高三物理一轮复习 第4章 曲线运动 万有引力与航天阶段考查.doc

阶段考查(四)曲线运动万有引力与航天第卷选择题，共48分一、选择题(本大题共8小题，每小题6分，共48分)图411(2015浙江省衢州五校联考)如图41，滑板运动员以速度v0从离地高度h处的平台末端水平飞出，落在水平地面上忽略空气阻力，运动员和滑板可视为质点，下列表述正确的是()av0越大，运动员在空中运动时间越长bv0越大，运动员落地瞬间速度越大c运动员落地瞬间速度与高度h无关d运动员落地位置与v0大小无关解析：运动员和滑板做平抛运动，有hgt2，故运动时间与初速度无关，故a错误；根据动能定理，有mghmv2mv，解得v，故v0越大，运动员落地瞬间速度越大，故b正确，c错误；射程xv0tv0，初速度越大，射程越大，故d错误答案：b2雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来如图42所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则()图42a泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度b泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来c泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来d泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来解析：当后轮匀速转动时，由ar2知a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等，a错误在角速度相同的情况下，泥巴在a点有famgm2r，在b、d两点有fbdm2r，在c点有fcmgm2r.所以泥巴与轮胎在c位置的相互作用力最大，容易被甩下，故b、d错误，c正确答案：c3(2014江苏卷)已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为()a3.5 km/s b5.0 km/sc17.7 km/s d35.2 km/s解析：根据题设条件可知：m地10m火，r地2r火，由万有引力提供向心力m，可得v ，即 ，因为地球的第一宇宙速度为v地7.9 km/s，所以航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率v火3.5 km/s，选项a正确答案：a图434如图43所示，一架在2 000 m高空以200 m/s的速度水平匀速飞行的轰炸机，要想用两枚炸弹分别炸山脚和山顶的目标a和b.已知山高720 m，山脚与山顶的水平距离为800 m，若不计空气阻力，g取10 m/s2，则投弹的时间间隔应为()a4 sb5 sc8 sd16 s解析：命中a的炸弹飞行时间t1 20 s；命中b的炸弹飞行时间t2 16 s；飞机飞行800 m需要时间4 s投弹的时间间隔应为tt1t24 s8 s，选项c正确答案：c5质量m4 kg的质点静止在光滑水平面上的直角坐标系的原点o处，先用沿x轴正方向的力f18 n作用了2 s，然后撤去f1；再用沿y轴正方向的力f224 n作用了1 s则质点在这3 s内的轨迹为图44中的()abcd图44解析：质点在前2 s内做匀加速直线运动，2 s末的速度为v4 m/s；23 s做类平抛运动，加速度大小为6 m/s2，这1 s内沿x轴方向的位移是4 m，沿y轴方向的位移是3 m，故d正确答案：d图456如图45所示，内壁光滑的半球形容器固定放置，其圆形顶面水平两个完全相同的小球a、b分别沿容器内壁，在不同的水平面内做匀速圆周运动下列判断正确的是()aa对内壁的压力小于b对内壁的压力ba的周期小于b的周期ca的角速度小于b的角速度da的向心加速度与b的向心加速度大小相等图46解析：小球在半球形容器内做匀速圆周运动，圆心在水平面内，小球受到自身重力mg和内壁的弹力n(方向指向半球形的球心)，受力如图46，由几何关系可知n，设球体半径为r，则圆周运动的半径为rsin，向心力f向mgtanm2rsinma，得到角速度 ，向心加速度agtan.小球a的弹力与竖直方向的夹角比小球b的大，所以a对内壁的压力大，a错a的角速度大，故c错由周期t得，a的周期小，b对a的向心加速度大，d错答案：b图477(多选题)(2014广东卷)如图47所示，飞行器p绕某星球做匀速圆周运动星球相对飞行器的张角为.下列说法正确的是()a轨道半径越大，周期越长b轨道半径越大，速度越大c若测得周期和张角，可得到星球的平均密度d若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度解析：由gmmr()2得：v，t2 ，可知，轨道半径越大，线速度越小，周期越大，a项正确，b项错误；若测得周期和轨道半径，由gmr()2可知，可以测得星球的质量，但由于星球的半径未知，因此不能求得星球的平均密度，d项错误；若测得张角，可求得星球半径r与轨道半径r的比值为sin，由gmr()2和得，()3，因此c项正确答案：ac图488(2015山东德州考试)如图48所示，假定从地面上a点发射一枚远程弹道导弹，在引力作用下，导弹沿acb椭圆轨道飞行击中地面目标b，c为轨道的远地点，距地面高度为h.