2022版高考物理一轮复习章末验收4曲线运动万有引力与航天含解析

1、章末滚动验收(四)(时间：45分钟)一、单项选择题1.如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是()a手掌对苹果的摩擦力越来越大b苹果先处于超重状态后处于失重状态c手掌对苹果的支持力越来越小d苹果所受的合力越来越大a从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知，摩擦力越来越大，故a正确。从c到d的过程中，加速度大小不变，在竖直方向上的分加速度逐渐减小，方向向下，苹果一直处于失重状态，苹果所受重力和支持力的合力逐渐减小，可知支持力越来越大，故b、c错误

2、。苹果做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故d错误。故选a。2(2020全国卷)若一均匀球形星体的密度为，引力常量为g，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是()ab cda根据万有引力定律有gm，又m，解得t，b、c、d项错误，a项正确。3.超级高铁是一种以“真空钢管运输”为理论核心的交通工具，因其胶囊形外表(如图)，被称为胶囊高铁。中国航天科工已启动时速1 000公里“高速飞行列车”的研发项目。如果我国的“高速飞行列车”最高时速达1 080 km，其加速与减速时加速度大小恒为2 m/s2，据此可以推测()a“高速飞行列车”由静止加速到最高时速的时间为540 sb“高速

3、飞行列车”由静止加速到最高时速的位移为22.5 kmc“高速飞行列车”的速度很大，所以拐弯时轨道半径可以小一些d北京到上海的距离约为1 080km，假设轨道为直线，“高速飞行列车”一个小时即可从北京到达上海bv1 080 km/h300 m/s，根据v0at，解得t150 s，选项a错误；根据v202ax，解得x22.5 km，选项b正确；根据牛顿第二定律得fm，“高速飞行列车”的速度很大，拐弯时半径过小，所需的向心力过大，对材料的要求更高，增大拐弯半径，可以减小拐弯所需的向心力，选项c错误；从北京到上海，列车除了以最大速度1 080 km/h匀速行驶外，还需要加速和减速，即使轨道是直线，运行

4、时间也会大于一个小时，选项d错误。4(广东卓越联盟2021届高三年级第一次调研)某行星外围有一圈厚度为d的发光的物质，简化为如图甲所示模型，r为该行星除发光带以外的半径，科学家做了精确地观测发现发光带绕行星中心的运行速度与到行星中心的距离r的关系如图乙所示(图中所标v0为已知)，引力常量为g，下列说法正确的是()甲乙a发光物质的线速度与r成正比b发光带是该行星的组成部分c该行星的质量md该行星的平均密度为d由图象的横纵坐标关系可知，发光带的线速度与r并不成正比，a错误，若光带是该行星的组成部分，则其角速度与行星自转角速度相同，应有vr，v与r应成正比，与图不符，因此该光带不是该行星的组成部分，

5、故b错误；光带是环绕该行星的卫星群，由万有引力提供向心力，则有gm，得该行星的质量为m，由图知，rr时，vv0，则有m，故c错误；该行星的平均密度，故d正确。5.如图所示，长为3l的轻杆绕水平转轴o转动，在杆两端分别固定质量均为m的球a、b(可视为质点)，a球距转轴o的距离为l。现给系统一定的动能，使杆和球在竖直平面内转动。当b球运动到最高点时，水平转轴o对杆的作用力恰好为零，忽略空气阻力。已知重力加速度为g，则b球在最高点时，下列说法正确的是()ab球的速度为ba球的速度大于c杆对b球的弹力为零d杆对b球的弹力方向竖直向上b当b球运动到最高点时，水平转轴o对杆的作用力恰好为零时，说明杆对两球

6、的作用力大小相等、方向相反，杆对b球的弹力方向竖直向下，d错误；由题图可知两球的角速度相等，由牛顿第二定律知，对b球有mgt2ml2，对a球有tmgm2l，联立解得，t3mg，b球的速度vb2l2，a球的速度val，故b正确，a、c错误。二、多项选择题6.小球a做平抛运动，以小球被抛出的位置为原点o，以初速度v0的方向为x轴的正方向、竖直向下的方向为y轴的正方向，建立平面直角坐标系。如图所示，沿两坐标轴分别放置两个光屏。两束平行光分别沿着与坐标轴平行的方向照射，小球a在两个光屏上分别留下的两个“影子”的坐标分别为(x，0)、(0，y)，则下列选项中关于两个影子的横、纵坐标随时间变化关系的图象可

7、能正确的是()abcdac两束平行光分别将小球沿水平方向和竖直方向投影在了两个坐标轴上，由于小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，所以xv0t，ygt2，选项a、c正确，b、d错误。7.如图所示为一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从b点脱离后做平抛运动，经过0.3 s后又恰好与倾角为45的斜面垂直相碰。已知半圆形管道的半径为r1 m，小球可看作质点且其质量为m1 kg，g取10 m/s2。则()a小球在斜面上的相碰点c与b点的水平距离是0.9 mb小球在斜面上的相碰点c与b点的水平距离是1.9 mc小球经过管道

