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曲线运动万有引力 2/7/2020 张哲曲线运动万有引力一、重点剖析： 1、理解曲线运动的条件运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。2、理解运动的合成与分解（1）运动的合成与分解的四性：分运动的独立性；运动的等效性（合运动和分运动是等效替代关系，不能并存）；运动的等时性；运动的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。）（2）连带运动问题：指物拉绳（杆）或绳（杆）拉物问题。由于高中研究的绳都是不可伸长的，杆都是不可伸长和压缩的，即绳或杆的长度不会改变，所以解题原则是：把物体的实际速度分解为垂直于绳（杆）和平行于绳（杆）两个分量，根据沿绳（杆）方向的分速度大小相同求解。3.理解平抛物体的运动的处理方法（1）平抛运动的处理方法：把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是水平方向（垂直于恒力方向）的匀速直线运动，一个是竖直方向（沿着恒力方向）的匀加速直线运动。(2)平抛运动的性质：做平抛运动的物体仅受重力的作用，故平抛运动是匀变速曲线运动。（3）临界问题： 典型例题很多，如：在排球运动中，为了使从某一位置和某一高度水平扣出的球既不触网、又不出界，扣球速度的取值范围应是多少？4.理解圆周运动的规律 (1)两种模型：凡是直接用皮带传动（包括链条传动、摩擦传动）的两个轮子，两轮边缘上各点的线速度大小相等；凡是同一个轮轴上（各个轮都绕同一根轴同步转动）的各点角速度相等（轴上的点除外）。(2) 描述匀速圆周运动的各物理量间的关系:.（3）竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类：弹力只可能向下，如绳拉球。弹力只可能向上，特例如车过桥。弹力既可能向上又可能向下，如管内转球（或杆连球、环穿珠）。弹力可取任意值。但可以进一步讨论：当时物体受到的弹力必然是向下的；当时物体受到的弹力必然是向上的；当时物体受到的弹力恰好为零。当弹力大小Fmg时，向心力只有一解：F +mg；当弹力F=mg时，向心力等于零。5.理解万有引力定律（1）万有引力定律： ，G=6.6710-11N.m2/kg2.适用条件：适用于相距很远，可以看做质点的两物体间的相互作用，质量分布均匀的球体也可用此公式计算，其中r指球心间的距离。（2）万有引力定律的应用万有引力近似等于重力：讨论重力加速度g随离地面高度h的变化情况： 物体的重力近似为地球对物体的引力，即mg=G。所以重力加速度g= G，可见，g随h的增大而减小。万有引力提供向心力：求天体的质量：通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R，就可以求出天体的质量M。求解卫星的有关问题：根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度、周期、动能、动量等状态量。由G=m得V=，由G= mr(2/T)2得T=2。由G= mr2得=，由Ek=mv2=G。二、考点透视考点1：理解曲线运动的条件例1. 在弯道上高速行驶的赛车，突然后轮脱离赛车。关于脱离了的后轮的运动情况，以下说法正确的是（ ）A.仍然沿着汽车行驶的弯道运动 B.沿着与弯道垂直的方向飞出C.沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道 D.上述情况都有可能解析：在弯道上高速行驶的赛车，突然后轮脱离赛车，由于有惯性要沿着原来的速度方向运动，只有受到和速度方向不在一条直线上的合外力作用下，才作曲线运动，所以沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道，C正确。正确答案为：C。点拨：运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。考点2：用运动的合成与分解求解绳联物体的速度问题。甲乙v1v2图3-1例2、如图3-1所示，汽车甲以速度v1拉汽车乙前进，乙的速度为v2，甲、乙都在水平面上运动，求v1v2v1甲乙v1v2图32解析：如图3-2所示，甲、乙沿绳的速度分别为v1和v2cos，两者应该相等，所以有v1v2=cos1点拨：对于绳联问题，由于绳的弹力总是沿着绳的方向，所以当绳不可伸长时，绳联物体的速度在绳的方向上的投影相等。求绳联物体的速度关联问题时，首先要明确绳联物体的速度，然后将两物体的速度分别沿绳的方向和垂直于绳的方向进行分解，令两物体沿绳方向的速度相等即可求出。