2022年高三物理二輪復習 第1部分 專題1 力與運動 第3講 平拋運動、圓周運動和天體的運動課時作業(yè)集訓

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1、2022年高三物理二輪復習 第1部分 專題1 力與運動 第3講 平拋運動、圓周運動和天體的運動課時作業(yè)集訓 一、選擇題(1～7題為單項選擇題，8～10題為多項選擇題) 1．(xx·天津理綜·4)未來的星際航行中，宇航員長期處于零重力狀態(tài)，為緩解這種狀態(tài)帶來的不適，有人設想在未來的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)艙”，如圖所示．當旋轉(zhuǎn)艙繞其軸線勻速旋轉(zhuǎn)時，宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時相同大小的支持力．為達到上述目的，下列說法正確的是(　　) A．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應越大 B．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應越小 C．宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速

2、度就應越大 D．宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應越小 解析：　由題意知有mg＝F＝mω2r，即g＝ω2r，因此r越大，ω越小，且與m無關，B正確． 答案：　B 2.(xx·廈門模擬)某河寬為600 m，河中某點的水流速度v與該點到較近河岸的距離d的關系圖象如圖所示，現(xiàn)船以靜水中的速度4 m/s渡河，且船渡河的時間最短，下列說法正確的是(　　) A．船在河水中航行的軌跡是一條直線 B．船在行駛過程中，船頭始終與河岸垂直 C．渡河最短時間為240 s D．船離開河岸400 m時的速度大小為5 m/s 解析：　由于距岸不同位置處水流速度不同，所以其與船在靜水中速度的合速度也不

3、同，船的實際運動軌跡為曲線，A錯；由運動的獨立性可知，只有當船頭與河岸垂直時，渡河時間最短，最短時間為t＝＝ s＝150 s，B對，C錯；由題圖可知，船離開河岸400 m時，離彼岸200 m，水流速度為2 m/s，由運動的合成得v′＝＝2 m/s，D錯． 答案：　B 3．據(jù)報道，目前我國正在研制“螢火二號”火星探測器．探測器升空后，先在近地軌道上以線速度v環(huán)繞地球飛行，再調(diào)整速度進入地火轉(zhuǎn)移軌道，最后再一次調(diào)整速度以線速度v′在火星表面附近環(huán)繞飛行．若認為地球和火星都是質(zhì)量分布均勻的球體，已知火星與地球的半徑之比為1∶2，密度之比為5∶7，設火星與地球表面重力加速度分別為g′和g，下列結(jié)論

4、正確的是(　　) A．g′∶g＝4∶1　　　　　　　　　 B．g′∶g＝10∶7 C．v′∶v＝ D．v′∶v＝ 解析：　在天體表面附近，重力與萬有引力近似相等，G＝mg，M＝ρπR3，解兩式得：g＝GπρR，所以g′∶g＝5∶14，A、B項錯誤；探測器在天體表面飛行時，萬有引力充當向心力，即：G＝m，M＝ρπR3，解兩式得：v＝2R ，所以v′∶v＝ ，C項正確，D項錯誤． 答案：　C 4．(xx·海南單科·6)若在某行星和地球上相對于各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，它們在水平方向運動的距離之比為2∶，已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍，地球的半徑為R.由此可

5、知，該行星的半徑約為(　　) A.R B．R C．2R D．R 解析：　平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，即x＝v0t，在豎直方向上做自由落體運動，即h＝gt2，所以x＝v0，兩種情況下，拋出的速率相同，高度相同，所以＝＝，根據(jù)公式G＝mg可得R2＝故＝ ＝2，解得R行＝2R，故C正確． 答案：　C 5.如圖所示，將兩個足夠長的斜面體分別固定在水平面上，兩斜面的傾角分別為θ1＝30°、θ2＝45°，現(xiàn)由兩斜面的頂端以相同的初速度水平向右拋出兩個小球A、B，經(jīng)過一段時間兩小球都落在斜面上，假設兩個小球落在斜面上后均不反彈．則A、B的拋出點與落地點的水平間距的比值為(　　) A.

