2020版高考物理總復(fù)習(xí) 沖A方案 專題摸底四 曲線運(yùn)動 萬有引力與航天（含解析）新人教版

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1、專題摸底卷(四)曲線運(yùn)動萬有引力與航天時(shí)間:60分鐘分值:70分一、單項(xiàng)選擇題(本題共15小題,每小題2分,共30分)1.如圖D4-1所示,小鐵球在光滑水平桌面上沿直線AB做勻速直線運(yùn)動.當(dāng)它運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí),在桌面上某一位置放置一條形磁鐵,使鐵球運(yùn)動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn),沿虛線BC運(yùn)動.若在圖中標(biāo)出的甲、乙、丙、丁四個(gè)位置中選擇,條形磁鐵所在的位置是()圖D4-1A.甲位置B.乙位置C.丙位置D.丁位置2.關(guān)于物體的運(yùn)動狀態(tài)與受力關(guān)系,下列說法中正確的是()A.物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化,物體的受力情況一定變化B.物體的運(yùn)動狀態(tài)保持不變,說明物體所受的合外力為零C.物體在恒力作用下,一定做勻變速直線運(yùn)動D.

2、物體做曲線運(yùn)動時(shí),受到的合外力不可能是恒力圖D4-23.紅蠟塊能在玻璃管的水中勻速上升,若紅蠟塊從A點(diǎn)勻速上升的同時(shí),使玻璃管水平向右做勻加速直線運(yùn)動,則紅蠟塊實(shí)際運(yùn)動的軌跡可能是圖D4-2中的()A.直線PB.曲線QC.曲線RD.無法確定圖D4-34.如圖D4-3所示,用小錘打擊彈性金屬片后,A球沿水平方向飛出的同時(shí),B球自由下落.不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.A球先落地B.B球先落地C.兩球同時(shí)落地D.A球的落地時(shí)間與打擊力度有關(guān)圖D4-45.如圖D4-4所示,水平轉(zhuǎn)臺上有一枚硬幣,當(dāng)轉(zhuǎn)臺繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí),硬幣與轉(zhuǎn)臺保持相對靜止.下列關(guān)于這枚硬幣的說法正確的是()A.受到重力和支

3、持力B.受到重力、支持力和向心力C.受到的靜摩擦力方向指向轉(zhuǎn)臺中心D.受到的靜摩擦力方向與其線速度方向相反圖D4-56.如圖D4-5所示,噴出的水柱顯示了平拋運(yùn)動的軌跡.若運(yùn)動時(shí)間為2 s,水平位移為0.6 m,則平拋的初速度為()A.103 m/sB.0.3 m/s C.0.6 m/sD.0.9 m/s7.如圖D4-6所示,一籃球從離地H高處的籃板上A點(diǎn)以初速度v0水平彈出,剛好在離地h高處被跳起的同學(xué)接住.不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,則籃球在空中飛行的()圖D4-6A.時(shí)間為2hgB.時(shí)間為2HgC.水平位移為v02(H+h)gD.水平位移為v02(H-h)g圖D4-78.如圖D4-7所

4、示為飛行特技表演時(shí)飛機(jī)在豎直面內(nèi)俯沖后又拉起的情景,這一過程可看作半徑為R的勻速圓周運(yùn)動.設(shè)飛機(jī)通過最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v,飛行員的質(zhì)量為m,則飛機(jī)在最低點(diǎn)時(shí)座椅對飛行員的支持力大小為()A. mgB. mv2RC. mv2R+mgD.mv2R-mg9.如圖D4-8所示,摩天輪是日常生活中典型的勻速圓周運(yùn)動實(shí)例.若將箱體內(nèi)的乘客視作質(zhì)點(diǎn),則下列說法正確的是()圖D4-8A.某時(shí)刻所有乘客運(yùn)動的線速度都相同B.某時(shí)刻所有乘客運(yùn)動的加速度都相同C.某乘客經(jīng)過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)所受的合外力大小相等D.某乘客經(jīng)過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)對箱體的作用力大小相等10.設(shè)同步衛(wèi)星到地心的距離為r,運(yùn)行速率為v1,加速度