考点3：理解平抛物体的运动规律例3. （08年全国卷I）如图所示，一物体自倾角为的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上。物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角满足( )A.tan=sin B. tan=cosC. tan=tanD. tan=2tan解析：物体飞出时的初速度为v0，落在斜面上时，竖直位移为y，则空中飞行的时间为：，水平位移：，到达斜面时，竖直方向的分速度：由几何关系可知：； ，由此可知：，所以D选项正确。答案:D点拨：对于平抛运动问题要能理解平抛运动的实质，把它转化为两个方向研究，得到某一时刻的分量，再应用合成思路，找到物体实际运动参量，结合题目中给的条件，想法找到联系点，考生就能很快找到解决方案。考点4：圆周运动与其它知识的结合例4（08年山东）某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道，其中“2008”四个等高数字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成，固定在竖直平面内（所有数字均由圆或半圆组成，圆半径比细管的内径大得多），底端与水平地面相切。弹射装置将一个小物体（可视为质点）以va=5m/s的水平初速度由a点弹出，从b点进入轨道，依次经过“8002”后从p点水平抛出。小物体与地面ab段间的动摩擦因数u=0.3,不计其它机械能损失。已知ab段长L1. 5m，数字“0”的半径R0.2m，小物体质量m=0.01kg,g=10m/s2。求：（1）小物体从p点抛出后的水平射程。（2）小物体经过数这“0”的最高点时管道对小物体作用力的大小和方向。解析：（1）设小物体运动到p点时的速度大小为v，对小物体由a运动到p过程应用动能定理得： s=vt 由式联立代入数据解得：s=0.8m （2）设在数字“0”的最高点时管道对小物体的作用力大小为F，由牛顿第二定律得：由两式联立代入数据解得：F0.3N，方向竖直向下。答案： 0.8m 0.3N 方向竖直向下点拨：本题能将圆周运动及匀变速直线运动、平抛运动三种高中物理中典型的运动模型相结合，能很好考查了力学两大基本观点和一个基本方法。注意在分析圆周运动某一点的受力情况常用牛顿第二定律引结合，研究平抛运动的基本方法是运动的合成和分解，解答曲线运动全过程问题常用动能定理，本题是一道中等难度新颖的好题 考点5：理解万有引力提供向心力例5、月球质量是地球质量的，月球的半径是地球半径的.月球上空高500m处有一质量为60kg的物体自由下落.它落到月球表面所需要的时间是多少? ()解析：设月球表面的“重力加速度”为由于物体在月求表面附近，物体在月球上的“重力”等于月球对它的引力.由万有引力提供物体的重力得：物体在地球表面时，万有引力提供物体的重力得：两式相比得：即：所以物体在月球上空500m处自由落下到达月球表面所需要的时间点拨：应用万有引力定律天体问题应熟练掌握的一条思路即万有引力跟重力的关系，特别是除地球外其它星球表面的“重力加速度”，如此题中求自由下落时间，一定要先求出月球表面的“重力加速度”考点6：万有引力提供向心力例6.北京时间月27日17时，航天员翟志刚在完成一系列空间科学实验，并按预定方案进行太空行走后，安全返回神舟七号轨道舱, 这标志着我国航天员首次空间出舱活动取得成功. 若这时神舟七号在离地面高为h的轨道上做圆周运动，已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g航天员站在飞船时，求 (1)航天员对舱底的压力，简要说明理由 (2)航天员运动的加速度大小解析：(1)航天员对神舟七号的压力为零因为地球对航天员的万有引力恰好提供了航天员随飞船绕地球做匀速圆周运动所需的向心力，航天员处于完全失重状态 (2)由牛顿第二定律知：, , 由两式解得.点拨：在应用万有引力定律解题时，首先要明确是哪种模型，利用平时掌握的模型可以使问题得到很快的解决。三、热点分析（1）平抛运动例1、（08年广东）某同学对着墙壁练习打网球，假定球在墙面上以25m/s的速度沿水平方向反弹，落地点到墙面的距离在10m至15m之间，忽略空气阻力，取g=10m/s2,球在墙面上反弹点的高度范围是( )A.0.8m至.8m B.0.8m至1.6m C.1.0m至1.6m D.1.0m至1.8m本题简介：本题考查平抛运动知识，重点考查考生对物理规律的本质理解，掌握解决平抛运动的方法等效法。