2021届高考物理：曲线运动、万有引力与航天（通用型）练习及答案

1、2021届高考物理：曲线运动、万有引力与航天（通用型）练习及答案一轮：曲线运动、万有引力与航天1、(多选)如图所示，a、b、c三个不同的位置向右分别以vA、vB、vC的水平初速度抛出三个小球A、B、C，其中a、b在同一竖直线上，b、c在同一水平线上，三个小球均同时落在地面上的d点，不计空气阻力。则必须()A.先同时抛出A、B两球，再抛出C球B.先同时抛出B、C两球，再抛出A球C.必须满足vA>vB>vCD.必须满足vA<vB<vC2、如图所示，“伦敦眼”(The London Eye)是世界著名的观景摩天轮，它总高度135米(443英尺)，屹立于伦敦泰晤士河南畔的兰贝斯

2、区现假设摩天轮正绕中间的固定轴做匀速圆周运动，则对于坐在座椅上观光的游客来说，正确的说法是()A因为摩天轮做匀速转动，所以游客受力平衡B当摩天轮转到最高点时，游客处于失重状态C因为摩天轮做匀速转动，所以游客的机械能守恒D当摩天轮转到最低点时，座椅对游客的支持力小于所受的重力3、(2019·陕西宝鸡二模)如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动。连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动，连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动。已知OB杆长为L，绕O点沿逆时针方向匀速转动且角速度为，当连杆AB与水平方向夹角为，AB杆与OB杆的夹角为时，滑

3、块的水平速度大小为()A B C D4、（双选）船在静水中的速度v1和水速v2一定，过河的最短时间为t1，用最短的位移过河的时间是t2，则下列说法正确的是()A若v1>v2，则B若v1>v2，则C若v1<v2，则D若v1<v2，则5、由消防带水龙头的喷嘴喷出水的流量是0.28 m3/min，水离开喷口时的速度大小为16 m/s，方向与水平面夹角为60°，在最高处正好到达着火位置，忽略空气阻力，则空中水柱的高度和水量分别是(重力加速度g取10 m/s2)()A28.8 m1.12×102 m3B28.8 m0.672 m3C38.4 m1.29

4、5;102 m3D38.4 m0.776 m36、如图是自行车传动机构的示意图，其中是半径为r1的大齿轮，是半径为r2的小齿轮，是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为n r/s，则自行车前进的速度为()A.BC. D7、(双选)如图所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC，已知RBRC，若在传动过程中，皮带不打滑。则()AA点与C点的角速度大小相等BA点与C点的线速度大小相等CB点与C点的角速度大小之比为21DB点与C点的向心加速度大小之比为148、2015年7月23日美国航天局宣布，天文学家发现“另一个地球”太阳系外行星开普勒452b.假设行星开普勒452

5、b绕中心恒星公转周期为385天，它的体积是地球的5倍，其表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的两倍，它与中心恒星的距离和地球与太阳的距离很接近，则行星开普勒452b与地球的平均密度的比值及其中心恒星与太阳的质量的比值分别为()A.和 B和C.和 D和9、火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知()A太阳位于木星运行轨道的中心B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积10、我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面

6、之间的量子通信“墨子”将由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7.G7属地球静止轨道卫星(高度约为36 000千米)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高关于卫星以下说法中正确的是()A这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/sB通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方C量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7小D量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小11、若地球表面处的重力加速度为g，而物体在距地面3R(R为地球半径)处，由于地球作用而产生的加速度为g，则为()A1 B C D12、如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通

7、过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为m的钩码，滑块上遮光条宽度为d。实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为t，拉力传感器的读数为F。(1)用游标卡尺测量遮光条宽度，其读数为_ cm。 (2)某同学在“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间t，测得多组L和t值。应用图象法处理数据时，为了获得线性图象应作_象(选填“L-”“L-”或“L-(t)2”)，该图象的斜率k=_。 (3)该同学通过实验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量。若实验数据测量准确，出现该情况的可

8、能原因是_。 A.钩码质量m未远小于滑块质量MB.滑块运动过程中克服阻力做功C.气垫导轨没有调节水平D.没有考虑动滑轮的质量13、如图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动滑向A点，到达A孔进入半径R0.3 m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔，已知摆线长为L2.5 m，60°，小球质量为m1 kg，小球可视为质点，D点与小孔A的水平距离s2 m，g取10 m/s2，试求：(1)摆线能承受的最大拉力为多大？(2)要使摆球能进入圆轨道并能通过圆轨道的最高点，求粗糙水平面摩擦因数的范

