【三维设计】高三物理一轮夯实基础 阶段验收评估《曲线运动 万有引力与航天》（含解析）.doc

阶段验收评估(四)曲线运动万有引力与航天(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分，每小题至少有一个选项正确，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1现在城市的滑板运动非常流行，在水平地面上一名滑板运动员双脚站在滑板上以一定速度向前滑行，在横杆前起跳并越过杆，从而使人与滑板分别从杆的上下通过，如图1所示。假设人和滑板运动过程中受到的各种阻力忽略不计，运动员能顺利完成该动作，最终仍落在滑板原来的位置上，要使这个表演成功，运动员除了跳起的高度足够外，在起跳时双脚对滑板作用力的合力方向应该() 图1a竖直向上b向下适当偏后c竖直向下 d向上适当偏前2(2013苏北四市调研测试)2012年2月25日我国成功地将第十一颗北斗导航卫星送入太空预定轨道地球静止轨道，使之成为地球同步卫星。关于该卫星下列说法正确的是()a相对于地面静止，离地面高度为在r4r(r为地球半径)之间的任意值b运行速度大于7.9 km/sc角速度大于静止在地球赤道上物体的角速度d向心加速度大于静止在地球赤道上物体的向心加速度3质量为m的物体，用细线通过光滑水平平板中央的光滑小孔，与质量为m1、m2的物体相连，如图2所示，m做匀速圆周运动的半径为r1，线速度为v1，角速度为1。若将m1和m2之间的细线剪断，m仍做匀速圆周运动，其稳定后的半径为r2，线速度为v2，角速度为2，则下列关系正确的是() 图2ar2r1，v2v1 br2r1，21cr2r1，21 dr2r1，v2v14. (2012汕头模拟)如图3所示，吊车以v1速度沿水平直线匀速行驶，同时以v2速度收拢绳索提升物体时，下列表述正确的是()a物体的实际运动速度为v1v2b物体的实际运动速度为c物体相对地面做曲线运动 图3d绳索保持竖直状态5. (2012琼海模拟)荡秋千一直是小朋友们喜爱的运动项目，秋千上端吊环之间不断磨损，承受拉力逐渐减小。如图4所示，一质量为m的小朋友在吊绳长为l的秋千上，如果小朋友从与吊环水平位置开始下落，运动到最低点时，吊绳突然断裂，小朋友最后落在地板上。如果吊绳的长度l可以改变，则()a吊绳越长，小朋友在最低点越容易断裂 图4b吊绳越短，小朋友在最低点越容易断裂c吊绳越长，小朋友落地点越远d吊绳长度是吊绳悬挂点高度的一半时，小朋友落地点最远6. (2013西安联考)如图5所示，质量为m的物块从半径为r的半球形碗边向碗底滑动，滑到最低点时的速度为v，若物块滑到最低点时受到的摩擦力是ff，则物块与碗的动摩擦因数为()a. b. 图5c. d.7.一位同学做飞镖游戏，已知圆盘的直径为d，飞镖距圆盘为l，且对准圆盘上边缘的a点水平抛出，初速度为v0，飞镖抛出的同时，圆盘以垂直圆盘过盘心o的水平轴匀速运动，角速度为。若飞镖恰好击中a点，则下列关系正确的是() 图6adv02l2gbl(12n)v0，(n0,1,2,3，)cv0dd2g2(12n)2，(n0,1,2,3)8. (2012上海高考)如图7所示，斜面上a、b、c三点等距，小球从a点正上方o点抛出，做初速为v0的平抛运动，恰落在b点。若小球初速变为v，其落点位于c，则()av0v2v0bv2v0 图7c2v0v3v09.我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图8所示，关闭发动机的航天飞机a在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆的近月点b处与空间站对接。已知空间站绕月轨道半径为r，周期为t，引力常量为g，月球的半径为r。下列判断正确的是() 图8a航天飞机到达b处由椭圆轨道进入空间站轨道时必须减速b图中的航天飞机正在加速飞向b处c月球的质量md月球的第一宇宙速度v10. (2013重庆模拟)来自中国航天科技集团公司的消息称，中国自主研发的北斗二号卫星系统今年起进入组网高峰期，预计在2015年形成覆盖全球的卫星导航定位系统。此系统由中轨道、高轨道和同步轨道卫星等组成。现在正在服役的北斗一号卫星定位系统的三颗卫星都定位在距地面36 000 km的地球同步轨道上。目前我国的各种导航定位设 图9备都要靠美国的gps系统提供服务，而美国的全球卫星定位系统gps由24颗卫星组成，这些卫星距地面的高度均为20 000 km。