5、為a1;地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球的半徑為R,則下列判斷正確的是( )A.a1a2=R2r2B.a1a2=rRC.v1v2=rRD.v1v2=rR11.2018年7月10日,我國成功發(fā)射了第三十二顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星.該衛(wèi)星是傾斜地球同步軌道衛(wèi)星,它的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道面與地球赤道面有夾角,離地面的高度和地球靜止軌道衛(wèi)星的高度相同.僅考慮衛(wèi)星與地球間的作用,關(guān)于該衛(wèi)星,下列說法正確的是()A.該衛(wèi)星的向心力與地球靜止軌道衛(wèi)星的向心力一樣大B.該衛(wèi)星的角速度與地球靜止軌道衛(wèi)星的角速度大小相等C.該衛(wèi)星的加速度大于地球靜止軌道衛(wèi)星的加速度D.該衛(wèi)星的環(huán)繞速度大于7.9

6、km/s12.北京時(shí)間2017年4月22日“天舟一號”與“天宮二號”順利完成自動交會對接,這是我國自主研制的貨運(yùn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的首次交會對接.如圖D4-9所示,若“天舟一號”飛船與“天宮二號”均繞地球的中心O做半徑為r、逆時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動,已知地球的半徑為R,地球表面的重力加速度為g,則()圖D4-9A.“天舟一號”飛船的線速度大小為rgRB.“天舟一號”飛船從圖示位置運(yùn)動到“天宮二號”所在位置所需的時(shí)間為rRrgC.“天舟一號”飛船要想追上“天宮二號”,只需向后噴氣D.“天舟一號”飛船追上“天宮二號”時(shí)與“天宮二號”的機(jī)械能相同13.2018年7月22日在美國卡納維拉爾角發(fā)射場成功發(fā)

7、射了地球同步軌道衛(wèi)星Telstar 19 Vantage,定點(diǎn)在西經(jīng)63度赤道上空.2018年7月25日歐洲航天局在圭亞那太空中心成功發(fā)射了4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星(FOCFM-23、24、25、26),這4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星質(zhì)量大小不等,都運(yùn)行在離地面高度為23 616 km的中地球軌道.設(shè)所有衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運(yùn)動,下列說法正確的是()A.這4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)所需的向心力大小相等B.FOCFM-23運(yùn)行的周期小于Telstar 19 Vantage運(yùn)行的周期C.Telstar 19 Vantage運(yùn)行的線速度可能大于地球第一宇宙速度D.FOCFM-23運(yùn)行的向心加速度小于Telstar

8、19 Vantage運(yùn)行的向心加速度14.消防車?yán)迷铺葸M(jìn)行高層滅火,消防水炮出水口離地的高度為40 m,出水口始終保持水平且出水方向可以水平調(diào)節(jié),水平射出水的初速度v0在515 m/s之間可以調(diào)節(jié).著火點(diǎn)在離地高為20 m的樓層,出水口與著火點(diǎn)不能靠得太近,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2.下列說法正確的是()A.如果要有效滅火,出水口與著火點(diǎn)的水平距離最大為40 mB.如果要有效滅火,出水口與著火點(diǎn)的水平距離最小為10 mC.如果出水口與著火點(diǎn)的水平距離不能小于15 m,則水平射出水的初速度最小為6 m/sD.若該著火點(diǎn)離地高為40 m,則該消防車仍能有效滅火15.如圖D4-10

9、所示,某一運(yùn)動員從弧形雪坡上沿水平方向飛出后,又落到斜面雪坡上.若斜面雪坡的傾角為,運(yùn)動員飛出時(shí)的速度大小為v0,不計(jì)空氣阻力,運(yùn)動員飛出后在空中的姿勢保持不變,重力加速度為g,則()圖D4-10A.如果v0不同,則該運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向也就不同B.不論v0有多大,該運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向都是相同的C.運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度大小是v0cosD.運(yùn)動員在空中經(jīng)歷的時(shí)間是v0tang二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,16題5分,17題5分,共10分)16.在“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)讓小球A由斜槽上滾下,從桌邊水平飛出,當(dāng)它恰好離開桌邊緣時(shí),小球B從同樣高度處自由下落,頻閃照相儀拍到了B球