9、围14、小船在200 m宽的河中横渡，水流速度为2 m/s，船在静水中的航速是4 m/s，求：(1)若小船的船头始终正对对岸行驶，它将在何时、何处到达对岸？(2)要使小船到达河的正对岸，应如何航行？历时多长？(3)小船渡河的最短时间为多长？(4)若水流速度是5 m/s，船在静水中的速度是3 m/s，则怎样渡河才能使船漂向下游的距离最短？最短距离是多少？2021届高考物理：曲线运动、万有引力与航天（通用型）练习及答案一轮：曲线运动、万有引力与航天1、(多选)如图所示，a、b、c三个不同的位置向右分别以vA、vB、vC的水平初速度抛出三个小球A、B、C，其中a、b在同一竖直线上，b、c在同一水平线

10、上，三个小球均同时落在地面上的d点，不计空气阻力。则必须()A.先同时抛出A、B两球，再抛出C球B.先同时抛出B、C两球，再抛出A球C.必须满足vA>vB>vCD.必须满足vA<vB<vC【解析】选B、C。b、c的高度相同，大于a的高度，根据t=知，B、C下落的时间相等，大于A的时间，由此可知B、C两球同时抛出，A后抛出，A错误，B正确；由x=v0t可知，A、B的水平位移相等， 则A的初速度大于B的初速度，B的水平位移大于C的水平位移，则B的初速度大于C的初速度，即vA>vB>vC，故C正确，D错误。2、如图所示，“伦敦眼”(The London Eye)是

11、世界著名的观景摩天轮，它总高度135米(443英尺)，屹立于伦敦泰晤士河南畔的兰贝斯区现假设摩天轮正绕中间的固定轴做匀速圆周运动，则对于坐在座椅上观光的游客来说，正确的说法是()A因为摩天轮做匀速转动，所以游客受力平衡B当摩天轮转到最高点时，游客处于失重状态C因为摩天轮做匀速转动，所以游客的机械能守恒D当摩天轮转到最低点时，座椅对游客的支持力小于所受的重力【答案】B摩天轮做匀速转动，合力充当向心力，受力不平衡，A选项错误；当摩天轮转到最高点时，向心加速度向下，游客处于失重状态，B选项正确；摩天轮做匀速转动，动能不变，重力势能变化，游客的机械能不守恒，C选项错误；当摩天轮转到最低点时，向心加速度

12、向上，座椅对游客的支持力大于所受的重力，D选项错误3、(2019·陕西宝鸡二模)如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动。连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动，连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动。已知OB杆长为L，绕O点沿逆时针方向匀速转动且角速度为，当连杆AB与水平方向夹角为，AB杆与OB杆的夹角为时，滑块的水平速度大小为()A B C D【答案】D设滑块的速度大小为v，A点的速度的方向沿水平方向，如图将A点的速度进行分解，根据运动的合成与分解可知，A点在沿杆AB方向的分速度为vA分vcos ，B点做圆周运动，实际速度是圆周

13、运动的线速度，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆方向的分速度，如图，设B的线速度为v，设v与杆AB夹角为，由几何知识可知，则vB分v·cos vcos(90°)vsin ，vL，二者沿杆AB方向的分速度是相等的，即vA分vB分，联立可得v，故D正确。4、（双选）船在静水中的速度v1和水速v2一定，过河的最短时间为t1，用最短的位移过河的时间是t2，则下列说法正确的是()A若v1>v2，则B若v1>v2，则C若v1<v2，则D若v1<v2，则解析：选AD.设河宽为d，则用最短时间过河时，船头垂直河岸，t1.若v1>v2，船过河位移最短时，船的合

14、速度垂直河岸，v，t2，解得，选项A正确，B错误；若v1<v2，小船不可能垂直河岸过河要使过河位移最短，根据合运动是相互独立的两个分运动的叠加，当v1和v2的合速度v的方向与河岸方向的夹角最大时，小船过河的位移最短当速度v1与合速度v垂直时，最大，此时合位移s，合速度v，sin ，解得t2，故，选项C错误，D正确5、由消防带水龙头的喷嘴喷出水的流量是0.28 m3/min，水离开喷口时的速度大小为16 m/s，方向与水平面夹角为60°，在最高处正好到达着火位置，忽略空气阻力，则空中水柱的高度和水量分别是(重力加速度g取10 m/s2)()A28.8 m1.12×102

15、 m3B28.8 m0.672 m3C38.4 m1.29×102 m3D38.4 m0.776 m3【答案】A水离开喷口后做斜抛运动，将运动沿水平方向和竖直方向分解，在竖直方向上：vyvsin 代入数据可得vy24 m/s故水柱能上升的高度h28.8 m水从喷出到最高处着火位置所用的时间t代入数据可得t2.4 s故空中水柱的水量为V×2.4 m31.12×102 m3，A项正确。6、如图是自行车传动机构的示意图，其中是半径为r1的大齿轮，是半径为r2的小齿轮，是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为n r/s，则自行车前进的速度为()A.BC. D解析：选D.自行