则下列说法中正确的是()a北斗一号系统中的三颗卫星的动能一定相等b所有gps的卫星比北斗一号的卫星线速度大c北斗二号中的每颗卫星一定比北斗一号中的每颗卫星高d北斗二号中的中轨道卫星的加速度一定大于高轨道卫星的加速度11. (2012上海虹口模拟)某机器内有两个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘a、b，a盘固定一个信号发射装置p，能持续沿半径向外发射红外线，p到圆心的距离为28 cm。b盘上固定一个带窗口的红外线信号接收装置q，q到圆心的距离为16 cm。p、q转动的线速度相同，都是4 m/s。当p、q正对时，p发出的红外线恰好进入q的接收窗口，如图10所示，则q 图10每隔一定时间就能接收到红外线信号，这个时间的最小值应为()a0.56 sb0.28 sc0.16 s d0.07 s12.如图11所示，质量为m的小球置于立方体的光滑盒子中，盒子的边长略大于球的直径。某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气阻力不计，要使在最高点时盒子与小球之间作用力恰为mg，则()a该盒子做匀速圆周运动的周期一定小于 图11b该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于 c盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能小于3 mgd盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能大于3 mg二、计算题(本题共4小题，共52分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13(12分)(2013江西重点中学二模)如图12所示，在光滑水平面上有坐标xoy，质量为1 kg的质点开始静止在xoy平面上的原点o，某一时刻受到沿x轴正方向的恒力f1的作用，f1的大小为2 n，若力f1作用一段时间t0后撤去，撤去力f1后5 s末质点恰好通过该平面上的a点，a点的坐标为x11 m，y15 m。 图12(1)为使质点按题设条件通过a点，在撤去力f1的同时对质点施加一个沿y轴正方向的恒力f2，力f2应为多大？(2)力f1作用时间t0为多长？(3)在图中画出质点运动轨迹示意图，在坐标系中标出必要的坐标。14(12分) (2012天水一中模拟)如图13所示，倾角为37的粗糙斜面的底端有一质量m1 kg的凹形小滑块，小滑块与斜面间的动摩擦因数0.25。现让小滑块以某一初速度v从斜面底端上滑，同时在斜面底端正上方有一小球以初速度v0水平抛出，经过0.4 s，小球恰好垂直斜面方向落入凹槽，此时，小滑块还在上滑过程中。已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，求： 图13(1)小球水平抛出的速度v0；(2)小滑块的初速度v。15(14分)如图14所示，有一内壁光滑的试管装有质量为1 g的小球，试管的开口端封闭后安装在水平轴o上，转动轴到管底小球的距离为5 cm，让试管在竖直平面内做匀速转动。问：(1)转动轴达某一转速时，试管底部受到小球的压力的最大值为最小值的3倍，此时角速度多大？ 图14(2)当转速10 rad/s时，管底对小球的作用力的最大值和最小值各是多少？(g取10 m/s2)16(14分)(2012山东高考)如图15所示，一工件置于水平地面上，其ab段为一半径r1.0m的光滑圆弧轨道，bc段为一长度l0.5 m的粗糙水平轨道，二者相切于b点，整个轨道位于同一竖直平面内，p点为圆弧轨道上的一个确定点。一可视为质点的物块，其质量m0.2 kg，与bc间的动摩擦因数10.4。工件质量m0.8 kg，与地面间的动摩擦因数20.1。(取g10 m/s2) 图15(1)若工件固定，将物块由p点无初速度释放，滑至c点时恰好静止，求p、c两点间的高度差h。(2)若将一水平恒力f作用于工件，使物块在p点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动。求f的大小。当速度v5 m/s时，使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移)，物块飞离圆弧轨道落至bc段，求物块的落点与b点间的距离。答 案阶段验收评估(四) 曲线运动万有引力与航天1选c因为在滑板跳高的过程中，人的运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动，而滑板在水平面上做匀速直线运动，故要使人越过横杆后仍落在滑板上，必须使人在水平方向的分运动与滑板具有相同的速度，所以人跳离时对滑板的作用力应该竖直向下，c正确。