2025新高考方案一轮物理课时跟踪检测(二十三)　物理建模-天体运动中的三大模型

2025新高考方案一轮物理课时跟踪检测(二十三)物理建模——天体运动中的三大模型课时跟踪检测(二十三)物理建模——天体运动中的三大模型1．(2023·海南高考)(多选)如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前、后的轨道，下列说法正确的是()A．飞船从1轨道变到2轨道要点火加速B．飞船在1轨道的周期大于2轨道的C．飞船在1轨道的速度大于2轨道的D．飞船在1轨道的加速度大于2轨道的2．(2024·南通高三第一次调研)2023年12月，神舟十七号航天员在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下顺利完成出舱任务，出舱时间约7.5小时。已知空间站距离地球表面高度约391.9千米，下列说法中正确的是()A．空间站的速度大于第一宇宙速度B．空间站的加速度小于地球表面的重力加速度C．航天员在舱外受到的合力为零D．航天员在舱外绕地球转动大约一圈3．(2024年1月·河南高考适应性演练)若两颗人造卫星M、N绕地球做匀速圆周运动，M、N到地心的距离之比为k，忽略卫星之间的相互作用。在时间t内，卫星M与地心连线扫过的面积为SM，卫星N与地心连线扫过的面积为SN，则SM与SN的比值为()A．1 B．kC.eq\f(1,k2) D.eq\r(k)4．(2023·北京高考)2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为720km，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是()A．“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1°B．“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/sC．“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度D．由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离5．自20世纪以来，随着人类天文观测技术的不断进步，地球自转中的各种变化相继被天文学家发现，经过长时间的观察和计算，天文科学家观察到地球自转速度存在长期减慢的趋势。5亿年前，地球每天的时间是0.37小时，5亿年以来，地球每天的时间越来越长，平均每年增加0.00015秒，现在，地球的一天的时间已经增加变化成了23小时56分。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，下列说法中错误的是()A．距地面的距离变小 B．向心加速度变小C．线速度变小 D．角速度变小6．如图所示，卫星A是近地轨道卫星，卫星B是地球同步卫星，若它们均可视为绕地球做匀速圆周运动，卫星P是地球赤道上还未发射的卫星，下列说法正确的是()A．卫星A、B、P的速度大小关系为vP>vA>vBB．要将卫星A转移到卫星B的轨道上至少需要对卫星A进行一次加速C．卫星B在6h内转过的圆心角是eq\f(π,4)D．卫星B的向心加速度大小大于卫星P随地球自转的向心加速度大小7．(2024·合肥一中模拟)在地球赤道某处有一天文观测站，观测站一名观测员一次偶然机会发现一颗人造卫星从观测站的正上方掠过，然后他就对这颗卫星进行跟踪，发现这颗卫星每两天恰好有四次从观测站的正上方掠过。若地球自转周期为T，假设卫星做匀速圆周运动且运行方向与地球自转方向相同，地球半径为R，地球表面加速度为g，则下列判断正确的是()A．卫星周期为eq\f(1,2)TB．卫星轨道半径为eq\a\vs4\al(\r(3,\f(gR2T2,36π2)))C．卫星运行速度小于地球同步卫星速度D．卫星加速度小于地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度8．(2024·重庆万州二中模拟)如图所示是宇宙中存在的某三星系统，忽略其他星体的万有引力，三个星体A、B、C在边长为d的等边三角形的三个顶点上绕同一圆心O做匀速圆周运动。已知A、B、C的质量分别为2m、3m、3m，引力常量为G，则下列说法正确的是()A．B、C受到的向心力大小不相等B．A的周期小于B、C的周期C．A所受万有引力的大小为eq\f(3\r(3)Gm2,d2)D．若B的角速度为ω，则A与圆心O的距离为eq\f(3\r(3)Gm,d2ω2)9．(2023·广东高考)如图(a)所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图(b)所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为M，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是()A．周期为2t1－t0B．半径为eq\r(3,\f(GMt1－t02,4π2))C．