北京市-2020屆高考物理專題3牛頓運動定律與曲線運動專題卷(含答案).doc

1、專題3牛頓運動定律與曲線運動說明：1.本卷主要考查牛頓運動定律與曲線運動。2.考試時間60分鐘，滿分100分。、選擇題：本題共 8小題，每小題6分。在每小題給出的四個選項中，第 15題只有一項符合題目要求，第 68題有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的 得3分，有選錯的得0分。1. （2017 湖北襄陽調(diào)研）如圖所示，A、B是繞地球做圓周運動的兩顆衛(wèi)星，A B兩衛(wèi)星與地心的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積之比為則A、B兩衛(wèi)星的周期的比值為（B. kD. k32A k3C. k29 A【解析】由題意可知2T兀Rr2f ¥ =k,即魯=k,根據(jù)開普勒第三定律,_RA TA廣 Ta

2、3 ,有鬲=元，聯(lián)立可得tb = k3,選項B、C均錯誤，選項D正確.2. （2017 內(nèi)蒙古部分學(xué)校聯(lián)考）已知一質(zhì)量為m的物體分別靜置在北極與赤道時，物體對地面的壓力差為 AN,假設(shè)地球是質(zhì)量分布均勻的球體，半徑為R則地球的自轉(zhuǎn)周期為(【解析】B.D.由于地球的自轉(zhuǎn)，所以在兩極有/TN2兀仔R2兀mA N2GRMmG極，在赤道有GRMm+mr,又因為重力大小等于物體對地面的壓力大小，所以24A N= G 極 一 G 赤=m 7 R 則 T= 2選項A正確.3. （2017 山東濰坊統(tǒng)考）如圖所示，在斜面頂端以速度vi向右拋出小球時，小球落在斜面上的水平位移為X1,在空中飛行時間為t1；以速度

3、V2向右拋出小球時，小球落在斜面上的水平位移為X2,在空中飛行時間為t 2.下列關(guān)系式正確的是（）X1 V1A.=一X2 V22X1V1B. = 2X2V211 XiCE=X2211 ViD. = 2t2V2【解析】 設(shè)斜面的傾角為 a，小球由拋出到落到斜面上時，水平位移與豎直位移分別為x、y.則tan a =X,又豎直方向y=2t2,水平方向x=Vt ,整理可得t =2vtan a2v2tan a8V, X=g,xaV2,選項A、D錯誤，選項B正確；由以上分析可知2 2xtan at2=即t2x,選項C錯誤.4. （2017 內(nèi)蒙古聯(lián)考）如圖所示，內(nèi)部為豎直光滑圓軌道的鐵塊靜置在粗糙的水平地

4、 面上，其質(zhì)量為 M有一質(zhì)量為m的小球以水平速度 vo從圓軌道最低點 A開始向左運動，小球沿圓軌道運動且始終不脫離圓軌道，在此過程中，鐵塊始終保持靜止，重力加速度大小為 g,則下列說法正確的是（）A.地面受到的壓力一定大于 MgB.小球到達(dá)B點時與鐵塊間可能無作用力C.經(jīng)過最低點A時小球處于失重狀態(tài)D.小球在圓軌道左側(cè)運動的過程中，地面受到的摩擦力方向可能向右【解析】 若小球恰好通過 C點，重力提供其做圓周運動的向心力，則小球與鐵塊間無作用力，地面受到的壓力為 Mg選項A錯誤；若小球恰好到達(dá) B點時速度為零，則小球與鐵塊間無作用力，選項B正確；小球經(jīng)過最低點 A時具有豎直向上的加速度， 則此時

5、小球處于超重狀態(tài)，選項 C錯誤；小球在圓軌道左側(cè)運動的過程中，地面可能不受摩擦力，也可能 受到水平向左的摩擦力，故選項 D錯誤.5. （2017 黑龍江五校聯(lián)考）如圖所示，A為近地氣象衛(wèi)星，B為遠(yuǎn)地通訊衛(wèi)星，假設(shè)它們都繞地球做勻速圓周運動.已知地球半徑為R,衛(wèi)星A距地面高度可忽不計，衛(wèi)星 B距地面高度為h,不計衛(wèi)星間的相互作用力.則下列說法正確的是（）A.若兩衛(wèi)星質(zhì)量相等，發(fā)射衛(wèi)星B需要的能量少B.衛(wèi)星R3A與衛(wèi)星B運行周期之比為7KC.衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運行的加速度大小之比為R+ hD.衛(wèi)星R+ hA與衛(wèi)星B運行速度大小之比為R【解析】 雖然衛(wèi)星B的速度小于衛(wèi)星 A的速度，但衛(wèi)星 B的軌道比衛(wèi)星

