2019-2020年高考物理 專題訓(xùn)練 曲線運(yùn)動(dòng)、萬有引力（5）.doc

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2019-2020年高考物理 專題訓(xùn)練 曲線運(yùn)動(dòng)、萬有引力（5） 1．如圖所示，某極地衛(wèi)星的運(yùn)行軌道平面通過地球的南北兩極（軌道可視為圓軌道），若已知該衛(wèi)星從地球上北緯30的正上方，按圖示方向第一次運(yùn)行至南緯60正上方時(shí)所用時(shí)間為t，地球半徑為R（地球可看做均勻球體），地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，由以上條件無法求出的物理量是 A．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期 B．衛(wèi)星所受的向心力 C．地球的質(zhì)量 D．衛(wèi)星距離地面的高度 2、如圖11所示，在一豎直平面內(nèi)，BCDF段是半徑為R的圓弧擋板,AB段為直線型擋板（長為4R），兩者在B點(diǎn)相切，，C,F兩點(diǎn)與圓心等高，D在圓弧形擋板的最低點(diǎn)，所有接觸面均光滑，絕緣，擋板處于水平方向場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。現(xiàn)將帶電量為+q，質(zhì)量為m的小球從擋板內(nèi)側(cè)的A點(diǎn)由靜止釋放，小球沿?fù)醢鍍?nèi)側(cè)ABCDF運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)后拋出，在這段運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是（） （ ） A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小可能是 B.小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)動(dòng)能一定不是最大 C.小球機(jī)械能增加量的最大值是 D.小球從B到D運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能的增量為 3、“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星為繞月極地衛(wèi)星.利用該衛(wèi)星可對(duì)月球進(jìn)行成像探測(cè).設(shè)衛(wèi)星在繞月極地軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)距月球表面的高度為H，繞行周期為TM；月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為TE，軌道半徑為R0；地球半徑為RE，月球半徑為RM.已知光速為c. （1）如圖所示，當(dāng)繞月極地軌道的平面與月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道平面垂直時(shí)（即與地心到月心的連線垂直時(shí)），求繞月極地衛(wèi)星向地球地面發(fā)送照片需要的最短時(shí)間； （2）忽略地球引力、太陽引力對(duì)繞月衛(wèi)星的影響，求月球與地球的質(zhì)量之比. 4、如圖所示，一長為6L的輕桿一端連著質(zhì)量為m的小球，另一端固定在鉸鏈O處(輕桿可繞鉸鏈自由轉(zhuǎn)動(dòng))。一根不可伸長的輕繩一端系于輕桿的中點(diǎn)，另一端通過輕小定滑輪連接在質(zhì)量M＝12m的小物塊上，物塊放置在傾角θ＝30的斜面上。已知滑輪距地面A點(diǎn)的距離為3L，鉸鏈距離A點(diǎn)的距離為L，不計(jì)一切摩擦。整個(gè)裝置由圖示位置靜止釋放，當(dāng)輕桿被拉至豎直位置時(shí)，求： (1)小球?qū)p桿在豎直方向的作用力； (2)輕桿對(duì)小球做的功。 5、如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定一光滑圓弧軌道AB，軌道半徑為R＝0.4m，軌道最高點(diǎn)A與圓心O等高。有一傾角θ＝30的斜面，斜面底端C點(diǎn)在圓弧軌道B點(diǎn)正下方、距B點(diǎn)H＝1.5m。圓弧軌道和斜面均處于場(chǎng)強(qiáng)E＝100N/C、豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中?，F(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m=0.02kg、帶電量為的帶電小球從A點(diǎn)靜止釋放，小球通過B點(diǎn)離開圓弧軌道沿水平方向飛出，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到斜面上D點(diǎn)時(shí)速度方向恰與斜面垂直，并剛好與一個(gè)以一定初速度從斜面底端上滑的物塊相遇。若物塊與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)，空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2，小球和物塊都可視為質(zhì)點(diǎn)。求： （1）小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力NB； （2）B、D兩點(diǎn)間電勢(shì)差UBD； （3）物塊上滑初速度v0滿足的條件。 6、如圖所示．小球A從傾角37足夠長的斜面上的頂點(diǎn)處開始沿斜面勻速下滑，速度大小v1=6m/s，經(jīng)過時(shí)間Δt后，從斜面頂點(diǎn)處以速度v2=4m/s水平拋出一個(gè)飛鏢，結(jié)果飛鏢恰好在斜面上某處擊中小球A。