2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 周測四 曲線運動 萬有引力與航天（含解析）.doc

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曲線運動 萬有引力與航天夯基提能卷 立足于練題型悟技法保底分(本試卷滿分95分)一、選擇題(本題包括8小題，每小題6分，共48分在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項是正確的，有的小題有多個選項是正確的全部選對的得6分，選不全的得3分，有選錯或不答的得0分)1.在水平地面上的O點同時將甲、乙兩塊小石頭斜向上拋出，甲、乙在同一豎直面內(nèi)運動，其軌跡如圖所示，A點是兩軌跡在空中的交點，甲、乙運動的最大高度相同若不計空氣阻力，則下列判斷正確的是()A甲先到達(dá)最大高度處 B乙先到達(dá)最大高度處C乙先到達(dá)A點 D甲先到達(dá)水平地面答案：C解析：斜拋運動可分解為：水平方向的勻速直線運動和豎直方向的加速度為g的勻減速直線運動甲、乙上升時在豎直方向上都做加速度為g的勻減速直線運動，設(shè)甲、乙上升的最大高度為h，由逆向思維得hgt2，解得t，故甲、乙同時到達(dá)最高點，選項A、B錯誤；由斜拋運動的時間對稱性t上t下知，甲、乙同時到達(dá)水平面，選項D錯誤；由A點在兩曲線上的位置可知甲到A處所需時間t甲t上；乙運動到A處所需時間t乙t乙，乙先到A點，選項C正確22019金華聯(lián)考春節(jié)期間人們放飛孔明燈表達(dá)對新年的祝福，如圖甲所示，孔明燈在豎直O(jiān)y方向做勻加速運動，在水平Ox方向做勻速運動，孔明燈的運動軌跡可能為圖乙中的()A直線OA B曲線OBC曲線OC D曲線OD答案：D解析：孔明燈在豎直O(jiān)y方向做勻加速運動，則合外力沿Oy方向，在水平Ox方向做勻速運動，此方向上合力為零，所以合運動的加速度方向沿Oy方向，但合速度方向不沿Oy方向，故孔明燈做曲線運動，結(jié)合合力指向軌跡內(nèi)側(cè)可知軌跡可能為曲線OD，故D正確32019南通模擬如圖所示，細(xì)懸線一端固定在天花板上的O點，另一端穿過一張CD光盤的中央小孔后拴著一個橡膠球，橡膠球靜止時，豎直懸線剛好挨著水平桌面的邊沿現(xiàn)將CD光盤按在桌面上，并沿桌面邊沿以速度v勻速移動，移動過程中，CD光盤中央小孔始終緊挨桌面邊緣，當(dāng)懸線與豎直方向的夾角為時，小球上升的速度大小為()Avsin BvcosCvtan D.答案：A解析：由題意可知，懸線與光盤的交點參與兩個運動，一是沿著懸線的方向運動，二是垂直懸線的方向運動，則合運動的速度大小為v，則有v線vsin；而線的速度大小即為小球上升的速度大小故A正確42019湖南五校聯(lián)考(多選)如圖所示，傾角為的固定斜面，其右側(cè)有一豎直墻面，小球滑上斜面，以速度v飛離斜面，恰好垂直撞擊到墻面上某位置，重力加速度為g，忽略空氣阻力，下列說法中正確的是()A從飛離斜面到撞擊墻面的過程中，小球在水平方向做勻速直線運動，豎直方向做勻減速直線運動B豎直墻面與斜面右端的水平距離為sin2C豎直墻面與斜面右端的水平距離為D從飛離斜面到撞擊墻面的過程中，小球豎直上升的高度為sin答案：AC解析：小球飛離斜面時速度為v，把v沿水平方向和豎直方向分解，則有vxvcos，vyvsin，小球飛離斜面后，水平方向做勻速直線運動，豎直方向做加速度為g的勻減速直線運動，又小球恰好垂直撞擊到墻面上，可知小球撞到墻面時，豎直方向速度為零，由勻變速直線運動規(guī)律可知，小球飛行時間為t，則豎直墻面與斜面右端的水平距離為svxt，小球豎直上升的高度為s，可知選項A、C正確，B、D錯誤5兩個互成角度的勻加速直線運動，初速度分別為v1和v2，加速度分別為a1和a2，它們的合運動的軌跡()A如果v1v20，那么軌跡可能是曲線B如果v1v20，那么軌跡一定是曲線C如果a1a2，那么軌跡一定是直線D如果a1：a2v1：v2，那么軌跡一定是直線答案：D解析：當(dāng)v1v20，則將沿著合加速度方向，做勻加速直線運動，那么軌跡一定是直線，故A錯誤；如果v10，v20，當(dāng)合初速度方向與合加速度方向共線時，則做直線運動，若兩者不共線時，則那么軌跡一定是曲線，故B錯誤；如果a1a2，只有當(dāng)合