10、下落過程的四個(gè)位置和A球的第3、4個(gè)位置,如圖D4-11所示,背景的方格紙每小格的邊長為2.5 cm.(g取10 m/s2)圖D4-11(1)頻閃照相儀的閃光頻率為.(2)A球離開桌邊時(shí)的速度大小為m/s.17.在“研究小球做平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中:圖D4-12(1)某同學(xué)先觀察了如圖D4-12甲所示的演示實(shí)驗(yàn),A、B兩球同時(shí)落地,說明;該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn):將兩個(gè)斜滑道固定在同一豎直面內(nèi),最下端水平,把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球從斜面上距離底端同一高度由靜止同時(shí)釋放,滑道2與光滑水平板銜接,則他將觀察到的現(xiàn)象是,這說明.(2)該同學(xué)采用頻閃照相機(jī)拍攝到小球做平拋運(yùn)動的照片如圖丙所示,圖中背景方

11、格的邊長為L=5 cm,A、B、C是攝下的小球的三個(gè)位置,如果g取10 m/s2,則照相機(jī)拍攝時(shí)每s 曝光一次;小球在B點(diǎn)的速率為m/s.三、計(jì)算題(本題共3小題,18題10分,19題10分,20題10分,共30分)18.質(zhì)量m=2 kg的物體在光滑水平面上運(yùn)動,其分速度vx和vy隨時(shí)間變化的圖線如圖D4-13所示,求:(1)物體所受的合力;(2)物體的初速度;(3)t=8 s時(shí)物體的速度;(4)04 s內(nèi)物體的位移.圖D4-1319.如圖D4-14所示,水平臺面AB距地面的高度h=0.80 m.有一滑塊從A點(diǎn)以v0=6 m/s的初速度在臺面上做勻變速直線運(yùn)動,滑塊與臺面間的動摩擦因數(shù)=0.2

12、5.滑塊運(yùn)動到臺面邊緣的B點(diǎn)后水平飛出.已知AB長為2.2 m,不計(jì)空氣阻力, g取10 m/s2.求:(1)滑塊從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度大小;(2)滑塊落地點(diǎn)到臺面邊緣的水平距離.圖D4-1420.如圖D4-15所示,一根長0.1 m的細(xì)線一端系著一個(gè)質(zhì)量為0.18 kg的小球,拉住線的另一端,使球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動.當(dāng)小球的轉(zhuǎn)速增大到原來的3倍時(shí),測得線的拉力比原來大40 N,此時(shí)線突然斷裂.(g取10 m/s2)(1)線斷裂的瞬間,求線的拉力大小;(2)求線斷裂時(shí)小球運(yùn)動的線速度大小;(3)如果桌面高出地面0.8 m,線斷后小球飛出去落地處到桌面邊緣的水平距離s為多少?圖D4-1

13、5專題摸底卷(四)1.D解析 鐵球在做曲線運(yùn)動,速度沿切線方向,合力指向曲線的凹側(cè),條形磁鐵對鐵球是吸引力,所以條形磁鐵所在的位置是丁位置,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤.2.B3.B4.C解析 用小錘打擊彈性金屬片后,A球沿水平方向飛出的同時(shí),B球自由下落,實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)兩小球同時(shí)落地,選項(xiàng)C正確.5.C解析 硬幣做勻速圓周運(yùn)動,合力指向圓心,硬幣受到重力、支持力和靜摩擦力,重力和支持力平衡,靜摩擦力提供向心力,方向指向圓心,故C正確.6.B解析 平拋運(yùn)動中,水平方向上為勻速直線運(yùn)動,有v0=xt=0.62 m/s=0.3 m/s,故B正確.7.D解析 根據(jù)自由落體規(guī)律得H-h=12gt2,所以籃球

14、在空中飛行的時(shí)間為t=2(H-h)g,故A、B錯(cuò)誤;籃球的水平位移為x=v0t=v02(H-h)g,故D正確,C錯(cuò)誤.8.C解析 飛機(jī)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),飛行員受到豎直向下的重力G和座椅的豎直向上的支持力F,它們的合力提供向心力,加速度方向豎直向上,合力方向豎直向上,根據(jù)牛頓第二定律得F=mg+mv2R,故C正確.9.C解析 線速度是矢量,摩天輪做勻速圓周運(yùn)動,同一時(shí)刻不同箱體內(nèi)乘客的線速度方向不同,故A錯(cuò)誤;同理,B錯(cuò)誤;摩天輪做勻速圓周運(yùn)動,合外力提供向心力,R不變,線速度大小不變,由F向=mv2R知,合外力大小不變,故C正確;箱體所受乘客的作用力與箱體對乘客的彈力大