解析：球在水平方向上做匀速直线运动，则由，得小球在空中飞行的时间范围为：0.4s0.6s,则根据竖直方向做自由落体运动:,可得:高度范围为: 0.8m至.8m点拨：领会平抛运动中的等效思想（一个运动看成两个方向同时运动的结果）与转化思想（一个复杂的曲线运动看成两个方向上简单直线运动），把握住两方向运动关系的联系纽带时间相等，分别用两个方向各自的运动规律，独立研究，就会突破认知障碍。（2）天体运动例2我国发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”。设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为（ ） A.0.4 km/s B.1.8 km/s C.11 km/s D.36 km/s本题简介：本题是研究天体做匀速圆周运动的模型即万有引力提供向心力。这类题在高考中每年必考，关键是看学生能否从题中提取信息把它转化为常见的模型。解析：由，得：， ， 由则探月卫星绕月运行的速率为。所以B选项正确。命题反思：2007年高考四川卷第17题、2007年高考全国卷第20题都考查这部分知识，由于今年的“嫦娥1号”已经发射成功，在2008年高考中本考点还是考查天体的圆周运动，它的表现形式有可能是研究探测器以信息题方式出现。“嫦娥1号”的发射有关资料希望学生加强阅读。四、能力突破：（1）平抛运动在实际生活中的运用例1、国家飞碟射击队进行模拟训练用如图1的装置进行。被训练的运动员在高为H=20m的塔顶，在地面上距塔的水平距离S处有一电子抛靶装置。圆形靶以速度竖直上抛。当靶被竖直上抛的同时，运动员立即用特制的手枪水平射击，子弹的速度。不计人的反应时间、抛靶装置的高度和子弹在枪膛中的运动时间，忽略空气阻力及靶的大小（g=10m/s2）。求：（1）当s取值在什么范围内，无论v2为何值都不能击中靶？（2）若s=100m，v2=20m/s，请通过计算说明靶能否被击中？解析：只要靶子在子弹的射程之外，无论靶的速度为何值，都无法击中；如果能击中，击中处一定在抛靶装置的正上方。 （1） 根据平抛运动的规律：、水平方向： 竖直方向： 要使子弹不能击中靶，则： 联立上面三式，并代入数据可得：（2） 设经过时间t1击中水平方向： 竖直方向： 靶子上升的高度： 联立上面三式，并代入数据得：，恰好等于塔高，所以靶恰好被击中。 反思：解决平抛运动的关键是将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，然后从题设条件找准分解的矢量，并分解。（2）平抛运动和天体运动相结合例2、据报道最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍。已知一个在地球表面质量为的人在这个行星表面的重量约为800N，地球表面处的重力加速度为。求：（1）该行星的半径与地球的半径之比约为多少？（2）若在该行星上距行星表面2M高处，以的水平初速度抛出一只小球（不计任何阻力），则小球的水平射程是多大？解析：（1）在该行星表面处，由由万有引力定律：即：代入数据解得(2)由平抛运动运动的规律：故代入数据解得s=5m反思：利用平抛运动可以求出天体的重力加速度，再利用万有引力提供重力的规律来研究天体的其他运动规律和对天体的探究，这也是2008年高考命题的方向。（3）万有引力定律的应用 例3、为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住长降机。放开绳，升降机能到达地球上；人坐在升降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上。已知地球表面的重力加速g=10m/s2，地球半径为R。求： （1）某人在地球表面用体重计称得重800N，站在升降机中，当长降机以加速度a=g（g为地球表面处的重力加速度）竖直上升，在某处此人再一次用同一体重计称得视重为850N，忽略地球自转的影响，求升降机此时距地面的高度； （2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，地球自转的周期为T，求绳的长度至少为多长。 解析：（1）由题意可知人的质量m=80kg对人分析： 得：h=3R （2）h为同步卫星的高度，T为地球自转周期 ， 得 反思：万有引力定律应用的两种模型：万有引力提供重力：和万有引力提供向心力：，2008高考中可以对这两种模型进行灵活运用来研究天体的运动规律。（5）开普勒三定律中、万有引力在神舟七号飞船的应用例5、 开普勒三定律也适用于神舟七号飞船的变轨运动. 飞船与火箭分离后进入预定轨道, 飞船在近地点(可认为近地面)开动发动机加速, 之后，飞船速度增大并转移到与地球表面相切的椭圆轨道, 飞船在远地点再次点火加速, 飞船沿半径为r的圆轨道绕地运动. 