2011高中物理 第五-六章 曲线运动 万有引力与航天 新人教版必修2

用心 爱心 专心1 第五第五 六章曲线运动六章曲线运动 万有引力与航天万有引力与航天 本试卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 试卷满分为 100 分 考试时间为 90 分钟 第 卷 选择题 共 40 分 一 选择题 本题共 10 小题 每题 4 分 共 40 分 有的小题只有一个选项正确 有的小题 有多个选项正确 把正确选项前的字母填在题后的括号内 1 在无风的情况下 跳伞运动员从水平飞行的飞机上跳伞 下落过程中受到空气阻 力 下列描绘下落速度的水平分量大小 vx 竖直分量大小 vy 与时间 t 的图象 可能正确 的是 解析 本题考查的知识点为运动的合成与分解 牛顿运动定律及图象 在能力的考查上体 现了物理知识与实际生活的联系 体现了新课标对物理学习的要求 要求考生能够运用已 学的物理知识处理生活中的实际问题 降落伞在下降的过程中水平方向速度不断减小 为 一变减速运动 加速度不断减小 竖直方向先加速后匀速 在加速运动的过程中加速度不 断减小 从图象上分析 B 图是正确的 答案 B 2 游客乘坐过山车 在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达到 20 m s2 g 取 10 m s2 那么此位置座椅对游客的作用力相当于游客重力的 A 1 倍 B 2 倍 C 3 倍 D 4 倍 解析 由过山车在轨道最低点时合力提供向心力可得 F mg ma 向则 F 30m 3mg 故 C 正确 答案 C 图 1 3 如图 1 所示 AB 为斜面 BC 为水平面 从 A 点以水平速度 v0 抛出一小球 此时落点到 A 的水平距离为 s1 从 A 点以水平速度 3v0 抛出小球 这次落点到 A 点的水平距离为 s2 不计空气阻力 则 s1 s2 可能等于 A 1 3 B 1 6 C 1 9 D 1 12 解析 如果小球两次都落在 BC 段上 则由平抛运动的规律 h gt2 s v0t 知 水平位 1 2 移与初速度成正比 A 项正确 如果两次都落在 AB 段 则设斜面倾角为 由平抛运动的 用心 爱心 专心2 规律可知 tan 解得 s 故 C 项正确 如果一次落在 AB 段 一 y x 1 2gt2 v0t 2v02tan g 次落在 BC 段 则位移比应介于 1 3 与 1 9 之间 故 B 项正确 答案 ABC 图 2 4 如图 2 所示 物体甲从高 H 处以速度 v1 平抛 同时物体乙从距甲水平方向距离 x 处由 地面以速度 v2 竖直上抛 不计空气阻力 两个物体在空中某处相遇 下列叙述中正确的是 A 从抛出到相遇所用的时间是 x v1 B 如果相遇发生在乙上升的过程中 则 v2 gH C 如果相遇发生在乙下降的过程中 则 v2 gH 2 D 若相遇点离地面高度为 H 2 则 v2 gH 解析 甲被抛出后 做平抛运动 属于匀变速曲线运动 乙被抛出后 做竖直上抛运动 属于匀变速直线运动 它们的加速度均为重力加速度 从抛出时刻起 以做自由落体运动 的物体作为参考系 则甲做水平向右的匀速直线运动 乙做竖直向上的匀速直线运动 于 是相遇时间 t x v1 H v2 乙上升到最高点需要时间 t1 v2 g 从抛出到落回原处需要时间 t2 2v2 g 要使甲 乙相遇发生在乙上升的过程中 只要使 t t1 即可 即 H v2 gH 要使甲 乙相遇发生在乙下降的过程中 只要使 t1 t t2 即可 即 得 v2 g H v2 2v2 g v2aN 选项 C 正确 在 M 点 mrN N2 故 GMm r2 GMm rM2 GMm rN2 M N 选项 B 正确 在 N 点 由 得 vN vD 选项 A 正确 答案 A 图 5 10 如图 5 所示 一架在 2000 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 1000 m 若不计空气阻力 g 取 10 m s2 则投弹的时间间隔应为 A 4 s B 5 s C 9 s D 16 s 解析 设投在 A 处的炸弹投弹的位置离 A 的水平距离为 x1 竖直距离为 h1 投在 B 处的炸 弹投弹的位置离 B 的水平距离为 x2 竖直距离为 h2 则 x1 vt1 H gt12 2 求得 x1 4000 m x2 vt2 H h gt22 2 求得 x2 3200 m 所以投弹的时间间隔应为 t x1 1000 m x2 v 9 s 故 C 正确 答案 C 第 卷 非选择题 共 60 分 二 填空题 本题共 2 小题 每题 8 分 共 16 分 用心 爱心 专心5 11 图 6 所示的是 研究小球的平抛运动 时拍摄的闪光照片的一部分 其背景是边长为 5 cm 的小方格 取 g 10 m s2 由此可知 闪光频率为 Hz 小球抛出时的初速度 大小为 m s 从抛出点到 C 点 小球速度的改变最大为 m s 图 6 解析 看出 A B C 三点的水平坐标相隔 