15、小相等,在最高點(diǎn)時(shí),乘客所受彈力F=mv2R-mg,在最低點(diǎn)時(shí),乘客所受彈力F=mv2R+mg,所以乘客經(jīng)過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)對箱體的作用力大小不相等,故D錯(cuò)誤.10.B解析 地球同步衛(wèi)星的角速度和地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度相同,由a1=2r,a2=2R,可得a1a2=rR,故B正確,A錯(cuò)誤;對于地球同步衛(wèi)星和以第一宇宙速度運(yùn)動的近地衛(wèi)星,由萬有引力提供做勻速圓周運(yùn)動所需向心力,有GMmr2=mv2r,可得v=GMr,則v1v2=Rr,故C、D錯(cuò)誤.11.B解析 傾斜地球同步軌道衛(wèi)星與地球靜止軌道衛(wèi)星周期相同,都等于地球的自轉(zhuǎn)周期,所以兩衛(wèi)星的角速度大小相等,但由于不知道兩衛(wèi)星的質(zhì)量,所

16、以不能判斷兩衛(wèi)星的向心力大小,故A錯(cuò)誤,B正確;由公式GMmr2=ma,得a=GMr2,所以兩衛(wèi)星的加速度大小相等,故C錯(cuò)誤;7.9 km/s為衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的最大線速度,所以該衛(wèi)星的線速度小于7.9 km/s,故D錯(cuò)誤.12.B解析 根據(jù)萬有引力提供向心力,有GMmr2=mv2r,又知GM=gR2,可得v=Rgr,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.=gR2r3,t=,可得t=rRrg,選項(xiàng)B正確.“天舟一號”飛船無法僅通過向后噴氣去追上“天宮二號”,因?yàn)闀l(fā)生離心運(yùn)動,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.“天舟一號”飛船與“天宮二號”的質(zhì)量關(guān)系不確定,所以不能確定其機(jī)械能是否相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.13.B解析 根據(jù)萬有引力提供向心力得

17、F=GMmr2,這4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道半徑相等,但質(zhì)量大小不等,故這4顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星的向心力大小不相等,A錯(cuò)誤;根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmr2=m42T2r,解得T=2r3GM,因FOCFM-23運(yùn)行時(shí)軌道半徑小于地球同步軌道衛(wèi)星Telstar 19 Vantage的軌道半徑,故FOCFM-23運(yùn)行時(shí)周期小于Telstar 19 Vantage 的運(yùn)行周期,B正確;根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmr2=mv2r,解得v=GMr,因地球同步軌道衛(wèi)星Telstar 19 Vantage的軌道半徑大于地球半徑,故Telstar 19 Vantage運(yùn)行時(shí)線速度一定小于地球第一宇宙速度,C錯(cuò)誤

18、;根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmr2=ma,解得a=GMr2,因FOCFM-23運(yùn)行時(shí)軌道半徑小于地球同步軌道衛(wèi)星Telstar 19 Vantage的軌道半徑,故FOCFM-23的向心加速度大于Telstar 19 Vantage的向心加速度,D錯(cuò)誤.14.B解析 水在空中做平拋運(yùn)動,在豎直方向上做自由落體運(yùn)動,當(dāng)下落高度為20 m時(shí),運(yùn)動時(shí)間為t=2hg=2 s,水平方向上做勻速運(yùn)動,有s=v0t,而水平射出的速度v0在515 m/s之間,則運(yùn)動的水平位移在1030 m之間,所以如果要有效滅火,出水口與著火點(diǎn)的水平距離最小為10 m,最大為30 m,故A錯(cuò)誤,B正確;如果出水口與著火點(diǎn)的水

19、平距離不能小于15 m,則s=v0t15 m,解得v07.5 m/s,故C錯(cuò)誤;由于出水口與著火點(diǎn)不能靠得太近,所以該著火點(diǎn)離地高為40 m時(shí),該消防車不能有效滅火,故D錯(cuò)誤.15.B解析 設(shè)在空中飛行時(shí)間為t,運(yùn)動員在豎直方向上做自由落體運(yùn)動,在水平方向上做勻速直線運(yùn)動,運(yùn)動員的豎直位移與水平位移之比yx=12gt2v0t=tan ,則飛行的時(shí)間t=2v0tang,故D錯(cuò)誤;豎直方向的速度大小為vy=gt=2v0tan ,運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度大小為v=v02+vy2=v01+4tan2,故C錯(cuò)誤;設(shè)運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向與水平方向夾角為,則tan =vyv0=2tan ,由此可知,運(yùn)動