16、车前进的速度等于后轮的线速度，大小齿轮是同一条传送带相连，故线速度相等，故根据公式可得：1r12r2，解得2，小齿轮和后轮是同轴转动，所以两者的角速度相等，故线速度vr32，故D正确7、(双选)如图所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC，已知RBRC，若在传动过程中，皮带不打滑。则()AA点与C点的角速度大小相等BA点与C点的线速度大小相等CB点与C点的角速度大小之比为21DB点与C点的向心加速度大小之比为14【答案】BD处理传动装置类问题时，对于同一根皮带连接的传动轮边缘的点，线速度相等；同轴转动的点，角速度相等。对于本题，显然vAvC，AB，选项B正确

17、。根据vAvC及关系式vR，可得ARACRC，又RC，所以A，选项A错误。根据AB，A，可得B，即B点与C点的角速度大小之比为12，选项C错误。根据B及关系式a2R，可得aB，即B点与C点的向心加速度大小之比为14，选项D正确。8、2015年7月23日美国航天局宣布，天文学家发现“另一个地球”太阳系外行星开普勒452b.假设行星开普勒452b绕中心恒星公转周期为385天，它的体积是地球的5倍，其表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的两倍，它与中心恒星的距离和地球与太阳的距离很接近，则行星开普勒452b与地球的平均密度的比值及其中心恒星与太阳的质量的比值分别为()A.和 B和C.和 D和解析：

18、选A.在行星表面，万有引力等于重力，则有：Gmg，而，解得：，而行星开普勒452b的体积是地球的5倍，则半径为地球半径的倍，则有：，行星绕恒星做匀速圆周运动过程中，根据万有引力提供向心力得：GM，解得：M，轨道半径相等，行星开普勒452b绕恒星公转周期为385天，地球的公转周期为365天，则，故A正确9、火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知()A太阳位于木星运行轨道的中心B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积【答案】C太阳位于木星运行轨道的一

19、个焦点上，A错误；不同的行星对应不同的运行轨道，运行速度大小也不相同，B错误；同一行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积才能相同，D错误；由开普勒第三定律得，故，C正确。10、我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信“墨子”将由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7.G7属地球静止轨道卫星(高度约为36 000千米)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高关于卫星以下说法中正确的是()A这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/sB通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方C量子科学实验

20、卫星“墨子”的周期比北斗G7小D量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小解析：选C.根据Gm，知轨道半径越大，线速度越小，第一宇宙速度的轨道半径为地球的半径，所以第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度，所以静止轨道卫星和中轨卫星的线速度均小于地球的第一宇宙速度，故A错误；地球静止轨道卫星即同步卫星，只能定点于赤道正上方，故B错误；根据Gmr，得T，所以量子科学实验卫星“墨子”的周期小，故C正确；卫星的向心加速度：a，半径小的量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7大，故D错误11、若地球表面处的重力加速度为g，而物体在距地面3R(R为地球半径)处，由于地球作用而产生的加

21、速度为g，则为()A1 B C D答案D12、如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为m的钩码，滑块上遮光条宽度为d。实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为t，拉力传感器的读数为F。(1)用游标卡尺测量遮光条宽度，其读数为_ cm。 (2)某同学在“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间t，测得多组L和t值。应用图象法处理数据时，为了获得线性图象应作_象(选填“L-”“L-”或“L-(t)2”)，该图象的斜率k=_。 (3)该同学通过实

22、验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量。若实验数据测量准确，出现该情况的可能原因是_。 A.钩码质量m未远小于滑块质量MB.滑块运动过程中克服阻力做功C.气垫导轨没有调节水平D.没有考虑动滑轮的质量【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为3 mm，游标尺上第12个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为12×0.05 mm=0.60 mm，所以最终读数为：3mm+0.60 mm=3.60 mm=0.360 cm。(2)滑块通过光电门的速度v=，根据动能定理可知FL=M()2，解得L=·，故为了获得线性图象应作L-图象，斜率为k=。(3)小车受到的拉力是通过拉力传

23、感器获得的，与钩码的质量和小车质量无关，故A错误；滑块运动过程中克服阻力做功，故B正确；气垫导轨没有调节水平，拉力做功的一部分转化为小车的势能，动能减小，故C正确；动滑轮的质量不会影响拉力传感器的拉力大小，故D错误。答案：(1)0.360(2)L-(3)B、C13、如图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动滑向A点，到达A孔进入半径R0.3 m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔，已知摆线长为L2.5 m，60°，小球质量为m1 kg，小球可视为质点，D点与小孔A的水平距离s2 m，g取10 m/s2，试求：(1)摆线能承受的最大拉力为多大？(2)要使摆球能进入圆轨道并能通过圆轨道的最高点，求粗糙水平面摩擦因数的范围【答案】(1)20 N(2)0.25解析：(1)摆球由C到D运动过程做圆周运动，摆球的机械能守恒，mgL(1cos)mv.摆球在D点时，由牛顿第二定律可得，Fmmgm联立两式解得，Fm2mg20 N.(2)小球