北京市-2020届高考物理专题3牛顿运动定律与曲线运动专题卷(含答案).doc

1、专题3牛顿运动定律与曲线运动说明：1.本卷主要考查牛顿运动定律与曲线运动。2.考试时间60分钟，满分100分。、选择题：本题共 8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第 15题只有一项符合题目要求，第 68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的 得3分，有选错的得0分。1. （2017 湖北襄阳调研）如图所示，A、B是绕地球做圆周运动的两颗卫星，A B两卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积之比为则A、B两卫星的周期的比值为（B. kD. k32A k3C. k29 A【解析】由题意可知2T兀Rr2f ¥ =k,即鲁=k,根据开普勒第三定律,_RA TA广 Ta

2、3 ,有鬲=元，联立可得tb = k3,选项B、C均错误，选项D正确.2. （2017 内蒙古部分学校联考）已知一质量为m的物体分别静置在北极与赤道时，物体对地面的压力差为 AN,假设地球是质量分布均匀的球体，半径为R则地球的自转周期为(【解析】B.D.由于地球的自转，所以在两极有/TN2兀仔R2兀mA N2GRMmG极，在赤道有GRMm+mr,又因为重力大小等于物体对地面的压力大小，所以24A N= G 极 一 G 赤=m 7 R 则 T= 2选项A正确.3. （2017 山东潍坊统考）如图所示，在斜面顶端以速度vi向右抛出小球时，小球落在斜面上的水平位移为X1,在空中飞行时间为t1；以速度

3、V2向右抛出小球时，小球落在斜面上的水平位移为X2,在空中飞行时间为t 2.下列关系式正确的是（）X1 V1A.=一X2 V22X1V1B. = 2X2V211 XiCE=X2211 ViD. = 2t2V2【解析】 设斜面的倾角为 a，小球由抛出到落到斜面上时，水平位移与竖直位移分别为x、y.则tan a =X,又竖直方向y=2t2,水平方向x=Vt ,整理可得t =2vtan a2v2tan a8V, X=g,xaV2,选项A、D错误，选项B正确；由以上分析可知2 2xtan at2=即t2x,选项C错误.4. （2017 内蒙古联考）如图所示，内部为竖直光滑圆轨道的铁块静置在粗糙的水平地

4、 面上，其质量为 M有一质量为m的小球以水平速度 vo从圆轨道最低点 A开始向左运动，小球沿圆轨道运动且始终不脱离圆轨道，在此过程中，铁块始终保持静止，重力加速度大小为 g,则下列说法正确的是（）A.地面受到的压力一定大于 MgB.小球到达B点时与铁块间可能无作用力C.经过最低点A时小球处于失重状态D.小球在圆轨道左侧运动的过程中，地面受到的摩擦力方向可能向右【解析】 若小球恰好通过 C点，重力提供其做圆周运动的向心力，则小球与铁块间无作用力，地面受到的压力为 Mg选项A错误；若小球恰好到达 B点时速度为零，则小球与铁块间无作用力，选项B正确；小球经过最低点 A时具有竖直向上的加速度， 则此时

5、小球处于超重状态，选项 C错误；小球在圆轨道左侧运动的过程中，地面可能不受摩擦力，也可能 受到水平向左的摩擦力，故选项 D错误.5. （2017 黑龙江五校联考）如图所示，A为近地气象卫星，B为远地通讯卫星，假设它们都绕地球做匀速圆周运动.已知地球半径为R,卫星A距地面高度可忽不计，卫星 B距地面高度为h,不计卫星间的相互作用力.则下列说法正确的是（）A.若两卫星质量相等，发射卫星B需要的能量少B.卫星R3A与卫星B运行周期之比为7KC.卫星A与卫星B运行的加速度大小之比为R+ hD.卫星R+ hA与卫星B运行速度大小之比为R【解析】 虽然卫星B的速度小于卫星 A的速度，但卫星 B的轨道比卫星

6、 A的高，所具有的引力势能大，所以发射卫星B需要的能量大，选项 A错误；根据开普勒第三定律可知，所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即卫星A与卫星B运行周期之比为R3R+ h3'则选项b错误;由警ima则a=詈 所以卫星A与卫星B运行的加速度大小之比为_2R+ h-r，选项C错误;卫星A与2GMmmv ，口 了=得v=卫星B运行速度大小之比为R+ h所以选项D正确.R6. （2017 陕西宝鸡质检）（多选）如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒固定在地面上，圆锥筒的轴线竖直.一个小球贴着筒的内壁在水平面内做圆周运动，小球的运动轨迹由 A轨道缓慢下降到 B轨道，则在