6、 A的高，所具有的引力勢能大，所以發(fā)射衛(wèi)星B需要的能量大，選項 A錯誤；根據(jù)開普勒第三定律可知，所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運行周期之比為R3R+ h3'則選項b錯誤;由警ima則a=詈 所以衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運行的加速度大小之比為_2R+ h-r，選項C錯誤;衛(wèi)星A與2GMmmv ，口 了=得v=衛(wèi)星B運行速度大小之比為R+ h所以選項D正確.R6. （2017 陜西寶雞質(zhì)檢）（多選）如圖所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐筒固定在地面上，圓錐筒的軸線豎直.一個小球貼著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做圓周運動，小球的運動軌跡由 A軌道緩慢下降到 B軌道，則在

7、此過程中（A.小球運動的線速度逐漸減小B.小球運動的周期逐漸減小C.小球的向心加速度逐漸減小D.小球運動的角速度逐漸減小由于微弱的空氣阻力作用,）【解析】 由于受到空氣阻力，克服阻力做功，小球運動的線速度逐漸減小，選項 A正mg 2確；小球的運動軌跡由A軌道緩慢下降到B軌道，受力情況不變，由 寸”3,可知2軌跡半徑r減小，小球運動的角速度 增大，選項D錯誤；由T=，可知小球運動的周 3，. ，一 ,. mg 、，一 一期T減小，選項B正確；由嬴1=ma可知小球運動白向心加速度a不變，選項C錯誤.【答案】 AB7. （2017 云南七校聯(lián)考）（多選）嫦娥五號探測器將由長征五號運載火箭在中國文昌衛(wèi)

8、 星發(fā)射中心發(fā)射升空. 如果嫦娥五號經(jīng)過若干次軌道調(diào)整后，先在距離月球表面 h的高度處繞月球做勻速圓周運動， 然后開啟反沖發(fā)動機， 嫦娥五號著陸器暫時處于懸停狀態(tài)，最后實現(xiàn)軟著陸，自動完成月面樣品采集， 并從月球起飛，返回地球.月球的半徑為R且小于地球的半徑，月球表面的重力加速度為go且小于地球表面的重力加速度，引力常量為 G不考慮月球的自轉(zhuǎn)，則下列說法正確的是（）A.嫦娥五號探測器繞月球做勻速圓周運動的速度可能大于地球的第一宇宙速度B.月球的平均密度3go4兀GRC.嫦娥五號探測器在繞月球做勻速圓周運動的t時間內(nèi)，繞月球運轉(zhuǎn)圈數(shù)R+ htR2 氏 R+ h, g0D.根據(jù)題給數(shù)據(jù)可求出月球的

9、第一宇宙速度MP = ;所以4兀r33【解析】 設(shè)月球的質(zhì)量為 M對于在月球表面處質(zhì)量為 mo的物體有mogo= Gy,又因為73gL 選項B正確；嫦娥五號探測器在圓軌道上運動時，有G pMm 24 兀 GRRV h= miy2（ R+ h）, 解得 T=0 j , 故繞月球運轉(zhuǎn)圈數(shù) n= z.= -TR , goT 2 兀 R+ h、,選項C錯誤；根據(jù) m, go=ni R,得月球的第一宇宙速度 v=gR選項D正確;因為月球的半徑小于地球的半徑，月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，所以月球的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故嫦娥五號探測器繞月球做勻速圓周運動的速度小于地球的第一

