新高考物理一轮复习单元素养评价四曲线运动万有引力与航天（含解析）

单元素养评价(四)曲线运动万有引力与航天一、单项选择题1．对于做曲线运动的物体，下列说法正确的是()A．受力可能为零B．加速度可能保持不变C．一定受到变力的作用D．加速度可能和运动方向相同2．如图所示是静止在地面上的起吊重物的吊车，某次操作过程中，液压杆长度收缩，吊臂绕固定转轴顺时针转动，吊臂上的M、N两点做圆周运动，此时M点的角速度为ω，ON＝2OM＝2L，则()A．M点的速度方向垂直于液压杆B．N点的角速度为2ωC．两点的线速度大小关系为vN＝4vMD．N点的向心加速度大小为2ω2L3．[2022·北京石景山模拟]研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比()A．距地面的高度变大 B．向心加速度变大C．线速度变大 D．角速度变大4.如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球同步卫星，以下关于a、b、c的说法中正确的是()A．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为ab>ac>aaB．a、b、c做匀速圆周运动的角速度大小关系为ωa＝ωc＞ωbC．a、b、c做匀速圆周运动的线速度大小关系为va＝vb＞vcD．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Ta＞Tc＞Tb5．农村建房时工人通过徒手抛砖的方式来搬运砖块．如图所示，站在地面上的甲以10m/s的速度沿与竖直方向成30°角斜向上抛出砖块，当砖块上升到最高点时恰好被楼上的乙接住．在乙接住砖的同时甲又抛出下一块砖，忽略空气阻力，则下列说法正确的是()A．楼高约为3.75mB．每0.5s搬运一块砖C．甲、乙间的水平距离须为5mD．乙接住砖块前瞬间，砖块的速度恰好为06．如图所示，当列车以恒定速率通过一段水平圆弧形弯道时，乘客发现在车厢顶部悬挂玩具小熊的细线与车厢侧壁平行，同时观察放在桌面上水杯内的水面(桌面与车厢底板平行).已知此弯道路面的倾角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g.则下列判断不正确的是()A．列车转弯时的向心加速度大小为gtanθB．列车的轮缘与轨道均无侧向挤压作用C．水杯受到指向桌面外侧的静摩擦力D．水杯内水面与桌面平行7.[2022·河南九师模拟]如图所示，ABC是竖直面内的光滑固定轨道，AB水平，长度为2R，BC是半径为R的四分之一的圆弧，与AB相切于B点．为了研究空气动力学问题，现将一小球从距AB水平面高2R的E处以一定初速度水平抛出，由于存在水平向右的风的作用力，且该风力为恒力(其他方向空气的作用力不计)，小球恰好无碰撞地从C点进入圆弧轨道，并沿圆弧轨道运动到水平面上．已知抛出点距C点的水平距离为R，重力加速度为g，则该过程中小球速度为零位置到B点的距离为()A．0.5RB．RC．1.5RD．2R二、多项选择题8．北京时间2021年2月4日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将通信技术试验卫星六号发射升空，卫星进入预定轨道．通信技术试验卫星六号主要用于卫星通信、广播电视、数据传输等业务，并开展相关技术试验验证．假设质量为m(包含燃料的质量)的“卫星六号”通过发动机点火，在很短时间内从喷口向外喷出质量为Δm的燃气使其实现向较低的轨道变轨，燃气喷出时的速度大小为v，卫星在变轨前做半径为r的匀速圆周运动，速度大小为v0，地球的半径为R，则下列说法正确的是()A．喷气方向与“卫星六号”的运行方向相反B．地球的密度为eq\f(3veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))r,4πGR3)C．在变轨过程中“卫星六号”的机械能守恒、动量守恒D．