届高考物理二轮复习曲线运动万有引力与航天含答案.docx
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届高考物理二轮复习曲线运动万有引力与航天含答案
2021届高考物理二轮:
曲线运动、万有引力与航天含答案
1、如图,人造地球卫星M、N在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动,已知M、N连线与M、O连线间的夹角最大值为θ,则M、N的运动速度大小之比等于
A.
B.
C.
D.
2、月球探测器在环绕月球运行过程中,设探测器运行的轨道半径为r,运行速率为v,当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空( )
A.r、v都将略微减小
B.r、v都将保持不变
C.r将略微减小,v将略微增大
D.r将略微增大,v将略微减小
3、某人站在地面上斜向上抛出一小球,球离手时的速度为v0,落地时的速度为vt.忽略空气阻力,下图中能正确描述速度矢量变化过程的是( )
4、已知火星的质量约为地球质量的
,其半径约为地球半径的
,自转周期与地球相近,公转周期约为地球公转周期的两倍.根据以上数据可推知( )
A.火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的
B.火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为
C.火星椭圆轨道的半长轴约为地球椭圆轨道半长轴的
倍
D.在地面上发射航天器到火星,其发射速度至少达到地球的第三宇宙速度
5、(双选)互成角度α(α≠0,α≠180°)的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动( )
A.有可能是直线运动B.一定是曲线运动
C.有可能是匀速运动D.一定是匀变速运动
6、如图所示,从同一水平线上的不同位置,沿水平方向抛出两个小球A、B,不计空气阻力,若欲使两小球在空中相遇,则必须( )
A.先抛出A球B.同时抛出两球
C.先抛出B球D.在相遇点A球速度大于B球速度
7、如图所示,从倾角为θ且足够长的斜面的顶点A,先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出,第一次初速度为v1,小球落到斜面上前一瞬间的速度方向与斜面的夹角为φ1,第二次初速度为v2,小球落在斜面上前一瞬间的速度方向与斜面间的夹角为φ2,若v2>v1,则φ1和φ2的大小关系是( )
A.φ1>φ2B.φ1<φ2C.φ1=φ2D.无法确定
8、如图,在竖直平面内,滑道ABC关于B点对称,且A、B、C三点在同一水平线上.若小滑块第一次由A滑到C,所用的时间为t1,第二次由C滑到A,所用的时间为t2,小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行,小滑块与滑道的动摩擦因数恒定,则( )
A.t1 C.t1>t2D.无法比较t1、t2的大小 *9、宇宙中两个星球可以组成双星,它们只在相互间的万有引力作用下,绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动。 根据宇宙大爆炸理论,双星间的距离在不断缓慢增加,设双星仍做匀速圆周运动,则下列说法错误的是( ) A.双星相互间的万有引力减小 B.双星做圆周运动的角速度增大 C.双星做圆周运动的周期增大 D.双星做圆周运动的半径增大 *10、应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入.例如你用手掌平托一苹果,保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动.关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程,下列说法中正确的是( ) A.手掌对苹果的摩擦力越来越大 B.苹果先处于超重状态后处于失重状态 C.手掌对苹果的支持力越来越小 D.苹果所受的合外力越来越大 11、如图所示,转动轴垂直于光滑水平面,交点O的上方h(A点)处固定细绳的一端,细绳的另一端拴接一质量为m的小球B,绳长l大于h,转动轴带动小球在光滑水平面上做圆周运动。 当转动的角速度ω逐渐增大时,下列说法正确的是( ) A.小球始终受三个力的作用 B.细绳上的拉力始终保持不变 C.要使球不离开水平面,角速度的最大值为 D.若小球飞离了水平面,则角速度可能为 12、我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射,将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信.“墨子”将由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道.此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7.G7属地球静止轨道卫星(高度约为36000千米),它将使北斗系统的可靠性进一步提高.关于卫星以下说法中正确的是( ) A.这两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/s B.通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方 C.