设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g， 若不计空气阻力，试求神舟七号从近地点到远地点时间（变轨时间）.解析：设神舟七号飞船在椭圆轨道上运行周期为T0，在半径为r的圆轨道上运行周期为T,依据开普勒第三定律可得 ，又 运动过程中万确引力提供向心力 ，而神舟七号飞船在椭圆轨道只运动了半个周期，即 , 再配合黄金代换式，联立上述各式, 可解得神舟七号从近地点到远地点时间 .反思：学以致用是学习物理的目的之 ，要关注意社会热点中所波及到的物理知识，能根据题意，提取信息，描述物理情景，用学过的物理知识和物理模型灵活处理实际问题。五、规律整合：（1）平抛运动的处理方法：把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是水平方向（垂直于恒力方向）的匀速直线运动，一个是竖直方向（沿着恒力方向）的匀加速直线运动。平抛运动的性质：做平抛运动的物体仅受重力的作用，故平抛运动是匀变速曲线运动。（2）对于做匀速圆周运动的物体，其所受到的所有外力的合力即为产生向心加速度的向心力.匀速圆周运动的运动学问题是运用运动学的观点解决匀速圆周运动问题.这类问题的思维方法是运用线速度、角速度的概念以及线速度和角速度的关系分析问题，问题只涉及匀速圆周运动的运动情况，而不涉及匀速圆周运动的运动原因.匀速圆周运动的动力学问题是牛顿第二定律在匀速圆周运动中的应用.这类问题是从力的观点认识匀速圆周运动，解决问题的思维方法是运用匀速圆周运动的向心力公式，按牛顿第二定律列方程解题.这是匀速圆周运动问题的主要内容.（3）在重力场中沿竖直轨道做圆周运动的物体，在最高点最易脱离圆轨道.对于沿轨道内侧和以细绳相连而做圆周运动的物体，轨道压力或细绳张力恰为零即只有重力充当向心力时的速度，为完成圆周运动在最高点的临界速度.其大小满足方程：mg=m,所以v临=.对于沿轨道外侧或以硬杆支持的物体，在最高点的最小速度可以为零. 因竖直面上物体的圆周运动一般为变速的圆周运动，在中学阶段只能讨论物体在圆周上特殊点最“高”点或最“低”点的运动情况，因此，讨论物体在轨道的最“高”点或最“低”点的运动情况、受力情况及其间关系。 （4）物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力；即mg0=,得g0=,式中R为地球半径，g0为地球表面附近的重力加速度.涉及天体的问题中，重力加速度随位置变化明显，在地球上不同高度处或其他星球上，由mg=得重力加速度g=,式中r为到地心（或星球球心）的距离，M为地球（或星球）的质量.切不要到处乱套g=9.8 m/s2.（5）在天体（包括人造卫星）的运动过程中，其合外力就是万有引力.由于把天体的运动均简化为匀速圆周运动，所以其向心力就是万有引力，因此有=m2r=mv，由此可以得出，在描述天体运动的四个参量（r、v、T）中，只要其中的一个确定则另外三个也随之确定了，只要一个变化则另外三个也一定变.（6）对于任何轨道的人造地球卫星，地球总位于其轨道中心.对于地球同步卫星，其轨道平面只能和赤道平面重合，且只能发射到特定的高度，以特定的速率运行.人造地球卫星问题，是高考命题的热点之一，特别是同步卫星问题，几乎各种形式的高考，每年都有考题出现，因此应当把它作为重点对待.六、专题专练 一、选择题（共10小题，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分）1一质点在xoy平面内运动的轨迹如图所示，下列判断正确的是（ ）A若x方向始终匀速，则y方向先加速后减速B若x方向始终匀速，则y方向先减速后加速C若y方向始终匀速，则x方向先减速后加速D若y方向始终匀速，则x方向一直加速2如图所示，甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河，河宽为H，河水流速为u，划船速度均为v，出发时两船相距，甲、乙船头均与岸边成600角，且乙船恰好能直达对岸的A点，则下列判断正确的是（ ）A甲、乙两船到达对岸的时间不同B两船可能在未到达对岸前相遇 C甲船在A点右侧靠岸D甲船也在A点靠岸3美国研究人员最近在太阳系边缘新观测到以一个类行星天体，其直径估计在1600公里左右，有可能是自1930年发现冥王星以来人类在太阳系中发现的最大天体太阳的第十大行星.若万有引力常量用G表示，该行星天体的半径用r、质量用m表示，该行星天体到太阳的平均距离用R表示，太阳的质量用M表示，且把该类行星天体的轨道近似地看作圆，那么该天体运行的公转周期为（ ）ABCD4如图所示，质点在竖直面内做匀速圆周运动，轨道半径R=40m，轨道圆心O距地面的高度为h=280m，线速度v40ms。质点分别在A、B、C、各点离开轨道，在空中运动一段时间后落在水平地面上。