在燃气喷出后的瞬间，“卫星六号”的动量大小为mv0－Δmv9．[2022·广州1月模拟]如图，用手捏住细线，让质量m＝2kg的小球在光滑水平桌面上以v＝1m/s的速率做匀速圆周运动，运动半径r＝0.3m，某时刻突然松手，使细线迅速放长0.2m后，又迅速捏住细线，使小球在更大半径的圆上做匀速圆周运动．已知两圆为同心圆，则()A．细线迅速放长0.2m所经历的时间为0.2sB．在大圆上运动时，小球的角速度为1.2rad/sC．迅速捏住细线的过程，小球动能损失0.36JD．在大圆上运动时，细线对小球的拉力为1.44N10．中国女排曾以傲人的成绩多次夺冠．如图(a)为排球比赛场地示意图，其长度为2s，宽度为s，球网高度为H.运动员在某次发球中，距离球网中心正前方某处，弹跳后将球从比网高出h处水平拍出(发球点图中未画出)，将排球扣到对方场地上，排球的速度方向与水平方向夹角的正切值tanθ与排球运动时间t的关系如图(b)所示，排球可看成质点，忽略空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．排球落在场地上时竖直方向的速度大小为eq\r(2g（H＋h）)B．排球初速度的大小为eq\r(2g)m/sC．运动员在球网中心正前方的底线处发球时，一定会过网D．球不出界时，发球点与球网中心的最大水平距离dm＝eq\r(8g（H＋h）－\f(s2,4))－sm

三、非选择题11．如图所示，图甲为“用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图．图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同，a、b两轮在皮带的带动下匀速转动．(1)两槽转动的角速度ωA________(选填“＞”“＝”或“＜”)ωB.(2)现有两质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2∶1.则钢球①、②的线速度之比为________；受到的向心力之比为________．12．一长l＝0.80m的轻绳一端固定在O点，另一端连接一质量m＝0.10kg的小球，悬点O距离水平地面的高度H＝1.00m．开始时小球处于A点，此时轻绳拉直处于水平方向上，如图所示．让小球从静止释放，当小球运动到B点时，轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂．不计轻绳断裂的能量损失，重力加速度g取10m/s2.求：(1)当小球运动到B点时的速度大小；(2)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点，求C点与B点之间的水平距离；(3)若OP＝0.6m，轻绳碰到钉子P时绳中拉力达到所能承受的最大拉力断裂，求轻绳能承受的最大拉力．单元素养评价(四)曲线运动万有引力与航天1．解析：做曲线运动的物体，一定做变速运动，有加速度，根据牛顿第二定律可知，所受合力不为零，故A错误；物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，即加速度与物体运动方向不在同一直线上，该合力可以是变力，也可以保持不变，即加速度可以保持不变，如平抛运动，故B正确，C、D错误．答案：B2．解析：吊臂是绕固定转轴O旋转的，因此M点的速度方向垂直于吊臂，故A错误；M、N点在吊臂上绕同一固定转轴O旋转，有相同的角速度，即N点的角速度应该等于M点的角速度，故B错误；根据v＝ωr可知vN＝2vM，故C错误；根据a＝ω2r可知，N点的向心加速度大小为aN＝2ω2L，故D正确．答案：D3．解析：同步卫星的周期等于地球的自转周期，根据GMmr2＝m2πT2r可知，卫星的周期越大，轨道半径越大，所以地球自转变慢后，同步卫星需要在更高的轨道上运行，A正确；又由GMmr2＝mv2r＝mω2r＝ma可知：答案：A4．