量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7小 D.量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小 13、2019年春节期间,中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播。 影片中为了让地球逃离太阳系,人们在地球上建造特大功率发动机,使地球完成一系列变轨操作,其逃离过程如图所示,地球在椭圆轨道Ⅰ上运行到远日点B变轨,进入圆形轨道Ⅱ。 在圆形轨道Ⅱ上运行到B点时再次加速变轨,从而最终摆脱太阳束缚。 对于该过程,下列说法正确的是( ) A.沿轨道Ⅰ运动至B点时,需向前喷气减速才能进入轨道Ⅱ B.沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期 C.沿轨道Ⅰ运行时,在A点的加速度小于在B点的加速度 D.在轨道Ⅰ上由A点运行到B点的过程,速度逐渐增大 14、某同学利用图示装置“探究功与动能变化的关系”,图中气垫导轨已调至水平。 (1)测得两光电门中心间的距离为L,测得固定在滑块上的竖直挡光条的宽度为d,记录挡光条通过光电门1和2的时间分别为t1和t2则滑块通过光电门1和2时的速度大小分别为v1=_______和v2=_______。 (2)在 (1)中,从力传感器中读出滑块受到的拉力大小为F,滑块、挡光条和力传感器的总质量为M,若动能定理成立,则必有FL=___________。 (用对应物理量的符号表示) 15、如图所示,倾角为37°的粗糙斜面的底端有一质量m=1kg的凹形小滑块,小滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。 现小滑块以某一初速度v从斜面底端上滑,同时在斜面底端正上方有一小球以初速度v0水平抛出,经过0.4s,小球恰好垂直斜面方向落入凹槽,此时,小滑块还在上滑过程中。 (已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2),求: (1)小球水平抛出的初速度v0。 (2)小滑块的初速度v。 (3)0.4s内小滑块损失的机械能ΔE。 2021届高考物理二轮: 曲线运动、万有引力与航天含答案 1、如图,人造地球卫星M、N在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动,已知M、N连线与M、O连线间的夹角最大值为θ,则M、N的运动速度大小之比等于 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】当M和N的连线与地球和N的连线垂直时,M、N连线与M、O连线间的夹角最大值为θ,此时有sinθ= ,根据公式 = 可得v= ,故 = = .故A、B、D错误,C对. 2、月球探测器在环绕月球运行过程中,设探测器运行的轨道半径为r,运行速率为v,当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空( ) A.r、v都将略微减小 B.r、v都将保持不变 C.r将略微减小,v将略微增大 D.r将略微增大,v将略微减小 【解析】选C。 当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时,受到的万有引力即向心力会变大,故探测器的轨道半径会减小,由v= 得出运行速率v将增大,故选项C正确。 3、某人站在地面上斜向上抛出一小球,球离手时的速度为v0,落地时的速度为vt .忽略空气阻力,下图中能正确描述速度矢量变化过程的是( ) 【答案】C 小球做斜上抛运动,根据运动的合成与分解知识可知,水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做竖直上抛运动,速度的变化发生在竖直方向上,根据矢量三角形可知,矢量的变化方向应沿竖直方向,C选项正确. 4、已知火星的质量约为地球质量的 ,其半径约为地球半径的 ,自转周期与地球相近,公转周期约为地球公转周期的两倍.根据以上数据可推知( ) A.火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的 B.火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为 C.火星椭圆轨道的半长轴约为地球椭圆轨道半长轴的 倍 D.在地面上发射航天器到火星,其发射速度至少达到地球的第三宇宙速度 【答案】C 物体在火星表面受到的重力近似等于万有引力, =mg,解得表面的重力加速度g= ,比较可知,火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的 ,A选项错误;火星的第一宇宙速度v= ,火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为 ,B选项错误;根据开普勒第三定律可知, =k,火星椭圆轨道的半长轴约为地球椭圆轨道半长轴的 倍,C选项正确;根据宇宙速度的定义可知,在地面上发射航天器到火星,其发射速度至少达到地球的第二宇宙速度,D选项错误. 5、(双选)互成角度α(α≠0,α≠180°)的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动( ) A.