物理训练三 抛体运动与圆周运动万有引力与航天

1、物理训练三 抛体运动与圆周运动 万有引力与航天一、选择题1某学生在体育场上抛出铅球，其运动轨迹如图所示已知在B点时的速度与加速度相互垂直，则下列说法中正确的是() AD点的速率比C点的速率大BD点的加速度比C点的加速度大C从B点到D点加速度与速度始终垂直D从B点到D点加速度与速度的夹角先增大后减小甲乙2甲乙两运动物体在t1、t2、t3时刻的速度矢量分别为v1、v2、v3和v1、v2、v3，如图,.下列说法中正确的是() A甲做的可能是直线运动，乙做的可能是圆周运动B甲和乙可能都做圆周运动C甲和乙受到的合力都可能是恒力D甲受到的合力可能是恒力，乙受到的合力不可能是恒3如图所示，两次渡河时船相对水

2、的速度大小和方向都不变，已知第一次实际航程为A至B，位移为s1，实际航速为v1，所用时间为t1.由于水速增大，第二次实际航程为A至C，位移为s2，实际航速为v2，所用时间为t2，则()At2>t1v2 Bt2>t1v2Ct2t1v2 Dt2t1v24如图所示，倾角30°的斜面连接水平面，在水平面上安装半径为R的半圆竖直挡板，质量为m的小球从斜面上高为R/2处静止释放，到达水平面恰能贴着挡板内侧运动不计小球体积，不计摩擦和机械能损失则小球沿挡板运动时对挡板的力是()A0.5mgBmgC1.5mg D2mg5质量为m的物体以v0的速度水平抛出，经过一段时间速度大小变为v0，不

3、计空气阻力，重力加速度为g，以下说法正确的是()A该过程平均速度大小为v0B速度大小变为v0时，重力的瞬时功率为mgv0C运动时间为D运动位移的大小为6如图所示，一足够长的固定斜面与水平面的夹角为37°，小物块P以初速度v0从平台最左端水平飞出，小物体Q在斜面上距顶端L7.5 m处在外力作用下同时由静止开始以加速度a沿斜面向下做匀加速运动，经历时间t小物块P和小物体Q在斜面上相遇，两物体都可看做质点，sin 37°0.6，cos 37°0.8，g10 m/s2，则下列各组速度、加速度和时间中满足条件的是() Av010 m/s，a10 m/s2，t1.5 s Bv

4、014 m/s，a10 m/s2，t3 sCv020 m/s，a21 m/s2，t2 s Dv020 m/s，a15 m/s2，t3 s7.如图所示，长为L的轻杆一端固定质量为m的小球，另一端有固定转轴O.现使小球在竖直平面内做圆周运动P为圆周轨道的最高点若小球通过圆周轨道最低点时的速度大小为 ，则以下判断正确的是() A小球不能到达P点B小球到达P点时的速度小于C小球能到达P点，但在P点不会受到轻杆的弹力D小球能到达P点，且在P点受到轻杆向下的弹力8甲是在地球表面附近运行的近地卫星，乙是地球的同步卫星，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球自转周期为T，乙运行高度为h，甲、乙的轨道均

5、可视为圆轨道以下判断正确的是()A甲、乙的向心加速度均为零B甲、乙均处于完全失重状态C甲、乙的运动周期均为TD甲的线速度为，乙的线速度为9已知地球的半径为6.4×106 m，地球自转的角速度为7.27×105 rad/s，地球的重力加速度为9.8 m/s2，在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×103 m/s，第三宇宙速度为16.7×103 m/s，月地中心间距离为3.84×108 m假设地球上有一棵苹果树长到月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，将()A落回地面B飞向茫茫宇宙C成为地球的“苹果月亮”D成为地球的同步“苹果卫星”10两颗靠得较近

6、的天体叫双星，它们以两者重心连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，因而不至于因引力作用而吸引在一起，以下关于双星的说法中正确的是()A它们做圆周运动的角速度与其质量成反比B它们做圆周运动的线速度与其质量成反比C它们所受向心力与其质量成反比D它们做圆周运动的半径与其质量成正比11如果把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，从水星与金星在一条直线上开始计时，若天文学家测得在相同时间内水星转过的角度为1；金星转过的角度为2(1、2均为锐角)，则由此条件无法求得 ()A水星和金星绕太阳运动的周期之比B水星和金星的密度之比C水星和金星到太阳的距离之比D水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比12英国新科学