角速度的大小为eq\f(π,t1－t0)D．加速度的大小为eq\r(3,\f(2πGM,t1－t0))10.如图是相距为L的A、B星球构成的双星系统绕O点做匀速圆周运动情景，其运动周期为T。C为B的卫星，绕B做匀速圆周运动的轨道半径为R，周期也为T，忽略A与C之间的引力，且A与B之间的引力远大于C与B之间的引力。引力常量为G，则()A．A、B的轨道半径之比为eq\f(L3－R3,R3)B．C的质量为eq\f(4π2R3,GT2)C．B的质量为eq\f(4π2L3,GT2)D．A的质量为eq\f(4π2,GT2)(L3－R3)11．(2024·郴州一中模拟)2024年1月9日，我国成功发射爱因斯坦探针卫星，如图所示为其发射过程的简化示意图，运载火箭将爱因斯坦探针卫星送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，卫星运行稳定后实施变轨，进入预定圆轨道，已知圆轨道离地高度为h，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响。对爱因斯坦探针卫星，下列说法正确的是()A．在椭圆轨道经过A点时的线速度等于第一宇宙速度B．在椭圆轨道经过B点时的角速度等于eq\r(\f(gR2,R＋h3))C．在椭圆轨道经过B点时的加速度小于在预定圆轨道经过B点时的加速度D．在椭圆轨道的运行周期小于在预定圆轨道的运行周期12．(2024·咸阳实验中学高三检测)(多选)水星是在地球上较难观测到的行星，因为它离太阳太近，总是湮没在太阳的光辉里，只有水星和太阳的距角(地球和水星连线与地球和太阳连线的夹角)达最大时(称为大距，如图所示)，公众才最有希望目睹水星。2024年1月12日，上演今年首次水星大距。已知水星公转周期约为地球公转周期的eq\f(1,4)，水星和地球公转轨道均视为圆形。则()A．可以求出水星与地球质量之比B．一年内至少可以看到6次水星大距C．大距时，水星和太阳距角的正弦值约为eq\f(\r(3,4),4)D．水星和地球分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等13.(2023·重庆高考)(多选)某卫星绕地心的运动视为匀速圆周运动，其周期为地球自转周期T的eq\f(3,10)，运行的轨道与地球赤道不共面(如图)。t0时刻，卫星恰好经过地球赤道上P点正上方。地球的质量为M，半径为R，引力常量为G。则()A．卫星距地面的高度为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(GMT2,4π2)))eq\f(1,3)－RB．卫星与位于P点处物体的向心加速度大小比值为eq\f(5,9πR)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(180πGMT2))eq\f(1,3)C．从t0时刻到下一次卫星经过P点正上方时，卫星绕地心转过的角度为20πD．每次经最短时间实现卫星距P点最近到最远的行程，卫星绕地心转过的角度比地球的多7π课时跟踪检测(二十四)实验：探究平抛运动的特点1.若用频闪摄影方法来研究小球的平抛运动。如图为记录下的频闪照片，x轴和y轴分别位于水平和竖直方向，照片中两个小球分别从同一高度平抛和自由下落，则根据照片可判断平抛运动在竖直方向的分运动为____________运动。已知频闪周期为T，测得平抛小球在x轴上的坐标值后，用下列各式计算水平初速度，忽略空气阻力，测量时相对误差较小的是________。A.eq\f(x1,T)B.eq\f(x2,2T)C.eq\f(x3,3T)D.eq\f(x4,4T)E.eq\f(x5,5T)F.eq\f(x6,6T)课时跟踪检测(二十五)功和功率一、立足基础，体现综合1．在体能测试跳绳时，质量为50kg的某同学一分钟跳了150次，若他每次跳起时，重心上升的高度约为5cm，则他一分钟内克服重力做功的大小约为()A．2500J B．3570JC．7500J D．375000J2．(2023·湖北高考)两节动车的额定功率分别为P1和P2，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为v1和v2。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为()A.eq\f(P1v1＋P2v2,P1＋P2) B.eq\f(P1v2＋P2v1,P1＋P2)C.eq\f(P1＋P2v1v2,P1v1＋P2v2) D.eq\f(P1＋P2v1v2,P1v2＋P2v1)3．(2024·武汉调研)(多选)如图所示是汽车的“手动五挡变速箱”的结构示意图，其工作原理是通过挡位控制来改变连接发动机动力轴的主动齿轮和连接动力输出轴的从动齿轮的半径比。“1、2挡”为低速挡，“5挡”为高速挡，汽车能获得比较大的车速。已知加大油门时，汽车的输出功率增大，发动机的转速增大，则下列说法正确的是()A．挡位从“1挡”逐步增加到“5挡”过程中，主动齿轮和从动齿轮的半径比变小B．挡位从“1挡”逐步增加到“5挡”过程中，主动齿轮和从动齿轮的半径比变大C．