高三物理同步测试曲线运动万有引力定律.doc

高三物理同步测试（4）：曲线运动万有引力定律本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟第卷（选择题共40分）一、本题共10小题；每小题4分，共40分。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，有选错或不答的得0分。图11一个物体以初速度v0从A点开始在光滑水平面上运动，一个水平力作用在物体上，物体的运动轨迹如图1中的实线所示，图中B为轨迹上的一点，虚线是过A、B两点并与轨迹相切的直线，虚线和实线将水平面划分5个区域，则关于施力物体的位置，下面说法正确的是（ ）A如果这个力是引力，则施力物体一定在区域B如果这个力是引力，则施力物体一定在区域C如果这个力是斥力，则施力物体可能在区域D如果这个力是斥力，则施力物体一定在区域2以速度v0水平抛出一小球，如果从抛出到某时刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等，以下判断正确的是（ ）A此时小球的竖直分速度大小等于水平分速度大小B此时小球的速度大小为 v0C小球运动的时间为2 v0/gD此时小球速度的方向与位移的方向相同3一个小球在竖直环内至少做N次圆周运动，当它第（N2）次经过环的最低点时，速度是7m/s；第（N1）次经过环的最低点时，速度是5m/s，则小球在第N次经过环的最低点时的速度一定满足（ ）Av1m/s Bv=1m/s Cv150m；汽车过拱桥，看作在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时，有为了保证安全，车对路面的压力N必须大于零。有 则R90m。15解：设小滑块从A运动到B所用时间为t1，位移为s1，加速度为a；从B点飞出的速度为vB，从B点到落地点的水平位移为s2，飞行时间为t2。小滑块在AB之间做匀减速直线运动 根据牛顿第二定律列出在BD间做平抛运动 从A到D所用时间联立求解，得s 16解：方法一：假定月球表面有水，则这些水在127时达到的平均速度v0=2000m/s必须小于月球表面的第一宇宙速度，否则这些水将不会降落回月球表面，导致月球表面无水。取质量为m的某水分子，因为GMm/R2=mv12/R2，mg月=GMm/R2，g月=g/6，所以代入数据解得v1=1700m/s，v1v0，即这些水分子会象卫星一样绕月球转动而不落到月球表面，使月球表面无水。方法二：设v0=2000m/s为月球的第一宇宙速度，计算水分子绕月球的运行半径R1，如果R1R，则月球表面无水。取质量为m的某水分子，因为GMm/R12=mv02/R12，mg月=GMm/R12，g月=g/6，所以R1=v02/g月=2.449106m，R1R，即以2000m/s的速度运行的水分子不在月球表面，也即月球表面无水。方法三：假定月球表面有水，则这些水所受到的月球的引力必须足以提供水蒸气分子在月球表面所受到的向心力，即应满足：mg月GMm/R2，当v=v0=2000m/s时，g月v02/R=2.30m/s2，而现在月球表面的重力加速度仅为g/6=1.63m/s2，所以水分子在月球表面所受的重力不足以提供2000m/s所对应的向心力，也即月球表面无水。方法四：假定有水，则这些水所受到的月球的引力必须足以提供水蒸气分子在月球表面所受到的向心力，即应满足：mg月GMm/R2，即应有g月Rv2而实际上：g月R=2.84106m2/s2，v02=4106m2/s2，所以v02g月R即以2000m/s的速度运行的水分子不能存在于月球表面，也即月球表面无水。17解：设探测器的质量为m，行星的质量为M，根据万有引力提供向心力，可得GMm/r2=m(2/T)2r，所以GM=42r3/T2 大气的质量可近似表示为m0=4r2P/g根据万有引力定律，mg=GMm/r2，所以g=GM/r2 所以m0=4r2PT2/42r=5.81017kg由于1s可分解得到106kg氧气，则分解 5.81017kg所需：t=5.81011s=1.8104年18解：当小球绕A以1m的半径转半圈的过程中，拉力是=1.6N，此时绳子不断。当小球绕B以0.6m的半径转半圈的过程中，拉力是=2.67N，此时绳子不断。当小球再碰到钉子A时，将以半径0.2m做圆周运动，拉力=8N，此时绳子断。所以断开前的总时间是s。19解：飞船向前喷气后，其速度从v0减为vA，其轨道从圆周改为椭圆，A点为椭圆轨道的远月点，B点为椭圆的近月点，根据开普勒第二定律，其面积速度为恒量及机械能守恒定律可求vA。于是可得出由于喷气造成的速度改变量v=v0vA，再由动量守恒定律，可求得所需燃料的质量。当飞船以v0绕月做半径为rA=R+h的圆周运动时，由牛顿第二定律，GMm/(R+h)2=mv02/(R+h)，所以v02=R2g/(R+h)其中M为月球的质量，R为月球的半径，g为月球表面的重力加速度，所以代入数据，求得v0=1652m/s根据开普勒第二定律，飞船在A、B两处的面积速度相等，有rAvA=rBvB，由机械能守恒得，mvA2/2GMm/(R+h)=mvB2/2 GMm/R联立解得，vA=1628m/s所以登月所需速度的改变量为v=24m/s飞船在A点喷气前后动量守恒，设喷气总质量为m，所以mv0=(mm)vA+m(