高三物理同步测试曲线运动万有引力定律

1、学习必备欢迎下载高三物理同步测试（4）：曲线运动万有引力定律本试卷分第一卷（挑选题）和第二卷（非挑选题）两部分；共150 分考试用时120 分钟第一卷（挑选题共40 分）一、此题共10 小题； 每道题4 分，共 40 分；在每道题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确；全部选对的得4 分，选不全的得2 分，有选错或不答的得0 分；1一个物体以初速度v0 从 a 点开头在光滑水平面上运动，一个水平力作用在物体上，物体的运动轨迹如图1 中的实线所示，图中b 为轨迹上的一点，虚线是过a、b 两点并与轨迹相切的直线，虚线和实线将水平面划分5 个区域，就关于施力物体的位置，下

2、面说法正确选项（）a 假如这个力是引力，就施力物体肯定在区域b假如这个力是引力，就施力物体肯定在区域c假如这个力是斥力，就施力物体可能在区域d假如这个力是斥力，就施力物体肯定在区域图 1 2以速度v0 水平抛出一小球，假如从抛出到某时刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等，以下判定正确选项（）a 此时小球的竖直分速度大小等于水平分速度大小b此时小球的速度大小为2v0c小球运动的时间为2 v0/gd此时小球速度的方向与位移的方向相同3一个小球在竖直环内至少做n 次圆周运动，当它第（n 2）次经过环的最低点时，速度 是 7m/s；第（ n 1）次经过环的最低点时，速度是5m/s，就小球在第n 次经

3、过环的最 低点时的速度肯定满意（）a v>1m/sb v=1m/sc v<1m/sd v=3m/s4如图 2，从光滑的1/4 圆弧槽的最高点滑下的小物块，滑出槽口时速度为水平方向，槽口与一个半球顶点相切，半球底面为水平，如要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圆弧轨道的半径为r1，半球的半径为r2，就 r1 与 r2 的关系为（）a r1 r2b r1 r2c r1 r2/2d r1 r2/25如图3 所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过o 点的水平轴自由转动；现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a、b 分别表示图 2学习必备欢迎下载小球轨道的最低点和最高点，就杆对小球的作用力

4、可能是（）a a 处为拉力， b 处为拉力b a 处为拉力， b 处为推力ca 处为推力， b 处为拉力d a 处为推力， b 处为推力6 20xx 年 10 月 15 日，我国胜利地发射了“神舟五号”载人飞船，经过 21 小时的太空飞行， 返回舱于次日安全着陆；已知飞船在太空中运行的轨道是一个椭圆，椭圆的一个焦点是地球的球心，如图 3图 4 所示，飞船在飞行中是无动力飞行，只受到地球的万有引力作用，在飞船从轨道的a 点沿箭头方向运行到b 点的过程中，有以下说法：飞船的速度逐步增大飞船的速度逐步减小飞船的机械能守恒飞船的机械能逐步增大；上述说法中正确选项（）图 4a b cd7在地球大气层外有

5、很多太空垃圾绕地球做匀速圆周运动，每到太阳活动期，由于受太阳的影响， 地球大气层的厚度开头增加，而使得部分垃圾进入大气层，开头做靠近地球的 向心运动，产生这一结果的缘由是（）a 由 于 太 空 垃 圾 受 到 地 球 引 力 减 小 而 导 致 的 向 心 运 动b由于太空垃圾受到地球引力增大而导致的向心运动 c地球的引力供应了太空垃圾做匀速圆周运动所需的向心力，所以产生向心运动的结果与空气阻力无关d由于太空垃圾受到空气阻力而导致的向心运动8.为训练宇航员习惯失重，需要制造失重环境.在地球表面邻近，可以在飞行器的座舱内短时 间地完成失重.设某一飞机可作多种模拟飞行，令飞机于速率500m/s 时

