2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天 章末 新人教版.doc

2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天 章末 新人教版1一輛靜止在水平地面上的汽車?yán)镉幸粋€(gè)小球從高處自由下落，下落一半高度時(shí)汽車突然向右勻加速運(yùn)動(dòng)，站在車廂里的人觀測(cè)到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是圖中的()解析 開始時(shí)小球相對(duì)觀察者是做自由落體運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車突然加速時(shí)，等效成小球相對(duì)汽車向左突然加速，剛開始加速時(shí)，水平方向的相對(duì)速度較小，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，水平方向的相對(duì)速度逐漸增大，故觀察者看到的小球的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)該是C圖。答案C2中國女排享譽(yù)世界排壇，曾經(jīng)取得輝煌的成就如圖1所示，在某次比賽中，我國女排名將馮坤將排球從底線A點(diǎn)的正上方以某一速度水平發(fā)出，排球正好擦著球網(wǎng)落在對(duì)方底線的B點(diǎn)上，且AB平行于邊界CD.已知網(wǎng)高為h，球場(chǎng)的長(zhǎng)度為s，不計(jì)空氣阻力且排球可看成質(zhì)點(diǎn)，則排球被發(fā)出時(shí)，擊球點(diǎn)的高度H和水平初速度v分別為()圖1AHh BHhCv Dv解析由平拋知識(shí)可知gt2H，Hhg2得Hh，A正確、B錯(cuò)誤由vts，得v，D正確、C錯(cuò)誤答案AD3“飛車走壁”雜技表演比較受青少年的喜愛，這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)由雜技演員駕駛摩托車，簡(jiǎn)化后的模型如圖2所示，表演者沿表演臺(tái)的側(cè)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)若表演時(shí)雜技演員和摩托車的總質(zhì)量不變，摩托車與側(cè)壁間沿側(cè)壁傾斜方向的摩擦力恰好為零，軌道平面離地面的高度為H，側(cè)壁傾斜角度不變，則下列說法中正確的是()圖2A摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的H越高，向心力越大B摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的H越高，線速度越大C摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的H越高，向心力做功越多D摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力隨高度H變大而減小解析經(jīng)分析可知摩托車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由重力及側(cè)壁對(duì)摩托車彈力的合力提供，由力的合成知其大小不隨H的變化而變化，A錯(cuò)誤；因摩托車和演員整體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所受合外力提供向心力，即F合m，隨H的增高，r增大，線速度增大，B正確；向心力與速度方向一直垂直，不做功，C錯(cuò)誤；由力的合成與分解知識(shí)知摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力恒定不變，D錯(cuò)誤答案B4如圖所示，一小鋼球從平臺(tái)上的A處以速度v0水平飛出經(jīng)t0時(shí)間落在山坡上B處，此時(shí)速度方向恰好沿斜坡向下，接著小鋼球從B處沿直線自由滑下，又經(jīng)t0時(shí)間到達(dá)坡上的C處斜坡BC與水平面夾角為30，不計(jì)摩擦阻力和空氣阻力，則小鋼球從A到C的過程中水平、豎直兩方向的分速度vx、vy隨時(shí)間變化的圖像是()解析 小鋼球從A到C的過程中水平方向的分速度vx，先是勻速直線運(yùn)動(dòng)，后是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤；小鋼球從A到C的過程中豎直方向的分速度vy，顯示加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，后是加速度為g/4的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤、D正確。