比较质点分别在A、B、C、各点离开轨道的情况，下列说法中正确的是（）A质点在A点离开轨道时，在空中运动的时间一定最短B质点在B点离开轨道时，在空中运动的时间一定最短C质点在C点离开轨道时，落到地面上时的速度一定最大D质点在D点离开轨道时，落到地面上时的速度一定最大5一空间站正在沿圆形轨道绕地球运动，现从空间站向其运行方向弹射出一个小物体(质量远小于空间站的质量)，当空间站再次达到重新稳定运行时，与原来相比( )A空间站仍在原轨道上运行，但速率变小，周期变大B空间站的高度变小，速率变小，周期变大C空间站的高度变小，速率变大，周期变小D空间站的高度变大，速率变小，周期变大6小球m用长为L的悬线固定在O点，在O点正下方L/2处有一光滑圆钉C（如图所示）。今把小球拉到悬线呈水平后无初速地释放，当悬线竖直状态且与钉相碰时（ ）A小球的速度突然增大B小球的向心加速度突然增大C小球的向心加速度不变D悬线的拉力突然增大7最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200 年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100 倍。 假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量有（ ） A恒星质量与太阳质量之比 B恒星密度与太阳密度之比C行星质量与地球质量之比 D行星运行速度与地球公转速度之比8 在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道。则（ ） A该卫星的发射速度必定大于11.2km/sB卫星在同步轨道上的运行速度大于7.9km/s C在轨道上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D卫星在Q点通过加速实现由轨道进入轨道9我国的国土范围在东西方向上大致分布在东经70到东经135之间，所以我国发射的同步通信卫星一般定点在赤道上空3.6万千米、东经100附近，假设某通信卫星计划定点在赤道上空东经104的位置，经测量刚进入轨道时位于赤道上空3.6万千米、东经103处，为了把它调整到104处，可以短时间启动卫星上的小型喷气发动机调整卫星的高度，改变其周期，使其漂移”到预定经度后，再短时间启动发动机调整卫星的高度，实现定点，两次调整高度的方向依次是（）A向下、向上 B向上、向下 C向上、向上 D向下、向下10如图所示，两物块A、B套在水平粗糙的CD杆上，并用不可伸长的轻绳连接，整个装置能绕过CD中点的轴OO1转动，已知两物块质量相等，杆CD对物块A、B的最大静摩擦力大小相等，开始时绳子处于自然长度（绳子恰好伸直但无弹力），物块B到OO1轴的距离为物块A到OO1轴的距离的两倍，现让该装置从静止开始转动，使转速逐渐增大，在从绳子处于自然长度到两物块A、B即将滑动的过程中，下列说法正确的是 （ ）AA受到的静摩擦力一直增大BB受到的静摩擦力先增大，后保持不变CA受到的静摩擦力是先增大后减小DA受到的合外力一直在增大二、填空题（共2小题，把答案填在题中的横线上或按题目的要求作答）11（8分）一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，用下面的方法测量它匀速转动时的角速度。实验器材：电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片。实验步骤：如图所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后。固定在待测圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上。启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点。经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。由已知量和测得量表示的角速度的表达式为 式中各量的意义是： 某次实验测得圆盘半径r5.5010-2m，得到的纸带的一段如图所示，求得角速度为 。