二轮复习新题重组练：专题一 力与运动4b

1、Z 专题检测专题检测素能提升素能提升 一、选择题一、选择题(本题共本题共 8 小题，每小题小题，每小题 8 分，共分，共 64 分，其中第分，其中第 3、4、7、8 小题为多选题。小题为多选题。) 12014 浙江高考浙江高考长期以来长期以来“卡戎星卡戎星(Charon)”被认为是冥王被认为是冥王星唯一的卫星， 它的公转轨道半径星唯一的卫星， 它的公转轨道半径 r119600 km， 公转周期， 公转周期 T16.39天。天。2006 年年 3 月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径的公转轨道半径 r248000 km，则它的

2、公转周期，则它的公转周期 T2最接近于最接近于( ) A15 天天 B25 天天 C35 天天 D45 天天 解析解析 由由 GMmr2m42T2r， 解得， 解得 T2r3GM， 所以， 所以T2T1 r2r1 3，解得解得 T224.49 天，所以天，所以 B 项正确。项正确。 答案答案 B 22014 江苏高考江苏高考已知地球的质量约为火星质量的已知地球的质量约为火星质量的 10 倍，地球倍，地球的半径约为火星半径的的半径约为火星半径的 2 倍， 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速倍， 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为圆周运动的速率约为( ) A3.5 km/s B5

3、.0 km/s C17.7 km/s D35.2 km/s 解析解析 航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动，由火星航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动，由火星对航天器的万有引力提供航天器的向心力得对航天器的万有引力提供航天器的向心力得 GM火火mR2火火mv2火火R火火 同理同理GM地地mR2地地mv2地地R地地 所以所以M火火M地地R地地R火火(v火火v地地)2 v火火15 v地地，而，而 v地地7.9 km/s 故故 v火火7.95 km/s3.5 km/s，选项，选项 A 正确。正确。 答案答案 A 32014 河南六市一联河南六市一联2013 年年 12 月月 2 日日 1 时

4、时 30 分，我国在西分，我国在西昌卫星发射中心用昌卫星发射中心用“长征三号乙长征三号乙”运载火箭， 成功将运载火箭， 成功将“嫦娥三号嫦娥三号”探探测飞船发射升空，展开奔月之旅。测飞船发射升空，展开奔月之旅。“嫦娥三号嫦娥三号”首次实现月面巡视勘首次实现月面巡视勘察和月球软着陆，为我国探月工程开启新的征程。设载着登月舱的探察和月球软着陆，为我国探月工程开启新的征程。设载着登月舱的探测飞船在以月球中心为圆心，半径为测飞船在以月球中心为圆心，半径为 r1的圆轨道上运行时，周期为的圆轨道上运行时，周期为T1。 随后登月舱脱离飞船， 变轨到离月球更近的半径为。 随后登月舱脱离飞船， 变轨到离月球更近

5、的半径为 r2的圆轨道上的圆轨道上运行。引力常量为运行。引力常量为 G，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是( ) A. 登月舱在半径为登月舱在半径为 r2的圆的圆轨道上比在半径为轨道上比在半径为 r1的圆轨道上运行的圆轨道上运行时的角速度大时的角速度大 B. 登月舱在半径为登月舱在半径为 r2的圆轨道上比在半径为的圆轨道上比在半径为 r1的圆轨道上运行的圆轨道上运行时的线速度大时的线速度大 C. 月球的质量为月球的质量为42r31GT21 D. 登月舱在半径为登月舱在半径为 r2的圆轨道上运行时的周期为的圆轨道上运行时的周期为 3r22T31r21 解析解析 由题意可知由题意可知 r1r2

6、，又由卫星角速度，又由卫星角速度 GMr3，可知，可知12，由线速度，由线速度 vGMr，可知，可知 v1v2则则 A、B 项对。由项对。由GMmr21m(2T1)2r1得月球质量得月球质量 M42r31GT21，故，故 C 项对。由开普勒第三定律有项对。由开普勒第三定律有r31r32T21T22，解得登月舱在，解得登月舱在 r2轨道上的周期轨道上的周期 T2r32T21r31，所以，所以 D 项项错。错。 答案答案 ABC 42014 云南检测云南检测如图所示，两星球相距如图所示，两星球相距 L，质量之比为，质量之比为 mAmB19，两星球半径远小于，两星球半径远小于 L。从星球。从星球 A

7、 沿沿 A、B 连线向连线向 B 以某以某一初速度发射一探测器。只考虑星球一初速度发射一探测器。只考虑星球 A、B 对探测器的作用，下列说对探测器的作用，下列说法正确的是法正确的是( ) A探测器的速度一直减小探测器的速度一直减小 B探测器在距星球探测器在距星球 A 为为L4处加速度为零处加速度为零 C若探测器能到达星球若探测器能到达星球 B，其速度可能恰好为零，其速度可能恰好为零 D若探测器能到达星球若探测器能到达星球 B，其速度一定大于发射时的初速度，其速度一定大于发射时的初速度 解析解析 设在距离星球设在距离星球 A 为为 x 位置时，探测器所受合力为零，则位置时，探测器所受合力为零，则

