安徽省2013年高考物理二轮复习 专题升级训练四 圆周运动万有引力与航天专题升级训练卷

1、专题升级训练四圆周运动万有引力与航天（满分：100分时间：60分钟）一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）1（2012·合肥一中高三冲刺）如图所示，内壁光滑的半圆形凹槽放置于粗糙的水平地面上，现将一个小铁球从与圆心等高处由静止释放，在铁球沿凹槽内壁下滑的过程中凹槽保持静止，则在铁球由最高点下滑到最低点的过程中，下列说法中正确的是（）。A地面对凹槽的摩擦力和支持力均逐渐增大B地面对凹槽的摩擦力和支持力均逐渐减小C地面对凹槽的支持力逐渐增大，摩擦力逐渐减小D地面对凹槽的支持力逐渐增大，摩擦力先增大后减小2木块A、B分别重50 N和3

2、0 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。与A、B相连接的轻弹簧被压缩了5 cm，系统置于水平地面上静止不动。已知弹簧的劲度系数为100 N/m。用F1 N的水平力作用在木块A上，如图所示。力F作用后（）。A木块A所受摩擦力大小是4 N，方向水平向右B木块A所受摩擦力大小是9 N，方向水平向右C木块B所受摩擦力大小是4 N，方向水平向左D木块B所受摩擦力大小是6 N，方向水平向左3一个物体受三个共点力的作用，这三个力大小相等，互成120°。则下列说法正确的是（）。A物体一定做匀速直线运动B物体所受合力可能不为零C物体所受合力一定为零D物体可能做匀变速曲线运动4如图所示，小车上

3、物体的质量m8 kg，它被一根在水平方向上拉伸了的轻弹簧拉住而静止在小车上，这时弹簧的弹力是6 N。现对小车施加一水平向右的作用力，使小车由静止开始运动，在小车的加速度由零逐渐增大到1 m/s2的过程中，以下说法不正确的是（）。A物体与小车始终保持相对静止，弹簧对物体的作用力始终未发生变化B物体受到的摩擦力先减小、后增大，先向左、后向右C当小车的加速度为0.75 m/s2时物体不受摩擦力的作用D小车以1 m/s2的加速度向右做匀加速直线运动时物体受到的摩擦力为8 N5（2012·广东汕头模拟）“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来。已知桶壁的

4、倾角为，车和人的总质量为m，做圆周运动的半径为r，若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力，下列说法正确的是（）。A人和车的速度为B人和车的速度为C桶面对车的弹力为D桶面对车的弹力为6如图所示，A和B两行星绕同一恒星C做圆周运动，旋转方向相同，A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，某一时刻两行星相距最近，则（）。A经过T1T2两行星再次相距最近B经过两行星再次相距最近C经过两行星相距最远D经过两行星相距最远7两颗靠得较近的天体叫双星，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

5、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8（2012·北京模拟）“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示，将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g。据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为（）。AgB2gC3gD4g9（2012·阜阳一中高考冲刺）如图所示，一个半径为R的圆轨道竖直固定在水平地面上，斜面AB与圆轨道在B点相切，在圆轨道B点处开有一小孔，有一可看做质点的小球从斜面上距离地面高为h的A点无初速

6、滚下，从B点进入圆轨道，所有摩擦不计。关于小球的运动情况，下列说法中正确的是（）。A当h时，小球不会脱离轨道B当h2R时，小球不会脱离轨道C当hR时，小球一定会脱离圆轨道D当hR时，小球一定会脱离圆轨道10（2012·天津理综）一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（）。A向心加速度大小之比为4:1B角速度大小之比为2:1C周期之比为1:8D轨道半径之比为1:2二、非选择题（本题共2小题，共30分）11（15分）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

7、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。12（15分）（2012·合肥高三教学质量检测）如图所示，水平传送装置A、B两点间距离l7 m，皮带运行的速度v010 m/s。紧靠皮带（不接触）右侧有

8、质量M4 kg、上表面与皮带等高的平板小车停在光滑水平面上，车上表面高h11.6 m。水平面右端的台阶高h20.8 m，台阶宽b0.7 m，台阶右端C恰与半径R5 m的光滑圆弧轨道连接，C和圆心O的连线与竖直方向夹角53°。现有质量m2 kg的小物块，无初速地从A点放到皮带上，物块与皮带间的动摩擦因数10.35，与平板车间的动摩擦因数20.2。已知物块由皮带过渡到平板车时速度不变，物块离开平板车后正好从光滑圆弧轨道的左端C点沿切线进入圆弧轨道；车与台阶相碰后不再运动（g取10 m/s2，sin 53°0.8，cos 53°0.6）。求：（1）物块在皮带上滑动过程中