初速度與合加速度共線時，才能做直線運動，因此軌跡不一定是直線，故C錯誤；當(dāng)a1：a2v1：v2時，即合速度的方向與合加速度的方向在同一條直線上時，運動軌跡為直線，故D正確62019石家莊質(zhì)檢(多選)如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的小球A、B套在半徑為R的圓環(huán)上，圓環(huán)可繞豎直方向的直徑旋轉(zhuǎn)，兩小球隨圓環(huán)一起轉(zhuǎn)動且相對圓環(huán)靜止已知OA與豎直方向的夾角53，OA與OB垂直，小球B與圓環(huán)間恰好沒有摩擦力，重力加速度為g，(sin530.8，cos530.6.)下列說法正確的是()A圓環(huán)旋轉(zhuǎn)角速度的大小為 B圓環(huán)旋轉(zhuǎn)角速度的大小為 C小球A與圓環(huán)間摩擦力的大小為mgD小球A與圓環(huán)間摩擦力的大小為mg答案：AD解析：對小球B受力分析，小球B在圓環(huán)支持力和重力的作用下做勻速圓周運動，設(shè)圓環(huán)的角速度為，由牛頓第二定律可得mgtan37m2Rsin37，解得，選項A正確，B錯誤；對小球A，設(shè)圓環(huán)對小球A的支持力大小為F，圓環(huán)對小球A的摩擦力大小為f，方向為沿圓環(huán)切線向下，由牛頓第二定律知，在豎直方向有Fcos53mgfcos370，在水平方向有fcos53Fsin53m2Rsin53，聯(lián)立解得f，即小球A與圓環(huán)之間的摩擦力大小為，方向沿圓環(huán)上小球A所在位置切線方向向上，選項D正確，C錯誤72019漢中檢測硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”研究的對象主要是黑洞、中子星和射線暴等致密天體和爆發(fā)現(xiàn)象在利用“慧眼”觀測美麗的銀河系時，若發(fā)現(xiàn)某雙黑洞間的距離為L，只在彼此之間的萬有引力作用下做勻速圓周運動，其運動周期為T，引力常量為G，則雙黑洞總質(zhì)量為()A. B.C. D.答案：A解析：雙黑洞均由萬有引力提供向心力，則有GM12r1，GM22r2，解得M1，M2，所以雙黑洞總質(zhì)量為M1M2，故選A正確82019廣州調(diào)研已知現(xiàn)在地球的一顆同步通信衛(wèi)星信號最多覆蓋地球赤道上的經(jīng)度范圍為2，如圖所示假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變大，周期變大后的一顆地球同步通信衛(wèi)星信號最多覆蓋的赤道經(jīng)度范圍為2，則前后兩次同步通信衛(wèi)星的運行周期之比為()A. B.C. D.答案：A解析：設(shè)地球半徑為R，根據(jù)題圖可知，rcosR，同步衛(wèi)星軌道半徑r.對同步衛(wèi)星，由萬有引力提供向心力有，Gmr2.假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變大，同步衛(wèi)星軌道半徑r.對同步衛(wèi)星，由萬有引力提供向心力有，Gmr2.聯(lián)立可得前后兩次同步衛(wèi)星的運行周期之比為，選項A正確二、非選擇題(本題包括4小題，共47分)9(10分)(1)在做“研究平拋運動”的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫小球做平拋運動的軌跡關(guān)于本實驗，下列說法正確的是 ()A記錄小球位置用的橫梁每次必須嚴(yán)格地等距離下降B小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相接觸C將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線D實驗中，記錄小球位置的白紙不能移動(2)如圖為研究小球的平拋運動時拍攝的閃光照片的一部分，其背景是邊長為5 cm的小方格，重力加速度g取10 m/s2.