新高考2022届高考物理一轮单元训练第四单元曲线运动万有引力与航天B卷

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α，则，故AB错误；由于两次路程相同，则时间之比，故C正确，D错误。4．【答案】A【解析】要使物体通过右端时能水平抛出，则有mg＝meq\f(v2,r)，物体飞出时速度至少为eq\r(gr)，由v＝ωr＝2πnr可得皮带轮的转速至少为n＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,r))，选项A正确。5．【答案】B【解析】在最低点由2T－mg＝meq\f(v2,r)，知T＝410N，即每根绳子拉力约为410N，故选B。6．【答案】B【解析】有题意可知当在a点动能为E1时，有E1＝eq\f(1,2)mv12，根据平抛运动规律有h＝eq\f(1,2)gt12，h＝v1t1；当在a点时动能为E2时，有E2＝eq\f(1,2)mv22，根据平抛运动规律有eq\f(1,2)h＝eq\f(1,2)gt22，3h＝v2t2，联立以上各式可解得，故选B。7．【答案】B【解析】球的运动是斜上抛运动，最后垂直墙进入洞里，则可以把它看成是从洞开始的平抛运动，从洞到高h的网过程中H-h＝eq\f(1,2)gt2，得t＝0.4s，水平方向上若恰好擦网，则L＝v0t，得v0＝5m/s，从墙洞的位置，到人抛出球的位置处，竖直方向上H-h0＝eq\f(1,2)gt′2，得出t′＝0.6s，故人距离墙的水平距离至少为x＝v0t′＝3m，故要使球扔进洞，人必须站在离网距离至少为x′＝x-L＝1m，故选B。8．【答案】A【解析】在地球表面附近，物体的重力近似等于地球的引力，有mg＝Geq\f(Mm,R2)，多舱组合体在地球上空h处的向心加速度有，由此可知a<g，A正确；多舱组合体做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，则有，，地球的第一宇宙速度v1＝eq\r(\f(GM,R))＝7.9km/s，v<v1，B错误；地球引力提供向心力，则有又GM＝gR2，得，C错误；地球同步卫星的周期是24小时，其轨道距地面的高度约是3.58×104km，多舱组合体的轨道距地面高度约是400km，由T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，可知多舱组合体在轨道运行周期小于24小时，D错误。二、多项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．【答案】AC【解析】车辆上坡过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力，故A正确；减小坡度，主要目的是减小使汽车沿斜面下滑的力，B错误；转弯路面处内低外高可以提供一部分向心力，使汽车转弯时更安全，C正确；由向心力公式F＝meq\f(v2,r)，可知以某一恒定速率转弯时，转弯半径越大，所需的向心力越小，D错误。10．【答案】CD【解析】根据牛顿第二定律有Geq\f(Mm,r2)＝ma，由于经过P点时距离r相同，所以沿不同轨道运动，经过P点时的加速度相同，A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道2上从Q点运动到P点卫星做减速运动，B错误；根据开普勒第三定律eq\f(a3,T2)＝k，在轨道2上运行的半长轴比在轨道3上运行的半径小，所以在轨道2上运行的周期比在轨道3上运行的周期小，C正确；由轨道2变到轨道1，由于曲率半径减小，相当于近心运动，需要点火减速，D正确。11．【答案】BC【解析】由O点到B点过程，由h＝eq\f(1,2)gt2，可得，可知人的水平分速度，从P点到O点的运动可视为从O点平抛到P点的逆过程，P点竖直方向速度，从O到B过程，由竖直方向，可得到B点竖直方向的速度，所以到B点速度，因此运动到B点速度最大为，故D错误；从P到O时间，从O到B时间0.8s，知从P点到B点过程中的时间，故C正确；P点距离O点的高度为，P点距离B点的高度为，P点距离B点的水平距离为，P点距离B点的位移为，故A错误；AC间水平距离为3.6m，知AP之间的水平距离为3.2m，故AB之间的距离为0.4m，故B正确。