解析：地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa＝ωc，根据a＝rω2知，c的向心加速度大于a的向心加速度，根据a＝GMr2得b的向心加速度大于c的向心加速度，由ω＝GMr3可知ωb>ωc，故A正确，B错误．根据v＝rω可知，c的线速度大于a的线速度，根据v＝GMr得b的线速度大于c的线速度，故C错误．c为同步卫星，所以Ta＝Tc，根据T＝2πr答案：A5．解析：当砖块上升到最高点时恰好被楼上的乙接住，则在竖直方向上的初速度有vy＝v0cos30°＝10×32m/s＝53m/s，故楼高为h＝vy22g＝5322×10m＝3.75m，故A正确；设每块砖到达最高点时间为t，则有t＝vyg＝5310s＝32s，故每32s搬运一块砖，故B错误；乙接住砖时，甲、乙间的水平距离x应为x＝vxt＝(v0sin30°)t＝10答案：A6.解析：设玩具小熊的质量为m，则玩具小熊受到的重力mg、细线的拉力FT的合力提供玩具小熊随车做水平面内圆弧运动，合力为F(如图)，有：mgtanθ＝ma，可知列车在转弯时的向心加速度大小为a＝gtanθ，A项正确；列车的向心加速度a＝gtanθ由列车的重力与轨道的支持力的合力提供，故列车的轮缘与轨道均无侧向挤压作用，B项正确；水杯的向心加速度a＝gtanθ由水杯的重力与桌面的支持力的合力提供，水杯与桌面间的静摩擦力为零，C项错误；在杯内水面取一微小质量元，此微元受到的重力与支持力的合力产生的加速度大小为a＝gtanθ，可知水杯内水面与水平方向的倾斜角等于θ，水杯内水面与桌面平行，D项正确．答案：C7．解析：小球在运动过程中受重力和风力作用，竖直分运动为自由落体运动，有R＝12gt2，水平分运动为匀减速直线运动．设初速度为v0，因小球恰能无碰撞地进入圆弧轨道，说明小球运动到C处时，水平分速度恰好减小到零，故有R＝v0+02t，得v0＝2gR；设风力大小为F，根据牛顿第二定律得a＝Fm，有v02＝2aR，得F＝mg.对整个运动过程，由动能定理有mg×2R－F×(2R＋x答案：B8．解析：根据题意及降轨原理可知“卫星六号”的速度要减小，根据反冲原理可知喷气方向与“卫星六号”的运行方向相同，故A错误；根据万有引力提供向心力可得GMmr2＝mv02r，则地球密度ρ＝MV＝3v02r4πGR3，故B正确；喷气过程中，“卫星六号”和喷出的燃气组成的系统动量守恒，但“卫星六号”的动量不守恒且机械能也不守恒，故C错误；根据“卫星六号”和喷出的燃气组成的系统动量守恒有mv0＝(m－Δm)v′＋答案：BD9．解析：松手后，小球先做匀速直线运动，如图所示，设小球做直线运动的位移为x，有x＝r+Δl2−r2＝0.4m，所经历的时间为t＝xv＝0.4s，选项A错误．在大圆上运动时，小球的线速度为vt＝v·cosθ＝v·rr+Δl＝0.6m/s，在大圆上运动时，小球的角速度为ω＝vtr+Δl＝1.2rad/s，选项B正确．迅速捏住细线的过程，小球动能变化量为ΔEk＝12答案：BD10．解析：由排球在竖直方向做自由落体运动可得vy末2＝2g(H＋h)，解得vy末＝2gH+h，选项A正确；由平抛运动规律有vy＝gt，tanθ＝vyv0，则tanθ＝gtv0，结合图像可知图(b)所示图像的斜率k＝tanθt＝12s－1，联立解得v0＝2gm/s，选项B错误；从底线处发球，恰能过网的情况下有s＝v0th，h＝12gth2，得v0＝sg2h，又v0＝2gm/s，联立求得此时h＝s28gm，故若能过网，必然需满足h＞s28gm，由于h值未知，故无法判断球能否过网，选项C错误；球不出界时，球最远可扣到对方场地底线与边线交点处，排球做平抛运动，平抛运动时间为t＝2H+hg，而初速度答案：AD11．解析：(1)因两轮a、b转动的角速度相同，而两槽的角速度与两轮角速度相同，则两槽转动的角速度相等，即ωA＝ωB；(2)钢球①、②的角速度相同，半径之比为2∶1，则根据v＝ωr可知，线速度之比为2∶1；根据F＝mω2r可知