7、家(New Scientist)杂志评选出了年度世界8项科学之最，在XTEJ1650500双星系统中发现的最小黑洞位列其中若某黑洞的半径R约为45 km.质量M和半径R的关系满足(其中c为光速，G为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为()A108 m/s2B1010 m/s2C1012 m/s2 D1014 m/s213 2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的()A线速度大于地球的线速度B向

8、心加速度大于地球的向心加速度C向心力仅由太阳的引力提供D向心力仅由地球的引力提供142013年6月我国的“天宫一号”和“神舟十号”成功实现两次对接关于“天宫一号”与“神舟十号”，下列说法正确的是()A如果测得“天宫一号”的轨道半径和它的周期，再利用引力常量，就可算出地球质量B如果对接前“神舟十号”与“天宫一号”在同一轨道上一前一后运行，则它们的绕行速率和绕行周期就一定是相等的C如果对接前“神舟十号”与“天宫一号”在同一轨道上一前一后沿着同一方向绕行(“神舟十号”在后)，若要对接，只需将“神舟十号”速率增大一些即可D飞船对接后，如果宇航员从飞船组合体舱内慢慢“走”到舱外，飞船组合体会因所受万有引

9、力减小而使飞行速度减小二、非选择题15某同学选了一个倾角为的斜坡，他骑在自行车上刚好能在不踩踏板的情况下让自行车沿斜坡匀速向下行驶，现在他想估测沿此斜坡向上匀速行驶时的功率，为此他数出在上坡过程中某一只脚蹬踩踏板的圈数N(设不间断的匀速蹬)，并测得所用的时间t，再测得下列相关数据：自行车和人的总质量m，轮盘半径R1，飞轮半径R2，车后轮半径R3.已知上、下坡过程中斜坡及空气作用于自行车的阻力大小相等，不论是在上坡还是下坡过程中，车轮与坡面接触处都无滑动不计自行车内部各部件之间因相对运动而消耗的能量试估测： (1)下坡过程中自行车受到的阻力f；(2)自行车沿此斜坡向上匀速行驶时的速度v；(3)自

10、行车沿此斜坡向上匀速行驶时的功率P.16如图所示，长为R的轻绳，上端固定在O点，下端连一质量为m的小球，小球接近地面，处于静止状态现给小球一沿水平方向的初速度v0，小球开始在竖直平面内做圆周运动设小球到达最高点时绳突然被剪断已知小球最后落在离小球最初位置2R的地面上求： (1)小球在最高点的速度v；(2)小球的初速度v0；(3)小球在最低点时球对绳的拉力17我国启动“嫦娥工程”以来，分别于2007年10月24日和2010年10月1日将“嫦娥一号”和“嫦娥二号”成功发射，“嫦娥三号”亦有望在2013年落月探测90天，并已给落月点起了一个富有诗意的名字“广寒宫”(1)若已知地球半径为R，地球表面的

11、重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，求月球绕地球运动的轨道半径r；(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间t小球落回抛出点已知月球半径为r月，引力常量为G，试求月球的质量M月18. 一组宇航员乘坐太空穿梭机S，去修理位于离地球表面h6.0×105 m的圆形轨道上的太空望远镜H.机组人员使穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭助推火箭，望远镜在穿梭机前方数千米处，如图所示已知地球半径为R6.4×106 m，地球表面重力加速度为g9.8 m/s2，第一宇宙速度为v7.9 km/s. (1)穿

12、梭机所在轨道上的向心加速度g为多少？(2)计算穿梭机在轨道上的速率v；(3)穿梭机需先进入半径较小的轨道，才有较大的角速度追上望远镜试判断穿梭机要进入较低轨道时应增加还是减小其原有速率，试说明理由物理训练三参考答案1.【解析】【答案】A铅球做斜抛运动，根据曲线运动的条件和题设中在B点的速度与加速度相互垂直，即竖直方向上的分速度为零，可判断B点是轨迹的最高点，根据动能定理可知A项正确；D点和C点的加速度一样大，都等于重力加速度，B错；过了B点后，在D点加速度与速度不可能再垂直，C错；根据曲线运动的特点，可判断从B点到D点加速度与速度的夹角一直减小，D错2.【解析】【答案】BD 甲乙两物体速度的方