同一挡位下，汽车驶上一斜坡，为了保持汽车速度大小不变，此时应加大油门D．同一挡位下，汽车驶上一斜坡，为了保持汽车速度大小不变，此时应减小油门4．(2024·安徽联考模拟)如图所示，固定斜面上半部分AB段粗糙程度相同，下半部分BC段光滑，滑块从斜面顶端A点由静止释放，沿斜面向下滑动，取沿斜面向下为正方向，下列选项中分别是滑块的速度v、位移x、加速度a、重力的瞬时功率PG与时间t的关系图像，其中正确的是()5．(2023·广东高考)(多选)人们用滑道从高处向低处运送货物。如图所示，可看作质点的货物从eq\f(1,4)圆弧滑道顶端P点静止释放，沿滑道运动到圆弧末端Q点时速度大小为6m/s。已知货物质量为20kg，滑道高度h为4m，且过Q点的切线水平，重力加速度取10m/s2。关于货物从P点运动到Q点的过程，下列说法正确的有()A．重力做的功为360JB．克服阻力做的功为440JC．经过Q点时向心加速度大小为9m/s2D．经过Q点时对轨道的压力大小为380N6．(2024·咸阳实验中学高三检测)汽车在地下车库的水平地面上做匀速直线运动，接着驶上一段长直斜坡，最后开上水平路面继续行驶。设全过程中汽车发动机产生的牵引力的功率恒定，汽车在所有路面所受阻力大小不变，则()A．汽车开上斜坡上后，立即做匀速直线运动B．汽车开上水平路面后，立即做匀速直线运动C．汽车将要离开斜坡时发动机产生的牵引力最大D．汽车开上水平路面后的速率大于它在地下车库时的速率7．如图甲所示，辘轳是古代民间提水设施，由卷筒、支架、井绳、水斗等部分构成。图乙为提水设施工作原理简化图，高度为d＝0.5m的圆柱状薄壁水斗的质量为m0＝0.5kg。某次需从深井中汲取m＝2kg的水(恰好装满水斗)，并提升到井口，绳子拉装满水的水斗的最大功率P＝75W，不计井绳的质量和转动轴处的摩擦，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)若装满水的水斗先以加速度a＝2m/s2匀加速上升，匀加速运动最大速度v1的大小；(2)若将装满水的水斗从刚好没过水面缓慢拉升H＝8m，忽略水面高度变化但考虑浮力作用，则人做的功不应少于多少？二、注重应用，强调创新8．(2023·江苏高考)滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比，图甲中滑块()A．受到的合力较小B．经过A点的动能较小C．在A、B之间的运动时间较短D．在A、B之间克服摩擦力做的功较小9．“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻＝kv，k为常量)，动车组能达到的最大速度为vm。下列说法正确的是()A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶的速度为eq\f(3,4)vmD．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度vm，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为eq\f(1,2)mvm2－Pt10．(2024·岳阳高三质检)(多选)图甲起重机某次从t＝0时刻由静止开始提升质量为m＝150kg的物体，其a­t图像如图乙所示，5～10s内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力加速度为g＝10m/s2，则以下说法正确的是()A．物体在0～10s内运动的最大速度为10m/sB．起重机的额定功率为18000WC．5～10s内起重机对物体做的功等于0～5s内起重机对物体做功的1.5倍D．5～10s内起重机对物体做的功等于0～5s内起重机对物体做功的2倍11．某汽车质量m＝2000kg，发动机的额定功率为P，当汽车在路面上行驶时受到的阻力为车对路面压力的0.1倍。若汽车从静止开始以a＝1m/s2的加速度在水平路面上匀加速启动，t1＝20s时，达到额定功率。此后汽车以额定功率运动，t2＝100s时速度达到最大值，汽车的v­t图像如图所示，取g＝10m/s2。求：(1)该汽车的额定功率P；(2)当速度为25m/s时，汽车加速度大小；(3)汽车在0～t2时间内的位移大小x。2.用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。(1)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的__________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点。(2)如图2所示是甲同学在某次实验中取得的数据，其中坐标原点为抛出点，g取10m/s2，则此钢球做平抛运动的初速度大小为________m/s。3．(2022·浙江1月选考，节选)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)。(1)下列说法正确的是________(单选)。A．实验所用斜槽应尽量光滑B．