9、因摩擦而产生的热量Q；（2）物块在圆弧轨道最低点D对轨道的压力FN。参考答案1D解析：设铁球下滑角，由机械能守恒得：mgRsin mv2。设此时凹槽对铁球的支持力为F，由圆周运动知识得：Fmgsin m，解得：F3mgsin ；对凹槽由力的平衡知识得：地面对凹槽的摩擦力f3mgsin ·cos ，地面对凹槽的支持力FN3mgsin2Mg。所以，角增大，地面对凹槽的支持力逐渐增大，摩擦力先增大后减小。2A解析：当A不受外力F作用时，A、B之间的弹力大小为5 N，均未达到各自的最大静摩擦力，故A受到的摩擦力大小为5 N，方向水平向右；B受到的摩擦力大小为5 N，方向水平向左；当A受到外力

10、F1 N作用时，经过受力分析可知，A受到的摩擦力大小为4 N，方向水平向右，弹簧仍然处于原状，弹力大小不变，故B受到的摩擦力大小仍为5 N，方向水平向左，选项A正确。3C解析：三个共点力大小相等，互成120°，则这三个力一定在同一平面内，合力为零，物体可能做匀速直线运动，也可能静止，选项C正确。4D解析：物体静止在小车上时，受水平向左的静摩擦力为6 N。在小车的加速度由零逐渐增大到1 m/s2的过程中，由牛顿第二定律，物体受的合力由零逐渐增大到8 N，故物体受到的静摩擦力由水平向左的6 N逐渐减小到0，再逐渐增大到水平向右的2 N，故选项A、B对，D错。当小车的加速度为0.75 m/

11、s2时，物体受的合力为Fma6 N，恰好等于弹簧的弹力6 N，故物体不受摩擦力作用，选项C对。5A解析：对人和车进行受力分析如图所示，根据直角三角形的边角关系和向心力公式可列方程：FNcos mg，mgtan m，解得v，FN。故A正确。6B解析：由于两行星的旋转方向相同，所以从两行星相距最近开始计时，当转动较快的行星比转动较慢的行星多转过半圈（弧度）时两行星相距最远，当转动较快的行星比转动较慢的行星多转过一圈（2弧度）时，两行星再次相距最近，两行星的角速度分别为A，B；由题图可知A行星的轨道半径小于B行星的轨道半径，根据开普勒第三定律可知T1T2，则AB。假设经过时间t1时，两行星相距最远，

12、则At1Bt1，联立求得t1；假设经过时间t2时，两行星再次相距最近，则At2Bt22，联立求得t2，所以选项B正确。7B解析：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，R:rm:M，D不正确；线速度之比v:vm:M，B正确。8B解析：从题图中可以看出，最后绳子拉力稳定不变，表明人已经静止不动，此时绳子的拉力等于重力，所以mg0.6F0，根据牛顿第二定律，最大加速度amax2g，故B正确。9A解析：小球恰好过最高点时有mgm，小球由A运动到最高点的过程中机

13、械能守恒，mg（h2R）mv2，解得h，所以当h时，小球不会脱离轨道。但是当hR时，小球也不会脱离轨道。解题时，应准确理解题意，注意考虑问题的全面性。10C解析：卫星变轨后动能减小为原来的，则其速度变为原来的，由Gmmrm2rma可得：v知半径变为原来的4倍，选项D错误；a知加速度变为原来的，选项A错误；由知变为原来的，选项B错；由T，知周期变为原来的8倍，选项C正确。11答案：（1）8.2 m/s2（2）7.6 km/s（3）见解析解析：（1）由mgG，得地球表面的重力加速度为g，同理穿梭机所在轨道上的向心加速度为g，联立以上两式并代入数据解得g8.2 m/s2。（2）由Gm，可得第一宇宙速度v，同理穿梭机在轨道上的速率v，代入数据得v7.6 km/s。（3）应减速，由Gm知穿梭机要进入较低轨道，必须有万有引力大于穿梭机做圆周运动所需的向心力，故当v减小时，m减小，则Gm。12答案：（1）91 J（2）46 N解析：（1）设小物块无初速度地从A点放到皮带上，一直加速到B点时速度为v1，由动能定理知：1mglmv解得：v17 m/sv010 m/s可见小物块是一直加速到B点。小物块从A点运动到B点所用时间t12 s在此过程中皮带运动的长度s0v0t120