由圖可知：照相機(jī)的閃光頻率為_Hz；小球拋出時的初速度大小為_m/s.B點豎直方向的分速度為_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案：(1)BD(2)102.53.0(前兩空每空3分，后兩空每空2分)解析：本題考查對平拋運動的研究(1)記錄小球位置的橫梁不必每次嚴(yán)格地等距離下降，故選項A錯誤；實驗要求小球拋出后不能接觸到木板上的白紙(或方格紙)，避免因摩擦而使運動軌跡改變，故選項B正確；將球經(jīng)過不同高度的位置記錄在紙上后，取下紙，應(yīng)用平滑的曲線把各點連接起來，故選項C錯誤；實驗中，記錄小球位置的白紙是不能移動的，避免軌跡發(fā)生改變，選項D正確(2)小球豎直方向的位移變化量ygT2，知T s0.1 s，所以閃光的頻率f10 Hz；小球在水平方向做勻速運動，其初速度v0 m/s2.5 m/s；其在B點豎直方向的速度vyB m/s3.0 m/s.10(8分)為測定小物塊P與半徑為R的圓形轉(zhuǎn)臺B之間的動摩擦因數(shù)(設(shè)滑動摩擦力與最大靜摩擦力相等)，小宇設(shè)計了如圖所示實驗，并進(jìn)行如下操作：(1)用天平測得小物塊P的質(zhì)量m；(2)測得遮光片寬為d，伸出轉(zhuǎn)臺的長度為L(dL)；(3)將小物塊P放在水平轉(zhuǎn)臺上，并讓電動機(jī)帶動轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)光電門的位置，使固定在轉(zhuǎn)臺邊緣的遮光片遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的一端并恰好能掃過光電門的激光束；(4)轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，從與光電門連接的計時器讀出遮光片單次經(jīng)過光電門的時間為t；(5)不斷調(diào)整小物塊與轉(zhuǎn)臺中心O的距離，當(dāng)距離為r時，小物塊隨轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時恰好不會被甩出已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.那么，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的角速度_，小物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)_，實驗中不必要的步驟是_(填步驟序號)答案：(3分)(3分)(1)(2分)解析：本題考查了測定動摩擦因數(shù)的實驗設(shè)小物塊的質(zhì)量為m，在恰好不被甩出時，最大靜摩擦力提供向心力，有mgm2r，而v，又角速度，則.由以上推論可知，不必要的步驟是(1)11(15分)2019陜西西安八校聯(lián)考如圖甲所示為車站使用的水平傳送帶的模型，水平傳送帶的長度L8 m，傳送帶的皮帶輪的半徑均為R0.2 m，傳送帶的上部距地面的高度為h0.45 m，現(xiàn)有一個旅行包(視為質(zhì)點)以v010 m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶，已知旅行包與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.6，g10 m/s2，不計空氣阻力(1)若傳送帶靜止，旅行包滑到B端時，人沒有及時取下，旅行包將從B端滑落，求旅行包的落地點與B端的水平距離；(2)設(shè)皮帶輪順時針勻速轉(zhuǎn)動，并設(shè)水平傳送帶長度仍為8 m，旅行包滑上傳送帶的初速度恒為10 m/s，當(dāng)皮帶輪的角速度值在什么范圍內(nèi)，旅行包落地點與B端的水平距離始終為(1)中所求的距離？若皮帶輪的角速度140 rad/s，旅行包落地點與B端的水平距離又是多少？(3)設(shè)皮帶輪以不同的角速度順時針勻速運動，在圖乙中畫出旅行包落地點與B端的水平距離s隨皮帶輪的角速度變化的圖象答案：(1)0.6 m(2)(3)見解析解析：本題考查了圓周運動、平拋運動等知識，意在考查考生綜合處理問題的能力(1)旅行包做勻減速運動的加速度為ag6 m/s2旅行包到達(dá)B端的速度為v m/s2 m/s旅行包的落地點與B端水平距離為svtv0.6 m(2)要使旅行包落地點始終為(1)中所求的位置，旅行包在傳送帶上需做勻減速運動，則皮帶輪的臨界角速度為10 rad/s則值的范圍是10 rad/s當(dāng)140 rad/s時，傳送帶速度為v11R8 m/s當(dāng)旅行包速度也為v18 m/s時，在傳送帶上運動的距離為s3 m8 m以后旅行包做勻速直線運動，所以旅行包到達(dá)B端的速度也為v18 m/s旅行包的落地點與B端的水平距離為s1v1tv12.4 m(3)如圖所示12(14分)中國首個月球探測計劃“嫦娥工程”預(yù)計在2019年實現(xiàn)月面無人采樣返回，為載人登月及月球基地選址做準(zhǔn)備在某次登月任務(wù)中，飛船上備有以下實驗儀器：A.