7、此过程中（A.小球运动的线速度逐渐减小B.小球运动的周期逐渐减小C.小球的向心加速度逐渐减小D.小球运动的角速度逐渐减小由于微弱的空气阻力作用,）【解析】 由于受到空气阻力，克服阻力做功，小球运动的线速度逐渐减小，选项 A正mg 2确；小球的运动轨迹由A轨道缓慢下降到B轨道，受力情况不变，由 寸”3,可知2轨迹半径r减小，小球运动的角速度 增大，选项D错误；由T=，可知小球运动的周 3，. ，一 ,. mg 、，一 一期T减小，选项B正确；由嬴1=ma可知小球运动白向心加速度a不变，选项C错误.【答案】 AB7. （2017 云南七校联考）（多选）嫦娥五号探测器将由长征五号运载火箭在中国文昌卫

8、 星发射中心发射升空. 如果嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面 h的高度处绕月球做匀速圆周运动， 然后开启反冲发动机， 嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月面样品采集， 并从月球起飞，返回地球.月球的半径为R且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为go且小于地球表面的重力加速度，引力常量为 G不考虑月球的自转，则下列说法正确的是（）A.嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度B.月球的平均密度3go4兀GRC.嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的t时间内，绕月球运转圈数R+ htR2 氏 R+ h, g0D.根据题给数据可求出月球的

9、第一宇宙速度MP = ;所以4兀r33【解析】 设月球的质量为 M对于在月球表面处质量为 mo的物体有mogo= Gy,又因为73gL 选项B正确；嫦娥五号探测器在圆轨道上运动时，有G pMm 24 兀 GRRV h= miy2（ R+ h）, 解得 T=0 j , 故绕月球运转圈数 n= z.= -TR , goT 2 兀 R+ h、,选项C错误；根据 m, go=ni R,得月球的第一宇宙速度 v=gR选项D正确;因为月球的半径小于地球的半径，月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，所以月球的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度小于地球的第一

10、宇宙速度，选项A错误.【答案】BD8. （2017 四川重点中学模拟）（多选）如图所示为一半径为 R的水平转盘，两可视为质 点、质量分别为 m和2m的滑块P、Q用一质量不计的原长为 1.5 R的橡皮筋相连，当滑块 P、 Q随水平转盘以恒定的角速度转动时，滑块 P、Q到转盘圆心的距离分别为1.5R和R已知两滑块与转盘之间的动摩擦因数均为,且橡皮筋满足胡克定律， 劲度系数为k,重力加速度大小为 g,假设两滑块与转盘之间的最大静摩擦力均等于滑动摩擦力，kRw mg则（）A当3 八 暂时，滑块P与水平转盘之间的摩擦力为零 3mB-当时，滑块Q与水平转盘之间的摩擦力为零 2mC.当+譬时，滑块Q将要发生

11、滑动，而滑块 P仍相对水平转盘静止 ,2m RD.当3=、/学+梁时，滑块P将要发生滑动，而滑块 Q仍相对水平转盘静止3m 3R【解析】 当两滑块随水平转盘以角速度 3匀速转动时，橡皮筋处于伸长状态， 此时橡 皮筋的拉力大小为 Fo=kR,且m次kR当滑块Q与水平转盘之间的摩擦力刚好为零时，则有kR= 2moQR,解得E 此时，又加1滑块 P, mo Q-1.5R= 0.75 kR滑块P未滑动,2选项B正确；当滑块 P与水平转盘之间的摩擦力刚好为零时，则有kR= m p- 1.5 R解得cop =、偿>coq,则此时对于滑块 Q,2mio PR= 4kR<kR+ 2 mg说明滑块

12、Q未滑动，但与转 ,3m3盘问有摩擦，选项A错误；当滑块Q将要发生滑动时，由kR+ 2 mg= 2m'触 解得'q= pkmPR ；当滑块 P将要发生滑动时，由kR+mg= mZP-1.5R解得 33, Q>3' P,则滑块P先发生滑动，选项 C错误，D正确.：i1 3m 3R【答案】BD二、非选择题：本大题共 4小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文 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。9. （2017 安徽六校学生素质测试 ）无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播 的特性进

13、行信息交换的一种通信方式.其中的“蓝牙”技术在生活中很常见，它实际上是一种短距离无线电技术， 利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，“蓝牙”技术最明显的缺点是受距离限制，即设备间超过一定距离就无法通信，某中学物理学习小组设计了如下实验来研究移动设备的“蓝 牙”通信能力，让两辆带有“蓝牙”通信能力且总质量相等的小车A、B分别沿如甲图所示的足够长的轨道 ai和bi匀速运动，两车的速度分别为va= 10 m/s和vb= 5 m/s同方向匀速行驶，两轨道的距离为d=5<3 m,当两车间的距离超过 L= 103 m时两车就无法“蓝牙” 通信