答案 D5如圖3所示，A為靜止于地球赤道上的物體，B為繞地球橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，P為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點(diǎn)已知A、B、C繞地心運(yùn)動(dòng)的周期相同下列說法正確的是()圖3A相對(duì)于地心，衛(wèi)星C的運(yùn)行速率等于物體A的速率B相對(duì)于地心，衛(wèi)星C的運(yùn)行速率大于物體A的速率C衛(wèi)星B在P點(diǎn)的運(yùn)行加速度等于衛(wèi)星C在該點(diǎn)的運(yùn)行加速度D衛(wèi)星B在P點(diǎn)的運(yùn)行加速度大于衛(wèi)星C在該點(diǎn)的運(yùn)行加速度解析由于C和A周期相同，即角速度相同，由vr知，vC>vA，A錯(cuò)、B對(duì)衛(wèi)星B和C的加速度都是由萬有引力提供的，由牛頓第二定律可得ma，故aBaC，C對(duì)、D錯(cuò)答案BC6地球赤道上有一物體隨地球的自轉(zhuǎn)，所受的向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為1；繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星(高度忽略)，所受的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為2；地球的同步衛(wèi)星所受的向心力為F3，向心加速度為a3，線速度為v3，角速度為3；地球表面的重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則()AF1F2>F3 Ba1a2g>a3Cv1v2v>v3 D13<2解析地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同，即13，根據(jù)關(guān)系式vr和a2r可知，v1<v3，a1<a3；人造衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星都圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，它們受到的地球的引力提供向心力，即Gm2rma可得v 、aG、 ，可見，軌道半徑大的線速度、向心加速度和角速度均小，即v2>v3、a2>a3、2>3；繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的線速度就是第一宇宙速度，即v2v，其向心加速度等于重力加速度，即a2g；所以vv2>v3>v1，ga2>a3>a1，2>31，又因?yàn)镕ma，所以F2>F3>F1.由以上分析可見，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確答案D7以v0的速度水平拋出一物體，當(dāng)其水平分位移與豎直分位移大小相等時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是()A即時(shí)速度的大小是v0B運(yùn)動(dòng)時(shí)間是C豎直分速度大小等于水平分速度大小D運(yùn)動(dòng)的位移是解析當(dāng)其水平分位移與豎直分位移相等時(shí)，即v0tgt2，可得運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，水平分速度vxv0，豎直分速度vygt2v0，合速度vv0，合位移s，對(duì)比各選項(xiàng)可知說法錯(cuò)誤的是C選項(xiàng)答案C8如圖4所示為一條河流，河水流速為v，一只船從A點(diǎn)先后兩次渡河到對(duì)岸，船在靜水中行駛的速度為u，第一次船頭向著AB方向行駛，渡河時(shí)間為t1，船的位移為s1；第二次船頭向著AC方向行駛，渡河時(shí)間為t2，船的位移為s2.若AB、AC與河岸的垂線方向的夾角相等，則有()圖4At1>t2s1<s2 Bt1<t2s1>s2Ct1t2s1<s2 Dt1t2s1>s2解析由于船的速度大小相等，且與河岸的夾角相同，所以船速在垂直于河岸方向上的分速度大小相同，渡河的時(shí)間由船垂直河岸的速度的大小決定，故船到達(dá)對(duì)岸的時(shí)間相等；船的位移決定于平行河岸方向的速度大小，結(jié)合題意知s1>s2.答案D9如圖5所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑r0.4 m，最低點(diǎn)處有一小球(半徑比r小很多)現(xiàn)給小球一水平向右的初速度v0，則要使小球不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)，v0應(yīng)當(dāng)滿足(g10 m/s2)()圖5Av00 Bv04 m/sCv02 m/s Dv02 m/s解析解決本題的關(guān)鍵是全面理解“小球不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)”所包含的兩種情況：(1)小球通過最高點(diǎn)并完成圓周運(yùn)動(dòng)；(2)小球沒有通過最高點(diǎn)，但小球沒有脫離圓軌道對(duì)于第(1)種情況，當(dāng)v0較大時(shí)，小球能夠通過最高點(diǎn)，這時(shí)小球在最高點(diǎn)處需要滿足的條件是mgmv2/r，又根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mv22mgrmv，可求得v02 m/s，故選項(xiàng)C正確；對(duì)于第(2)種情況，當(dāng)v0較小時(shí)，小球不能通過最高點(diǎn)，這時(shí)對(duì)應(yīng)的臨界條件是小球上升到與圓心等高位置處，速度恰好減為零，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgrmv，可求得v02 m/s，故選項(xiàng)D正確答案CD10如圖6所示，斜面AC與水平方向的夾角為，在A點(diǎn)正上方與C等高處水平拋出一小球，其速度垂直斜面落到D點(diǎn)，則CD與DA的比為()圖6A. B. C. D.