不計(jì)飛鏢運(yùn)動(dòng)過程中的空氣阻力，可將飛鏢和小球視為質(zhì)點(diǎn)。已知重力加速度為g，試求： （1）飛鏢是以多大的速度擊中小球的? （2）兩個(gè)物體開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)間間隔Δt應(yīng)為多少? 7、如圖所示，傳送帶以v=10 m/s速度向左勻速運(yùn)行，AB段長L為2 m，豎直平面內(nèi)的光滑半圓形圓弧槽在B點(diǎn)與水平傳送帶相切，半圓弧的直徑BD=3.2m且B、D連線恰好在豎直方向上，質(zhì)量m為0.2 kg的小滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.5，g取10 m/s2，不計(jì)小滑塊通過連接處的能量損失。圖中OM連線與水平半徑OC連線夾角為30求： (1)小滑塊從M處無初速度滑下，到達(dá)底端B時(shí)的速度； (2)小滑塊從M處無初速度滑下后，在傳送帶上向右運(yùn)動(dòng)的最大距離以及此過程產(chǎn)生的熱量； (3)將小滑塊無初速度的放在傳送帶的A端，要使小滑塊能通過半圓弧的最高點(diǎn)D，傳送帶AB段至少為多長？ 8、一絕緣“U”型桿由兩段相互平行的足夠長的豎直直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)QAN組成.固定在豎直平面內(nèi),其中桿PQ是光滑的，桿MN是粗糙的,整個(gè)裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電池中.在QN連線下方區(qū)域足夠大的范圍內(nèi)同時(shí)存在垂直豎直平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為.現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電量為-q（q＞0）的小環(huán)套在PQ桿上，小環(huán)所受的電場(chǎng)力大小為其重力的3倍.（重力加速度為g）.求： （1）若將小環(huán)由C點(diǎn)靜止釋放，剛好能達(dá)到N點(diǎn),求CQ間的距離； （2）在滿足（1）問的條件下，小環(huán)第一次通過最低點(diǎn)A時(shí)受到圓環(huán)的支持力的大?。? （3）若將小環(huán)由距Q點(diǎn)8R處靜止釋放，設(shè)小環(huán)與MN桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u，小環(huán)所受最大靜摩擦力大小相等,求小環(huán)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程則克服摩擦力所做的功. 9、如圖，xOy平面的第Ⅱ象限的某一區(qū)域有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=1T，磁場(chǎng)區(qū)域的邊界為矩形，其邊分別平行于x、y軸。有一質(zhì)量m=10－12kg、帶正電q=10－7C的a粒子從O點(diǎn)以速度v0=105m/s，沿與y軸正向成θ=30的方向射入第Ⅱ象限，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，從y軸上的P點(diǎn)垂直于y軸射入第Ⅰ象限，P點(diǎn)縱坐標(biāo)為yP=3m，y軸右側(cè)和垂直于x軸的虛線左側(cè)間有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)，a粒子將從虛線與x軸交點(diǎn)Q進(jìn)入第Ⅳ象限，Q點(diǎn)橫坐標(biāo)m，虛線右側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小仍為1T。不計(jì)粒子的重力，求： （1）磁場(chǎng)B1的方向及a粒子在磁場(chǎng)B1的運(yùn)動(dòng)半徑r1； （2）矩形磁場(chǎng)B1的最小面積S和電場(chǎng)強(qiáng)度大小E； （3）如在a粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)B1的同時(shí)，有另一帶電量為－q的b粒子，從y軸上的M點(diǎn)以速度v0垂直于y軸射入電場(chǎng)，a、b粒子將發(fā)生迎面正碰，求M點(diǎn)縱坐標(biāo)yM以及相碰點(diǎn)N的橫坐標(biāo)xN。 xx級(jí)物理二輪復(fù)習(xí)A線生專題訓(xùn)練題 曲線運(yùn)動(dòng)、萬有引力 專題訓(xùn)練（5） 參考答案 1、 B 2、BC 3、解：（1）根據(jù)示意圖的幾何關(guān)系可得衛(wèi)星到地面的最短距離為， 衛(wèi)星向地面發(fā)送照片需要的最短時(shí)間 聯(lián)立得， （2）月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)：， 衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)： 聯(lián)立得， 4、解：　(1)當(dāng)輕桿被拉至豎直位置時(shí)，設(shè)物塊的速度為v，則小球的速度v′＝2v 根據(jù)幾何關(guān)系可知，物塊下滑的距離為s＝4L 對(duì)m和M組成的系統(tǒng)，由機(jī)械能守恒定律Mgssinθ－mg6L＝Mv2＋mv′2 解得v＝ 小球在最高點(diǎn)，由牛頓第二定律有mg＋F＝m 解得F＝mg 根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)p桿在豎直方向的作用力 豎直向上 F′＝mg (2)對(duì)小球，由動(dòng)能定理有W－mg6L＝mv′2 解得：W＝mgL 5、解：（1）設(shè)小球到達(dá)B點(diǎn)的速度為vB，由動(dòng)能定理和牛頓第二定律有： ……………………① ……………………② ……………………③ 聯(lián)解①②③得： NB=1.2N，方向豎直向下。 ……………………④ （2）設(shè)小球由B點(diǎn)到D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，加速度為a，下落高度為h有： ……………………⑤ ……………………⑥ ……………………⑦ ……………………⑧ 聯(lián)解①⑤⑥⑦⑧得： ……………………⑨ （3）作出小球與物塊的運(yùn)動(dòng)示意如圖所示，設(shè)C、D間的距離為x，由幾何關(guān)系有： ……………………⑩ 設(shè)物塊上滑加速度為a′，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律有： ……………………? 根據(jù)題意，要物塊與小球相遇，有： ……………………? 聯(lián)解⑩??得： ……………………? 6.解：（1）飛鏢落在斜面上有tanθ=y/x=gt22/(2v2t2) 得 t2=2v2tanθ/g=0.6s vy=gt2=6m/s, v==2m/s (2) 飛鏢落在斜面上的豎直分位移為 y=gt22/2=1.8m 得合位移 s=y/sinθ=3m 小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t1=s/v1=0.5s Δt= t2－ t1=0.1s 7.解：　(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律： mgR(1－cos 60)＝mv 得vB＝4 m/s. (2)小滑塊做勻減速運(yùn)動(dòng)至停止時(shí)距離最大， 0－v＝－2ax a＝μg＝5 m/s2 x＝1.6 m t＝＝0.8s x相＝vt＋vBt＝9.6m Q＝Ffx相＝9.6J. (3)小滑塊能通過N點(diǎn)的臨界條件： mg＝m P Q A N M C 根據(jù)機(jī)械能守恒關(guān)系： －mg2R＝mv2－mv 小滑塊在傳送帶上加速過程：v＝2ax′ x′＝8 m. 8、解:（1）設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，CQ距離為L，對(duì)小環(huán)從C至N，由動(dòng)能定理： ………… 由題意有 解得………… （2）設(shè)小環(huán)在A點(diǎn)速度為，對(duì)小環(huán)從C至A的過程，由動(dòng)能定理： ………… 由小環(huán)在A點(diǎn)的受力分析及牛頓第二定律得：………… 由上式可得 ……… （3）小環(huán)首次到N點(diǎn)速度不為零，將向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度為零時(shí)，若滿足 （i），即，小環(huán)將保持靜止。設(shè)此時(shí)小環(huán)距N點(diǎn)距離為，則對(duì)全程由動(dòng)能定理： ………… 則克服摩擦力做功………… (ii) ，即，小環(huán)將來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終會(huì)在N點(diǎn)的速度減為零。對(duì)全程由動(dòng)能定理： ………… 得克服摩擦力做功 ……… 9、解：（1）根據(jù)左手定則知，磁場(chǎng)B1的方向垂直紙面向外； ……………………① 粒子a在磁場(chǎng)B1中做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有： ……………………② 解②得：m ……………………③ （2）設(shè)粒子a在磁場(chǎng)B1中入射點(diǎn)A縱坐標(biāo)yA，在磁場(chǎng)B1中運(yùn)動(dòng)周期為T1，由題意知： ……………………④ 解得yA=1.5m，結(jié)合yP=3m、r1=1m可以判定P恰為a粒子在磁場(chǎng)B1中的出射點(diǎn)，即a粒子在磁場(chǎng)B1中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心O1在y軸上； 作出粒子a的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。 …………⑤ 由圖中幾何關(guān)系得磁場(chǎng)B1的最小面積為： ……………………⑥ a粒子從P到Q做類平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，有： xQ=v0t ……………………⑦ ……………………⑧ 聯(lián)解⑥⑦⑧得： S=1.5m2 ……………………⑨ ……………………⑩ （3）設(shè)a粒子進(jìn)入磁場(chǎng)B2時(shí)速度v的方向與x軸夾角為α，軌道半徑為r2，則： ……………………? ……………………? ……………………? 設(shè)a粒子在磁場(chǎng)B2中出射點(diǎn)C縱坐標(biāo)為yC，b粒子在y軸上入射點(diǎn)M縱坐標(biāo)為yM，由題意b粒子要與a正碰必在Q右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)，且軌跡與a粒子軌跡恰對(duì)稱，所以b粒子在磁場(chǎng)中的入射點(diǎn)為C，由圖中幾何關(guān)系得： ……………………? ……………………? 因粒子a在Ⅱ象限和Ⅰ象限做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T1=T2，所以，當(dāng)a粒子到Q點(diǎn)時(shí)，b粒子在磁場(chǎng)中已運(yùn)動(dòng)了，即a、b粒子將在軌跡與x軸的交點(diǎn)N相遇，則： ……………………? 聯(lián)解??????得： ……………………? ……………………?