8、有有 GmAmx2GmBm Lx 2，解得，解得 xL4，B 项正确；在距离星球项正确；在距离星球 A 的距离的距离小于小于L4时，探测器所受合力指向星球时，探测器所受合力指向星球 A，在距离大于，在距离大于L4时，探测器所时，探测器所受合力指向星球受合力指向星球 B，因此在整个过程中，合力对探测器先做负功，再，因此在整个过程中，合力对探测器先做负功，再做正功，由动能定理可知，探测器的速度先减小后增大，做正功，由动能定理可知，探测器的速度先减小后增大，A 项错；在项错；在与两星球距离相等的两点中，距离星球与两星球距离相等的两点中，距离星球 B 近的点受合力较大，因此近的点受合力较大，因此从星球

9、从星球 A 运动到星球运动到星球 B 整个过程合力做正功，由动能定理可知，到整个过程合力做正功，由动能定理可知，到达达 B 星球时探测器的速度大于离开星球星球时探测器的速度大于离开星球 A 时的发射速度，不可能为时的发射速度，不可能为零，零，C 项错，项错，D 项正确。项正确。 答案答案 BD 52014 宁波二模宁波二模某行星自转周期为某行星自转周期为 T，赤道半径为，赤道半径为 R，研究，研究发现若该行星自转角速度变为原来的两倍， 将导致该星球赤道上的物发现若该行星自转角速度变为原来的两倍， 将导致该星球赤道上的物体恰好对行星表面没有压力，已知万有引力常量为体恰好对行星表面没有压力，已知万

10、有引力常量为 G，则以下说法中，则以下说法中正确的是正确的是( ) A该行星质量为该行星质量为 M42R3GT2 B该星球的同步卫星轨道半径为该星球的同步卫星轨道半径为 r34R C质量为质量为 m 的物体对行星赤道地面的压力为的物体对行星赤道地面的压力为 FN16m2RT2 D环绕该行星做匀速圆周运动的卫星线速度必不大于环绕该行星做匀速圆周运动的卫星线速度必不大于 7.9 km/s 解解析析 若该行星自转角速度变为原来的两倍，则自转周期变为若该行星自转角速度变为原来的两倍，则自转周期变为T/2。根据题述将导致该星球赤道上物体恰好对行星表面没有压力，。根据题述将导致该星球赤道上物体恰好对行星表

11、面没有压力，则有则有 GMmR2mR(2T2)2，解得该行星质量为，解得该行星质量为 M162R3GT2，选项，选项 A 错误。错误。由由 GMmr2mr 2T2，GMmR2mR 4T2，联立解得该星球的同步卫星轨，联立解得该星球的同步卫星轨道半径为道半径为 r34R，选项，选项 B 正确。设行星赤道地面对物体的支持力为正确。设行星赤道地面对物体的支持力为FN，由，由 GMmR2FNmR 2T2，解得，解得 FN12m2RT2，由牛顿第三，由牛顿第三定律得，质量为定律得，质量为 m 的物体对行星赤道地面的压力为的物体对行星赤道地面的压力为 FN12m2RT2，选，选项项 C 错误。根据题述已知

12、条件，不能得出环绕该行星做匀速圆周运错误。根据题述已知条件，不能得出环绕该行星做匀速圆周运动的卫星线速度大小，选项动的卫星线速度大小，选项 D 错误。错误。 答案答案 B 6黑洞是一种密度极大的天体，包括光在内的所有物质都逃脱黑洞是一种密度极大的天体，包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力作用， 可以认为物质以光速不了其引力作用， 可以认为物质以光速 c 恰好在黑洞表面做轨道半径恰好在黑洞表面做轨道半径为为 R 的匀速圆周运动。科学家推测银河系中心可能存在一个黑洞，的匀速圆周运动。科学家推测银河系中心可能存在一个黑洞，则距银河系中心距离为则距银河系中心距离为 r 的星体绕银河系中心做匀速圆周运动

13、的速的星体绕银河系中心做匀速圆周运动的速率为率为( ) A.Rcr B.crR CcRr DcrR 解析解析 根据题意有根据题意有GMmR2mc2R，在银河系中有，在银河系中有GMmr2mv2r，则，则 vcRr，故，故 C 对。对。 答案答案 C 72014 课标全国卷课标全国卷太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象， 天文学称为且三者几乎排成一条直线的现象， 天文学称为“行星冲日行星冲日”。 据报道，。 据报道，2

14、014 年各行星冲日时间分别是：年各行星冲日时间分别是：1 月月 6 日木星冲日；日木星冲日；4 月月 9 日火星冲日火星冲日，日，5 月月 11 日土星冲日；日土星冲日；8 月月 29 日海王星冲日；日海王星冲日；10 月月 8 日天王星冲日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示， 则下日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示， 则下列判断正确的是列判断正确的是( ) 地球地球 火星火星 木星木星 土星土星 天王星天王星 海王星海王星 轨道半轨道半径径(AU) 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A.各地外行星每年都会出现冲日现象各地外行星每年都