5 个小格 说明是相隔相等时间的 3 个点 竖直 方向的每个时间间隔内的位移差是 2 个小格 根据 s gt2 可以算相邻的时间间隔 然后 再根据水平方向的匀速运动 可以算出初速度 答案 10 2 5 4 12 设地球绕太阳做匀速圆周运动 半径为 R 速率为 v 则太阳的质量可用 v R 和引力 常量 G 表示为 太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动 其运动速率约 为地球公转速率的 7 倍 轨道半径约为地球公转轨道半径的 2 109 倍 为了粗略估算银河 系中恒星的数目 可认为银河系中所有恒星的质量都集中在银河系中心 且银河系中恒星 的平均质量约等于太阳质量 则银河系中恒星数目约为 解析 由牛顿第二定律 G m Mm R2 v2 R 则太阳的质量 M Rv2 G 由 G M则 M 银 M银M r2 v太2 r rv太2 G 因 v 太 7v r 2 109R 则 1011 M银 M 答案 1011 v2R G 三 计算题 本题共 4 小题 13 14 题各 10 分 15 16 题各 12 分 共 44 分 计算时必须 有必要的文字说明和解题步骤 有数值计算的要注明单位 图 7 13 2009 福建高考 如图 7 所示 射击枪水平放置 射击枪与目标靶中心位于离地面足 够高的同一水平线上 枪口与目标靶之间的距离 s 100 m 子弹射出的水平速度 v 200 m s 子弹从枪口射出的瞬间目标靶由静止开始释放 不计空气阻力 取重力加速度 g 为 10 m s2 求 1 从子弹由枪口射出开始计时 经多长时间子弹击中目标靶 2 目标靶由静止开始释放到被子弹击中 下落的距离 h 为多少 解析 1 子弹做平抛运动 它在水平方向的分运动是匀速直线运动 设子弹经 t 时间击中 用心 爱心 专心6 目标靶 则 t s v 代入数据得 t 0 5 s 2 目标靶做自由落体运动 则 h gt2 1 2 代入数据得 h 1 25 m 答案 1 0 5 s 2 1 25 m 图 8 14 2009 广东高考 如图 8 所示 一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴 OO 转动 筒内 壁粗糙 筒口半径和筒高分别为 R 和 H 筒内壁 A 点的高度为筒高的一半 内壁上有一质 量为 m 的小物块 求 1 当筒不转动时 物块静止在筒壁 A 点受到的摩擦力和支持力的大小 2 当物块在 A 点随筒做匀速转动 且其所受到的摩擦力为零时 筒转动的角速度 图 9 解析 1 如图 9 当圆锥筒静止时 物块受到重力 摩擦力 f 和支持力 N 由题意可知 f mgsin mg H R2 H2 N mgcos mg R R2 H2 2 物块受到重力和支持力的作用 设圆筒和物块匀速转动的角速度为 竖直方向 Ncos mg 水平方向 Nsin m 2r 联立 得 g rtan 其中 tan r H R R 2 2gH R 答案 1 mg mg 2 H R2 H2 R R2 H2 2gH R 用心 爱心 专心7 图 10 15 嫦娥一号 探月卫星在空中运动的简化示意图如图 10 所示 卫星由地面发射后 经 过发射轨道进入停泊轨道 在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道 再次调速后进入工 作轨道 已知卫星在停泊轨道和工作轨道的运行半径分别为 R 和 R1 地球半径为 r 月球 半径为 r1 地球表面重力加速度为 g 月球表面重力加速度为 求 g 6 1 卫星在停泊轨道上运行的线速度 2 卫星在工作轨道上运行的周期 解析 1 设卫星在停泊轨道上运行的线速度为 v 卫星做圆周运动的向心力由地球对它的 万有引力提供 得 G m 且有 G m g 得 v r mM R2 v2 R m M r2 g R 2 设卫星在工作轨道上运行的周期为 T 则有 G m 2R1 又有 G m mM1 R12 2 T m M1 r12 g 6 得 T 24 2R13 gr12 答案 1 r 2 g R 24 2R13 gr12 图 11 16 2011 山东青岛一模 如图 11 所示 一根长 0 1 m 的细线 一端系着一个质量为 0 18 kg 的小球 拉住线的另一端 使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动 使小球的 转速很缓慢地增加 当小球的转速增加到开始时转速的 3 倍时 细线断开 线断开前的瞬 间线受到的拉力比开始时大 40 N 求 1 线断开前的瞬间 线受到的拉力大小 2 线断开的瞬间 小球运动的线速度 3 如果小球离开桌面时 速度方向与桌边线的夹角为 60 桌面高出地面 0 8 m 则小球 飞出后的落地点距桌边线的水平距离 解析 1 线的拉力等于向心力 设开始时角速度为 0 向心力是 F0 线断开的瞬间 角 速度为 线的拉力是 FT F0 m 02R FT m 2R 由 得 FT F0 2 02 9 1 又因为 FT