2012高中物理 第3、4、5章 抛体运动 匀速圆周运动 万有引力定律及其应用 16单元测试 鲁科版必修2

用心 爱心 专心1 第第 3 3 4 4 5 5 章章 抛体运动抛体运动 匀速圆周运动匀速圆周运动 万有引力定律及其应万有引力定律及其应 用用 单元测试单元测试 一 本题共一 本题共 1515 小题 每小题小题 每小题 3 3 分分 共共 4545 分分 1 若物体以速度 进入某空间后 受到一个逐渐减小的合外力的作用 且该合外力 的方向始终是垂直于该物体的速度方向 则物体的运动将是 A 速率增大 曲率半径也随之增 B 速率逐渐减小 曲率半径不变 C 速率不变 曲率半径逐渐增大 D 速率不变 曲率半径逐渐减小 2 半径为R的光滑半圆球固定在水平面上 顶部有一小物体 m 如图所示 今给小物体一个水平初速度 则物体将gRv 0 A 沿球面滑至m点 B 先沿球面滑至某点N再离开球面做斜下抛运动 C 按半径大于R的新圆弧轨道运动 D 立即离开半球面作平抛运动 3 如图所示 在研究平抛运动时 小球A沿轨道滑下 离开轨 道末端 末端水平 时撞开轻质接触式开关S 被电磁铁吸住的小球B 同时自由下落 改变整个装置的高度H做同样的实验 发现位于同一 高度的A B两球总是同时落地 该实验一现象说明了A球在离开轨道后 A 水平方向的分运动是匀速直线运动 B 水平方向的分运动是匀加速直线运动 C 竖直方向的分运动是自由落体运动 D 竖直方向的分运动是匀速直线运动 4 如图所示 图中 b c d四条圆轨道的圆心均在地 球的自转轴上 均绕地球做匀速圆周运动的卫星中 下列判断图 中卫星可能的轨道正确说法是 A 只要轨道的圆心均在地球自转轴上都是可能的轨道 图中轨道 b c d都是可 能的轨道 B 只有轨道的圆心在地球的球心上 这些轨道才是可能的轨道 图中轨道 b c 均可能 用心 爱心 专心2 s 3 3 s 3 3 2 s3 C 只有轨道平面与地球赤道平面重合的卫星轨道才是可能的轨道 图中只有 轨道是 可能的 D 只有轨道圆心在球心 且不与赤道平面重合的轨道 即图中轨道b c才是可能的 5 2001 年 10 月 22 日 欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一超大型黑洞 命 名为 MCG6 30 15 由于黑洞的强大引力 周围物质大量掉入黑洞 假定银河系中心仅此一个 黑洞 已知太阳系绕银河系中心匀速运转 下列哪组数据可估算出该黑洞的质量 A 地球绕太阳公转的周期和速度 C 太阳的质量和太阳到 MCG6 30 15 距离 B 太阳的质量和运行速度 D 太阳运行速度和太阳到 MCG6 30 15 距离 6 如图所示 以初速度 9 8m s 水平抛出的物体 飞行一段时间后垂 直撞在倾角为 30 的斜面上 则物体飞行时间为 A B C D 2s 7 如图所示 从倾角为 的斜面上的某点先后将同一小球以不同的初速水平抛出 均落到斜面上 当抛出的速度为 1时 小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为 1 当 抛出的速度为 2时 小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为 2 若不考虑空气阻力 则 A 1可能大于 2 B 1可能小于 2 C 1一定等于 2 D 1 2的大小关系与斜面倾角 无关 8 如图所示 质量为M的物体内有圆形轨道 质量为m的小球在竖直平面内沿圆轨道 做无摩擦的圆周运动 A与C两点分别是轨道的最高点和最低点 B D两点是圆水平直径 两端点 小球运动时 物体M在地面静止 则关于M对地面的压力N和地面对M的摩擦力 方向 下列说法中正确的是 A 小球运动到B点时 N Mg 摩擦力方向向左 B 小球运动到B点时 N Mg 摩擦力方向向右 C 小球运动到C点时 N M m g M与地面的摩擦力方向不能确 定 用心 爱心 专心3 D 小球运动到D点时 N M m g 摩擦力方向向左 9 如图所示 A B是两只相同的齿轮 齿轮A被固定不动 若 齿轮B绕齿轮A运动半周 到达图中C位置 则齿轮B上标出竖直向 上的箭头所指的方向是 A 竖直向上 B 竖直向下 C 水平向左 D 水平向右 10 在抗洪抢险中 战士驾驶摩托艇救人 假设江岸是平直的 洪水沿江向下游流去 水流速度为 摩托艇静水的航速为 战士救人的地点 A 离岸边最近处 O 的距离为 d 1 2 如果战士想在最短时间内将人送上岸 则摩托艇登陆的地点离 O 点的距离为 A B 0C D 2 1 2 2 2 v d 2 1 d 