計時表一只；B.彈簧秤一把；C.已知質(zhì)量為m的鉤碼一個；D.天平一只(附砝碼一盒)“嫦娥”號飛船在接近月球表面時，先繞月球做勻速圓周運動，宇航員測量出繞行N圈所用的時間為t.飛船的登月艙在月球上著陸后，宇航員利用所攜帶的儀器又進(jìn)行了第二次測量已知萬有引力常量為G，把月球看作球體利用上述兩次測量所得的物理量可求出月球的密度和半徑(1)宇航員進(jìn)行第二次測量的內(nèi)容是什么？(2)試推導(dǎo)月球的平均密度和半徑的表達(dá)式(用上述測量的物理量表示)答案：(1)用彈簧秤稱量砝碼的重力F(2)，解析：(1)宇航員在月球上用彈簧測力計豎直懸掛物體，靜止時讀出彈簧測力計的讀數(shù)F，即為物體在月球上所受重力的大小(或F/m即為月球表面重力加速度的大小)(2分)(2)對飛船靠近月球表面做圓周運動有m0R(3分)月球的平均密度(2分)在月球上忽略月球的自轉(zhuǎn)時FG(2分)又T(1分)由以上各式可得，月球的密度(2分)月球的半徑R(2分)探究創(chuàng)新卷 著眼于練模擬悟規(guī)范爭滿分(本試卷滿分95分)一、選擇題(本題包括8小題，每小題6分，共48分在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項是正確的，有的小題有多個選項是正確的全部選對的得6分，選不全的得3分，有選錯或不答的得0分)12019江西重點中學(xué)聯(lián)考下列說法中正確的是()A伽利略發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并測得了引力常量B根據(jù)表達(dá)式FG可知，當(dāng)r趨近于零時，萬有引力趨近于無窮大C在由開普勒第三定律得出的表達(dá)式k中，k是一個與中心天體有關(guān)的常量D兩物體間的萬有引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力答案：C解析：牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卡文迪許測得了引力常量，故A錯誤；表達(dá)式FG中，當(dāng)r趨近于零時，萬有引力定律不適用，故B錯誤；表達(dá)式k中，k是一個與中心天體有關(guān)的常量，故C正確；物體間的萬有引力總是大小相等、方向相反，是一對相互作用力，故D錯誤2一人騎自行車向東行駛，當(dāng)車速為4 m/s時，他感到風(fēng)從正南方向吹來，當(dāng)車速增加到7 m/s時，他感到風(fēng)從東南方向(東偏南45)吹來，假設(shè)風(fēng)速的方向和大小恒定，則風(fēng)對地的速度大小為()A7 m/s B6 m/sC5 m/s D4 m/s答案：C解析：當(dāng)車速為4 m/s時，人感到風(fēng)從正南方向吹來，畫出矢量圖如圖(a)所示，故風(fēng)對地的速度大小沿行駛方向的分速度為4 m/s，當(dāng)車速增加到7 m/s時，他感到風(fēng)從東南方向(東偏南45)吹來，畫出矢量圖如圖(b)所示，可知，風(fēng)對地的速度大小沿著垂直行駛方向的分速度大小為3 m/s，因此風(fēng)對地的速度大小為5 