2020版高考物理总复习冲A方案专题摸底四曲线运动万有引力与航天（含解析）新人教版.docx

专题摸底卷(四)曲线运动万有引力与航天时间:60分钟分值:70分一、单项选择题(本题共15小题,每小题2分,共30分)1.如图D4-1所示,小铁球在光滑水平桌面上沿直线AB做匀速直线运动.当它运动到B点时,在桌面上某一位置放置一条形磁铁,使铁球运动方向发生偏转,沿虚线BC运动.若在图中标出的甲、乙、丙、丁四个位置中选择,条形磁铁所在的位置是()图D4-1A.甲位置B.乙位置C.丙位置D.丁位置2.关于物体的运动状态与受力关系,下列说法中正确的是()A.物体的运动状态发生变化,物体的受力情况一定变化B.物体的运动状态保持不变,说明物体所受的合外力为零C.物体在恒力作用下,一定做匀变速直线运动D.物体做曲线运动时,受到的合外力不可能是恒力图D4-23.红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升,若红蜡块从A点匀速上升的同时,使玻璃管水平向右做匀加速直线运动,则红蜡块实际运动的轨迹可能是图D4-2中的()A.直线PB.曲线QC.曲线RD.无法确定图D4-34.如图D4-3所示,用小锤打击弹性金属片后,A球沿水平方向飞出的同时,B球自由下落.不计空气阻力,下列说法正确的是()A.A球先落地B.B球先落地C.两球同时落地D.A球的落地时间与打击力度有关图D4-45.如图D4-4所示,水平转台上有一枚硬币,当转台绕中心轴匀速转动时,硬币与转台保持相对静止.下列关于这枚硬币的说法正确的是()A.受到重力和支持力B.受到重力、支持力和向心力C.受到的静摩擦力方向指向转台中心D.受到的静摩擦力方向与其线速度方向相反图D4-56.如图D4-5所示,喷出的水柱显示了平抛运动的轨迹.若运动时间为2 s,水平位移为0.6 m,则平抛的初速度为()A.103 m/sB.0.3 m/s C.0.6 m/sD.0.9 m/s7.如图D4-6所示,一篮球从离地H高处的篮板上A点以初速度v0水平弹出,刚好在离地h高处被跳起的同学接住.不计空气阻力,重力加速度为g,则篮球在空中飞行的()图D4-6A.时间为2hgB.时间为2HgC.水平位移为v02(H+h)gD.水平位移为v02(H-h)g图D4-78.如图D4-7所示为飞行特技表演时飞机在竖直面内俯冲后又拉起的情景,这一过程可看作半径为R的匀速圆周运动.设飞机通过最低点时速度大小为v,飞行员的质量为m,则飞机在最低点时座椅对飞行员的支持力大小为()A. mgB. mv2RC. mv2R+mgD.mv2R-mg9.如图D4-8所示,摩天轮是日常生活中典型的匀速圆周运动实例.若将箱体内的乘客视作质点,则下列说法正确的是()图D4-8A.某时刻所有乘客运动的线速度都相同B.某时刻所有乘客运动的加速度都相同C.某乘客经过最高点和最低点时所受的合外力大小相等D.某乘客经过最高点和最低点时对箱体的作用力大小相等10.设同步卫星到地心的距离为r,运行速率为v1,加速度为a1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球的半径为R,则下列判断正确的是( )A.a1a2=R2r2B.a1a2=rRC.v1v2=rRD.v1v2=rR11.2018年7月10日,我国成功发射了第三十二颗北斗导航卫星.该卫星是倾斜地球同步轨道卫星,它的运转轨道面与地球赤道面有夹角,离地面的高度和地球静止轨道卫星的高度相同.仅考虑卫星与地球间的作用,关于该卫星,下列说法正确的是()A.该卫星的向心力与地球静止轨道卫星的向心力一样大B.该卫星的角速度与地球静止轨道卫星的角速度大小相等C.该卫星的加速度大于地球静止轨道卫星的加速度D.该卫星的环绕速度大于7.9 km/s12.北京时间2017年4月22日“天舟一号”与“天宫二号”顺利完成自动交会对接,这是我国自主研制的货运飞船与空间实验室的首次交会对接.