，已知軌道艙離月球表面具有肯定的高度，故返回艙要想返回軌道艙，在月球表面的放射速度肯定大于v＝eq\r(gR)，故A錯誤；返回艙在月球表面時，具有的引力勢能為eq\f(GMm,R)，在軌道艙位置具有的引力勢能為eq\f(GMm,r)，依據(jù)功能關(guān)系可知，引力做功引起引力勢能的改變，又eq\f(GMm0,R2)＝m0g，返回艙在返回過程克服引力做的功是W＝mgReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(R,r)))，故B正確；返回艙與軌道艙對接時，具有相同的速度，依據(jù)萬有引力供應向心力可知eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，解得動能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(GMm,2r)＝eq\f(mgR2,2r)，故C正確；宇航員乘坐的返回艙到達橢圓軌道遠月點時需加速，二者有共同速度，才能對接軌道艙，故D錯誤．故選BC.8．(2024·廣東試驗中學測試)如圖所示，人造衛(wèi)星甲、乙分別繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星甲、乙的軌道平面相互垂直，乙的軌道半徑是甲軌道半徑的eq\r(3,25)倍，某時刻兩衛(wèi)星和地心在同始終線上，且乙在甲的正上方(稱為相遇)．在這以后，甲運動6周的時間內(nèi)，它們相遇了(B)A．1次 B．2次C．3次 D．4次【解析】對于衛(wèi)星，依據(jù)萬有引力供應向心力Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(4π2,T2)R，可得T＝2πeq\r(\f(R3,GM))，依據(jù)題意知乙的軌道半徑是甲軌道半徑的eq\r(3,25)倍，可得eq\f(T甲,T乙)＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,\r(3,25))))3)＝eq\f(1,5)，故在甲運動6周的時間內(nèi)，乙轉(zhuǎn)動1.2圈；從圖示時刻起先，乙轉(zhuǎn)半圈時，甲轉(zhuǎn)動2.5圈，相遇一次；此后每次乙轉(zhuǎn)動半圈，兩個衛(wèi)星就相遇一次；故一共相遇2次，故B正確，ACD錯誤．9．(2024·天津河西區(qū)期末)在2017年6月的全球航天探究大會上，我國公布了“可重復運用運載火箭”的概念方案．方案之一為“降傘方案”，如圖，當火箭和有效載荷通過引爆裝置分別后，火箭變軌進入返回地球大氣層的返回軌道，并加速下落至低空軌道，然后采納著陸傘減速，接近地面時打開氣囊，讓火箭平安著陸．對該方案涉及的物理過程，下列說法正確的是(B)A．火箭和有效載荷分別過程中該系統(tǒng)的總機械能守恒B．從返回軌道下落至低空軌道，火箭的重力加速度增大C．從返回軌道至低空軌道，火箭處于超重狀態(tài)D．打開氣囊是為了減小地面對火箭的沖量【解析】火箭和有效載荷分別時，須要火箭對載荷做功，所以機械能不守恒．故A錯誤；依據(jù)萬有引力定律：ma＝eq\f(GMm,R＋h2)，隨高度h的減小，加速度增大．故B正確；從返回軌道至低空軌道的過程中火箭做加速運動，火箭的加速度方向向下，火箭處于失重狀態(tài)．故C錯誤；打開氣囊與沒有氣囊比較，火箭受到的地面的沖量大小是相等的，氣囊可以使火箭與地面之間作用的時間延長，減小火箭與地面之間的作用力．故D錯誤．故選B.應用題——強化學以致用10.(多選)(2024·河北邯鄲1月質(zhì)檢)蕩秋千是人們特別喜愛的一項運動，既能強身健體，還能消遣身心．如圖所示，一位愛好者站立在秋千上，通過不斷下蹲和起立漸漸將秋千蕩高，若不計空氣阻力，則下列說法正確的是(AD)A．該愛好者在向下?lián)u擺過程中身體須要從直立變?yōu)橄露?，上升過程中身體須要從下蹲變?yōu)橹绷．該愛好者在向下?lián)u擺過程中身體須要從下蹲變?yōu)橹绷?，上升過程中身體須要從直立變?yōu)橄露證．由于空氣阻力不計，所以蕩秋千的過程中秋千與該愛好者組成的系統(tǒng)機械能守恒D．秋千板以相同的速度經(jīng)過最低點時，秋千繩的拉力在人直立狀態(tài)下比在下蹲狀態(tài)下大【解析】秋千下擺過程人從直立為下蹲，可使重力勢能削減量盡量大，轉(zhuǎn)化得到的動能盡量多，上擺過程中人從下蹲變?yōu)橹绷?，動能轉(zhuǎn)化為勢能，同時人自身內(nèi)力做功增加了重力勢能，這樣秋千將越蕩越高，A正確，B錯誤；整體過程中人的內(nèi)力做功，系統(tǒng)機械能增大，C錯誤；秋千板以相同的速度經(jīng)過最低點時，人以下蹲狀態(tài)通過最低點時重心較低，對應的運動軌跡半徑較大，依據(jù)2FT－mg＝meq\f(v2,r)可知，半徑越大，繩的拉力越小，所以D正確．11．(2024·江蘇四市五區(qū)調(diào)研)2024年6月23日，我國勝利放射了第55顆北斗衛(wèi)星，這是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的最終一顆衛(wèi)星．北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)．其中主力衛(wèi)星是中圓地球軌道(MEO)衛(wèi)星，繞行周期約為12小時，而第55顆北斗衛(wèi)星是地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星．