20、員落到雪坡時(shí)的速度方向與初速度大小無關(guān),無論v0有多大,運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向相同,故A錯(cuò)誤,B正確.16.(1)10 Hz(2)0.75解析 (1) 平拋運(yùn)動在水平方向上為勻速直線運(yùn)動,在豎直方向上為自由落體運(yùn)動,由圖可知,在豎直方向上,有y=4L=gT2,解得T=4Lg=42.510-210 s=0.1 s,則閃光的頻率為f=1T=10 Hz.(2)A球離開桌邊的速度為v0=3LT=32.510-20.1 m/s=0.75 m/s.17.(1)平拋運(yùn)動在豎直方向上是自由落體運(yùn)動球1落到光滑水平板上并擊中球2平拋運(yùn)動在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(2)0.12.5解析 (1)甲圖中A球做自由

21、落體運(yùn)動,B球做平拋運(yùn)動,兩球同時(shí)落地,說明平拋運(yùn)動在豎直方向上是自由落體運(yùn)動;乙圖中球1做平拋運(yùn)動,球2做勻速直線運(yùn)動,兩球相撞,說明平拋運(yùn)動在水平方向上是勻速直線運(yùn)動.(2)根據(jù)y=gT2,可得T=yg=20.0510 s=0.1 s,則平拋運(yùn)動的初速度為v0=3LT=30.050.1 m/s=1.5 m/s,小球在B點(diǎn)的豎直分速度為vyB=8L2T=0.40.2 m/s=2 m/s,則小球在B點(diǎn)的速度為vB=v02+vyB2=1.52+22 m/s=2.5 m/s.18.(1)1 N,沿y軸正方向(2)3 m/s,沿x軸正方向(3)5 m/s,與x軸正方向的夾角為53(4)12.6 m,

22、與x軸正方向的夾角為arctan13解析 (1)在x方向,有ax=0;在y方向,有ay=vyt=0.5 m/s2根據(jù)牛頓第二定律得F合=may=1 N,方向沿y軸正方向.(2)由題圖可知vx0=3 m/s,vy0=0,則物體的初速度為v0=3 m/s,方向沿x軸正方向.(3)由題圖知,t=8 s時(shí),vx=3 m/s,vy=4 m/s,物體的合速度為v=vx2+vy2=5 m/s,設(shè)速度方向與x軸正方向的夾角為,則tan =43,=53,即速度方向與x軸正方向的夾角為53.(4)04 s內(nèi),x=vxt=12 m,y=12ayt2=4 m物體的位移l=x2+y212.6 m設(shè)位移方向與x軸正方向的

23、夾角為,則tan =yx=13所以=arctan 13即與x軸正方向的夾角為arctan13.19.(1)5 m/s(2)2 m 解析 (1)由牛頓第二定律得-mg=ma 由運(yùn)動學(xué)公式有vB2-v02=2axAB 解得滑塊從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度大小為vB=5 m/s (2)由平拋運(yùn)動規(guī)律得h=12gt2 x=vBt 解得滑塊落地點(diǎn)到臺面邊緣的水平距離為x=2 m20.(1)45 N(2)5 m/s(3)2 m解析 (1)小球在光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動時(shí)受三個(gè)力作用:重力mg、桌面彈力FN和線的拉力FT.重力mg和彈力FN平衡,線的拉力提供向心力,即F向=FT=m2R設(shè)原來的角速度為0,線的拉力是F0,加快后的角速度為,線斷時(shí)的拉力是F,則FF0=202=91.由題意知F=F0+40 N,解得F0=5 N,F=45 N.(2)設(shè)線斷時(shí)小球的線速度大小為v,由F=mv2R可得v=FRm=450.10.18 m/s=5 m/s.(3)由平拋運(yùn)動規(guī)律得小球在空中運(yùn)動的時(shí)間t=2hg=20.810 s=0.4 s小球落地處到桌面邊緣的水平距離s=vt=50.4 m=2 m.- 10 -