2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）验收检测卷四　曲线运动　万有引力与宇宙航行

验收检测卷四曲线运动万有引力与宇宙航行一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分．每小题只有一个选项符合题目要求．1．[2024·云南师大附中适应性考试]体育课上，两位同学在打羽毛球，羽毛球在空中的运动轨迹如图中虚线所示，某时刻羽毛球处于上升过程，则此时羽毛球所受合外力示意图可能正确的是()2．[2024·广东省深圳市开学考试]如图为某同学做“水流星”的实验，他把装有水的小桶在竖直面上做圆周运动．若小桶运动的半径为R，桶和水可视为质点，要使桶中的水经过最高点时恰好不会倒出来，重力加速度取g，则小桶通过最高点时的角速度为()A．eq\r(gR)B．eq\r(\f(g,R))C．eq\r(\f(R,g))D．无法确定3．[2024·广东省汕头市一模]假定某水平圆形环岛路面如图(a),汽车受到的最大静摩擦力与重力的比值恒定不变，则当汽车匀速率地通过环形路段时，汽车的侧向摩擦力达到最大时的最大速度称为临界速度，下列说法正确的是()A.汽车所受的合力为零B．汽车受重力、弹力、摩擦力和向心力的作用C．汽车在环岛路外侧行驶时，其临界速度增大D．如图(b)质量相等的两辆车以大小相等的速度绕环岛中心转，甲车受到指向轨道圆心的摩擦力比乙车的大4．[2024·广东省广州市月考]如图所示，地球同步卫星距离地面高度约为36000km，下列说法正确的是()A．所有地球同步卫星都处于平衡状态B．所有地球同步卫星的周期都是24h，它们所受的向心力都相同C．所有地球同步卫星的轨道半径都相同，且一定在赤道的正上方，它们运行速率一定小于第一宇宙速度D．“天宫一号”距离地面高度约为343km，它运行的角速度比同步卫星小5．[2024·广东省梅州市一模]如图所示，某同学从相同高度的A、B两位置先后抛出同一篮球，恰好都垂直撞击在篮板同一位置C，忽略空气阻力，下列说法不正确的是()A．篮球从A、B两位置抛出时的速度大小相等B．篮球从A位置抛出到撞击篮板的时间等于从B位置抛出到撞击篮板的时间C．篮球从A位置抛出时的水平分速度大于从B位置抛出时的水平分速度D．篮球两次从抛出到撞击篮板的过程中重力做功的平均功率相等6．[2024·江苏无锡阶段练习]理论上利用三颗赤道上空位置适当的人造卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．已知地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，现用三颗卫星来实现上述目的．则卫星绕地球转动周期的最小值为()A.2πeq\r(\f(2R,g))B．4πeq\r(\f(2R,g))C．2πeq\r(\f(R,g)) D．4πeq\r(\f(R,g))7．[2024·河南省信阳市一模]2023年5月30日，神舟16号载人飞船进入太空并成功与天和核心舱对接．若天和核心舱做匀速圆周运动的轨道半径是地球半径的k倍，天和核心舱与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积为S0，已知地球半径为R，引力常量为G.下列说法正确的是()A．天和核心舱的环绕周期为eq\f(S0,πk2R2)B．地球的质量为eq\f(4Seq\o\al(2,0),GkR)C．天和核心舱处的重力加速度大小为eq\f(4πSeq\o\al(2,0),k3R3)D．地球的密度为eq\f(3Seq\o\al(2,0),πGR4)8．[2024·辽宁省丹东市阶段测试]2023年4月11～12日，全球25个国家的科学家们参加了我国举办的“夸父一号”卫星观测数据全球开放共享及使用的培训会，体现了大国担当．“夸父一号”卫星是我国首颗综合性太阳探测卫星，也是首颗在近地轨道观测太阳“一磁两爆”的卫星．如图所示，它和另一颗卫星在同一平面内分别沿圆轨道、椭圆轨道绕地球逆时针运动(圆半径与椭圆半长轴等长)，两轨道相交于A、B两点．