6、 B． C. D． 解析：　兩個小球均做平拋運動，根據(jù)斜面傾角的正切值等于豎直位移與水平位移的比值求出運動時間和水平位移，再求水平位移的比值．設斜面傾角為θ，根據(jù)平拋運動規(guī)律有x＝v0t，y＝gt2，tan θ＝，聯(lián)立解得x＝，所以兩小球的水平位移大小的比值＝＝，A正確． 答案：　A 6.如圖所示，水平桿固定在豎直桿上，兩者互相垂直，水平桿上O、A兩點連接有兩輕繩，兩繩的另一端都系在質(zhì)量為m的小球上，OA＝OB＝AB，現(xiàn)通過轉(zhuǎn)動豎直桿，使水平桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，三角形OAB始終在豎直平面內(nèi)，若轉(zhuǎn)動過程OB、AB兩繩始終處于拉直狀態(tài)，則下列說法正確的是(　　) A．OB繩的

7、拉力范圍為0～mg B．OB繩的拉力范圍為mg～mg C．AB繩的拉力范圍為mg～mg D．AB繩的拉力范圍為0～mg 解析：　當轉(zhuǎn)動的角速度為零時，OB繩的拉力最小，AB繩的拉力最大，這時兩者的值相同，設為FT1，則2FT1cos 30°＝mg，F(xiàn)T1＝mg，增大轉(zhuǎn)動的角速度，當AB繩的拉力剛好等于零時，OB繩的拉力最大，設這時OB繩的拉力為FT2，則FT2cos 30°＝mg，F(xiàn)T2＝mg，因此OB繩的拉力范圍為mg～mg，AB繩的拉力范圍為0～mg，B項正確． 答案：　B 7.宇宙間存在一些離其他恒星較遠的三星系統(tǒng)，其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的星位于等邊三角形

8、的三個頂點，三角形邊長為L，忽略其他星體對它們的引力作用，三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運動，引力常量為G，下列說法正確的是(　　) A．每顆星做圓周運動的角速度為3 B．每顆星做圓周運動的加速度與三星的質(zhì)量無關 C．若距離L和每顆星的質(zhì)量m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期變?yōu)樵瓉淼?倍 D．若距離L和每顆星的質(zhì)量m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則線速度變?yōu)樵瓉淼?倍 解析：　任意兩星間的萬有引力F＝G，對任一星受力分析，如圖所示，由圖中幾何關系和牛頓第二定律可得：F＝ma＝mω2，聯(lián)立可得：ω＝ ，a＝ω2＝，選項A、B錯誤；由周期公式可得：T＝＝2π ，當L和m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則周

9、期T′＝2T，選項C正確；由速度公式可得：v＝ω＝ ，當L和m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則線速度v′＝v，選項D錯誤． 答案：　C 8．(xx·廣東理綜·20)在星球表面發(fā)射探測器，當發(fā)射速度為v時，探測器可繞星球表面做勻速圓周運動；當發(fā)射速度達到v時，可擺脫星球引力束縛脫離該星球，已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為10∶1，半徑比約為2∶1，下列說法正確的有(　　) A．探測器的質(zhì)量越大，脫離星球所需要的發(fā)射速度越大 B．探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大 C．探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等 D．探測器脫離星球的過程中，勢能逐漸增大 解析：　由牛頓第二定律得G＝m，

10、解得v＝ ，所以v＝× ＝ ，所以探測器脫離星球的發(fā)射速度與探測器的質(zhì)量無關，A錯誤；因為地球與火星它們的不同，所以C錯誤；探測器在地球表面受到的引力F1＝，在火星表面受到的引力為F2＝，所以F1∶F2＝＝5∶2，B正確；探測器脫離星球的過程中，引力做負功，引力勢能逐漸增大，D正確． 答案：　BD 9.(xx·天津理綜·8)P1、P2為相距遙遠的兩顆行星，距各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星s1、s2做勻速圓周運動．圖中縱坐標表示行星對周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度a，橫坐標表示物體到行星中心的距離r的平方，兩條曲線分別表示P1、P2周圍的a與r2的反比關系，它們左端點橫坐標相同．則(　　

11、) A．P1的平均密度比P2的大 B．P1的“第一宇宙速度”比P2的小 C．s1的向心加速度比s2的大 D．s1的公轉(zhuǎn)周期比s2的大 解析：　由題圖可知兩行星半徑相同，則體積相同，由a＝G可知P1質(zhì)量大于P2，則P1密度大于P2，故A正確；第一宇宙速度v＝ ，所以P1的“第一宇宙速度”大于P2，故B錯誤；衛(wèi)星的向心加速度為a＝，所以s1的向心加速度大于s2，故C正確；由＝m(R＋h)得T＝ ，故s1的公轉(zhuǎn)周期比s2的小，故D錯誤． 答案：　AC 10．摩擦傳動是傳動裝置中的一個重要模型，如圖所示，甲、乙兩個水平放置的輪盤靠摩擦傳動，其中O、O′分別為兩輪盤的軸心，已知r甲∶r

