高三物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天章末检测提升

到乌蒙山区的昭通;从甘肃中部的定西，到内蒙古边陲的阿尔山，看真贫、知真贫，真扶贫、扶真贫，成为“花的精力最多”的事;“扶贫先扶志”“扶贫必扶智”“实施精准扶贫”第四章曲线运动万有引力与航天一、选择题(本大题共10小题，共40分每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)1.(多选)如图，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的不计空气阻力，则()Aa的飞行时间比b的长 Bb和c的飞行时间相同Ca的水平速度比b的小 Db的初速度比c的大解析：平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，根据hgt2可知，tatbtc，A项错误而B项正确；平抛运动的水平分运动为匀速直线运动，由xv0tv0，得v0x，因xaxb，hav0b，C项错误；因xbxc，tbtc，所以水平速度v0bv0c，D项正确答案：BD2如图所示，正在匀速转动的水平转盘上固定有三个可视为质点的小物块A、B、C，它们的质量关系为mA2mB2mC，到轴O的距离关系为rC2rA2rB.下列说法中正确的是 ()AB的角速度比C小 BA的线速度比C大CB受到的向心力比C小 DA的向心加速度比B大解析：正在匀速转动的水平转盘上固定有三个可视为质点的小物块A、B、C，它们的角速度相同，由vr可知，C的线速度最大，由a2r可知，C的向心加速度最大，由Fm2r可知，B受到的向心力比C小，故只有C项正确答案：C3如图所示，一个杂技演员骑着特制小摩托车在半径为R的竖直轨道内进行表演，A、C两点分别是轨道的最高点和最低点，B、D两点分别是轨道的最左侧端点和最右侧端点人和车的总质量为m，运动过程中速度的大小保持不变，则(设杂技演员在轨道内逆时针运动)()A车受到轨道支持力的大小不变B人和车的向心加速度大小不变C在C、D两点，人和车所受总重力的瞬时功率相等D由A点到B点的过程中，人始终处于超重状态解析：人和车做匀速圆周运动，其向心加速度的大小不变，选项B正确；车受到重力、轨道支持力、牵引力和摩擦力的作用，合力的方向指向圆心，大小一定，车受到轨道支持力的大小随位置的改变而改变，选项A错误；由PFv cos 知，在C点人和车所受总重力的瞬时功率为0，在D点人和车所受总重力的瞬时功率不为0，选项C错误；由A点到B点的过程中，人的加速度存在竖直向下的分量，始终处于失重状态，选项D错误答案：B4无极变速可以在变速范围内任意连续地变换速度，性能优于传统的挡位变速器，很多种高档汽车都应用无极变速。图示是截锥式无极变速模型示意图，两个锥轮之间有一个滚动轮，主动轮、滚动轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动。当位于主动轮和从动轮之间的滚动轮从左向右移动时，从动轮转速增加当滚动轮位于主动轮直径D1、从动轮直径D2的位置时，主动轮转速n1、从动轮转速n2的关系是 ()A. B.C. D.解析：主动轮、滚动轮、从动轮之间靠彼此间的摩擦力带动，接触处的线速度大小相等，即r11r22，又2n，可得选项B正确答案：B5(多选)质量为2 kg的质点在xy平面上做曲线运动，在x方向的速度图象和y方向的位移图象如图所示，下列说法正确的是()A质点的初速度为5 m/sB质点所受的合外力为3 NC质点初速度的方向与合外力方向垂直D2 s末质点速度大小为6 m/s解析：由vt图象知物体在x轴上做初速为3 m/s的匀加速直线运动，加速度a1.5 m/s2，由st图知，物体在y轴上做匀速直线运动，速度为4 m/s，则物体初速度为v m/s5 m/s.质点所受合外力为Fma21.5 N3 N故A、B项正确；物体初速度方向与合外力方向夹角的正切值tan ，故C项错误；2 s末质点的速度大小为v1 m/s