y212（1）（4分）在研究平抛运动的实验中，为了正确描绘出小球平抛运动的轨迹，在固定弧形斜槽时，应注意使_；实验时，每次使小球由静止滚下都应注意_(2)（6分）在做“研究平抛物体的运动”的实验时，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，用如图所示的装置，将一块平木板钉上复写纸和白纸，竖直立于槽口前某处且和斜槽所在的平面垂直，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A；将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B；又将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再得到痕迹C若测得木板每次后移距离x=20.00cm，A、B间距离y1 =4.70cm，B、C间距离y2 =14.50cm（g取9.80m/s2） 根据以上直接测量的物理量推导出小球初速度的计算公式为v0 = （用题中所给字母表示）小球初速度值为m/sY三、计算题（共6小题，解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。只写最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。请将解答过程书写在答题纸上相应位置）13（14分）甲、乙两个行星的质量之比为81:1，两行星的半径之比为36:1。则：（1）两行星表面的重力加速度之比；（2）两行星的第一宇宙速度之比。14（14分）16时35分，翟志刚开启轨道舱舱门，穿着我国研制的“飞天”舱外航天服实施出舱活动, 他接过刘伯明递上的五星红旗挥舞摇动, 随后他朝轨道舱固体润滑材料试验样品安装处移动，取回样品，递给航天员刘伯明, 在完成各项任务后翟志刚返回轨道舱, 整个出舱活动持续时间25分23秒, 此时神舟七号在离地高度为H=3.4105 m的圆轨道上, 求在这段时间内航天员绕行地球多少角度? (地球半径为R=6.37106m, 重力加速度g取10m/s2 ).POArv015（15分）如图所示，横截面半径为r的圆柱体固定在水平地面上。一个质量为m的小滑块P从截面最高点A处以滑下。不计任何摩擦阻力。（1）试对小滑块P从离开A点至落地的运动过程做出定性分析；（2）计算小滑块P离开圆柱面时的瞬时速率和落地时的瞬时速率。下面是某同学的一种解答：（1） 小滑块在A点即离开柱面做平抛运动，直至落地。（2） a、滑块P离开圆柱面时的瞬时速率为。b、由： 得：落地时的速率为 你认为该同学的解答是否正确？若正确，请说明理由。若不正确，请给出正确解答。16（16分）如图所示，光滑半圆轨道竖直放置，半径为R，一水平轨道与圆轨道相切，在水平光滑轨道上停着一个质量为M = 0.99kg的木块，一颗质量为m = 0.01kg的子弹，以vo = 400m/s的水平速度射入木块中，然后一起运动到轨道最高点水平抛出，当圆轨道半径R多大时，平抛的水平距离最大? 最大值是多少? （g取10m/s2）17（16分）计划发射一颗距离地面高度为地球半径R0的圆形轨道地球卫星,卫星轨道平面与赤道平面重合，已知地球表面重力加速度为g, （1）求出卫星绕地心运动周期T（2）设地球自转周期T0,该卫星绕地旋转方向与地球自转方向相同，则在赤道上某一点的人能连续看到该卫星的时间是多少？曲线运动万有引力专题测试参考答案一、选择题1、根据图象分析：若沿x轴作匀速运动，通过图1分析可知，y方向先减速后加速；若沿y轴方向作匀速运动，通过图2分析可知，x方向先加速后减速。答案：B2、乙船能到达A点，则vcos600=u，过河时间t满足：t = H/（ vsin600）, 甲、乙两船沿垂直于河岸方向的分速度相同，故过河时间相同。在t时间内甲船沿河岸方向的位移为s= （vcos600 + u ）t=。答案：D3、根据万有引力定律：，得：T=答案：A4、质点在A、B、C、D四点离开轨道，分别做下抛、平抛、上抛、平抛运动。很明显，在A点离开轨道比在C、D两点离开轨道在空间时间短。通过计算在A点下抛落地时间为tA=（6-4）s，在B点平抛落地时间tB=4s，显然，在A点离开轨道后在空中时间最短。根据机械能守恒，在D刚抛出时机械能最大，所以落地时速度最大。答案：AD5、在轨道上向其运行方向弹射一个物体，由于质量远小于空间站的质量，空间站仍沿原方向运动。根据动量守恒，弹出后一瞬间，空间站沿原运行方向的速度变小，提供的向心力（万有引力）大于需要的向心力，轨道半径减小，高度降低，在较低的轨道上运行速率变大，周期变小。答案：C6、当悬线在竖直状态与钉相碰时根据能量守恒可知，小球速度不变；但圆周运动的半径减小，需要的向心力变大，向心加速度变大，绳子上的拉力变大。答案：BD7、根据万有引力定律：可得：M=,可求出恒星质量与太阳质量之比，根据可得：v=,可求出行星运行速度与地球公转速度之比。答案：AD8、卫星仍围绕地球运行，所以发射速度小11.2km/s；最大环绕速度为7.9km/s，所以在轨道上的速度小于7.9km/s；根据机械能守恒可知：卫星在P点的速度大于在Q点的速度；卫星在轨道的Q点是提供的向心力大于需要的向心力，在轨道上Q点