12、乙＝3∶1，且在正常工作時兩輪盤不打滑．今在兩輪盤上分別放置兩個同種材料制成的滑塊A、B，兩滑塊與輪盤間的動摩擦因數(shù)相等，兩滑塊到軸心O、O′的距離分別為RA、RB，且RA＝2RB.若輪盤乙由靜止開始緩慢地轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速逐漸增大，則下列敘述正確的是(　　) A．滑塊相對輪盤開始滑動前，A、B的角速度大小之比為ωA∶ωB＝1∶3 B．滑塊相對輪盤開始滑動前，A、B的向心加速度大小之比為aA∶aB＝1∶3 C．轉(zhuǎn)速增大后最終滑塊A先發(fā)生相對滑動 D．轉(zhuǎn)速增大后最終滑塊B先發(fā)生相對滑動 解析：　由題意可知兩輪盤邊緣的線速度大小相等，有ω甲r甲＝ω乙r乙，則ω甲∶ω乙＝r乙∶r甲＝1∶3，

13、所以滑塊相對輪盤開始滑動前，A、B的角速度大小之比為1∶3，A正確；滑塊相對輪盤開始滑動前，根據(jù)a＝ω2r得A、B的向心加速度大小之比為aA∶aB＝(ωRA)∶(ωRB)＝2∶9，B錯誤；據(jù)題意可得兩滑塊所受的最大靜摩擦力分別為FfA＝μmAg，F(xiàn)fB＝μmBg，最大靜摩擦力之比為FfA∶FfB＝mA∶mB，轉(zhuǎn)動中兩滑塊所受的靜摩擦力之比為FfA′∶FfB′＝(mAaA)∶(mBaB)＝(2mA)∶(9mB)，由此可知，當輪盤乙的轉(zhuǎn)速緩慢增大時，滑塊B的靜摩擦力先達到最大，先開始滑動，C錯誤，D正確． 答案：　AD 二、非選擇題 11.滑板運動員在U形槽中的運動可以簡化成一個物塊在半徑為

14、R的半圓弧槽中的運動，半圓弧槽始終靜止不動，若物塊在半圓弧槽最低點B的速度為v0，物塊的質(zhì)量為m，物塊與半圓弧槽的動摩擦因數(shù)為μ，求： (1)物塊在最低點對半圓弧槽的壓力； (2)物塊在半圓弧槽最低點的加速度大小； (3)若物塊在C點對半圓弧槽的壓力大小等于mg，則物塊從C點拋出后經(jīng)多長時間還能回到C點． 解析：　(1)物塊在半圓弧槽底部時受到重力、槽底對物塊向上的支持力F和向左的滑動摩擦力，由牛頓第二定律得 FN－mg＝m 即FN＝mg＋m 根據(jù)牛頓第三定律，物塊對槽底的壓力FN′＝FN＝mg＋m，方向豎直向下 (2)物塊在半圓弧槽最低點時的向心加速度大小為a1＝ 切向

15、加速度大小為a2＝＝μ 因此物塊在半圓弧槽最低點的加速度為a＝＝ (3)若物塊在C點對半圓弧槽的壓力大小等于mg，設物塊在C點的速度為v，則 mg＝m v＝ 物塊從C點拋出后做豎直上拋運動，再回到C點的時間 t＝2·＝2 答案：　(1)mg＋m　方向豎直向下 (2) 　(3)2 12．(xx·衢州模擬)如圖所示，用內(nèi)壁光滑的薄壁細圓管彎成的由半圓形ABC(圓半徑比細管的內(nèi)徑大得多)和直線CD組成的軌道固定在水平桌面上，已知ABC部分的半徑R＝1.0 m，CD段長L＝1.5 m．彈射裝置將一個質(zhì)量為0.8 kg的小球(可視為質(zhì)點)以某一水平初速度從A點彈入軌道，小球從D點

16、離開軌道隨即水平拋出后恰落入水平面上的小孔P內(nèi)，已知小球剛落進小孔P時，重力的功率為32 W，小球從A運動到P的整個過程經(jīng)歷的時間為1.328 s，不計空氣阻力，g取10 m/s2，π取值3.14.求： (1)D與P間的水平間距． (2)半圓形彎管ABC對小球作用力的大小． 解析：　(1)設小球剛落入P孔時的豎直分速度為vy 則由P＝mgvy 得vy＝＝ m/s＝4 m/s 設小球從D到P的時間為t3，則 vy＝gt3 得t3＝＝ s＝0.4 s 小球從A到C的時間為t1＝ 小球從C到D的時間為t2＝ 且t1＋t2＋t3＝1.328 s 由以上幾式代入數(shù)據(jù)解得 v0＝5 m/s 由D到P點的水平距離為 x＝v0t3＝5×0.4 m＝2 m (2)彎管對小球作用力的豎直分力 Fy＝mg 水平分力Fx＝m 故作用力為F＝＝21.5 N 答案：　(1)2 m　(2)21.5 N