12．【答案】AD【解析】M点的小球受到重力和杆的支持力，在水平面内做匀速圆周运动，合力的方向沿水平方向，所以Fn＝mgtan45°＝mωvM，得，同理，N点的小球受到重力和圆环的支持力，在水平面内做匀速圆周运动，合力的方向沿水平方向，设ON与竖直方向之间的夹角为θ，Fn′＝mgtanθ＝mωvN，，又Fn′＝mω2r，r＝Rsinθ，联立得，所以，故A正确，B错误；当半圆环绕竖直对称轴以角速度ω做匀速转动时，对小环M，外界提供的向心力等于mgtan45°，则mgtan45°＝mω2rM，当角速度增大时，小环所需要的向心力增大，而外界提供的向心力不变，造成外界提供的向心力不够提供小环M需要的向心力，小环将做离心运动，最终小环M将到达A点。设ON与竖直方向之间的夹角为θ，对于N环，则mgtanθ＝mω2rN，当ω稍微增大时，小环N所需要的向心力增大，小环N将做离心运动，小环N将要向C点靠近，此时θ增大，mgtanθ也增大，最终小环N需要的向心力与提供的向心力相等，所以小环N将稍许靠近C点。故C错误，D正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13．(6分)【答案】1.02.09.7（每空2分）【解析】小球在水平方向做匀速直线运动，由图可知Δx=5cm=0.05m，则水平分速度，竖直方向做自由落体运动，可运用匀变速直线运动规律求解，匀变速直线运动中间时刻速度等于全过程平均速度，则有，其中Δh=8.6cm+11.0cm=19.6cm=0.196m，代入数据解得vy=2.0m/s，小球在竖直方向做匀加速直线运动，由Δy=at2可知，重力加速度为。14．(8分)【解析】(1)对小球滑到圆弧轨道底端的过程，由动能定理得：mgL(1－cos60°)＝eq\f(1,2)mv2(1分)解得：v＝eq\r(gL)(1分)小球在P点时，由牛顿第二定律得：FN－mg＝meq\f(v2,L)(1分)解得：FN＝2mg(1分)小球下落的高度为：h＝eq\f(1,2)gt2(1分)联立解得：h＝eq\f(L,2)(1分)故小球第一次与墙壁的碰撞点离B的距离为：d＝L－h＝eq\f(1,2)L。(1分)15．(9分)【解析】(1)在地球表面处物体受到的重力等于万有引力(1分)在距离地球表面的高度为h=R处，仍有万有引力等于重力(1分)人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力(1分)联立以上各式解得。(2分)(2)卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2π时，卫星再次出现在建筑物上空(2分)解得。(2分)16．(9分)【解析】(1)设火星表面重力加速度为g，则有：m0g＝m0eq\f(4π2,T2)r(1分)可得g＝eq\f(4π2,T2)r设水平恒力的大小为F0，小球到达C点时所受合力的大小为F，由力的合成法则有：F0＝mgtanα(1分)F2＝(mg)2＋F02(1分)设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得：F＝meq\f(v2,R)(1分)联立解得：F0＝eq\f(3,4)mg，v＝。(2分)(2)小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g。设小球在竖直方向的初速度为v⊥，从C点落至水平轨道上所用时间为t，由运动学公式：v⊥t＋eq\f(1,2)gt2＝R＋Rcosα(1分)v⊥＝vsinα(1分)联立解得：t＝。(1分)17．(13分)【解析】(1)绳子刚好无拉力时对应的临界速度满足：mg＝meq\f(v临界2,L)(1分)解得：v临界＝eq\r(10)m/s(1分)因为v1>v临界，所以绳子有拉力且满足：mg＋T1＝meq\f(v12,L)(1分)解得：T1＝3N。(1分)(2)因为v2<v临界，所以绳子无拉力，小球以v2的初速