10、宇宙速度，選項A錯誤.【答案】BD8. （2017 四川重點中學(xué)模擬）（多選）如圖所示為一半徑為 R的水平轉(zhuǎn)盤，兩可視為質(zhì) 點、質(zhì)量分別為 m和2m的滑塊P、Q用一質(zhì)量不計的原長為 1.5 R的橡皮筋相連，當(dāng)滑塊 P、 Q隨水平轉(zhuǎn)盤以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時，滑塊 P、Q到轉(zhuǎn)盤圓心的距離分別為1.5R和R已知兩滑塊與轉(zhuǎn)盤之間的動摩擦因數(shù)均為,且橡皮筋滿足胡克定律， 勁度系數(shù)為k,重力加速度大小為 g,假設(shè)兩滑塊與轉(zhuǎn)盤之間的最大靜摩擦力均等于滑動摩擦力，kRw mg則（）A當(dāng)3 八 暫時，滑塊P與水平轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力為零 3mB-當(dāng)時，滑塊Q與水平轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力為零 2mC.當(dāng)+譬時，滑塊Q將要發(fā)生

11、滑動，而滑塊 P仍相對水平轉(zhuǎn)盤靜止 ,2m RD.當(dāng)3=、/學(xué)+梁時，滑塊P將要發(fā)生滑動，而滑塊 Q仍相對水平轉(zhuǎn)盤靜止3m 3R【解析】 當(dāng)兩滑塊隨水平轉(zhuǎn)盤以角速度 3勻速轉(zhuǎn)動時，橡皮筋處于伸長狀態(tài)， 此時橡 皮筋的拉力大小為 Fo=kR,且m次kR當(dāng)滑塊Q與水平轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力剛好為零時，則有kR= 2moQR,解得E 此時，又加1滑塊 P, mo Q-1.5R= 0.75 kR滑塊P未滑動,2選項B正確；當(dāng)滑塊 P與水平轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力剛好為零時，則有kR= m p- 1.5 R解得cop =、償>coq,則此時對于滑塊 Q,2mio PR= 4kR<kR+ 2 mg說明滑塊

12、Q未滑動，但與轉(zhuǎn) ,3m3盤問有摩擦，選項A錯誤；當(dāng)滑塊Q將要發(fā)生滑動時，由kR+ 2 mg= 2m'觸 解得'q= pkmPR ；當(dāng)滑塊 P將要發(fā)生滑動時，由kR+mg= mZP-1.5R解得 33, Q>3' P,則滑塊P先發(fā)生滑動，選項 C錯誤，D正確.：i1 3m 3R【答案】BD二、非選擇題：本大題共 4小題，共52分。按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文 字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中 必須明確寫出數(shù)值和單位。9. （2017 安徽六校學(xué)生素質(zhì)測試 ）無線通信是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播 的特性進

13、行信息交換的一種通信方式.其中的“藍(lán)牙”技術(shù)在生活中很常見，它實際上是一種短距離無線電技術(shù)， 利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設(shè)備之間的通信，“藍(lán)牙”技術(shù)最明顯的缺點是受距離限制，即設(shè)備間超過一定距離就無法通信，某中學(xué)物理學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如下實驗來研究移動設(shè)備的“藍(lán) 牙”通信能力，讓兩輛帶有“藍(lán)牙”通信能力且總質(zhì)量相等的小車A、B分別沿如甲圖所示的足夠長的軌道 ai和bi勻速運動，兩車的速度分別為va= 10 m/s和vb= 5 m/s同方向勻速行駛，兩軌道的距離為d=5<3 m,當(dāng)兩車間的距離超過 L= 103 m時兩車就無法“藍(lán)牙” 通信

14、.（1）若兩車在直軌道上運動時所受的阻力大小與速度關(guān)系滿足Ff = kv2（其中k為常數(shù)）,求A、B兩車在直軌道上勻速運動時發(fā)動機提供的機械功率之比；（2）求兩車在直軌道上同方向運動的過程中，最長能連續(xù)通信時間；（忽略信號傳遞的時間）（3）實驗小組通過上述實驗后發(fā)現(xiàn)，直線軌道受場地的限制會影響實驗的連續(xù)測試能力，決定將軌道改為圓形，如乙圖所示，讓A、B兩車分別在軌道 a2和b2順時針勻速圓周運動，軌道a2和b2的半徑分別為 R= 10 m和F2= 20 m,求這種情形兩車最長能連續(xù)通信時間. 2【解析】（1）勻速行駛過程中，發(fā)動機提供的動力等于阻力F= Ff=kv ,則根據(jù)功率公式，有P= F