15、会出现冲日现象 B在在 2015 年内一定会出现木星冲日年内一定会出现木星冲日 C天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半 D地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短 解析解析 根据万有引力提供向心力得，根据万有引力提供向心力得，GMmr2mr42T2，解得，解得，T42r3GM。结合题目表格数据可得，各地外行星的周期分别为。结合题目表格数据可得，各地外行星的周期分别为 T火火1.84 年，年， T木木11.86 年，年， T土土29.28 年，年， T天天82.82 年，年， T海海164.32年。 设各

16、地外行星相邻两次冲日的时间为年。 设各地外行星相邻两次冲日的时间为 t， 地地tt2， 又， 又 2T，则则tT地地tT1，解得，解得 t火火2.19 年，年，t木木1.09 年，年，t土土1.04 年，年，t天天1.01年，年，t海海1.006 年，由此可知年，由此可知 B、D 两项正确。两项正确。 答案答案 BD 8已知地球的半径为已知地球的半径为 R，一飞船先在高度为，一飞船先在高度为 R 的轨道上做匀速的轨道上做匀速圆周运动，后开动发动机变轨到高度为圆周运动，后开动发动机变轨到高度为 2R 的轨道上运动，则下列说的轨道上运动，则下列说法正确的是法正确的是( ) A变轨后飞船的变轨后飞船

17、的运行周期小于原来的运行周期小于原来的 2 倍倍 B变轨后飞船的加速度为原来的变轨后飞船的加速度为原来的49倍倍 C变轨后飞船的运行速度为原来的变轨后飞船的运行速度为原来的23倍倍 D变轨过程，发动机做功大于引力势能的增量变轨过程，发动机做功大于引力势能的增量 解析解析 由由 GMm 2R 2m(2R)(2T1)2和和 GMm 3R 2m(3R)(2T2)2可知，可知，T2 3.4T12T1，A 项正确；由项正确；由 GMm 2R 2ma1和和 GMm 3R 2ma2，所以，所以 a249a1，B 项正确；由项正确；由 GMm 2R 2mv212R，GMm 3R 2mv223R可知，可知，v2

18、23v1，C 项错误；变轨过程，卫星的动能减少，引力势能增大，根据功能关项错误；变轨过程，卫星的动能减少，引力势能增大，根据功能关系，发动机做功加上动能的减少量等于引力势能的增量，系，发动机做功加上动能的减少量等于引力势能的增量，D 项错误。项错误。 答案答案 AB 二、计算题二、计算题(本题共本题共 2 小题，共小题，共 36 分。需写出规范的解题步骤。分。需写出规范的解题步骤。) 92014 四川高考四川高考石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使 21 世纪的世

19、界世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得发生革命性的变化，其发现者由此获得 2010 年诺贝尔物理学奖。用年诺贝尔物理学奖。用石墨烯制作超级缆绳， 人类搭建石墨烯制作超级缆绳， 人类搭建“太空电梯太空电梯”的梦想有望在本世纪实的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站， 电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资基站， 电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。交换。 (1)若若“太空电梯太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为将货物从赤道基站运到距地面高

20、度为 h1的同的同步轨道站，求轨道站内质量为步轨道站，求轨道站内质量为 m1的货物相对地心运动的动能。设地的货物相对地心运动的动能。设地球自转角速度为球自转角速度为 ，地球半径为，地球半径为 R； (2)当电梯仓停在距地面高度当电梯仓停在距地面高度 h24R 的站点时，求仓内质量的站点时，求仓内质量 m250 kg 的人对水平地板的压力大小。取地面附近重力加速度的人对水平地板的压力大小。取地面附近重力加速度 g10 m/s2，地球自转角速度，地球自转角速度 7.3105 rad/s，地球半径，地球半径 R6.4103 km。 解析解析 (1)设货物相对地心的距离为设货物相对地心的距离为 r1，

21、线速度为，线速度为 v1，则，则 r1Rh1 v1r1 货物相对地心运动的动能为货物相对地心运动的动能为 Ek12m1v21 联立联立得得 Ek12m12(Rh1)2 (2)设地球质量为设地球质量为 M，人相对地心的距离为，人相对地心的距离为 r2，向心加速度为，向心加速度为 a，受地球的万有引力为受地球的万有引力为 F，则，则 r2Rh2 a2r2 FGm2Mr22 gGMR2 设水平地板对人的支持力大小为设水平地板对人的支持力大小为 N， 人对水平地板的压力大小为， 人对水平地板的压力大小为N，则，则 FNm2a NN 联立联立式并代入数据得式并代入数据得 N11.5 N 答案答案 (1)12m12(Rh1)2 (2)11.5 N 10 2014 重庆高考重庆高考如图为如图为“嫦娥三号嫦娥三号”探测器在月球上着陆最探测器在月球上着陆最后阶段的示意图。首先在后阶段的示意图。首先在发动机作用下， 探测器受到推力在距月面高发动机作用下， 探测器受到推力在距月面高度为度为 h1处悬停处悬停(速度为速度为 0，h1远小于月球半径远小于月球半