1 2 d 11 我国已成功发射多颗气象卫星 为气象预报提供了大量有效信息 其中 风云一 号 是极地圆形轨道卫星 风云二号 是地球同步卫星 且 风云二号 的运行周期是 风云一号 的一半 比较这两颗卫星 下列说法中正确的是 A 风云一号 离地面较近 对同一区域连续观测时间长 B 风云二号 离地面较近 观测覆盖区域大 C 风云一号 运行线速度较大 观测覆盖区域大 D 风云二号 运行线速度较大 对同一区域连续观测时间长 12 如下图所示 具有圆锥形状的回转器 陀螺 绕它的轴 在光滑的桌面上以角速度 快速旋转 同时以速度 v 向左运动 若回旋器的轴一直保持竖直 为使回旋器从左侧桌子边缘滑出时 不会与桌子边缘发生碰撞 v 至少应等于 A r B H C D H g r 2H g r 2 13 土星外层上有一个环 为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群 可以根据 环中各层的线速度 V 与该层到土星中心的距离 R 之间的关系来判断 r V H 用心 爱心 专心4 A 若 V R 则该层是土星的一部分 B 若 V2 R 则该层是土星的卫星群 C 若 V 1 R 则该层是土星的一部分 D 若 V2 1 R 则该层是土星的卫星群 14 2002 年四月下旬 天空中出现了水星 金星 火星 木星 土星近乎直线排列的 五星连珠 的奇观 这种现象的概率大约是几百年一次 假设火星和木星绕太阳作匀速 圆周运动 周期分别是 T1和 T2 而且火星离太阳较近 它们绕太阳运动的轨道基本上在同 一平面内 若某一时刻火星和木星都在太阳的同一侧 三者在一条直线上排列 那么再经 过多长的时间将第二次出现这种现象 A B C D 2 21 TT 21T T 2 2 2 2 1 TT 12 21 TT TT 15 设俄美等国建造的国际空间站绕地球做匀速圆周运动 现源源不断的货物 设备 从地球搬运到空间站去 经过长时间搬运后 空间站的质量逐渐增加 地球质量不断减小 减小的质量不能忽略 假设空间站仍沿最初圆周轨道地球匀速率运动 则与最初相比 地球与空间站的万有引力将变大 地球与空间站的万有引力将变小 空间站的周期将变长 空间站的周期将变短 A B C D 二 计算题 本题共 6 小题 55 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 16 生产流水线上的皮带传输装置如图所示 传输带上等间距地放着很多半成品产品 A轮上方装有光电计数器s 它可以记录通过s处的产品数 已经测得A B半径分别为rA 20cm rB 10cm 相邻两产品距离为 30cm lmin 内有 41 个产品通过s处 求 1 产品随传输带移动的速度大小 2 A B轮缘上的两点P Q及A轮半径中点M的线速度和角速度大小 并画出线速度 的方向 3 若A轮是通过摩擦带动C轮转动 且rB 5cm 在 图中描出C轮转动方向 并求出C轮的角速度 C轮不打 滑 用心 爱心 专心5 17 在水平地面上匀速行驶的拖拉机 前轮直径为 0 8m 后轮直径为 1 25m 两轮的 轴水平距离 2m 如图 4 15 所示 在行驶过程中 从前轮边缘的最高点A处向前水平飞出 一小块石子 0 2s 后从后轮边缘的最高点曰处也向前水平飞出一小块石子 这两块石子先 后落到地面上同一处 取g 10m s2 求拖拉机的行驶速度的大小 注 两车轮轮轴的速 度相等 也就是拖拉机的行驶速度 两车轮均以与地面的接触点为轴转动 18 一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上 其轴线沿竖直方向 母线与轴线的夹角 如图所示 一条长为l的绳 一端固定在 30 圆锥体的顶点 O 另一端系一个质量为m的小球 视作质点 小球以 速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动 小球和绳在图中都未画出 1 当时 求绳子对小球的拉力 gl 6 1 2 当时 求绳子对小球的拉力 gl 2 3 用心 爱心 专心6 19 飞机在空气中竖直平面内用 150m s 的速度特技表演飞行 如果飞行的圆半 径R 1000m 当飞机到图 4 16 中 b c d各位置时 质量为 60kg 的飞行员对机座的 压力或对皮带的拉力各是多少 20 侦察卫星在通过地球两极上空的圆形轨道上运动 它的运动轨道距离地面的高度 为h 要使卫星在一天时间内将地面上赤道各处的情况全部都拍摄下来 卫星在通过赤道上 空的 卫星的摄像机至少能拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少 