高考物理一轮复习 专题 曲线运动 万有引力与航天综合检测.doc

曲线运动 万有引力与航天一、选择题(16题为单项选择题，710题为多项选择题)1.手持滑轮把悬挂重物的细线拉至如图1所示的实线位置，然后滑轮水平向右匀速移动，运动中始终保持悬挂重物的细线竖直，则重物运动的速度()图1a大小和方向均不变b大小不变，方向改变c大小改变，方向不变d大小和方向均改变2.对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r与周期t关系作出如图2所示图象，则可求得地球质量为(已知引力常量为g)()图2a. b.c. d.3(2016上海五校联考)如图3，船从a处开出后沿直线ab到达对岸，若ab与河岸成37角，水流速度为4 m/s，则船在静水中的最小速度为()图3a2 m/s b2.4 m/sc3 m/s d3.5 m/s4如图4所示，斜面固定在水平面上，两个小球分别从斜面底端o点正上方a、b两点向右水平抛出，b为ao连线的中点，最后两球都垂直落在斜面上，a、b两球击中斜面位置到o点的距离之比为()图4a.1 b21c4 d415(2016山西太原一模)ctmd(中国战区导弹防御体系)是一种战术型导弹防御系统，可以拦截各类型的短程及中程超音速导弹。在某次演习中，检测系统测得关闭发动机的导弹在距地面高为h处，其速度为v且恰好水平，反应灵敏的地面拦截系统同时以初速度v0竖直向上发射一颗炮弹成功拦截。已知发射时炮弹与导弹的水平距离为s，不计空气阻力，则()av0v bv0vcv0vdv0v6在链球运动中，运动员使链球高速旋转，在水平面内做圆周运动。然后突然松手，由于惯性，链球向远处飞去。链球做圆周运动的半径为r，链球在水平面内做圆周运动时的离地高度为h。设圆心在地面的投影点为o，链球的落地点为p，o、p两点的距离即为运动员的成绩。若运动员某次掷链球的成绩为l，空气阻力忽略不计，则链球从运动员手中脱开时的速度v为()图5al brc. d.7(2016常州一模)如图6所示，卫星1为地球同步卫星，卫星2是周期为3小时的极地卫星，只考虑地球引力，不考虑其他作用的影响，卫星1和卫星2均绕地球做匀速圆周运动，两轨道平面相互垂直，运动过程中卫星1和卫星2有时处于地球赤道上某一点的正上方。下列说法中正确的是()图6a卫星1和卫星2的向心加速度之比为116b卫星1和卫星2的速度之比为21c卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为24小时d卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为3小时8.如图7所示，水平屋顶高h5 m，围墙高h3.2 m，围墙到房子的水平距离l3 m，围墙外马路宽x10 m，为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上，小球离开屋顶时的速度v0的大小的可能值为(g取10 m/s2)()图7a6 m/s b12 m/sc4 m/s d2 m/s9如图8所示，一根细线下端拴一个金属小球p，细线的上端固定在金属块q上，q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图中p位置)，两次金属块q都静止在桌面上的同一点，则后一种情况与原来相比较，下列判断中正确的是()图8a细线所受的拉力变小b小球p运动的角速度变小cq受到桌面的静摩擦力变大dq受到桌面的支持力不变10航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在a点从圆形轨道进入椭圆轨道，b为轨道上的一点，如图9所示。关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有()图9a在轨道上经过a的速度小于经过b点的速度b在轨道上经过a的动能小于在轨道上经过a的动能c在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期d在轨道上经过a的加速度小于在轨道上经过a的加速度二、非选择题11如图10所示，在倾角为37的斜坡上有一人，前方有一动物沿斜坡匀速向下奔跑，速度v15 m/s，在二者相距l30 m 时，此人以速度v0水平抛出一石块，击打动物，石块和动物都可看成质点(已知sin 370.6，g10 m/s2)图10(1)若动物在斜坡上被石块击中，求v0的大小；(2)若动物离斜坡末端较近，设其在水平面上匀速运动速度的大小与其在斜面上的相同，试分析该动物在水平面上被石块击中的情况下，人抛石块的速度v0的取值范围。