m/s，故C正確32019青島模擬如圖所示是研究平拋運動的實驗裝置，正方形白紙ABCD貼在方木板上，E、F、H是對應(yīng)邊的中點，P是EH的中點金屬小球從傾斜軌道上由靜止開始下滑，從F點開始做平拋運動，恰好從C點射出不計軌道與小球間的摩擦以下說法正確的是()A小球的運動軌跡經(jīng)過P點B小球的運動軌跡經(jīng)過PH之間某點C若將小球在軌道上的釋放高度降低，小球恰好由E點射出D若將小球在軌道上的釋放高度降低，小球恰好由BE中點射出答案：C解析：小球從F點射出，其軌跡是拋物線，則過C點做速度的反向延長線一定與水平位移交于FH的中點，而延長線又經(jīng)過P點，所以軌跡一定經(jīng)過PE之間某點，故A、B錯誤；設(shè)正方形白紙的邊長為2h，則平拋運動的水平位移x2h，時間t，初速度v，若將小球在軌道上的釋放高度降低，則到達(dá)F點的速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，即v，時間不變，水平位移變?yōu)閤h，小球恰好由E點射出，故C正確，D錯誤42019安徽四校摸底(多選)如圖，AB為豎直面內(nèi)半圓的水平直徑從A點水平拋出兩個小球，小球1的拋出速度為v1、小球2的拋出速度為v2.小球1落在C點、小球2落在最低點D點，C點與水平直徑的距離為圓半徑的.小球1的飛行時間為t1，小球2的飛行時間為t2，g取10 m/s2.則()At1t2 Bt1t2Cv1：v24： Dv1：v23：答案：BC解析：對小球1，由幾何知識可知OC在水平方向的分量為0.6R，根據(jù)平拋運動規(guī)律：水平方向有1.6Rv1t1，豎直方向有0.8Rgt；對小球2，根據(jù)平拋運動規(guī)律：水平方向有Rv2t2，豎直方向有Rgt，解得t1、t2，v14、v2.可見t1t2，v1：v24：，B、C正確5(多選)如圖甲、乙所示，兩個轉(zhuǎn)盤可繞中心軸轉(zhuǎn)動，A、B、C、D是四個可看成質(zhì)點的完全相同的物塊，四個物塊放置在轉(zhuǎn)盤上的直徑上，A、B在圓心的同一側(cè)，到圓心的距離分別為r和2r，C、D在圓心的兩側(cè)，到圓心的距離也是r和2r，物塊間各用一根輕繩連接，開始時輕繩剛好處于伸直狀態(tài)，最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力大小，圓盤角速度緩慢增加時，關(guān)于A、B、C、D在相對轉(zhuǎn)盤滑動前受到的摩擦力隨角速度平方的變化圖象，下列說法正確的是(為物塊與轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因數(shù)，g為重力加速度大小)()A圖丙中1圖線表示A受到的摩擦力隨角速度平方的變化規(guī)律B圖丙中1圖線表示B受到的摩擦力隨角速度平方的變化規(guī)律C圖丁中4圖線表示C受到的摩擦力隨角速度平方的變化規(guī)律D圖丁中4圖線表示D受到的摩擦力隨角速度平方的變化規(guī)律答案：BC解析：題圖甲中A、B角速度相等，角速度較小時只有靜摩擦力提供A、B的向心力，有fAm2r，fB2m2r，B受到的摩擦力先達(dá)到最大靜摩擦力，輕繩出現(xiàn)拉力，有mg2mr，而后B受到最大靜摩擦力fBmg，保持不變，對B有Tmg2m2r，對A有fATm2r，得fA3m2rmg，當(dāng)A開始滑動時有fAmg，此時，B正確題圖乙中C、D角速度相等，角速度較小時只有靜摩擦力提供C、D的向心力，有fCm2r，fD2m2r，D受到的摩擦力先達(dá)到最大靜摩擦力，輕繩出現(xiàn)拉力，有mg2mr，而后D受到最大靜摩擦力fDmg，保持不變，對D有Tmg2m2r，對C有fCTm2r，得fCmgm2r，當(dāng)C開始滑動時有fCmg，得，C正確6.如圖所示，一傾斜的圓筒繞固定軸OO1以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，圓筒的半徑r1.5 m筒壁內(nèi)有一小物體與圓筒始終保持相對靜止，小物體與圓筒間的動摩擦因數(shù)為(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，轉(zhuǎn)動軸與水平面間的夾角為60，重力加速度g取10 m/s2.則的最小值是()A1 rad/sB. rad/sC. rad/sD5 rad/s答案：C解析：由于小物體在圓筒內(nèi)隨圓筒做圓周運動，其向心力由小物體受到的指向圓心(轉(zhuǎn)動軸)的合力提供在小物體轉(zhuǎn)到最上面時最容易與圓筒脫離，根據(jù)牛頓第二定律，沿半徑方向FNmgcos60m2r，又沿筒壁方向mgsin60FN，解得 rad/s，要使小物體與圓筒始終保持相對靜止，則的最小值是 rad/s，選項C正確7.