图示为某时刻两卫星与地球在同一直线上，则下列说法中正确的是()A.两颗卫星在A或B点处不可能相遇B．两颗卫星在B处的万有引力大小相等C．两颗卫星的运动周期可能大于24小时D．两颗卫星在此时刻的速度v1和v2可能相等二、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．[2024·河南省周口市阶段测试]如图所示，不可伸长的轻绳平行于斜面，一端与质量为m的物块B相连，B与斜面光滑接触．轻绳另一端跨过滑轮与质量为M的物块A连接．A在外力作用下沿竖直杆以速度v1向下匀速运动，物块B始终沿斜面运动且斜面始终静止，当轻绳与杆的夹角为β时，物块B的速度大小为v2，斜面倾角为α，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．eq\f(v1,v2)＝eq\f(1,cosβ)B．eq\f(v2,v1)＝eq\f(1,cosβ)C．轻绳拉力一定小于mgsinaD．斜面受到地面水平向左的摩擦力10．[2024·天津市和平区期末考试]如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕半径相同、质量为M和2M的A、B两行星做匀速圆周运动，忽略行星的自转，下列说法正确的是()A．甲、乙两颗卫星的线速度大小之比为1∶eq\r(2)B．甲、乙两颗卫星的周期之比为1∶eq\r(2)C．A、B两颗行星的地表重力加速度之比为1∶2D．A、B两颗行星的第一宇宙速度之比为1∶211．[2024·广东省东莞市月考]如图所示，半径R＝3l的光滑圆筒竖直固定，长度为5l的轻绳，一端固定在圆筒轴线上一点，另一端悬挂可视为质点、质量为m的小球．现使小球在水平面内做匀速圆周运动，小球始终在圆筒内，重力加速度为g.下列说法正确的是()A．小球角速度越大，轻绳的拉力越大B．小球角速度ω＝eq\r(\f(g,l))时，轻绳的拉力为5mgC．小球角速度ω＝eq\r(\f(2g,9l))时，小球受两个力的作用D．小球角速度ω＝eq\r(\f(g,2l))时，筒壁与小球之间作用力大小为eq\f(3,4)mg12．[2024·陕西省咸阳市素养调研]如图所示，在水平圆盘上，沿半径方向放置物体A和B，mA＝4kg，mB＝1kg，它们分居在圆心两侧，与圆心距离为rA＝0.1m，rB＝0.2m，中间用细线相连，A、B与盘间的动摩擦因数均为μ＝0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若圆盘从静止开始绕中心转轴非常缓慢地加速转动，g＝10m/s2，以下说法正确的是()A.B的摩擦力先达到最大B．当ω＝2eq\r(5)rad/s时，绳子出现张力C．当ω＝eq\r(30)rad/s时，A、B两物体出现相对滑动D．当ω＝5eq\r(2)rad/s时，A、B两物体出现相对滑动[答题区]题号123456答案题号789101112答案三、非选择题：本题共4小题，共60分．13．[2024·江苏省南通市月考]利用传感器和计算机研究平抛运动的规律，物体A中装有发射装置．可以在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲．B是超声－红外接收装置，其中装有B1、B2两个超声红外接收器，并与计算机相连．B1、B2各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，计算机即可算出它们各自与物体A的距离．如图甲所示，物体A从斜槽上的P点由静止释放，从斜槽末端O飞出，以抛出点为原点建立坐标系，计算机记录了一系列A的坐标值，数据如表格所示x/cm05.811.617.423.229.034.8y/cm00.773.076.9112.3019.2027.65(1)以下实验操作中正确的是()A．图甲中斜槽末端O的切线应该水平B．实验中需要多次让A从固定的位置P由静止释放C．若仅用超声波脉冲进行信号的发射和接收，也能完成该实验D．B1、B2两个超声－红外接收器和斜槽末端O应该在同一个竖直平面内(2)根据实验数据在图丙中描出了相应的点，请描绘A的运动轨迹．