有可能是直线运动B.一定是曲线运动 C.有可能是匀速运动D.一定是匀变速运动 【答案】BD [互成角度的一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动合成后,加速度不变,是匀变速,且合速度的方向与合加速度的方向不在一条直线上,故其做曲线运动,所以选B、D。 ] 6、如图所示,从同一水平线上的不同位置,沿水平方向抛出两个小球A、B,不计空气阻力,若欲使两小球在空中相遇,则必须( ) A.先抛出A球B.同时抛出两球 C.先抛出B球D.在相遇点A球速度大于B球速度 【答案】BD.相遇时,下降的高度相同,根据t= 知,运动的时间相同,则同时抛出,故A错误,B正确,C错误.相遇时,A球的水平位移大,时间相等,则A球的初速度大,相遇时,A、B球的竖直分速度相等,结合平行四边形定则知,在相遇点A球的速度大于B球的速度,故D正确. 7、如图所示,从倾角为θ且足够长的斜面的顶点A,先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出,第一次初速度为v1,小球落到斜面上前一瞬间的速度方向与斜面的夹角为φ1,第二次初速度为v2,小球落在斜面上前一瞬间的速度方向与斜面间的夹角为φ2,若v2>v1,则φ1和φ2的大小关系是( ) A.φ1>φ2B.φ1<φ2C.φ1=φ2D.无法确定 【答案】C [根据平抛运动的推论,做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻或任一位置时,设其速度方向与水平方向的夹角为α,位移与水平方向的夹角为β,则tanα=2tanβ。 由上述关系式结合题图中的几何关系可得: tan(φ+θ)=2tanθ,此式表明小球的速度方向与斜面间的夹角φ仅与θ有关,而与初速度无关,因此φ1=φ2,即以不同初速度平抛的物体,落在斜面上各点的速度方向是互相平行的。 故C正确。 ] 8、如图,在竖直平面内,滑道ABC关于B点对称,且A、B、C三点在同一水平线上.若小滑块第一次由A滑到C,所用的时间为t1,第二次由C滑到A,所用的时间为t2,小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行,小滑块与滑道的动摩擦因数恒定,则( ) A.t1 C.t1>t2D.无法比较t1、t2的大小 解析: 选A.在滑道AB段上取任意一点E,比较从A点到E点的速度v1和从C点到E点的速度v2,易知,v1>v2.因E点处于“凸”形轨道上,速度越大,轨道对小滑块的支持力越小,因动摩擦因数恒定,则摩擦力越小,可知由A滑到C比由C滑到A在AB段上的摩擦力小,因摩擦造成的动能损失也小.同理,在滑道BC段的“凹”形轨道上,小滑块速度越小,其所受支持力越小,摩擦力也越小,因摩擦造成的动能损失也越小,从C处开始滑动时,小滑块损失的动能更大.故综上所述,从A滑到C比从C滑到A在轨道上因摩擦造成的动能损失要小,整个过程中从A滑到C平均速度要更大一些,故t1 *9、宇宙中两个星球可以组成双星,它们只在相互间的万有引力作用下,绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动。 根据宇宙大爆炸理论,双星间的距离在不断缓慢增加,设双星仍做匀速圆周运动,则下列说法错误的是( ) A.双星相互间的万有引力减小 B.双星做圆周运动的角速度增大 C.双星做圆周运动的周期增大 D.双星做圆周运动的半径增大 【答案】B。 *10、应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入.例如你用手掌平托一苹果,保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动.关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程,下列说法中正确的是( ) A.手掌对苹果的摩擦力越来越大 B.苹果先处于超重状态后处于失重状态 C.手掌对苹果的支持力越来越小 D.苹果所受的合外力越来越大 【答案】A 苹果做匀速圆周运动,从c到d的过程中,加速度始终指向圆心,大小不变,在水平方向上的分加速度逐渐增大,根据牛顿第二定律知,摩擦力越来越大,A选项正确;从c到d的过程中,竖直方向的加速度向下,故苹果处于失重状态,B选项错误;从c到d的过程中,竖直向下的加速度逐渐减小,即重力和支持力的合力逐渐减小,支持力越来越大,C选项错误;苹果做匀速圆周运动,合外力大小不变,D选项错误. 11、如图所示,转动轴垂直于光滑水平面,交点O的上方h(A点)处固定细绳的一端,细绳的另一端拴接一质量为m的小球B,绳长l大于h,转动轴带动小球在光滑水平面上做圆周运动。 当转动的角速度ω逐渐增大时,下列说法正确的是( ) A.小球始终受三个力的作用 B.细绳上的拉力始终保持不变 C.要使球不离开水平面,角速度的最大值为 D.若小球飞离了水平面,则角速度可能为 [解析] 小球可以在水平面上转动,也可以飞离水平面,飞离水平面后只受重力和细绳的拉力两个力作用,故选项A错误;小球飞离水平面后,随着角速度增大,细绳与竖直方向的夹角变大,设为β,由牛顿第二定律得Tsinβ=mω2lsinβ可知,随角速度变化,细绳的拉力T会发生变化,故选项B错误;当小球对水平面的压力为零时,有Tcosθ=mg,Tsinθ=mlω2sinθ,解得临界角速度为ω= = ,若小球飞离了水平面,则角速度大于 ,而 < ,故选项C正确,D错误。 [答案] C 12、我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射,将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信.“墨子”将由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道.此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7.G7属地球静止轨道卫星(高度约为36000千米),它将使北斗系统的可靠性进一步提高.关于卫星以下说法中正确的是( ) A.这两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/s B.通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方 C.量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7小 D.量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小 【答案】C.根据G =m ,知轨道半径越大,线速度越小,第一宇宙速度的轨道半径为地球的半径,所以第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度,所以静止轨道卫星和中轨卫星的线速度均小于地球的第一宇宙速度,故A错误;地球静止轨道卫星即同步卫星,只能定点于赤道正上方,故B错误;根据G =mr ,得T= ,所以量子科学实验卫星“墨子”的周期小,故C正确;卫星的向心加速度: a= ,半径小的量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7大,故D错误. 13、2019年春节期间,中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播。 影片中为了让地球逃离太阳系,人们在地球上建造特大功率发动机,使地球完成一系列变轨操作,其逃离过程如图所示,地球在椭圆轨道Ⅰ上运行到远日点B变轨,进入圆形轨道Ⅱ。 在圆形轨道Ⅱ上运行到B点时再次加速变轨,从而最终摆脱太阳束缚。 对于该过程,下列说法正确的是( ) A.沿轨道Ⅰ运动至B点时,需向前喷气减速才能进入轨道Ⅱ B.沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期 C.沿轨道Ⅰ运行时,在A点的加速度小于在B点的加速度 D.在轨道Ⅰ上由A点运行到B点的过程,速度逐渐增大 【答案】B [沿轨道Ⅰ运动至B点时,需向后喷气加速才能进入轨道Ⅱ,故选项A错误;因在轨道Ⅰ的半长轴小于轨道Ⅱ的运动半径,根据开普勒第三定律可知,沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期,故选项B正确;由G =ma可得a= ,则沿轨道Ⅰ运行时,在A点的加速度大于在B点的加速度,故选项C错误;根据开普勒第二定律可知,在轨道Ⅰ上由A点运行到B点的过程,速度逐渐减小,选项D错误。 ] 14、某同学利用图示装置“探究功与动能变化的关系”,图中气垫导轨已调至水平。 (1)测得两光电门中心间的距离为L,测得固定在滑块上的竖直挡光条的宽度为d,记录挡光条通过光电门1和2的时间分别为t1和t2则滑块通过光电门1和2时的速度大小分别为v1=_______和v2=_______。 (2)在 (1)中,从力传感器中读出滑块受到的拉力大小为F,滑块、挡光条和力传感器的总质量为M,若动能定理成立,则必有FL=___________。 (用对应物理量的符号表示) 【解析】 (1)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知,滑块通过光电门1的瞬时速度为v1= ,通过光电门2的瞬时速度为v2= 。 (2)拉力做功等于动能的变化量,则有 FL=M -M =M 。 答案: (1) (2)M 15、如图所示,倾角为37°的粗糙斜面的底端有一质量m=1kg的凹形小滑块,小滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。 现小滑块以某一初速度v从斜面底端上滑,同时在斜面底端正上方有一小球以初速度v0水平抛出,经过0.4s,小球恰好垂直斜面方向落入凹槽,此时,小滑块还在上滑过程中。 (已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2),求: (1)小球水平抛出的初速度v0。 (2)小滑块的初速度v。 (3)0.4s内小滑块损失的机械能ΔE。 【解析】 (1)设小球落入凹槽时竖直速度为vy, vy=gt=10×0.4m/s=4m/s, v0=vytan37°=3m/s。 (2)小球落入凹槽时的水平位移 x=v0t=3×0.4m=1.2m 则滑块的位移为s= =1.5m, 滑块加速度大小a=gsin37°+μgcos37°=8m/s2。 根据公式s=vt-at2 解得v=5.35m/s (3)ΔE=μmgcos37°·s=0.25×1×10×0.8×1.5J=3J 答案: (1)3m/s (2)5.35m/s (3)3J
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