如圖，宇宙飛船A在低軌道上飛行，為了給更高軌道的宇宙空間站B輸送物質(zhì)，需要與B對接，它可以采用噴氣的方法改變速度，從而達(dá)到改變軌道的目的，則以下說法正確的是()A它應(yīng)沿運行速度方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時的小B它應(yīng)沿運行速度的反方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時的大C它應(yīng)沿運行速度方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時的大D它應(yīng)沿運行速度的反方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時的小答案：B解析：若A要實施變軌與比它軌道更高的空間站B對接，則應(yīng)做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動，則萬有引力必須小于A所需的向心力，所以應(yīng)給A加速，增加其所需的向心力，故應(yīng)沿運行速度的反方向噴氣，使得在短時間內(nèi)A的速度增加與B對接后軌道半徑變大，根據(jù)開普勒第三定律k得，周期變大，故選項B正確8(多選)軌道平面與赤道平面夾角為90的人造地球衛(wèi)星被稱為極地軌道衛(wèi)星，它運行時能到達(dá)南北極區(qū)的上空，需要在全球范圍內(nèi)進(jìn)行觀測和應(yīng)用的氣象衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星等都采用這種軌道如圖，若某顆極地軌道衛(wèi)星從圖示北緯45的正上方按圖示方向首次運行到南緯45的正上方用時45分鐘，則()A該衛(wèi)星運行速度一定小于7.9 km/sB該衛(wèi)星軌道半徑與同步衛(wèi)星軌道半徑之比為1：4C該衛(wèi)星加速度與同步衛(wèi)星加速度之比為2：1D該衛(wèi)星的機(jī)械能一定小于同步衛(wèi)星的機(jī)械能答案：AB解析：任何衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)速度均小于第一宇宙速度，則A正確；由題意可知，此衛(wèi)星的周期為T1445 min180 min3 h；同步衛(wèi)星的周期為T224 h，根據(jù)k可知，B正確；根據(jù)a，可得該衛(wèi)星加速度與同步衛(wèi)星加速度之比為16：1，C錯誤；衛(wèi)星的質(zhì)量不確定，則無法比較兩衛(wèi)星的機(jī)械能的大小，D錯誤二、非選擇題(本題包括4小題，共47分)9.(8分)圖示裝置可用來驗證機(jī)械能守恒定律擺錘A拴在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放一個小鐵片，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成角時由靜止開始釋放擺錘，當(dāng)其到達(dá)最低位置時，受到豎直擋板P的阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運動(1)為了驗證擺錘在運動中機(jī)械能守恒，必須求出擺錘在最低點的速度若測得擺錘遇到擋板之后鐵片的水平位移s和豎直下落高度h，則根據(jù)測得的物理量可知擺錘在最低點的速度v_.(2)根據(jù)已知的和測得的物理量，寫出擺錘在運動中機(jī)械能守恒的關(guān)系式為s2_.(3)改變繩偏離豎直方向的角的大小，測出對應(yīng)擺錘遇到擋板之后鐵片的水平位移s，若以s2為縱軸，則應(yīng)以_(填“”、“cos”或“sin”)為橫軸，通過描點作出的圖線是一條直線，該直線的斜率k0_(用已知的和測得的物理量表示)答案：(1)s (2分)(2)4hL(1cos)(2分)(3)cos4hL(每空2分)解析：(1)由平拋運動規(guī)律得，對鐵片sv0t，hgt2，所以鐵片的初速度v0s，由題意知，鐵片的初速度v0等于擺錘在最低點的速度v，故vs.