13、向在改变，不可能做直线运动，则A错；从速度变化量的方向看，甲的方向一定，乙的发生了变化，甲的合力可能是恒力，也可能是变力，而乙的合力不可能是恒力，则C错误，B、D正确3.【解析】【答案】C设河宽为d，船自身的速度为v，与河岸下游的夹角为，对垂直河岸的分运动，过河时间t，则t1t2，对合运动，过河时间t，故C正确4.【解析】【答案】B小球从R/2处释放到水平面，由机械能守恒定律，有mgmv2，贴着挡板内侧运动时，FNm，则FNmg，故正确答案为B.5.【解析】【答案】D如图，物体以v0的速度水平抛出后速度大小变为v0时，45°，vyv0，重力的瞬时功率PGmgvymgv0，B错误；设运

14、动时间为t，则物体的位移为sv0t，平均速度为v0，A错误；竖直方向上根据匀变速直线运动的规律有：vyv0gt，t，C错误；将t代入得s，D正确6.【解析】【答案】AD对P做平抛运动有xv0t、ygt2，且tan ，联立有t，应用几何关系有y(Lat2)sin ，与ygt2联立解得t3 ，把a10 m/s2代入解得t1.5 s，把t1.5 s代入解得v010 m/s，A对，B错；把v020 m/s代入解得t3 s，把t3 s代入解得a15 m/s2，D对，C错7.【解析】【答案】B根据机械能守恒定律有2mgLmv2mv，可求出小球在P点的速度为 ，故B正确，A错误；小球在P点所需要的向心力Fm

15、g，故小球在P点受到轻杆向上的弹力，故C、D均错误8.【解析】【答案 B根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度、周期、向心加速度等物理量由Gm得速度v .对甲：v甲 ，对乙：v乙 ，D错由Gm()2r得周期T2 ，T甲T乙，C错由Gma可求向心加速度a甲0，a乙0，A错甲、乙均处于完全失重状态，B正确9.【解析】【答案】B长在地球上的苹果树与地球自转的角速度大小相同，因此苹果树上的苹果的线速度vr7.27×105×3.84×108 m/s27.9×103 m/s16.7×103 m/s.故当苹果脱离苹果树后，将脱离太阳系的束缚，飞

16、向茫茫宇宙，故B正确10.【解析】【答案】B双星的角速度相同，与质量无关，A不正确；不管双星质量大小关系如何，双星受到相互的吸引力总是大小相等的，分别等于它们做匀速圆周运动的向心力，C不正确；对于双星分别有GM2R，Gm2r，RrmM，D不正确；线速度之比VvmM，B正确11.【解析】【答案】B设水星、金星的公转周期分别为T1、T2，t1，t2，A正确因不知两星质量和半径，密度之比不能求，B错误由开普勒第三定律，故C正确a1()2R1，a2()2R2，所以，D正确12.【解析】【答案】C星球表面的物体满足mgG，即GMR2g，由题中所给条件推出GMRc2，则GMR2gRc2，代入数据解得g10

17、12 m/s2，C正确13.【解析】【答案】AB飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，所以飞地，由圆周运动线速度和角速度的关系vr得v飞v地，选项A正确；由公式ar2知，a飞a地，选项B正确；飞行器受到太阳和地球的万有引力，方向均指向圆心，其合力提供向心力，故C、D选项错14.【解析】【答案】AB对“天宫一号”，由mr，得M，故A正确；若“神舟十号”和“天宫一号”在同一轨道，轨道半径决定线速度、角速度和周期的大小，与质量无关，则B正确，D错误；若“神舟十号”和“天宫一号”在同一轨道，对“神舟十号”加速，将做离心运动，不可能与“天宫一号”对接，则C错误15.【解析】(1)下坡过程中自行车受到的阻力：

18、fmgsin .(2)自行车沿斜坡匀速向上行驶时，轮盘的角速度：.设轮盘边缘的线速度为v，由线速度的定义有vR1设飞轮边缘的线速度为v2，后车轮边缘的线速度为v3，因为轮盘与飞轮之间用链条连接它们边缘上的线速度相同，即v1v2因飞轮与后轮的转动角速度相同，故有：，自行车的速度大小：vv3.(3)人骑自行车上坡的动力为Ffmgsin PFv(fmgsin )v整理得：Psin .【答案】(1)mgsin (2) (3)sin 16.【解析】(1)在水平方向有：2Rvt，在竖直方向有：2Rgt2，解得：v.(2)根据机械能守恒定律有：mvmv2mg2R解得：v0.(3)对小球在最低点时：FTmgm解得：FT6mg由牛顿第三定律可知，球对绳子的拉力为6mg，方向向下【答案】(1)(2)(3)6mg方向向下17.【解析】 (1)设月球和地球的质量分别为M月和M，由万有引力定律和向心力公式，得GM月()2r质量为m的物体