可認為GEO衛(wèi)星與MEO衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運動．下列說法正確的是(D)A．質(zhì)量大的GEO衛(wèi)星的軌道半徑比質(zhì)量小的GEO衛(wèi)星的軌道半徑小B．GEO衛(wèi)星的角速度大小約為MEO衛(wèi)星角速度大小的2倍C．GEO衛(wèi)星的線速度大小約為MEO衛(wèi)星線速度大小的eq\f(1,2)D．GEO衛(wèi)星的向心加速度大小約為MEO衛(wèi)星向心加速度大小的eq\f(1,2\r(3,2))【解析】依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r可得衛(wèi)星的軌道半徑r＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))，則GEO衛(wèi)星的軌道半徑與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，故A錯誤；由題意可知GEO衛(wèi)星的繞行周期為24h，則GEO衛(wèi)星周期是MEO衛(wèi)星的周期的2倍，由軌道半徑r＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))，可知GEO衛(wèi)星是MEO衛(wèi)星的軌道半徑的eq\r(3,4)倍，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可得衛(wèi)星的線速度v＝eq\r(\f(GM,r))，則GEO衛(wèi)星的線速度大小是MEO衛(wèi)星線速度大小的eq\f(1,\r(3,2))，依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝mω2r，可得衛(wèi)星的角速度ω＝eq\r(\f(GM,r3))，可知GEO衛(wèi)星角速度大小是MEO衛(wèi)星角速度大小的eq\f(1,2)，依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝ma可得衛(wèi)星的向心加速度a＝eq\f(GM,r2)，可知GEO衛(wèi)星向心加速度大小是MEO衛(wèi)星向心加速度大小的eq\f(1,2\r(3,2))，故B、C錯誤，D正確．12．(多選)(2024·新高考八省市1月聯(lián)考湖北卷)嫦娥五號取壤返回地球，完成了中國航天史上的一次壯舉，如圖所示為嫦娥五號著陸地球前部分軌道的簡化示意圖，其中Ⅰ是月地轉(zhuǎn)移軌道，嫦娥五號在P點由軌道Ⅰ進入繞地橢圓軌道Ⅱ，在近地點Q再進入繞地橢圓軌道Ⅲ.下列說法正確的是(BC)A．在軌道Ⅱ上運行時，嫦娥五號在Q點的機械能比在P點的機械能大B．嫦娥五號在軌道Ⅱ上運行的周期比在軌道Ⅲ上運行的周期長C．嫦娥五號分別沿軌道Ⅱ和軌道Ⅲ運行時，經(jīng)過Q點的向心加速度大小相等D．嫦娥五號分別沿軌道Ⅱ和軌道Ⅲ運行時，經(jīng)過Q點的速度大小相等【解析】在軌道Ⅱ上運行時，嫦娥五號只受萬有引力的作用，因此機械能守恒，選項A錯誤；軌道Ⅱ的半長軸比軌道Ⅲ的半長軸長，由開普勒第三定律k＝eq\f(a3,T2)可知嫦娥五號在軌道Ⅱ上運行的周期比在軌道Ⅲ上運行的周期長，選項B正確；嫦娥五號分別沿軌道Ⅱ、Ⅲ運行經(jīng)過Q點時均由萬有引力供應向心力，結(jié)合牛頓其次定律可得Geq\f(M地m,r\o\al(2,Q))＝man，因此嫦娥五號分別沿軌道Ⅱ、Ⅲ運行經(jīng)過Q點時向心加速度大小相等，選項C正確；嫦娥五號沿軌道Ⅱ運行經(jīng)過Q點時須要減速才能變軌進入軌道Ⅲ，可知選項D錯誤．13．(多選)(2024·廣東佛山1月質(zhì)檢)2024年7月我國的長征五號遙四運載火箭，將火星探測器“天問一號”送入太空，簡化示意圖如圖所示，探測器在A位置脫離地球被送入地火轉(zhuǎn)移軌道(即標準霍曼轉(zhuǎn)移軌道)，運動半個周期，在B位置與火星會合．已知火星公轉(zhuǎn)周期為687個地球日，則下列有關(guān)天問一號探測器的說法正確的是(BD)A．在地球上放射探測器時的速度必需大于7.9km/s并小于11.2km/sB．探測器在地火轉(zhuǎn)移軌道A位置時的速度比地球公轉(zhuǎn)速度大C．探測器在由A到B的運動過程中，太陽引力做正功D．探測器到達B位置時，地球不行能在C位置【解析】脫離地球吸引的放射速度不能低于其次宇宙速度11.2km/s，選項A錯誤；在A位置的速度大于地球公轉(zhuǎn)速度時，探測器才能做離心運動，進而完成軌道轉(zhuǎn)移，選項B正確；在由A到B的過程中，探測器在遠離太陽，則太陽引力對探測器做負功，選項C錯誤；探測器在標準霍曼轉(zhuǎn)移軌道的周期大于地球的公轉(zhuǎn)周期，小于地球公轉(zhuǎn)周期的2倍，可知當探測器在轉(zhuǎn)移軌道運動半個周期與火星會合時，地球肯定在圖示AB虛線的下面，選項D正確．14．(2024·北京昌平區(qū)期末)“嫦娥五號”于2024年11月24日在海南文昌放射中心勝利放射，攜帶月壤采樣于12月17日勝利返回，開啟了我國對月球的進一步探測工程．在此之前，科技人員反復進行了多次模擬試驗以應對各種可能的異樣狀況．在模擬試驗中月球探測器(如圖)能夠在自動導航系統(tǒng)的限制下行走，且每隔10s向地球放射一次無線電信號．探測器上還裝有兩套相同的使探測器獲得加速度的裝置(簡稱減速器，其中一個備用)．某次試驗中探測器的自動導航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而使探測器只能勻速直線前進而不能自動避開障礙物，此時地面限制人員就須要進