8、的b点时，受到管道的作用力fnb的大小是1 nd小球经过管道的b点时，受到管道的作用力fnb的大小是2 nac根据平抛运动的规律，小球在c点的竖直分速度vygt3 m/s，水平分速度vxvytan 453 m/s，则b点与c点的水平距离为xvxt0.9 m，选项a正确，b错误；在b点设管道对小球的作用力方向向下，根据牛顿第二定律，有fnbmgm，vbvx3 m/s，解得fnb1 n，负号表示管道对小球的作用力方向向上，选项c正确，d错误。8如图甲所示，假设某星球表面上有一倾角为的固定斜面，一质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上运动，其速度时间图象如图乙所示。已知小物块与斜面间的动摩擦因数为，该

9、星球半径为r6104 km，引力常量g6.671011 nm2/kg2，取3.14，则下列说法正确的是()甲乙a该星球的第一宇宙速度v13.0104 m/sb该星球的质量m8.11026 kgc该星球的自转周期t1.3104 sd该星球的密度896 kg/m3abd物块上滑过程中，根据牛顿第二定律，在沿斜面方向上有mgcos mgsin ma1，下滑过程中，在沿斜面方向上有mgsin mgcos ma2，又知vt图象的斜率表示加速度，则上滑和下滑过程中物块的加速度大小分别为a1 m/s210 m/s2，a2 m/s25 m/s2，联立解得g15 m/s2，该星球的第一宇宙速度为v1 m/s3.

10、0104 m/s，故选项a正确；根据黄金代换式gmgr2可得该星球的质量为m kg8.11026 kg，故选项b正确；根据所给条件无法计算出该星球的自转周期，故选项c错误；该星球的密度 kg/m3896 kg/m3，故选项d正确。三、非选择题9图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。甲(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_。a安装斜槽轨道，使其末端保持水平b每次小球释放的初始位置可以任意选择c每次小球应从同一高度由静止释放d为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点o为坐标原点，测量它们的

11、水平坐标x和竖直坐标y，图乙中yx2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是_。abcd乙(3)图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，o为平抛的起点，在轨迹上任取两点a、b，测得a、b两点纵坐标y15.0 cm，y245.0 cm，a、b两点水平间距x40.0 cm。则平抛小球的初速度v0为_ m/s。(g取10 m/s2)丙解析(1)安装斜槽轨道时，必须使其末端保持水平，保证小球离开轨道后水平飞出。为了描下轨迹上的多个点，实验须重复多次，但每次小球平抛的初速度必须相同，所以每次小球应从同一高度由静止释放。描绘轨迹时，应该用平滑的曲线把描的点连接起来。故选项a、c正确。(2)若轨迹为抛物

12、线，则轨迹方程为ykx2，即y与x2成正比，选项c正确。(3)设从o运动到a、b两点所用时间分别为ta、tb，由ygt2得ta0.1 s，tb0.3 sv0 m/s2.0 m/s。答案(1)ac(2)c(3)2.010某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为r0.20 m)。甲 乙完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图甲所示，托盘秤的示数为1.00 kg；(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图乙所示，该示数为_kg；(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经

13、过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：序号12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_ n；小车通过最低点时的速度大小为_m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2，计算结果保留2位有效数字)解析(2)由于托盘秤的最小刻度为0.1 kg，测量读数要估读到0.01 kg，所以由图乙可读出玩具小车静置于凹形桥的最低点时托盘秤的示数为1.40 kg。(4)求出5次实验记录的m值的平均值，得m1.81 kg，减去凹形桥模拟器的质量1.00 kg，可得玩具小车对

14、凹形桥的压力为(1.811.00)9.80 n7.9 n。由牛顿第三定律，在最低点，凹形桥对玩具小车的支持力f7.9 n。根据题述，可知玩具小车质量m1.40 kg1.00 kg0.40 kg，在最低点，由牛顿第二定律，得fmgm，即7.9 n0.409.80 n0.40 kg，解得v1.4 m/s。答案(2)1.40(4)7.91.411游乐场中的大型娱乐设施旋转飞椅的简化示意图如图所示，圆形旋转支架半径为r5 m，悬挂座椅的绳子长为l5 m，游客坐在座椅上随支架一起匀速旋转时可将其和座椅组成的整体看成质点，当旋转飞椅以最大角速度旋转时，绳子与竖直方向的夹角37，为防止此时游客携带的物品掉落

15、伤人，需以支架的轴心为圆心修建圆形栅栏，圆形栅栏的半径为r10 m，重力加速度为g10 m/s2，sin 370.6。求：(1)旋转飞椅的角速度最大时，圆形旋转支架边缘游客运动的线速度大小；(2)绳子悬点到地面的垂直距离h。解析(1)当绳子与竖直方向夹角为37时，游客和座椅组成的整体受到绳子拉力和重力作用做匀速圆周运动，有mgtan m解得v2 m/s。(2)分析可知游客携带的物品掉落后做平抛运动，物品的落点在以轴心为圆心的一个圆周上，根据平抛运动规律及几何知识可知，物品做平抛运动的时间t，平抛运动的水平距离svt由数学知识有r2s2(rlsin )2联立解得h7 m。答案(1)2 m/s(2)7 m12.如图所示，质量分别为m和m的两个星球a和b在引力作用下都绕o点做匀速圆周运动，星球a和b两者中心之间的距离为l。已知a、b的中心和o三点始终共线，a和b分别在o的两侧。引力常数为g。(1)求两星球做圆周运动的周期；(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球a和b，月球绕其轨道中心运行的周期为t1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为t2。已知地球和月球的质量分别为5.981024 kg和7.3