15、v, r PA 8代入數(shù)值，可得五=不PB 1(2)兩車沿軌道方向的距離為 x時，恰好能通信，由幾何關(guān)系，可知L2=x2+d2,解得x=15 m.連續(xù)通信時間t滿足VAt VBt = 2x,解得t = 6 s.(3)兩車在軌道做圓周運動的角速度分別為VA3 a=r = 1 rad/sVB1 =-rad/s.4如圖所示，當(dāng)兩車恰能通信時分別位于M和N,由幾何知知可知， MNO為直角三角. 一.兀 .、形，其中”=,則兩車能連續(xù)通信時間 t '滿足3At ' 3Bt ' = 2a , 3【答案】(1)8 : 1 (2)6 s (3)萼s 910. (2017 重慶江北區(qū)聯(lián)考

16、)如圖所示，傾角為 37°的斜面長l=1.9 m,在斜面底端 正上方的O點將一小球以vo=3 m/s的速度水平拋出，與此同時由靜止釋放斜面頂端的滑塊， 經(jīng)過一段時間后，小球恰好能夠以垂直于斜面的速度在斜面P點處擊中滑塊。(小球和滑塊均可視為質(zhì)點，重力加速度 g取9.8 m/s 2, sin 37 ° = 0.6 , cos 37 = 0.8),求：(1)拋出點O離斜面底端的高度；(2)滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)?！窘馕觥?1)設(shè)小球擊中滑塊時的速度為V,豎直速度為Vy,如圖所示，由幾何關(guān)系得Vo-=tan 37Vy設(shè)小球下落的時間為t,豎直位移為y,水平位移為x,由運動學(xué)規(guī)律

17、得vy= gt ,y = 2gt2,x= Vot設(shè)拋出點到斜面底端的高度為h,由幾何關(guān)系得h= y + xtan 37 °聯(lián)立解得h= 1.7 m。(2)設(shè)在時間t內(nèi)，滑塊的位移為s,由幾何關(guān)系得xs= lcos 3712設(shè)滑塊的加速度為 a,由運動學(xué)公式得 s = 2at2對滑塊，由牛頓第二定律得m(sin 37 ° mgcos 37 ° = ma聯(lián)立解得=025?！敬鸢浮?1)1.7 m (2)0.12511. (2017北京朝陽期中)某游樂設(shè)施如圖所示，由半圓形AP所口直線形BC組成的細(xì)圓管軌道固定在水平桌面上(圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多)，軌道內(nèi)壁光滑。已知A

18、PBffB分的半徑 R=0.8 m BC段長L=1.6 mi彈射裝置將一質(zhì)量n=0.2 kg的小球(可視為質(zhì)點)以水平初速度vo從A點彈入軌道，小球從C點離開軌道水平拋出，落地點D離C點的水平距離為s=1.6 m,2 .一 桌子的圖度h=0.8 m ,不計空氣阻力，取 g=10 m/s 。求：(1)小球水平初速度 Vo的大小；(2)小球在半圓形軌道上運動時的角速度以及從A點運動到C點的時間t;(3)小球在半圓形軌道上運動時細(xì)圓管對小球的作用力F的大小?！窘馕觥?1)小球在水平面上運動速率不變，離開桌子后做平拋運動， 水平方向：s=vot豎直方向：h='gt2代入數(shù)據(jù)可得：Vo=4 m/

19、s。.(2)小球在半圓形軌道內(nèi)做勻速圓周運動時，角速度 3=.代入數(shù)據(jù)得:3 =5 rad/s句十L小球從A點運動到C點的時間t二 '二代入數(shù)據(jù)得 t =0.2 X (兀 +2) s=1.028 s 。(3)小球在半圓形軌道運動時，細(xì)圓管對小球水平方向的力Fn提供小球的向心力Fn=細(xì)圓管對小球豎直方向的力 F平衡小球的重力 F=mg所以作用力大小F合=代入數(shù)據(jù)得：F合=2 網(wǎng)No【答案】(1) 4 m/s (2) 1.028 s(3) 2 N12. (2017 湖南十校聯(lián)考)如圖所示，BCM固定在豎直平面內(nèi)的半徑為r = 10 m的圓弧形光滑絕緣軌道，O為圓心，OC豎直，OD水平，O* OC司夾角為53° ,整個空間分布 著范圍足夠大的豎直向下的勻強電場.從A點以初速度vo=9 m/