2选d地球同步卫星的高度是固定的，a错误；运行速度一定小于第一宇宙速度，b错误；因地球同步卫星的周期等于地球自转周期，故同步卫星的角速度等于地球赤道上物体的角速度，c错误；由a2r可知，同步卫星的向心加速度一定大于静止在地球赤道上物体的向心加速度，d正确。3选b细线剪断后，m做离心运动，线的拉力对m做负功，故v2v1，r2r1，21。4选bd物体在水平方向随吊车以速度v1匀速运动的同时，在竖直方向上以速度v2匀速上升，故物体的实际速度v，大小、方向均恒定，故物体相对地面做直线运动，因物体的加速度为零，绳的拉力与物体的重力等大反向，绳索保持竖直状态，综上所述，可知a、c错误，b、d正确。5选d据机械能守恒定律，小朋友下摆过程有mglmv2，在最低点小朋友对吊绳的拉力有tmgm，所以t3mg，可见吊绳断裂情况与吊绳长短无关，选项ab错误。吊绳断裂后，小朋友做平抛运动，设吊绳的悬挂点为o点，且o点距地面距离为h，则有hlgt2，平抛运动的水平位移xvt，整理得x2，所以当吊绳长度是吊绳悬挂点高度的一半时，小朋友落地点最远，选项d正确。6选b物块滑到最低点时受竖直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三个力作用，据牛顿第二定律得fnmgm，又fffn，联立解得，选项b正确。7选b依题意飞镖做平抛运动的同时，圆盘上a点做匀速圆周运动，恰好击中a点，说明a正好在最低点被击中，则a点转动的时间t，平抛的时间t，则有，b正确，c错误；平抛的竖直位移为d，则dgt2，联立有d2g2(2n1)2，a、d错误。8选a以o点为原点，v0方向为x轴，竖直向下为y轴建立平面直角坐标系，则有xc2xb，ycyb，由xbv0tb，xcvtc和tctb，可知，v0v2v0，故a正确。9选abc航天飞机到达b处时速度比较大，如果不减速此时万有引力不足以提供向心力，这时航天飞机将做离心运动，故a正确；因为航天飞机越接近月球，受到的万有引力越大，加速度越大，所以正在加速飞向b处，故b正确；由万有引力提供空间站做圆周运动的向心力，则gm，整理得m，故c正确；速度v是空间站在轨道r上的线速度，而不是围绕月球表面运动的第一宇宙速度，故d错误。10选bd根据题意，选项c说法错误；由gm得v ，故卫星的轨道半径越小其线速度越大，且同一轨道上的卫星线速度大小一定相等，由于卫星质量不一定相等，则其动能不一定相等，所以选项a错误、b正确；北斗二号卫星系统中的卫星，有的处在中轨道。有的处在同步轨道。有的处在高轨道。故此系统中的卫星有的比北斗一号中的卫星低，c错；由gma得a，选项d正确。11选a由v可求得p转动的周期tp0.14 t，q转动的周期tq0.08 s，又因间隔的这段时间的最小值必须是p、q转动周期的最小公倍数，可解得tmin0.56 s，故a正确。12选b要使在最高点时盒子与小球之间作用力恰好为mg，则盒子顶部对小球必然有向下的弹力mg，则有mgmg，解得该盒子做匀速圆周运动的速度v，该盒子做匀速圆周运动的周期为t，选项a错误，选项b正确；在最低点时，盒子与小球之间的作用力和小球重力的合力提供小球运动的向心力，由fmg，解得f3mg，选项c、d错误。13解析：(1)撤去f1，在f2的作用下，沿x轴正方向质点做匀速直线运动，沿y轴正方向质点做匀加速直线运动。由ya2t2和a2可得f2代入数据得f21.2 n(2)f1作用下，质点运动的加速度a12 m/s2由x1a1t02，xx1vta1t0t解得t01 s(3)质点运动轨迹示意图如图所示。答案：(1)1.2 n(2)1 s(3)见解析14解析：(1)设小球落入凹槽时的竖直分速度为vy，则vygt100.4 m/s4 m/s，v0vytan 373 m/s(2)小球落入凹槽时的水平分位移xv0t30.4 m1.2 m则小滑块的位移s1.5 m小滑块的加速度大小ag sin 37gcos 378 m/s2根据公式svtat2解得v5.35 m/s答案：(1)3 m/s(2)5.35 m/s15解析：(1)转至最低点时，小球对管底压力最大；转至最高点时，小球对管底压力最小，最低点时管底对小球的支持力f1应是最高点时管底对小球支持力f2的3倍，即f13f2根据牛顿第二定律有最低点：f1mgmr2最高点：f2mgmr2由得 rad/s20 rad/s(2)在最高点时，设小球不掉下来的最小角速度为0，则mgmr020 rad/s14.1 rad/s因为10 rad/s014.1 rad/s，故管底转到最高点时，小球已离开管底，因此管底对小球作用力的最小值为f0当转到最低点时，管底对小球的作用力最大为f1，根据牛顿第二定律知f1mgmr2，则f1mgmr21.5