12如图11所示，在同一竖直平面内的两正对的相同半圆光滑轨道，相隔一定的距离，虚线沿竖直方向，一小球能在其间运动，现在最高点a与最低点b各放一个压力传感器，测试小球对轨道的压力，并通过计算机显示出来，当轨道距离变化时，测得两点压力差与距离x的关系图象如图12所示，g取10 m/s2，不计空气阻力。(1)求小球的质量；(2)若小球在最低点b的速度为20 m/s，为使小球能沿轨道运动，x的最大值为多少？参考答案1.解析滑轮向右运动，使水平部分的细线延长，重物上升，所以重物同时参与了两个分运动：随滑轮向右匀速运动和向上由于细线缩短的匀速运动。因此两个方向上的匀速运动合成为重物的运动，也是匀速的，故a正确，b、c、d错误。答案a2.解析由gmr()2，得r3，即，求得地球的质量为m，因此a项正确。答案a3.解析船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动，其中，合速度v合方向已知，大小未知，顺水流而下的分运动速度v水的大小和方向都已知，沿船头指向的分运动的速度v船大小和方向都未知，合速度与分速度遵循平行四边形定则(或三角形定则)，如图，当v合与v船垂直时，v船最小，由几何关系得到v船的最小值为v船minv水sin 372.4 m/s，选项b正确。答案b4.解析设落到斜面上的位置分别为p、q，由题意知，落到斜面上时两小球的速度与水平面夹角相等，根据平抛运动的推论知，位移ap、bq与水平面夹角也相等，则poa与qob相似，对应边成比例，b正确。答案b5.解析炮弹做竖直上抛运动有：h1v0tgt2，导弹做平抛运动有：svt，h2gt2，且h1h2h，联立得：v0v，所以只有a项正确。答案a6.解析链球出手后竖直方向做自由落体运动hgt2，落地时间t，水平方向位移如图所示，链球平抛运动的水平位移ap，根据平抛运动规律，链球出手时的速度v，所以c正确。答案c7.解析由万有引力提供向心力有gm()2r 得出r，卫星1和卫星2的周期之比为81，则轨道半径之比为41。由gma得出ag，可知向心加速度之比为116，a项正确；根据gm得出v，可知线速度之比为12，b项错误；两卫星从赤道处正上方某点开始计时，卫星1转8圈时，卫星2刚好转一圈在该点相遇，c项正确，d项错误。答案ac8.解析若v0太大，小球将落在马路外边，因此，要使小球落在马路上，v0的最大值vmax为球落在马路最右侧a点时的平抛初速度，如图所示，小球做平抛运动，设运动时间为t1，则水平方向有lxvmaxt1竖直方向有hgt解得vmax(lx)13 m/s若v0太小，小球将被围墙挡住，不能落在马路上，因此v0的最小值vmin为球恰好越过围墙的最高点p落在马路上b点时的平抛初速度，设小球运动到p点所需时间为t2，则此过程中水平方向有lvmint2，竖直方向有hhgt，解得vminl5 m/s。由以上分析可知，选项a、b正确。答案ab9.解析设细线与竖直方向的夹角为，细线的拉力大小为ft，细线的长度为l。p球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力。如图，则有：ft，mgtan m2lsin ，得角速度，周期t，使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动时，增大，cos 减小，则细线拉力ft增大，角速度增大，周期t减小。对q球，由平衡条件得知，q受到桌面的静摩擦力变大，故a、b错误，c正确；金属块q保持在桌面上静止，根据平衡条件知，q受到桌面的支持力等于其重力，保持不变，故d正确。答案cd10.解析航天飞机在轨道上从远地点a向近地点b运动的过程中万有引力做正功，所以航天飞机经过a点的速度小于航天飞机经过b点的速度，a正确；航天飞机在a点减速后才能做向心运动，从圆形轨道进入椭圆轨道，所以在轨道上经过a点的动能小于在轨道上经过a点的动能，b正确；根据开普勒第三定律k，因为轨道的半长轴小于轨道的半径，所以航天飞机在轨道上的运动周期小于在轨道上的运动周期，c正确；根据牛顿第二定律fma，因航天飞机在轨道和轨道上a点的万有引力相等，所以在轨道上经过a点的加速度等于在轨道上经过a点的加速度，d错误。答案abc11.解析(1)设石块运动过程中所需时间为t1对于动物，其运动的位移x1vt1对于石块，其竖直方向：(lx1)sin 37gt其水平方向：(lx1)cos 37v0t1解得v020 m/s(2)假设动物开始时在斜面的底端，对于动物，其运动的位移x2vt2对于石块，其竖直方向：lsin 37gt其水平方向：lcos 37x2v0t2解得v0(415) m/s27.65 m/s。所以此种情况下，石块的速度范围为20 m/sv027.65 m/s。答案(1)20 m/s(2)20