画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C．求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据(2)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝________(单选)。A.eq\r(2gh)B.eq\r(2gy0)C．x0eq\r(\f(g,2h)) D．x0eq\r(\f(g,2y0))(3)在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是_______________。4．某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。(1)为了正确完成实验，以下做法必要的是______。A．实验时应保持桌面水平B．每次应使钢球从静止开始释放C．使斜面的底边ab与桌边重合D．选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2m，在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意如图2。重力加速度g＝10m/s2，钢球平抛的初速度为________m/s。(3)图1装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是______________。

课时跟踪检测(二十一)圆周运动一、立足基础，体现综合1．(2024年1月·吉林、黑龙江高考适应性演练)某“失重”餐厅的传菜装置如图所示，运送菜品的小车沿等螺距轨道向下匀速率运动，该轨道各处弯曲程度相同，在此过程中，小车()A．机械能保持不变 B．动量保持不变C．处于失重状态 D．所受合力不为零2．如图甲所示，修正带是通过两个齿轮相互咬合进行工作的，其原理可简化为图乙中所示的模型。A、B是大、小齿轮边缘上的两点，C是大轮上的一点。若大轮半径是小轮半径的2倍，小轮中心到A点和大轮中心到C点的距离之比为2∶1，则A、B、C三点()A．线速度大小之比为4∶4∶1B．角速度之比为1∶1∶1C．转速之比为2∶2∶1D．向心加速度大小之比为2∶1∶13．(2024·武汉高三模拟)剪纸艺术源远流长，经久不衰，是中国民间艺术中的瑰宝。将如图所示具有对称性的剪纸平放并固定在水平圆盘上，剪纸中心与圆盘中心重合，圆盘匀速转动，在暗室中用每秒闪光10次的频闪光源照射圆盘，暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止，则圆盘的转速至少为()A．0.02r/s B．2r/sC．4r/s D．4πr/s4．(2023·北京高考)在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n圈所用的时间为t，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。下列说法正确的是()A．圆周运动轨道可处于任意平面内B．小球的质量为eq\f(FRt2,4π2n2)C．若误将n－1圈记作n圈，则所得质量偏大D．若测R时未计入小球半径，则所得质量偏小5.如图所示，在倾角为α＝30°的光滑斜面上，有一根长为L＝0.8m的轻杆，一端固定在O点，另一端系一质量为m＝0.2kg的小球，沿斜面做圆周运动。取g＝10m/s2。若要小球能通过最高点A，则小球在最低点B的最小速度是()A．4m/s B．2eq\r(10)m/sC．2eq\r(5)m/s D．2eq\r(2)m/s6．(多选)滚筒洗衣机静止于水平地面上，衣物随着滚筒一起在竖直平面内做高速匀速圆周运动，以达到脱水的效果，滚筒截面如图所示，A点为最高点，B点为最低点，CD为水平方向的直径，下列说法正确的有()A．衣物运动到A点时处于超重状态B．衣物运动到B点时脱水效果最好C．衣物运动到C点或D点时，洗衣机对地面的摩擦力不为零D．衣物在B点时，洗衣机对地面的压力等于洗衣机的重力7．如图甲、乙所示为自行车气嘴灯，气嘴灯由接触式开关控制，其结构如图丙所示，弹簧一端固定在顶部，另一端与小物块P连接，当车轮转动时，P拉伸弹簧后使触点A、B接触，从而接通电路，使气嘴灯发光，则()A．弹簧对物块P的拉力就是物块做圆周运动需要的向心力B．自行车逐渐加速过程中，气嘴灯在最高点一定比最低点先点亮C．要使气嘴灯在更高的车速下才能发光，可将弹簧剪短一截后放回装置D．要使气嘴灯在更低的车速下也能发光，可换用质量更小的物块8．(2024·忻州高三调研)一粗糙的圆锥体可绕其轴线做圆周运动，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为θ＝53°，现于锥面上放一个石块，石块与锥面间的动摩擦因数μ＝0.8，石块与圆锥体顶点O的距离L＝3m，石块的质量为m＝20kg，石块可看作质点，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：(1)若圆锥体与石块均静止，石块受到锥