如图D4-9所示,若“天舟一号”飞船与“天宫二号”均绕地球的中心O做半径为r、逆时针方向的匀速圆周运动,已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,则()图D4-9A.“天舟一号”飞船的线速度大小为rgRB.“天舟一号”飞船从图示位置运动到“天宫二号”所在位置所需的时间为rRrgC.“天舟一号”飞船要想追上“天宫二号”,只需向后喷气D.“天舟一号”飞船追上“天宫二号”时与“天宫二号”的机械能相同13.2018年7月22日在美国卡纳维拉尔角发射场成功发射了地球同步轨道卫星Telstar 19 Vantage,定点在西经63度赤道上空.2018年7月25日欧洲航天局在圭亚那太空中心成功发射了4颗伽利略导航卫星(FOCFM-23、24、25、26),这4颗伽利略导航卫星质量大小不等,都运行在离地面高度为23 616 km的中地球轨道.设所有卫星均绕地球做匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.这4颗伽利略导航卫星运行时所需的向心力大小相等B.FOCFM-23运行的周期小于Telstar 19 Vantage运行的周期C.Telstar 19 Vantage运行的线速度可能大于地球第一宇宙速度D.FOCFM-23运行的向心加速度小于Telstar 19 Vantage运行的向心加速度14.消防车利用云梯进行高层灭火,消防水炮出水口离地的高度为40 m,出水口始终保持水平且出水方向可以水平调节,水平射出水的初速度v0在515 m/s之间可以调节.着火点在离地高为20 m的楼层,出水口与着火点不能靠得太近,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是()A.如果要有效灭火,出水口与着火点的水平距离最大为40 mB.如果要有效灭火,出水口与着火点的水平距离最小为10 mC.如果出水口与着火点的水平距离不能小于15 m,则水平射出水的初速度最小为6 m/sD.若该着火点离地高为40 m,则该消防车仍能有效灭火15.如图D4-10所示,某一运动员从弧形雪坡上沿水平方向飞出后,又落到斜面雪坡上.若斜面雪坡的倾角为,运动员飞出时的速度大小为v0,不计空气阻力,运动员飞出后在空中的姿势保持不变,重力加速度为g,则()图D4-10A.如果v0不同,则该运动员落到雪坡时的速度方向也就不同B.不论v0有多大,该运动员落到雪坡时的速度方向都是相同的C.运动员落到雪坡时的速度大小是v0cosD.运动员在空中经历的时间是v0tang二、实验题(本题共2小题,16题5分,17题5分,共10分)16.在“研究平抛运动”的实验中,某同学让小球A由斜槽上滚下,从桌边水平飞出,当它恰好离开桌边缘时,小球B从同样高度处自由下落,频闪照相仪拍到了B球下落过程的四个位置和A球的第3、4个位置,如图D4-11所示,背景的方格纸每小格的边长为2.5 cm.(g取10 m/s2)图D4-11(1)频闪照相仪的闪光频率为.(2)A球离开桌边时的速度大小为m/s.17.在“研究小球做平抛运动”的实验中:图D4-12(1)某同学先观察了如图D4-12甲所示的演示实验,A、B两球同时落地,说明;该同学设计了如图乙所示的实验:将两个斜滑道固定在同一竖直面内,最下端水平,把两个质量相等的小钢球从斜面上距离底端同一高度由静止同时释放,滑道2与光滑水平板衔接,则他将观察到的现象是,这说明.(2)该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图丙所示,图中背景方格的边长为L=5 cm,A、B、C是摄下的小球的三个位置,如果g取10 m/s2,则照相机拍摄时每s 曝光一次;小球在B点的速率为m/s.三、计算题(本题共3小题,18题10分,19题10分,20题10分,共30分)18.质量m=2 kg的物体在光滑水平面上运动,其分速度vx和vy随时间变化的图线如图D4-13所示,求:(1)物体所受的合力;(2)物体的初速度;(3)t=8 s时物体的速度;(4)04 s内物体的位移.