6、进入试验状态，而速率为1000m/s 时退出试验， 就可以实现试验目的且有效训练时间最长的飞行是a 飞机在水平面内做变速圆周运动，速度由500m/s 增加到 1000m/s b飞机在坚直面内沿圆孤俯冲，速度由500m/s 增加到 1000m/s 在最低点 c飞机以500m/s 作竖直上抛运动（关闭发动机）,当它竖直下落速度增加到1000m/s时，开动发动机退出试验状态d飞机以500m/s 沿某一方向作斜抛或平抛运动（关闭发动机）,当速度达到1000m/s时开动发动机退出试验状态9小河宽为d，河水中各点水流速大小与各点到较近河岸边的距离成正比，v 水 =kx ，k=4v 0/d ，学习必备欢迎下

7、载x 是各点到近岸的距离，小船船头垂直河岸渡河，小船划水速度为v0 ，就以下说法中正 确的是（）a 小船渡河的轨迹为曲线b. 小船到达离河岸d/2 处，船渡河的速度为2 v0 c小船渡河时的轨迹为直线d小船到达离河岸3d/4 处，船的渡河速度为10 v010早在 19 世纪，匈牙利物理学家厄缶就明确指出：“沿水平地面对东运动的物体，其重量（即：列车的视重或列车对水平轨道的压力）肯定要减轻；”后来，人们常把这类物理现象称为“厄缶效应”；如图5 所示：我们设想，在地球赤道邻近的地平线上，有一列质量是m 的列车，正在以速率v，沿水平轨道匀速向东行驶；已知：（ 1）地球的半径r；（2）地球的自转周期t

8、；今日我们象厄缶一样， 假如仅考虑地球自转的影响（火车随地球做线速度为2r/t 的圆周运动）时，火车对轨道的压力为n；在此基础上，又考虑图 5到这列火车匀速相对地面又附加了一个线速度v 做更快的圆周运动，并设此时火车对轨道的压力为n/，那么单纯地由于该火车向东行驶而引起火车对轨道压力减轻的数量（n n/）为（）a mv2/rb m v2/r+2 2/tvcm 2/tvd m v2/r+ 2/tv第二卷（非挑选题共 110 分 ）二、此题共三小题，21 分；把答案填在题中的横线上或按题目要求作图11（9 分）如图6 甲所示是一个讨论向心力与哪些因素有关的dis 试验装置的示意图，其 中做匀速圆周

9、运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上；圆周轨道的半径为r， 力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度，以下是所得数据和图 6 乙所示的f v， f v2， f v3 三个图象：图 6学习必备欢迎下载（1）数据表和图乙的三个图象，是在用试验探究向心力f 和圆柱体线速度v 的关系时，并保持圆柱体质量不变，半径r=0.1m 的条件下得到的；讨论图象后，可得出向心力f 和圆柱体速度v 的关系是；（2）为了讨论f 与 r 成反比的关系，试验时除了保持圆柱体质量不变外，仍应保持物理量不变；（3）依据你已经学习过的向心力公式以及上面 的图线可以推算出， 本试验中圆柱体的质量为；12

10、（ 6 分）如图7 所示的演示试验中，a、b 两球同时落地， 说明；某同学设计了如图的试验： 将两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，滑 道 2 与光滑水平板吻接，就他将观看到的现象图 7是，这说明；13（ 6 分）假设地球自转速度达到使赤道上的物体“飘”起（完全失重），估量一下地球上一天等于h，（地球赤道半径取6.4× 106m）；如要使地球的半面始终朝着太阳，另半面始终背着太阳，地球自转周期等于天；（ g 取 10m/s2）三、此题共七小题，89 分；解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤；只写出最终答案的不能得分；有数值运算的题答案中必需明确写出数值和

11、单位；14（ 12 分）在用高级沥青铺设的高速大路上，汽车的设计时速是108km/h ；汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6 倍；假如汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？假如高速 路上设计了圆弧拱桥做立交桥，要使汽车能够安全通过圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径至少是多少？（取g=10m/s2）15（ 12 分）如图8 所示，水平台ab 距地面 cd 高 h=0.8m ；有一小滑块从a 点 以 6.0m/s的初速度在平台上做匀变速直线运动，并从平台边缘的b 点水平飞出，最终落在地面 上的d点；已知ab =2.20m，落地点