m/s，故D项错答案：AB6飞机在水平地面上空的某一高度水平匀速飞行，每隔相等时间投放一个物体如果以第一个物体a的落地点为坐标原点、飞机飞行方向为横坐标的正方向，在竖直平面内建立直角坐标系如图所示是第5个物体e离开飞机时，抛出的5个物体a、b、c、d、e在空间位置的示意图，其中不可能的是()解析：物体被抛出时的水平速度相同，如果第一个物体a没有落地，那么所有物体在竖直方向应该排成一排，所以A项对；如果先投出的物体已经落地，相邻物体的水平距离应该相等，没有落地的在竖直方向仍排成一排，所以B项错误，C、D两项正确答案：B7(多选)我国成功发射了“神舟十号”载人飞船，假设飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A飞船的运行速度小于地球的第一宇宙速度B若知道飞船运动的周期和轨道半径，再利用万有引力常量，就可算出地球的质量C若宇航员从船舱中慢慢“走”出并离开飞船，飞船速率将减小D若有两个这样的飞船在同一轨道上，相隔一段距离一前一后沿同一方向绕行，只要后一飞船向后喷气加速，则两飞船一定能实现对接解析：根据Gm，得v，飞船的轨道半径r大于地球半径R，所以飞船的运行速度小于地球的第一宇宙速度，A项正确；根据Gmr，若知道飞船运动的周期和轨道半径，再利用万有引力常量，就可算出地球的质量，B项正确；若宇航员从船舱中慢慢“走”出并离开飞船，飞船速率仍为v，是不变的，C项错误；若有两个这样的飞船在同一轨道上，相隔一段距离一前一后沿同一方向绕行，如果后一飞船向后喷气加速，会偏离原来的轨道，无法实现对接，D项错误答案：AB8如图所示，水平圆盘可绕通过圆心的竖直轴转动，盘上放两个小物体P和Q，它们的质量相同，与圆盘的最大静摩擦力都是fm，两物体中间用一根细线连接，细线过圆心O，P离圆心距离为r1，Q离圆心距离为r2，且r1r2，两个物体随圆盘以角速度匀速转动，且两个物体始终与圆盘保持相对静止，则 ()A取不同值时，P和Q所受静摩擦力均指向圆心B取不同值时，Q所受静摩擦力始终指向圆心，而P所受静摩擦力可能指向圆心，也可能背离圆心C取不同值时，P所受静摩擦力始终指向圆心，而Q所受静摩擦力可能指向圆心，也可能背离圆心D取不同值时，P和Q所受静摩擦力可能都指向圆心，也可能都背离圆心解析：设P、Q质量均为m，当角速度较小时，做圆周运动的向心力均由盘对其静摩擦力提供，细线伸直但无张力当m2rFfm时，即.若再增大，则静摩擦力不足以提供做圆周运动所需的向心力，细线中开始出现张力，不足的部分由细线中张力提供，对Q而言有FTFfmm2r2，而此时对P而言有FTFfm2r1；随着细线张力的增大，P受到的指向圆心的摩擦力会逐渐减小，当Tm2r1时，P受到的静擦力开始背离圆心，正确答案B.答案：B9星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二字宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的1/6。不计其他星球的影响。则该星球的第二宇宙速度为 ()A. B. C. D.解析：由第一宇宙速度的定义有Gm，在该星球表面处万有引力等于重力即Gm.由以上两式得v1，则第二宇宙速度v2，A项正确答案：A10(多选)(2015全国新课标卷)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面 4m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止)；最后关闭发动机，探测器自由下落，已知探测器的质量约为1.3103 kg，地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8 m/s2，则此探测器()A在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9 m/sB悬停时受到的反冲作用力约为2103 NC从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度解析：探测器在月球表面受到的万有引力等于重力Gmg，得g，月球质量是地球质量的，月球半径是地球半径的，地球表面的重力加速度为g9.8 m/s2，推得gg1.66 m/s2，根据机械能守恒定律，探测器在月球表面自由下落到着陆前过程中有mghmv2，v3.64 m/s，故A项错误；根据牛顿第一定律，悬停时探测器所受合外力为零，即反冲作用力与探测器所受“重力”等大反向，即Fmg2103 N，B项正确；在离开近月圆轨道到悬停的过程中发动机做功，机械能不守恒，C项错误；近地轨道做圆周运动时有mgm即v月，同理v地，又因为gg，r月v月，故B、D两项正确答案：BD二、实验题(本大题共2小题，共10分把答案填写在题中的横线上或按题目要求作答)11(4分)在汽车技术中，速度和行程的测量有好几种方法，图甲所示为一光电式车速传感器，其原理简图如图乙所示，A为光源，B为光电接收器，A、B均与车身相对固定，旋转齿轮C与车轮D相连接，它们的转速比nCnD12.