图D4-1319.如图D4-14所示,水平台面AB距地面的高度h=0.80 m.有一滑块从A点以v0=6 m/s的初速度在台面上做匀变速直线运动,滑块与台面间的动摩擦因数=0.25.滑块运动到台面边缘的B点后水平飞出.已知AB长为2.2 m,不计空气阻力, g取10 m/s2.求:(1)滑块从B点飞出时的速度大小;(2)滑块落地点到台面边缘的水平距离.图D4-1420.如图D4-15所示,一根长0.1 m的细线一端系着一个质量为0.18 kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动.当小球的转速增大到原来的3倍时,测得线的拉力比原来大40 N,此时线突然断裂.(g取10 m/s2)(1)线断裂的瞬间,求线的拉力大小;(2)求线断裂时小球运动的线速度大小;(3)如果桌面高出地面0.8 m,线断后小球飞出去落地处到桌面边缘的水平距离s为多少?图D4-15专题摸底卷(四)1.D解析 铁球在做曲线运动,速度沿切线方向,合力指向曲线的凹侧,条形磁铁对铁球是吸引力,所以条形磁铁所在的位置是丁位置,故D正确,A、B、C错误.2.B3.B4.C解析 用小锤打击弹性金属片后,A球沿水平方向飞出的同时,B球自由下落,实验可以发现两小球同时落地,选项C正确.5.C解析 硬币做匀速圆周运动,合力指向圆心,硬币受到重力、支持力和静摩擦力,重力和支持力平衡,静摩擦力提供向心力,方向指向圆心,故C正确.6.B解析 平抛运动中,水平方向上为匀速直线运动,有v0=xt=0.62 m/s=0.3 m/s,故B正确.7.D解析 根据自由落体规律得H-h=12gt2,所以篮球在空中飞行的时间为t=2(H-h)g,故A、B错误;篮球的水平位移为x=v0t=v02(H-h)g,故D正确,C错误.8.C解析 飞机在竖直平面内做匀速圆周运动,经过最低点时,飞行员受到竖直向下的重力G和座椅的竖直向上的支持力F,它们的合力提供向心力,加速度方向竖直向上,合力方向竖直向上,根据牛顿第二定律得F=mg+mv2R,故C正确.9.C解析 线速度是矢量,摩天轮做匀速圆周运动,同一时刻不同箱体内乘客的线速度方向不同,故A错误;同理,B错误;摩天轮做匀速圆周运动,合外力提供向心力,R不变,线速度大小不变,由F向=mv2R知,合外力大小不变,故C正确;箱体所受乘客的作用力与箱体对乘客的弹力大小相等,在最高点时,乘客所受弹力F=mv2R-mg,在最低点时,乘客所受弹力F=mv2R+mg,所以乘客经过最高点和最低点时对箱体的作用力大小不相等,故D错误.10.B解析 地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同,由a1=2r,a2=2R,可得a1a2=rR,故B正确,A错误;对于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星,由万有引力提供做匀速圆周运动所需向心力,有GMmr2=mv2r,可得v=GMr,则v1v2=Rr,故C、D错误.11.B解析 倾斜地球同步轨道卫星与地球静止轨道卫星周期相同,都等于地球的自转周期,所以两卫星的角速度大小相等,但由于不知道两卫星的质量,所以不能判断两卫星的向心力大小,故A错误,B正确;由公式GMmr2=ma,得a=GMr2,所以两卫星的加速度大小相等,故C错误;7.9 km/s为卫星绕地球做圆周运动的最大线速度,所以该卫星的线速度小于7.9 km/s,故D错误.12.B解析 根据万有引力提供向心力,有GMmr2=mv2r,又知GM=gR2,可得v=Rgr,选项A错误.=gR2r3,t=,可得t=rRrg,选项B正确.“天舟一号”飞船无法仅通过向后喷气去追上“天宫二号”,因为会发生离心运动,选项C错误.