(3)已知A每隔0.04s发射一次超声－红外脉冲，则A平抛的初速度v＝________m/s.(4)由该实验求得当地的重力加速度g＝________m/s2(结果保留一位小数)14．[2024·江苏省镇江地区联考]如图所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数k＝46N/m的弹簧，弹簧的一端固定于轴0上，另一端连接质量m＝1.0kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数μ＝0.20，开始时弹簧未发生形变，长度l0＝0.50m，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10m/s2.则：(1)当圆盘的转动周期T＝6.28s时，物块在初始位置与圆盘一起匀速转动，求物块受到的向心力大小F；(2)圆盘的角速度多大时，物块A将开始滑动？(3)当圆盘角速度缓慢地增加到4.0rad/s时，弹簧的伸长量是多少？(弹簧始终在弹性限度内且物块未脱离圆盘)15．[2024·安徽省阜阳市月考]如图所示，位于竖直平面上的eq\f(1,4)圆弧轨道不光滑，半径为r，OB沿竖直方向，上端A距地面高度为h，质量为m的小球从A点由静止释放，到达B点时速度为eq\r(gr)，最后落在地面上C点处，不计空气阻力．求：(1)小球刚运动到B点时的加速度大小和对轨道的压力大小；(2)小球落地点C与B点之间的水平距离．16．[2024·山东省德州市适应性联考]华为Mate60Pro通过中国自主研制的天通一号卫星通信系统实现了卫星电话功能，天通一号卫星是地球同步卫星．天通一号卫星发射首先利用火箭将卫星运载至地球附近圆形轨道1，通过多次变轨最终进入地球同步轨道3.其变轨简化示意图如图所示，轨道1离地面高度为h.已知天通一号卫星质量为m，地球自转周期为T0，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心，引力常量为G.如果规定距地球无限远处为地球引力零势能点，地球附近物体的引力势能可表示为Ep＝－eq\f(GMm,r)，其中M(未知)为地球质量，m为物体质量，r为物体到地心距离．求：(1)“天通一号”卫星在轨道1的运行周期T；(2)假设在变轨点P和Q通过两次发动机加速，“天通一号”卫星正好进入地球同步轨道3，则发动机至少做多少功？验收检测卷四曲线运动万有引力与宇宙航行1．答案：C解析：羽毛球在空中做曲线运动，可知羽毛球所受合力应指向轨迹的凹侧，A、B错误；羽毛球处于上升过程，速度在减小，可知所受合力与速度之间的夹角应为钝角，D错误，C正确．2．答案：B解析：要使桶中的水经过最高点时恰好不会倒出来，则水需要的向心力要等于水的重力，即mω2R＝mg，解得ω＝eq\r(\f(g,R))，B正确．3．答案：C解析：汽车做曲线运动，合力不为零，A错误；向心力是效果力，不是物体实际受到的力，是其他性质力的合力提供的，B错误；根据fmax＝meq\f(v2,r)，最大静摩擦力不变，则外侧行驶半径较大，临界速度较大，C正确；根据f＝meq\f(v2,r)，甲车运动半径小，则摩擦力小，D错误．4．答案：C解析：同步卫星绕地球做匀速圆周运动，处于完全失重状态，A错误；所有地球同步卫星的周期都是24h，因同步卫星的质量不同，因此同步卫星所受的万有引力大小并不一定相等，B错误；根据万有引力提供向心力eq\f(GMm,（R＋h）2)＝meq\f(4π2,T2)（R＋h），所有地球同步卫星的轨道半径都相同，且一定在赤道的正上方，第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，根据eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，同步卫星轨道半径大，线速度小，C正确；根据eq\f(GMm,（R＋h）2)＝meq\f(4π2,T2)（R＋h），“天宫一号”轨道半径小，则周期小于同步卫星，根据ω＝eq\f(2π,T)可知，角速度大于同步卫星，D错误．5．