车轮转动时A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收后转换成电信号，由电子电路记录和显示若某次实验显示出单位时间内的脉冲数为n，要求出车的速度还必须测量的物理量或数据为：_.汽车速度的表达式为：v_解析：设齿轮C的齿数为P，由题意知，C及车轮的角速度2，再设车轮的半径为R，故车速v2R.答案：车轮的半径R和齿轮的齿数P12(6分)(2014安徽卷) 图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_a安装斜槽轨道，使其末端保持水平b每次小球释放的初始位置可以任意选择c每次小球应从同一高度由静止释放d为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中yx2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是_(3)图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0 cm.y2为45.0 cm，A、B两点水平间距x为40.0 cm.则平抛小球的初速度v0为_ m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0 cm，则小球在C点的速度vC为_ m/s(结果保留两位有效数字，g取10 m/s2)解析：(1)要保证初速度水平而且大小相等，必须从同一位置释放，因此选项a、c正确(2)根据平抛位移公式xv0t与ygt2，可得y，因此选项C正确(3)将公式y变形可得xv0，AB水平距离x()v0，可得v02.0 m/s，C点竖直速度vy，根据速度合成可得vc4.0 m/s.答案：(1)ac(2)c(3)2.0 4.0三、计算题(本大题共4小题，共50分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13. (10分)已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，不考虑地球自转的影响(1)求卫星环绕地球运行的第一宇宙速度v1；(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动且运行周期为T，求卫星运行半径r；(3)由题目所给条件，请提出一种估算地球平均密度的办法，推导出密度表达式.解析：(1)设卫星的质量为m，地球的质量为M，物体在地球表面附近满足Gmg.第一宇宙速度是指卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力Gm，式代入式，得到v1.(2)卫星受到的万有引力为Gm()2r，由式解得r.(3)设质量为m的小物体在地球表面附近所受重力为mg, 则 Gmg.将地球看成是半径为R的球体，其体积为VR3，地球的平均密度为 .答案：(1)(2)(3)14(12分)如图所示，水平屋顶高H5 m，墙高h3.2 m，墙到房子的距离L3 m，墙外马路宽x10 m，小球从房顶水平飞出，落在墙外的马路上，求小球离开房顶时的速度v0的取值范围(取g10 m/s2)。解析：设小球恰好越过墙的边缘时的水平初速度为v1，所用时间为t1，由平抛运动规律得HhgtLv1t1解得v15 m/s又设小球恰落到路沿A点时的初速度为v2，所用时间为t2，由平抛运动规律得HgtLxv2t2解得v213 m/s所以小球离开房顶时的速度范围为5 m/sv013 m/s答案：5 m/sv013 m/s15(12分)如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R0.8 m的圆环剪去了左上角135的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离也是R.用质量m0.5 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点后其位移与时间的关系为x8t2t2(m)，物块飞离桌面后由P点沿切线落入圆轨道g10 m/s2，求：(1)物体在水平桌面受到的摩擦力；(2)BP间的水平距离；(3)判断物体能否沿圆轨道到达M点解析：(1)由x8t2t2得v08 m/sa4 m/s2由牛顿第二定律得Ffma2 N，即摩擦力大小为2 N，方向水平向左(2)物块在DP段做平抛运动vy4 m/st0.4 svx与v夹角为45，则vxvy4 m/sxDPvxt1.6 m在BD段xBD6 mxBPxBDxDP7.6 m(3)设物体能到达M点，由机械能守恒定律mvmgR(1cos 45)mvvv(2)