(2)在擺錘和鐵片擺到最低點過程中，mgL(1cos)mv2，得機(jī)械能守恒的關(guān)系式為s24hL(1cos)(3)由于s24hL4hLcos，故s2與cos為一次函數(shù)關(guān)系，作出的圖線為一條直線，因此應(yīng)以cos為橫軸，其斜率k04hL.10(12分)2019江蘇泰州中學(xué)月考如圖所示，已知傾角為45、高為h的斜面固定在水平地面上一小球從高為H(hHh)處自由下落，與斜面做無能量損失的碰撞后水平拋出小球自由下落的落點與斜面左側(cè)的水平距離x滿足一定條件時，小球能直接落到水平地面上，重力加速度為g.(1)求小球落到地面上的速度大?。?2)求要使小球做平拋運動后能直接落到水平地面上，x應(yīng)滿足的條件；(3)在滿足(2)的條件下，求小球運動的最長時間答案：(1)(2)hHxhx，由以上式子可解得hHxh(3)由以上可得小球在接觸斜面前運動的時間為t1做平拋運動的時間t那么小球運動的總時間為t總tt1兩邊平方得(t總)2當(dāng)Hhxhx，即xh時，小球運動時間最長，且符合(2)的條件，代入得tmax2.11(13分)如圖甲所示，水平轉(zhuǎn)盤可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，盤上疊放著質(zhì)量均為1 kg的A、B兩個物塊，B物塊用長為0.25 m的細(xì)線與固定在轉(zhuǎn)盤中心處的力傳感器相連，兩個物塊和傳感器的大小均可忽略不計，細(xì)線能承受的最大拉力為8 N，A、B間的動摩擦因數(shù)20.4，B與轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因數(shù)10.1，且可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力轉(zhuǎn)盤靜止時，細(xì)線剛好伸直，力傳感器的讀數(shù)為零，當(dāng)轉(zhuǎn)盤以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動時，力傳感器上就會顯示相應(yīng)的讀數(shù)F.試通過計算在圖乙的坐標(biāo)系中作出F2的圖象，g取10 m/s2.答案：見解析解析：B物體將發(fā)生滑動時的角速度為12 rad/s則02時，F(xiàn)0當(dāng)A物體所需的向心力大于最大靜摩擦力時，A將脫離B物體，此時的角速度由mr2mg，得24 rad/s則F2m2r21mg0.522(24)2時繩子的張力為F2mr21mg(2420.252) N6 N1mg，即繩子產(chǎn)生了拉力，則Fm2r1mg0.2521,46綜上所述作出F2圖象如圖所示12(14分)2014年10月24日到11月1日，我國探月工程首次實施了再入返回飛行試驗飛行試驗器到達(dá)距月面約1.2萬千米的近月點，系統(tǒng)啟動多臺相機(jī)對月球、地球進(jìn)行多次拍攝，獲取了清晰的地球、月球和地月合影圖象，衛(wèi)星將獲得的信息持續(xù)用微波信號發(fā)回地球設(shè)地球和月球的質(zhì)量分別為M和m，地球和月球的半徑分別為R和R1，月球繞地球的軌道半徑和衛(wèi)星繞月球的軌道半徑分別為r和r1，月球繞地球轉(zhuǎn)動的周期為T.假定在衛(wèi)星繞月運行的一個周期內(nèi)衛(wèi)星軌道平面與地月連心線共面，求在該周期內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射的微波信號因月球遮擋而不能到達(dá)地球的時間(用M、m、R、R1、r、r1和T表示，忽略月球繞地球轉(zhuǎn)動對遮擋時間的影響)答案： arccosarccos解析：如圖，O和O分別表示地球和月球的中心在衛(wèi)星軌道平面上，A是地月連心線OO與地月球面的公切線ACD的交點，D、C和B分別是該公切線與地球表面、月球表面和衛(wèi)星圓軌道的交點根據(jù)對稱性，過A點在另一側(cè)作地月球面的公切線，交衛(wèi)星軌道于E點衛(wèi)星在BE弧上運動時發(fā)出的信號被遮擋設(shè)探月衛(wèi)星的質(zhì)量為m0，萬有引力常量為G，根據(jù)萬有引力定律有：Gm2rGm02r1式中，T1是探月衛(wèi)星繞月球轉(zhuǎn)動的周期由式得23設(shè)衛(wèi)星的微波信號被遮擋的時間為t，則由于衛(wèi)星繞月做勻速圓周運動，應(yīng)有式中COA，COB，由幾何關(guān)系得rcosRR1r1cosR1由式得t