2014屆高三物理一輪階段驗收評估：(四) 曲線運動 萬有引力與航天(人教版).doc

本資料來自于資源最齊全的世紀教育網(wǎng)階段驗收評估(四)曲線運動萬有引力與航天(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分，每小題至少有一個選項正確，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1現(xiàn)在城市的滑板運動非常流行，在水平地面上一名滑板運動員雙腳站在滑板上以一定速度向前滑行，在橫桿前起跳并越過桿，從而使人與滑板分別從桿的上下通過，如圖1所示。假設人和滑板運動過程中受到的各種阻力忽略不計，運動員能順利完成該動作，最終仍落在滑板原來的位置上，要使這個表演成功，運動員除了跳起的高度足夠外，在起跳時雙腳對滑板作用力的合力方向應該() 圖1A豎直向上B向下適當偏后C豎直向下 D向上適當偏前2(2013蘇北四市調(diào)研測試)2012年2月25日我國成功地將第十一顆北斗導航衛(wèi)星送入太空預定軌道地球靜止軌道，使之成為地球同步衛(wèi)星。關于該衛(wèi)星下列說法正確的是()A相對于地面靜止，離地面高度為在R4R(R為地球半徑)之間的任意值B運行速度大于7.9 km/sC角速度大于靜止在地球赤道上物體的角速度D向心加速度大于靜止在地球赤道上物體的向心加速度3質(zhì)量為M的物體，用細線通過光滑水平平板中央的光滑小孔，與質(zhì)量為m1、m2的物體相連，如圖2所示，M做勻速圓周運動的半徑為r1，線速度為v1，角速度為1。若將m1和m2之間的細線剪斷，M仍做勻速圓周運動，其穩(wěn)定后的半徑為r2，線速度為v2，角速度為2，則下列關系正確的是() 圖2Ar2r1，v2v1 Br2r1，21Cr2r1，21 Dr2r1，v2v14. (2012汕頭模擬)如圖3所示，吊車以v1速度沿水平直線勻速行駛，同時以v2速度收攏繩索提升物體時，下列表述正確的是()A物體的實際運動速度為v1v2B物體的實際運動速度為C物體相對地面做曲線運動 圖3D繩索保持豎直狀態(tài)5. (2012瓊海模擬)蕩秋千一直是小朋友們喜愛的運動項目，秋千上端吊環(huán)之間不斷磨損，承受拉力逐漸減小。如圖4所示，一質(zhì)量為m的小朋友在吊繩長為l的秋千上，如果小朋友從與吊環(huán)水平位置開始下落，運動到最低點時，吊繩突然斷裂，小朋友最后落在地板上。如果吊繩的長度l可以改變，則()A吊繩越長，小朋友在最低點越容易斷裂 圖4B吊繩越短，小朋友在最低點越容易斷裂C吊繩越長，小朋友落地點越遠D吊繩長度是吊繩懸掛點高度的一半時，小朋友落地點最遠6. (2013西安聯(lián)考)如圖5所示，質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動，滑到最低點時的速度為v，若物塊滑到最低點時受到的摩擦力是Ff，則物塊與碗的動摩擦因數(shù)為()A. B. 圖5C. D.7.一位同學做飛鏢游戲，已知圓盤的直徑為d，飛鏢距圓盤為L，且對準圓盤上邊緣的A點水平拋出，初速度為v0，飛鏢拋出的同時，圓盤以垂直圓盤過盤心O的水平軸勻速運動，角速度為。若飛鏢恰好擊中A點，則下列關系正確的是() 圖6Adv02L2gBL(12n)v0，(n0,1,2,3，)Cv0Dd2g2(12n)2，(n0,1,2,3)8. (2012上海高考)如圖7所示，斜面上a、b、c三點等距，小球從a點正上方O點拋出，做初速為v0的平拋運動，恰落在b點。若小球初速變?yōu)関，其落點位于c，則()Av0v2v0Bv2v0 圖7C2v0v3v09.我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站。如圖8所示，關閉發(fā)動機的航天飛機A在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓的近月點B處與空間站對接。