14、.（1）若两车在直轨道上运动时所受的阻力大小与速度关系满足Ff = kv2（其中k为常数）,求A、B两车在直轨道上匀速运动时发动机提供的机械功率之比；（2）求两车在直轨道上同方向运动的过程中，最长能连续通信时间；（忽略信号传递的时间）（3）实验小组通过上述实验后发现，直线轨道受场地的限制会影响实验的连续测试能力，决定将轨道改为圆形，如乙图所示，让A、B两车分别在轨道 a2和b2顺时针匀速圆周运动，轨道a2和b2的半径分别为 R= 10 m和F2= 20 m,求这种情形两车最长能连续通信时间. 2【解析】（1）匀速行驶过程中，发动机提供的动力等于阻力F= Ff=kv ,则根据功率公式，有P= F

15、v, r PA 8代入数值，可得五=不PB 1(2)两车沿轨道方向的距离为 x时，恰好能通信，由几何关系，可知L2=x2+d2,解得x=15 m.连续通信时间t满足VAt VBt = 2x,解得t = 6 s.(3)两车在轨道做圆周运动的角速度分别为VA3 a=r = 1 rad/sVB1 =-rad/s.4如图所示，当两车恰能通信时分别位于M和N,由几何知知可知， MNO为直角三角. 一.兀 .、形，其中”=,则两车能连续通信时间 t '满足3At ' 3Bt ' = 2a , 3【答案】(1)8 : 1 (2)6 s (3)萼s 910. (2017 重庆江北区联考

16、)如图所示，倾角为 37°的斜面长l=1.9 m,在斜面底端 正上方的O点将一小球以vo=3 m/s的速度水平抛出，与此同时由静止释放斜面顶端的滑块， 经过一段时间后，小球恰好能够以垂直于斜面的速度在斜面P点处击中滑块。(小球和滑块均可视为质点，重力加速度 g取9.8 m/s 2, sin 37 ° = 0.6 , cos 37 = 0.8),求：(1)抛出点O离斜面底端的高度；(2)滑块与斜面间的动摩擦因数。【解析】(1)设小球击中滑块时的速度为V,竖直速度为Vy,如图所示，由几何关系得Vo-=tan 37Vy设小球下落的时间为t,竖直位移为y,水平位移为x,由运动学规律

17、得vy= gt ,y = 2gt2,x= Vot设抛出点到斜面底端的高度为h,由几何关系得h= y + xtan 37 °联立解得h= 1.7 m。(2)设在时间t内，滑块的位移为s,由几何关系得xs= lcos 3712设滑块的加速度为 a,由运动学公式得 s = 2at2对滑块，由牛顿第二定律得m(sin 37 ° mgcos 37 ° = ma联立解得=025。【答案】(1)1.7 m (2)0.12511. (2017北京朝阳期中)某游乐设施如图所示，由半圆形AP所口直线形BC组成的细圆管轨道固定在水平桌面上(圆半径比细管内径大得多)，轨道内壁光滑。已知A

18、PBffB分的半径 R=0.8 m BC段长L=1.6 mi弹射装置将一质量n=0.2 kg的小球(可视为质点)以水平初速度vo从A点弹入轨道，小球从C点离开轨道水平抛出，落地点D离C点的水平距离为s=1.6 m,2 .一 桌子的图度h=0.8 m ,不计空气阻力，取 g=10 m/s 。求：(1)小球水平初速度 Vo的大小；(2)小球在半圆形轨道上运动时的角速度以及从A点运动到C点的时间t;(3)小球在半圆形轨道上运动时细圆管对小球的作用力F的大小。【解析】(1)小球在水平面上运动速率不变，离开桌子后做平抛运动， 水平方向：s=vot竖直方向：h='gt2代入数据可得：Vo=4 m/

19、s。.(2)小球在半圆形轨道内做匀速圆周运动时，角速度 3=.代入数据得:3 =5 rad/s句十L小球从A点运动到C点的时间t二 '二代入数据得 t =0.2 X (兀 +2) s=1.028 s 。(3)小球在半圆形轨道运动时，细圆管对小球水平方向的力Fn提供小球的向心力Fn=细圆管对小球竖直方向的力 F平衡小球的重力 F=mg所以作用力大小F合=代入数据得：F合=2 网No【答案】(1) 4 m/s (2) 1.028 s(3) 2 N12. (2017 湖南十校联考)如图所示，BCM固定在竖直平面内的半径为r = 10 m的圆弧形光滑绝缘轨道，O为圆心，OC竖直，OD水平，O* OC司夹角为53° ,整个空间分布 着范围足够大的竖直向下的匀强电场.从A点以初速度vo=9 m/