解析如圖所示，設(shè)平拋初速度為v0，落到D處時(shí)的豎直速度為vy，所用時(shí)間為t，對(duì)RtAFD，AD；對(duì)RtCED，CD.在速度三角形中tan ，解以上三式得，D對(duì)答案D11某電視臺(tái)“快樂向前沖”節(jié)目的場(chǎng)地設(shè)施如圖7所示，AB為水平直軌道，上面安裝有電動(dòng)懸掛器，可以載人運(yùn)動(dòng)，水面上漂浮著一個(gè)半徑為R、角速度為、鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的軸心離平臺(tái)的水平距離為L(zhǎng)，平臺(tái)邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差為H.選手抓住懸掛器可以在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，從A點(diǎn)下方的平臺(tái)邊緣處沿水平方向做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)選手必須作好判斷，在合適的位置釋放，才能順利落在轉(zhuǎn)盤上設(shè)人的質(zhì)量為m(不計(jì)身高)，人與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為mg，重力加速度為g.圖7(1)假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對(duì)轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱?，為保證他落在任何位置都不會(huì)被甩下轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的角速度應(yīng)限制在什么范圍？(2)若已知H5 m，L8 m，a2 m/s2，g10 m/s2，且選手從某處C點(diǎn)釋放能恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上，則他是從平臺(tái)出發(fā)后多長(zhǎng)時(shí)間釋放懸掛器的？(3)若電動(dòng)懸掛器開動(dòng)后，針對(duì)不同選手的動(dòng)力與該選手重力關(guān)系皆為F0.6mg，懸掛器在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)存在恒定的摩擦阻力，選手在運(yùn)動(dòng)到上面(2)中所述位置C點(diǎn)時(shí)，因恐懼沒有釋放懸掛器，但立即關(guān)閉了它的電動(dòng)機(jī)，則按照(2)中數(shù)據(jù)計(jì)算懸掛器載著選手還能繼續(xù)向右滑行多遠(yuǎn)的距離？解析(1)設(shè)選手落在轉(zhuǎn)盤邊緣也不會(huì)被甩下，最大靜摩擦力提供向心力，則有mgm2R，故轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)滿足 .(2)設(shè)選手水平加速階段的位移為x1，時(shí)間為t1；選手平拋時(shí)的水平位移為x2，時(shí)間為t2.則水平加速時(shí)有x1at.vat1，平拋運(yùn)動(dòng)階段有x2vt2，Hgt，全程水平方向x1x2L，聯(lián)立以上各式代入數(shù)據(jù)解得t12 s.(3)由(2)知x14 m，v4 m/s，且F0.6mg.設(shè)阻力為f，選手繼續(xù)向右滑動(dòng)的距離為x3，由動(dòng)能定理得，加速階段Fxfxmv2減速階段fx30mv2聯(lián)立以上兩式解得x32 m.答案(1) (2)2 s(3)2 m12如圖8所示，雙星系統(tǒng)中的星球A、B都可視為質(zhì)點(diǎn)，A、B繞兩者連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A、B之間距離不變，引力常量為G，觀測(cè)到A的速率為v、運(yùn)行周期為T，二者質(zhì)量分別為m1、m2.圖8(1)求B的周期和速率(2)A受B的引力FA可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為m的星體對(duì)它的引力，試求m.(用m1、m2表示)解析(1)設(shè)A、B的軌道半徑分別為r1、r2，它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T、角速度都相同，根據(jù)牛頓第二定律有FAm12r1，F(xiàn)Bm22r2，即.故B的周期和速率分別為：TBTAT，vBr2.(2)A、B之間的距離rr1r2r1，根據(jù)萬有引力定律有FAGG，所以m.答案(1)T(2)