已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為T，引力常量為G，月球的半徑為R。下列判斷正確的是() 圖8A航天飛機到達B處由橢圓軌道進入空間站軌道時必須減速B圖中的航天飛機正在加速飛向B處C月球的質(zhì)量MD月球的第一宇宙速度v10. (2013重慶模擬)來自中國航天科技集團公司的消息稱，中國自主研發(fā)的北斗二號衛(wèi)星系統(tǒng)今年起進入組網(wǎng)高峰期，預計在2015年形成覆蓋全球的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。此系統(tǒng)由中軌道、高軌道和同步軌道衛(wèi)星等組成?，F(xiàn)在正在服役的北斗一號衛(wèi)星定位系統(tǒng)的三顆衛(wèi)星都定位在距地面36 000 km的地球同步軌道上。目前我國的各種導航定位設 圖9備都要靠美國的GPS系統(tǒng)提供服務，而美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS由24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星距地面的高度均為20 000 km。則下列說法中正確的是()A北斗一號系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星的動能一定相等B所有GPS的衛(wèi)星比北斗一號的衛(wèi)星線速度大C北斗二號中的每顆衛(wèi)星一定比北斗一號中的每顆衛(wèi)星高D北斗二號中的中軌道衛(wèi)星的加速度一定大于高軌道衛(wèi)星的加速度11. (2012上海虹口模擬)某機器內(nèi)有兩個圍繞各自的固定軸勻速轉(zhuǎn)動的鋁盤A、B，A盤固定一個信號發(fā)射裝置P，能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線，P到圓心的距離為28 cm。B盤上固定一個帶窗口的紅外線信號接收裝置Q，Q到圓心的距離為16 cm。P、Q轉(zhuǎn)動的線速度相同，都是4 m/s。當P、Q正對時，P發(fā)出的紅外線恰好進入Q的接收窗口，如圖10所示，則Q 圖10每隔一定時間就能接收到紅外線信號，這個時間的最小值應為()A0.56 sB0.28 sC0.16 s D0.07 s12.如圖11所示，質(zhì)量為m的小球置于立方體的光滑盒子中，盒子的邊長略大于球的直徑。某同學拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，已知重力加速度為g，空氣阻力不計，要使在最高點時盒子與小球之間作用力恰為mg，則()A該盒子做勻速圓周運動的周期一定小于 圖11B該盒子做勻速圓周運動的周期一定等于 C盒子在最低點時盒子與小球之間的作用力大小可能小于3 mgD盒子在最低點時盒子與小球之間的作用力大小可能大于3 mg二、計算題(本題共4小題，共52分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13(12分)(2013江西重點中學二模)如圖12所示，在光滑水平面上有坐標xOy，質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點開始靜止在xOy平面上的原點O，某一時刻受到沿x軸正方向的恒力F1的作用，F(xiàn)1的大小為2 N，若力F1作用一段時間t0后撤去，撤去力F1后5 s末質(zhì)點恰好通過該平面上的A點，A點的坐標為x11 m，y15 m。 圖12(1)為使質(zhì)點按題設條件通過A點，在撤去力F1的同時對質(zhì)點施加一個沿y軸正方向的恒力F2，力F2應為多大？(2)力F1作用時間t0為多長？(3)在圖中畫出質(zhì)點運動軌跡示意圖，在坐標系中標出必要的坐標。