已知地球半径为r，地球质量为m，引力常量为g.设距地面高度为h的圆轨道上卫星运动周期为t0.下列结论不正确的是()a导弹在c点的加速度等于b导弹在c点的速度大于c地球球心为导弹椭圆轨道的一个焦点d导弹从a点运动到b点的时间一定小于t0解析：根据万有引力公式和牛顿第二定律，a正确；根据gm得到圆轨道上c点速度为，而导弹的轨道为椭圆，若在c点加速，则可能进入绕地心的圆轨道，故b错误；根据开普勒第一定律，c正确；根据开普勒第三定律，椭圆的半长轴小于圆的半径，故椭圆轨道的周期小于圆轨道的周期，d正确答案：b第卷非选择题，共52分二、实验题(本大题共2小题，共15分)9(6分)(2015河南省南阳月考)某学生为了测量人骑自行车行驶过程中的阻力系数k(人骑车时所受阻力f与总重力mg的比值)，他依次进行了以下操作：a找一段平直路面，并在路面上画一道起点线；b用较快的初速度骑车驶过起点线，并同时从车架上放下一团橡皮泥；c自行车驶过起点线后就停止蹬车，让其靠惯性沿直线行驶，记下自行车停下的位置；d用卷尺量出起点线到橡皮泥的距离s、起点线到终点的距离l及车架离地的高度h.根据上述操作，回答下列问题：(1)自行车驶过起点线时的速度大小为_(2)自行车在行驶中的阻力系数k_(要求用测量得到的物理量来表示)解析：(1)设自行车初速度为v0，橡皮泥做平抛运动，水平方向上：sv0t，竖直方向上：hgt2，解得：v0s.(2)自行车做匀减速直线运动，由匀变速运动的速度位移公式可得：v2al，解得：自行车的加速度大小a，自行车在减速过程中，受到的合力为阻力f，由牛顿第二定律得：fma，阻力系数k，解得k.答案：(1)s (2)10(9分)图49甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来，如图49乙所示甲乙图49(1)若图49乙中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00102 s，则圆盘的转速为_转/s.(保留3位有效数字)(2)若测得圆盘直径为10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为_cm.(保留3位有效数字)解析：本题主要考查圆周运动特点，意在考查考生图象分析能力及对圆周运动特点理解能力由图象可知，两电信号脉冲时间间隔及圆盘转动的周期为t4.45.0102s0.22 s，所以圆盘的转速为n4.55 转/s.由图象可知电脉冲持续时间为t0.01 s，圆盘涂层长度lvtt0.01 m1.46 cm.答案：(1)4.55(2)1.46三、计算题(本大题共2小题，共37分)图41011(17分)如图410所示是一辆箱式货车的后视图该箱式货车在水平路面上做弯道训练圆弧形弯道的半径为r8 m，车轮与路面间的动摩擦因数为0.8，滑动摩擦力等于最大静摩擦力货车顶部用细线悬挂一个小球p，在悬点o处装有拉力传感器车沿平直路面做匀速运动时，传感器的示数为f04 n取g10 m/s2.(1)该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时，为了防止侧滑，车的最大速度vm是多大？(2)该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动，稳定后传感器的示数为f5 n，此时细线与竖直方向的夹角是多大？此时货车的速度v是多大？ 解析：(1)车沿平直路面做匀速运动时，小球处于平衡状态，传感器的示数为f0mg4 n，解得m0.4 kg.该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时，地面对其摩擦力提供向心力，为了防止侧滑，向心力不能超过最大静摩擦力，即mg，带入计算得v8 m/s.图411(2)小球受力如图411，一个重力mg4 n方向竖直向下，一个拉力f5 n，二者的合力沿水平方向提供向心力，根据几何关系得到3 n，带入计算得v m/s2 m/s8 m/s.所以没有侧滑，运动半径不变，分析正确tan/mg，解得37.答案：(1)8 m/s(2)372 m/s12(20分)(2014大纲全国卷)已知地球的自转周期和半径分别为t和r，地球同步卫星a的圆轨道半径为h.卫星b沿半径为r(rh)的圆轨道在地球赤道的正上方运行，其运行方向与地球自转方向相同求：(1)卫星b做圆周运动的周期；(2)卫星a和b连续地不能直接通讯的最长时间间隔(信号传输时间可忽略)解析：设卫星b绕地心转动的周期为t，根据万有引力定律和圆周运动的规律有gm()2hgm()2r式中，g为引力常量，m为地球质量，m、m分别为卫星a、b的质量由式得t()t(2)设卫星a和