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全国通用2022高考物理二轮复习专题一第3讲力与物体的曲线运动_平抛圆周和天体运动提升训练

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第3讲 力与物体的曲线运动(一)——平抛、圆周和天体运动专题提升训练一、选择题(1~10题为单项选择题,11~13题为多项选择题)1.[2022·北京市东城区高三综合练习(二)]如图所示,一冰球以速度v1在水平冰面上向右运动。运动员沿冰面在垂直v1的方向上快速击打冰球,冰球立即获得沿击打方向的分速度v2。不计冰面摩擦和空气阻力。下列图中的虚线能正确反映冰球被击打后运动路径的是(  )解析 物体所受的合力与速度方向不在同一直线上时物体做曲线运动,合力与速度方向在同一直线上时物体做直线运动,题中冰球受击打后在水平方向上不受力,故做直线运动,选项C、D错误;实际运动的速度为合速度,根据平行四边形定则可知,合速度不可能沿击打的方向,一定沿以两分速度为邻边的平行四边形的对角线的方向,故选项A错误,B正确。答案 B2.某星体O有两颗卫星M、N,由于M、N间相互作用的万有引力不可忽略,使两卫星M、N与星体O始终共线,且M、N两卫星始终位于星体O的同侧。当两卫星M、N在如图1所示的圆轨道上环绕星体O运行时,下列说法正确的是(  )图1A.卫星M的加速度小于卫星N的加速度B.卫星M的速度小于卫星N的速度C.星体O对卫星N的引力与卫星N做圆周运动的向心力相等D.星体O对卫星N的引力大于卫星N做圆周运动的向心力解析 由于卫星M和卫星N绕星体O运动的轨道都是圆轨道,且在星体O9\n的同侧并始终共线,所以角速度相同,由a=ω2r可知,卫星M做圆周运动的加速度大于卫星N做圆周运动的加速度,A错误;由v=ωr可知,卫星M做圆周运动的速度大于卫星N做圆周运动的速度,B错误;卫星N做圆周运动的向心力是由M、O对它的万有引力的合力提供的,所以卫星N做圆周运动的向心力小于星体O对它的万有引力,C错误,D正确。答案 D3.(2022·天津理综,4)未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,为缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”,如图2所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的,下列说法正确的是(  )图2A.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大B.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小C.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大D.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小解析 由题意知有mg=F=mω2r,即g=ω2r,因此r越大,ω越小,且与m无关,B正确。答案 B4.(2022·山东理综,15)如图3所示,拉格朗日点L1位于地球和月球连线上,处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此,科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站,使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是(  )图3A.a2>a3>a1B.a2>a1>a3C.a3>a1>a2D.a3>a2>a1解析 因空间站建在拉格朗日点,故其周期等于月球的周期,根据a=r可知,a2>a19\n,对月球和地球的同步卫星而言,由于同步卫星的轨道半径较月球的小,根据a=可知a3>a2,故选项D正确。答案 D5.(2022·河南八市重点高中高三第三次联考)如图4所示,D、A、B、C四点的水平间距相等,DA、AB、BC在竖直方向上的高度差之比为1∶4∶9。在A、B、C三点分别放置相同的小球,释放三个压缩的弹簧,小球沿水平方向弹出,小球均落在D点,不计空气阻力,则下列关于A、B、C三点处的小球说法中正确的是(  )图4A.三个小球在空中运动的时间之比为1∶2∶3B.三个小球弹出时的动能之比为1∶4∶9C.