14(12分) (2012天水一中模擬)如圖13所示，傾角為37的粗糙斜面的底端有一質(zhì)量m1 kg的凹形小滑塊，小滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)0.25?，F(xiàn)讓小滑塊以某一初速度v從斜面底端上滑，同時在斜面底端正上方有一小球以初速度v0水平拋出，經(jīng)過0.4 s，小球恰好垂直斜面方向落入凹槽，此時，小滑塊還在上滑過程中。已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，求： 圖13(1)小球水平拋出的速度v0；(2)小滑塊的初速度v。15(14分)如圖14所示，有一內(nèi)壁光滑的試管裝有質(zhì)量為1 g的小球，試管的開口端封閉后安裝在水平軸O上，轉(zhuǎn)動軸到管底小球的距離為5 cm，讓試管在豎直平面內(nèi)做勻速轉(zhuǎn)動。問：(1)轉(zhuǎn)動軸達某一轉(zhuǎn)速時，試管底部受到小球的壓力的最大值為最小值的3倍，此時角速度多大？ 圖14(2)當轉(zhuǎn)速10 rad/s時，管底對小球的作用力的最大值和最小值各是多少？(g取10 m/s2)16(14分)(2012山東高考)如圖15所示，一工件置于水平地面上，其AB段為一半徑R1.0m的光滑圓弧軌道，BC段為一長度L0.5 m的粗糙水平軌道，二者相切于B點，整個軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點為圓弧軌道上的一個確定點。一可視為質(zhì)點的物塊，其質(zhì)量m0.2 kg，與BC間的動摩擦因數(shù)10.4。工件質(zhì)量M0.8 kg，與地面間的動摩擦因數(shù)20.1。(取g10 m/s2) 圖15(1)若工件固定，將物塊由P點無初速度釋放，滑至C點時恰好靜止，求P、C兩點間的高度差h。(2)若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點與工件保持相對靜止，一起向左做勻加速直線運動。求F的大小。當速度v5 m/s時，使工件立刻停止運動(即不考慮減速的時間和位移)，物塊飛離圓弧軌道落至BC段，求物塊的落點與B點間的距離。答 案階段驗收評估(四) 曲線運動萬有引力與航天1選C因為在滑板跳高的過程中，人的運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋運動，而滑板在水平面上做勻速直線運動，故要使人越過橫桿后仍落在滑板上，必須使人在水平方向的分運動與滑板具有相同的速度，所以人跳離時對滑板的作用力應該豎直向下，C正確。2選D地球同步衛(wèi)星的高度是固定的，A錯誤；運行速度一定小于第一宇宙速度，B錯誤；因地球同步衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，故同步衛(wèi)星的角速度等于地球赤道上物體的角速度，C錯誤；由a2r可知，同步衛(wèi)星的向心加速度一定大于靜止在地球赤道上物體的向心加速度，D正確。3選B細線剪斷后，M做離心運動，線的拉力對M做負功，故v2v1，r2r1，21。4選BD物體在水平方向隨吊車以速度v1勻速運動的同時，在豎直方向上以速度v2勻速上升，故物體的實際速度v，大小、方向均恒定，故物體相對地面做直線運動，因物體的加速度為零，繩的拉力與物體的重力等大反向，繩索保持豎直狀態(tài)，綜上所述，可知A、C錯誤，B、D正確。5選D據(jù)機械能守恒定律，小朋友下擺過程有mglmv2，在最低點小朋友對吊繩的拉力有Tmgm，所以T3mg，可見吊繩斷裂情況與吊繩長短無關，選項AB錯誤。吊繩斷裂后，小朋友做平拋運動，設吊繩的懸掛點為O點，且O點距地面距離為H，則有Hlgt2，平拋運動的水平位移xvt，整理得x2，所以當?shù)趵K長度是吊繩懸掛點高度的一半時，小朋友落地點最遠，選項D正確。