“天舟一号”飞船与“天宫二号”的质量关系不确定,所以不能确定其机械能是否相同,选项D错误.13.B解析 根据万有引力提供向心力得F=GMmr2,这4颗伽利略导航卫星的轨道半径相等,但质量大小不等,故这4颗伽利略导航卫星的向心力大小不相等,A错误;根据万有引力提供向心力得GMmr2=m42T2r,解得T=2r3GM,因FOCFM-23运行时轨道半径小于地球同步轨道卫星Telstar 19 Vantage的轨道半径,故FOCFM-23运行时周期小于Telstar 19 Vantage 的运行周期,B正确;根据万有引力提供向心力得GMmr2=mv2r,解得v=GMr,因地球同步轨道卫星Telstar 19 Vantage的轨道半径大于地球半径,故Telstar 19 Vantage运行时线速度一定小于地球第一宇宙速度,C错误;根据万有引力提供向心力得GMmr2=ma,解得a=GMr2,因FOCFM-23运行时轨道半径小于地球同步轨道卫星Telstar 19 Vantage的轨道半径,故FOCFM-23的向心加速度大于Telstar 19 Vantage的向心加速度,D错误.14.B解析 水在空中做平抛运动,在竖直方向上做自由落体运动,当下落高度为20 m时,运动时间为t=2hg=2 s,水平方向上做匀速运动,有s=v0t,而水平射出的速度v0在515 m/s之间,则运动的水平位移在1030 m之间,所以如果要有效灭火,出水口与着火点的水平距离最小为10 m,最大为30 m,故A错误,B正确;如果出水口与着火点的水平距离不能小于15 m,则s=v0t15 m,解得v07.5 m/s,故C错误;由于出水口与着火点不能靠得太近,所以该着火点离地高为40 m时,该消防车不能有效灭火,故D错误.15.B解析 设在空中飞行时间为t,运动员在竖直方向上做自由落体运动,在水平方向上做匀速直线运动,运动员的竖直位移与水平位移之比yx=12gt2v0t=tan ,则飞行的时间t=2v0tang,故D错误;竖直方向的速度大小为vy=gt=2v0tan ,运动员落到雪坡时的速度大小为v=v02+vy2=v01+4tan2,故C错误;设运动员落到雪坡时的速度方向与水平方向夹角为,则tan =vyv0=2tan ,由此可知,运动员落到雪坡时的速度方向与初速度大小无关,无论v0有多大,运动员落到雪坡时的速度方向相同,故A错误,B正确.16.(1)10 Hz(2)0.75解析 (1) 平抛运动在水平方向上为匀速直线运动,在竖直方向上为自由落体运动,由图可知,在竖直方向上,有y=4L=gT2,解得T=4Lg=42.510-210 s=0.1 s,则闪光的频率为f=1T=10 Hz.(2)A球离开桌边的速度为v0=3LT=32.510-20.1 m/s=0.75 m/s.17.(1)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动球1落到光滑水平板上并击中球2平抛运动在水平方向上是匀速直线运动(2)0.12.5解析 (1)甲图中A球做自由落体运动,B球做平抛运动,两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动;乙图中球1做平抛运动,球2做匀速直线运动,两球相撞,说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动.(2)根据y=gT2,可得T=yg=20.0510 s=0.1 s,则平抛运动的初速度为v0=3LT=30.050.1 m/s=1.5 m/s,小球在B点的竖直分速度为vyB=8L2T=0.40.2 m/s=2 m/s,则小球在B点的速度为vB=v02+vyB2=1.52+22 m/s=2.5 m/s.18.(1)1 N,沿y轴正方向(2)3 m/s,沿x轴正方向(3)5 m/s,与x轴正方向的夹角为53(4)12.6 m,与x轴正方向的夹角为arctan13解析 (1)在x方向,有ax=0;在y方向,有ay=vyt=0.5 m/s2根据牛顿第二定律得F合=may=1 N,方向沿