12、到平台的水平距离为2.00m；（不计空气阻力，学习必备欢迎下载g=10m/s2）求滑块从a 到 d 所用的时间和滑块与平台的动摩擦因数；图 816（ 13 分）依据天文观测，月球半径为r=1738km ，月球表面的重力加速度约为地球表面的重力加速度的1/6 ，月球表面在阳光照耀下的温度可达127，此时水蒸气分子的平均速度达到v0=2000m/s ；试分析月球表面没有水的缘由；（取地球表面的重力加速度g=9.8m/s2）（要求至少用两种方法说明）17（ 13 分）有一空间探测器对一球状行星进行探测，发觉该行星上无生命存在，在其表面上，却掩盖着一层厚厚的冻结的二氧化碳（干冰）；有人建议利用化学方法

13、把二氧化碳 分解为碳和氧气而在行星上面产生大气；由于行星对大气的引力作用，行星的表面就存在肯定的大气压强；假如1s 分解可得到106kg 氧气，需使行星表面得到的压强至少为p=2× 104pa，那么请你估算一下，至少需多少年才完成？已知行星表面的温度较低，在此情形下，二氧化碳的蒸发不计，探测器靠近行星表面运动的周期为2h，行星的半径r=1750km ；大气层的厚度与行星的半径相比很小，结果保留两位有效数字；学习必备欢迎下载18（13 分）在光滑的水平面上钉两个钉子 a 和 b，相距 20cm，用一根 1m 长的细绳一端系一质量为 0.4kg 的小球，另一端固定在钉子 a 上；开头时小

14、球与钉子 a、b 在同始终线上，然后使小球以 2m/s 的速率开头在水平面内做圆周运动；如绳子能承担的最大拉力是 4n，那么从开头到绳断所经受的时间是多少？19（ 13 分）我们每个同学都记得学校课本中有一篇月球之谜，内配有一张1969 年人类首次登月的照片，至今印象深刻；而“嫦娥奔月”、“广寒宫”等古老的传奇都说明中国 人自古就对月球布满了深厚的感情，那么月球上究竟有没有人类居住，这些至今是个迷，于是探测月球成为很多人的理想；可喜的是，20xx年，现代版“嫦娥奔月”将正式开演；如图 9 所示，登月飞船以速度v0 绕月做圆周运动，已知飞船质量为m=1.2× 104kg，离月球表面的高

15、度为h=100km ；飞船在a 点突然向前做短时间喷气，喷气的相对速度为 u=1.0× 104m/s，喷气后飞船在a 点速度减为va，于是飞船将沿新的椭圆轨道运行；为使飞船能在图中b 点着陆（ a、 b 连线通过月球中心，即a、b 点分别是椭圆轨道的远月点和近月点） ，求喷气时需要消耗多少燃料？已知月球的半径为r=1700km ，月球表面的重力加速度为g=1.7m/s2（选无限远处为零势能点，物体的重力势能大小为ep= gmm /r）图 9学习必备欢迎下载20（ 13 分）为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项方案：在2050 年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星

16、上， 另一端系住升降机， 放开绳，升降机能到达地球上，人坐在升降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上.已知地球表面的重力加速 g 10m/s2 ，地球半径 r 6400km. 求：（1）某人在地球表面用弹簧测力计称得重800n，站在升降机中.当升降机以加速度ag（ g为地球表面处的重力加速度）垂直地面上升， 这时此人再一次用同一弹簧测力计称得视重为 850n ，忽视地球公转的影响，求升降机此时距地面的高度；（2）假如把绳的一端搁置在同步卫星上，绳的长度至少为多长？学习必备欢迎下载参考答案12345678910accadabcdcab3a 每做一次圆周运动缺失的能量为m72 52/2，可知