6選B物塊滑到最低點時受豎直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三個力作用，據(jù)牛頓第二定律得FNmgm，又FfFN，聯(lián)立解得，選項B正確。7選B依題意飛鏢做平拋運動的同時，圓盤上A點做勻速圓周運動，恰好擊中A點，說明A正好在最低點被擊中，則A點轉(zhuǎn)動的時間t，平拋的時間t，則有，B正確，C錯誤；平拋的豎直位移為d，則dgt2，聯(lián)立有d2g2(2n1)2，A、D錯誤。8選A以O點為原點，v0方向為x軸，豎直向下為y軸建立平面直角坐標系，則有xc2xb，ycyb，由xbv0tb，xcvtc和tctb，可知，v0v2v0，故A正確。9選ABC航天飛機到達B處時速度比較大，如果不減速此時萬有引力不足以提供向心力，這時航天飛機將做離心運動，故A正確；因為航天飛機越接近月球，受到的萬有引力越大，加速度越大，所以正在加速飛向B處，故B正確；由萬有引力提供空間站做圓周運動的向心力，則Gm，整理得M，故C正確；速度v是空間站在軌道r上的線速度，而不是圍繞月球表面運動的第一宇宙速度，故D錯誤。10選BD根據(jù)題意，選項C說法錯誤；由Gm得v ，故衛(wèi)星的軌道半徑越小其線速度越大，且同一軌道上的衛(wèi)星線速度大小一定相等，由于衛(wèi)星質(zhì)量不一定相等，則其動能不一定相等，所以選項A錯誤、B正確；北斗二號衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星，有的處在中軌道。有的處在同步軌道。有的處在高軌道。故此系統(tǒng)中的衛(wèi)星有的比北斗一號中的衛(wèi)星低，C錯；由Gma得a，選項D正確。11選A由v可求得P轉(zhuǎn)動的周期TP0.14 T，Q轉(zhuǎn)動的周期TQ0.08 s，又因間隔的這段時間的最小值必須是P、Q轉(zhuǎn)動周期的最小公倍數(shù)，可解得tmin0.56 s，故A正確。12選B要使在最高點時盒子與小球之間作用力恰好為mg，則盒子頂部對小球必然有向下的彈力mg，則有mgmg，解得該盒子做勻速圓周運動的速度v，該盒子做勻速圓周運動的周期為T，選項A錯誤，選項B正確；在最低點時，盒子與小球之間的作用力和小球重力的合力提供小球運動的向心力，由Fmg，解得F3mg，選項C、D錯誤。13解析：(1)撤去F1，在F2的作用下，沿x軸正方向質(zhì)點做勻速直線運動，沿y軸正方向質(zhì)點做勻加速直線運動。由ya2t2和a2可得F2代入數(shù)據(jù)得F21.2 N(2)F1作用下，質(zhì)點運動的加速度a12 m/s2由x1a1t02，xx1vta1t0t解得t01 s(3)質(zhì)點運動軌跡示意圖如圖所示。答案：(1)1.2 N(2)1 s(3)見解析14解析：(1)設小球落入凹槽時的豎直分速度為vy，則vygt100.4 m/s4 m/s，v0vytan 373 m/s(2)小球落入凹槽時的水平分位移xv0t30.4 m1.2 m則小滑塊的位移s1.5 m小滑塊的加速度大小ag sin 37gcos 378 m/s2根據(jù)公式svtat2解得v5.35 m/s答案：(1)3 m/s(2)5.35 m/s15解析：(1)轉(zhuǎn)至最低點時，小球?qū)艿讐毫ψ畲?；轉(zhuǎn)至最高點時，小球?qū)艿讐毫ψ钚?，最低點時管底對小球的支持力F1應是最高點時管底對小球支持力F2的3倍，即F13F2根據(jù)牛頓第二定律有最低點：F1mgmr2最高點：F2mgmr2由得 rad/s20 rad/s(2)在最高點時，設小球不掉下來的最小角速度為0，則mgmr020 rad/s14.1 rad/s因為10 rad/s014.1 rad/s，故管底轉(zhuǎn)到最高點時，小球已離開管底，因此管底對小球作用力的最小值為F0當轉(zhuǎn)到最低點時，管底對小球的作用力最大為F1，根據(jù)牛頓第二定律知F1mgmr2，則F1mgmr21.5102 N。答案：(1)20 rad/s(2)1.5102 N016解析：(1