三个小球在空中运动的过程中重力做功之比为1∶5∶14D.三个小球落地时的动能之比为2∶5∶10解析 小球弹出后做平抛运动,在竖直方向上,DA、AB、BC高度差之比为1∶4∶9,则A、B、C的高度之比为1∶5∶14,由h=gt2可得,在空中的运动时间之比为1∶∶,在水平方向上,三个小球的水平位移之比为1∶2∶3,由x=v0t,则三小球弹出的初速度之比1∶∶,弹出的动能之比为1∶∶,选项A、B错误;由W=mgh,重力做功之比为1∶5∶14,选项C正确;由动能定理和数学知识可知,无法算出三个球落地时的动能之比,选项D错误。答案 C6.[2022·广州市普通高中毕业班综合测试(二)]人造卫星甲、乙分别绕地球做匀速圆周运动,卫星乙是地球同步卫星,卫星甲、乙的轨道平面互相垂直,乙的轨道半径是甲轨道半径的倍,某时刻两卫星和地心在同一直线上,且乙在甲的正上方(称为相遇),如图5所示。在这以后,甲运动8周的时间内,它们相遇了(  )图5A.4次B.3次9\nC.2次D.6次解析 由G=m()2r可知T2∝r3,因此卫星乙的运行周期T2=T1=5T1,在甲运动8周的时间内,乙运动了1.6周,在乙运动半周的时间内甲、乙恰好相遇一次,因此一共相遇3次,选项B正确。答案 B7.如图6所示,一个匀速转动的半径为r的水平圆盘上放着两个小木块M和N,木块M放在圆盘的边缘处,木块N放在离圆心r处,它们都随圆盘一起运动。下列说法中正确的是(  )图6A.M受到重力、支持力、向心力B.M、N两木块的线速度相等C.M的角速度是N的3倍D.M的向心加速度是N的3倍解析 M受到重力、支持力以及摩擦力作用,其所受合力充当其做圆周运动的向心力,A错误;因为两个小木块是同轴转动,所以角速度相等,根据v=ωr可得由于半径不同,所以线速度不同,B、C错误;根据公式F=mω2r可得a=ω2r,故向心加速度和半径成正比,所以M的向心加速度是N的3倍,D正确。答案 D8.(2022·四川理综,5)登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于2022年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响。根据下表,火星和地球相比(  )行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011A.火星的公转周期较小B.火星做圆周运动的加速度较小C.火星表面的重力加速度较大D.火星的第一宇宙速度较大9\n解析 由G=mr=ma知,T=2π,a=,轨道半径越大,公转周期越大,加速度越小,A错误,B正确;由G=mg得g=G,=·=2.6,火星表面的重力加速度较小,C错误;由G=m得v=,==,火星的第一宇宙速度较小,D错误。答案 B9.(2022·东北三省四市高三第二次联合考试)水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切,一质量为m的小球以初速度v0沿直轨道ab向右运动,如图7所示,小球进入半圆形轨道后刚好能通过最高点c。则(  )图7A.若R不变,m越大,则v0越大B.若R不变,m越大,则小球经过c点对轨道的压力变大C.若m不变,R越大,则v0越小D.若m不变,R越大,则小球经过b点后的瞬间对轨道的压力仍不变解析 由题意知,小球刚好通过轨道最高点,即在最高点,小球所受重力完全充当向心力,mg=m,对轨道压力为零,B项错误;小球由轨道最低点运动到最高点过程中,只有重力做功,机械能守恒,即:-mg·2R=mv2-mv,解以上两式得:v0=,可见小球初速度与其质量无关,A项错误;若m不变,R越大,则说明v0越大,C项错误;在最低点,FN-mg=m,将v0代入解得:FN=6mg,可见小球经b点时,对轨道压力与半径R无关,D正确。答案 D10.(2022·浙江理综,17)如图8所示为足球球门,球门宽为L。一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起,将足球顶入球门的左下方死角(图中P点)。球员顶球点的高度为h,足球做平抛运动(足球可看成质点,忽略空气阻力),则(  )9\n图8A.足球位移的大小x=B.足球初速度的大小v0=C.足球末速度的大小v=D.足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tanθ=解析 足球位移大小为x==,A错误;根据平抛运动规律有:h=gt2,=v0t,解得v0=,B正确;根据动能定理mgh=mv2-mv可得v==,C错误;足球初速度方向与球门线夹角正切值tanθ==,D错误。