17、 n 次经过最低点的速度可能为1m/s，又至少能做n 次，所以速度要大于1m/s；5 ab 小 球以o 点为圆心在竖直平面内做圆周运动；在最低点时，小球受重力外，仍有杆的拉力作用，只有杆对小球向上拉时，小球才能绕o 点做圆周运动，故杆对小球只能 是拉力；在最高点，杆对小球可以向下拉，也可以向上推；当小球速度小于gl 时，杆对小球向上推，当小球速度大于gl 时，杆对小球向下拉；所以ab 正确；11（1） f =0.88v2（ 2）线速度（ 3）0.088kg12平抛运动在竖直方向上是自由落体运动球 1 落到光滑水平板上并击中球2平抛运动在水平方向上是匀速运动13 1.4h365分析：在地面邻近有

18、gmm / r2mg ，赤道上的物体“飘”起来时gmm/r 2m42 r / t 2 ，所以 t=1.4h；当地球的一面始终朝着太阳时，地球的自转周期应和绕太阳运转的公转周期相同；14解：汽车在水平路面上拐弯，或视为汽车做匀速圆周运动，其向心力是车与路面间的最大静摩擦力，有mv2 / r0.6mg由速度 v= 30m/s，得弯道半径r >150m ；汽车过拱桥， 看作在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时， 有 mv2 / rmgn为了保证安全，车对路面的压力n 必需大于零；有mv 2 / rmg就 r>90m ；15解：设小滑块从a 运 动到b 所用时间为t1，位移为s1，加速

19、度为a；从 b 点飞出的速度为 vb，从 b 点到落地点的水平位移为s2，飞行时间为t2；小滑块在ab 之间做匀减速直线运动v bv0at122vbv02as1依据牛顿其次定律列出在 bd 间做平抛运动hmgma221 gt 2s2v0t 2从 a 到 d 所 用 时 间 tt1t 2联立求解，得t0.8 s0.2516解： 方法一： 假定月球表面有水，就这些水在127时达到的平均速度v0=2000m/s 必 须小于月球表面的第一宇宙速度，否就这些水将不会降落回月球表面，导致月球表面无水；1取质量为m 的某水分子，由于gmm /r2=mv 2/r2，mg 月=gmm /r2，g 月=g/6 ，

20、所以代入数据解得 v1=1700m/s ，v1 v0，即这些水分子会象卫星一样绕月球转动而不落到月球表面， 使月球表面无水；方法二：设v0=2000m/s 为月球的第一宇宙速度，运算水分子绕月球的运行半径r1，如0果 r1r，就月球表面无水； 取质量为m 的某水分子， 由于 gmm /r12=mv2/r12，学习必备欢迎下载2mg 月 =gmm /r1，g 月 =g/6 ，所以 r1=v02/g 月=2.449 ×10m，r1 r，即以 2000m/s6的速度运行的水分子不在月球表面，也即月球表面无水；方法三： 假定月球表面有水，就这些水所受到的月球的引力必需足以供应水蒸气分子在2月

21、球表面所受到的向心力，即应满意：mg 月 gmm /r， 当 v=v0=2000m/s 时 ，g 月 v02/r=2.30m/s2，而现在月球表面的重力加速度仅为g/6=1.63m/s2，所以水分子在月球表面所受的重力不足以供应2000m/s 所对应的向心力， 也即月球表面无水；方法四： 假定有水， 就这些水所受到的月球的引力必需足以供应水蒸气分子在月球表面所受到的向心力，即应满意：mg 月 gmm /r2，即应有g 月 r v2 而实际上： g62226222月 r=2.84×10 m/s ， v0=4× 10 m/s ，所以v0g 月 r 即以 2000m/s 的速度运

22、行的水分子不能存在于月球表面，也即月球表面无水；17解：设探测器的质量为m，行星的质量为m ，依据万有引力供应向心力，可得gmm /r2=m2 /t2r，所以 gm =4 2r3/t2大气的质量可近似表示为m0=4 r 2p/g依据万有引力定律，mg=gmm /r 2，所以g=gm /r2所以m0=4 r2pt2/4 2r=5.8 ×1017kg由于 1s 可分解得到106kg 氧气，就分解5.8× 1017kg 所需： t =5.8× 1011s=1.8×104 年18解：当小球绕a 以 1m 的半径转半圈的过程中，拉力是tmv2/ r1=1.6n ，1此时绳子不断；当小球绕b 以 0.6m 的半径转半圈的过程中，拉