设地球的半径为R 地面处 的重力加速度为g 地球自转周期为T 用心 爱心 专心7 21 根据天文观测 月球半径为R 1738km 月球表面的重力加速度约为地球表面的 重力加速度的 1 6 月球表面在阳光照射下的温度可达 127 此时水蒸气分子的平均速度 达到v0 2000m s 试分析月球表面没有水的原因 取地球表面的重力加速度g 9 8m s2 要求至少用两种方法说明 用心 爱心 专心8 参考答案 123456789101112131415 CDCBDCCBACDCADDA 16 解 1 产品随传输带移动的速度大小 口 0 2m s 2 A B两轮是皮带传动 线速度相等 所以两轮 轮缘两点P Q的线速度均等于传输带的速度为 0 2m s A轮半径中点M的线速度是P线速度一半 为 0 1m s 角速度 M与P同轴转动 角速度相等 A B两轮均作顺时针方向的转动 各点的线速度均垂直于半径指向与旋转方向一致 3 若A轮是通过摩擦带动C轮转动 C轮的线速度也是 0 2m s 角速度 C轮的转动方向是 逆时针方向 17 解 由题中条件可知 两轮最高点线速度均为其轮轴速 度的 2 倍 即都为拖拉机行驶速度的 2 倍 因为拖拉机的轮子以地面的接触点为转动轴 最高点的线速度是轮轴速度的两倍 轮轴的移动速度就是拖拉机行驶的速度 从两轮最高 点抛出的小块石子都做平抛运动 由运动的独立性可知 它们在水平方向上做速度相同的 匀速直线运动 从后轮抛出石子与从前轮抛出石子的飞行时间差为 t 两轮抛出的石子能落在同一点 后轮飞出的石子在水平方向上在前 0 2s 车行驶的距离 t 和由于平抛运动的高度差而多用的时间内的水平位移 2 t 和等于两轮间距离 有 18 解 刚好对锥面没有压力时的速率为 则有 0 30sin 30 2 0 l mmgtcm 解得 gl 6 3 0 sradsrad rC C 4 05 0 2 0 sm t LN 60 3 0 141 1 sradsrad rB Q 2 1 0 2 0 srad rA Mp 1 smsm tt L ltt 5 1 022 0 2 2 2 s1 0 10 8 02 10 25 12 用心 爱心 专心9 1 当 mgmgT mgNT l mNTgl 03 1 6 331 30sin30cos 30sin 30cos30sin 6 1 2 0 解得 有时 2 当时 小球离开锥面 设绳与轴线夹角为 则 0 2 3 gl mgT l mTmgT2 30sin sincos 2 解得 19 飞行员的重力为mg 6 0 102N 在图中四种情况下 向心力均为 F 在 c两位置时飞行员的合外力向上 大小为 1 35 103N 支持飞行员在座位上的力均为N mg F 1 95 103N 在 位置时 座位 在飞行员上面 靠皮带将飞行员固定在座位上 所以 皮带提供飞行员的拉力为 1 95 103N 在c位置时 座位在飞行员下面 座位提供飞行员的支持力为 1 95 x 103N 在b d两位置时 飞行员的合外力向下 大小为 1 35 103N 支持飞行员与座位上的力 均为N F mg 7 5 102N 在d位置时 座位在飞行员上面 座位提供飞行员的支持力 7 5 102N 在b位置时 座位在飞行员下面 靠皮带将飞行员固定在座位上 所以 皮带 提供飞行员的拉力为 7 5 102N 20 卫星运转有石而 在地球表面 卫星每转一周经过赤道上空拍摄一次 一天内 地球自转一周 卫星每天可在赤道上空拍摄次为 每次经过赤道上空要拍摄的赤道弧长为 21 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 NN R m 2 22 1035 1 1000 150 60 2 3 2gR hRT T T n 3 22 42 hR g T R n R s 4 2 2 2 hR T m hR GMm 3 2 32 2 2 hR gR hR GM T R GMm mg 用心 爱心 专心10 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 v1 v0 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R1 R 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 2 449 106m R1 R 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