答案 B11.[2022·陕西省高三教学质检(二)]下列图中实线为河岸,河水的流动方向如图中v的箭头所示,虚线为小船从河岸M驶向对岸N的实际航线。则其中可能正确的是(  )9\n解析 小船渡河的运动可看作水流的运动和小船运动的合运动。虚线为小船从河岸M驶向对岸N的实际航线,即合速度的方向,小船合运动的速度的方向就是其真实运动的方向,根据题意画出选项中小船同时参与的两个分运动的矢量图如图所示,由图可知,实际航线可能正确的是A、B。答案 AB12.如图9所示为一半球形的坑,其中坑边缘两点M、N刚好与圆心等高。现甲、乙两位同学分别站在M、N两点同时将两个小球以v1、v2的速度沿如图所示的方向抛出,发现两球刚好落在坑中同一点Q,已知∠MOQ=60°,忽略空气的阻力。则下列说法正确的是(  )图9A.=B.同时增大v1、v2,则两球落在坑中时,落地点位于Q点的右侧C.两球的初速度无论怎样变化,只要落在坑中的同一点,v1+v2就为常数D.若仅增大v1,则两球可在落在坑中前相遇解析 根据平抛运动规律可知,两球在竖直方向下落的高度相等,因此在空中运动的时间相同,又∠MOQ=60°,则由几何关系可知两球的水平位移之比为1∶3,由x=v0t可得两球的初速度与水平位移成正比,则A正确;要使两小球落在Q点右侧弧面上同一点,则要增大v1,减小v2,B错误;要使两小球落在弧面上的同一点,必须满足v1与v2之和与时间的乘积等于半球形坑的直径,故C错误;若只增大v1,则两小球能在空中相遇,D正确。答案 AD13.(2022·郑州市高中毕业年级第二次质量检测)“神舟十号”飞船于2022年6月11日发射,并于6月13日9\n与“天宫一号”进行交会对接。三位航天员聂海胜、张晓光、王亚平入住“天宫一号”完成一系列实验。假设“神舟十号”与“天宫一号”对接后做匀速圆周运动,运行周期为90分钟。对接后“天宫一号”的(  )A.运行速度大于第一宇宙速度B.加速度大于赤道上静止物体随地球自转的加速度C.角速度为地球同步卫星角速度的16倍D.航天员可以用天平测出物体的质量解析 由G=m得v=,所以随着高度的增大,卫星运行的速度减小,故“天宫一号”的运行速度小于第一宇宙速度,选项A错误;赤道上物体随地球自转的加速度为a=()2R,“天宫一号”的加速度a′=()2r,因为T′<T,r>R,所以“天宫一号”的加速度大于赤道上静止物体随地球自转的加速度,选项B正确;由==16可知,选项C正确;在“天宫一号”中航天员与其他物体均处于完全失重状态,所以不能利用天平测量物体的质量,选项D错误。答案 BC二、非选择题14.一长l=0.8m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.1kg的小球,悬点O距离水平地面的高度H=1m。开始时小球处于A点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图10所示。让小球从静止释放,当小球运动到B点时,轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂。不计轻绳断裂的能量损失,取重力加速度g=10m/s2。求:图1(1)当小球运动到B点时的速度大小;(2)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点,求C点与B点之间的水平距离;(3)若xOP=0.6m,轻绳碰到钉子P时绳中拉力达到所能承受的最大拉力断裂,求轻绳能承受的最大拉力。解析 (1)设小球运动到B点时的速度大小为vB,由机械能守恒定律得mv=mgl解得小球运动到B点时的速度大小vB==4m/s(2)小球从B点做平抛运动,由运动学规律得x=vBty=H-l=gt29\n解得C点与B点之间的水平距离x=vB=0.8m(3)若轻绳碰到钉子时,轻绳拉力恰好达到最大值Fm,由圆周运动规律得Fm-mg=mr=l-xOP由以上各式解得Fm=9N答案 (1)4m/s (2)0.8m (3)9N9

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发布时间:2022-08-25 23:51:32 页数:9
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文章作者:U-336598

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