答案：A解析：篮球垂直撞击在篮板同一位置，可知逆过程可看做是平抛运动，因高度h相同，根据h＝eq\f(1,2)gt2，可得t＝eq\r(\f(2h,g))，可知运动时间相同，根据v0＝eq\f(x,t)可知从A位置抛出时的水平速度较大，抛出时的速度v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋（gt）2)，篮球从A位置抛出时的速度较大，A错误，B、C正确；根据PG＝eq\f(W,t)＝eq\f(mgh,t)，篮球两次从抛出到撞击篮板的过程中重力做功的平均功率相等，D正确．6．答案：B解析：设地球半径为R，画出仅用三颗地球同步卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯时同步卫星的最小轨道半径示意图，如图所示．由图中几何关系可得，同步卫星的最小轨道半径r＝2R，则Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，由Geq\f(Mm,R2)＝mg，解得T＝4πeq\r(\f(2R,g))，B正确．7．答案：B解析：由几何关系得S0＝eq\f(1,T)π（kR）2，所以天和核心舱的环绕周期T＝eq\f(πk2R2,S0)，A错误；由万有引力提供向心力得Geq\f(Mm,（kR）2)＝meq\f(4π2,T2)kR，解得地球的质量M＝eq\f(4Seq\o\al(2,0),GkR)，B正确；由万有引力等于重力得Geq\f(Mm,（kR）2)＝mg，所以天和核心舱处的重力加速度大小g＝eq\f(4Seq\o\al(2,0),k3R3)，C错误；由ρ＝eq\f(M,V)、V＝eq\f(4,3)πR3可得地球的密度ρ＝eq\f(3Seq\o\al(2,0),πkGR4)，D错误．8．答案：A解析：根据开普勒第三定律C＝eq\f(R3,T2)，圆轨道半径与椭圆轨道半长轴等长，两颗卫星周期相同，故两颗卫星在A或B点处不可能相遇，A正确；根据万有引力公式F＝Geq\f(Mm,r2)，两颗卫星的质量未知，两颗卫星在B处的万有引力大小不一定相等，B错误；根据开普勒第三定律C＝eq\f(R3,T2)，两颗卫星的轨道为近地轨道，比同步卫星的轨道高度低，故两颗卫星的运动周期不可能大于24小时，C错误；设卫星速度为v2时所在位置为C点，以地球球心为圆心，C点到地球球心的距离为半径作圆，得到轨道3，根据变轨原理，卫星需在C点加速从轨道2进入轨道3，可得v3＞v2，根据万有引力提供向心力Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可得线速度为v＝eq\r(\f(GM,r))，由于“夸父一号”卫星轨道半径小于轨道3半径，可得v1＞v3，即v1＞v2，故两颗卫星在此时刻的速度v1和v2不可能相等，D错误．9．答案：AD解析：根据绳的牵连速度关系有v1cosβ＝v2，解得eq\f(v1,v2)＝eq\f(1,cosβ)，A正确，B错误；由于A在外力作用下沿竖直杆以速度v1向下匀速运动，根据上述可知轻绳与杆的夹角逐渐减小，则B的速度大小逐渐增大，即B在沿斜面向上做加速运动，B的加速度沿斜面向上，对B进行受力分析可知轻绳拉力一定大于mgsinα，C错误；B对光滑斜面有斜向右下方的压力，斜面在该压力作用下有向右运动的趋势，则斜面受到地面水平向左的摩擦力，D正确．10．答案：AC解析：万有引力提供向心力，有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)得v＝eq\r(\f(GM,r))，可知甲、乙两颗卫星的线速度大小之比为1∶eq\r(2)，A正确；由万有引力提供向心力，有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r得T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，可知甲、乙两颗卫星的周期之比为eq\r(2)∶1，B错误；假设在两行星表面有一质量为m的物体，由重力等于万有引力有mg＝Geq\f(Mm,R2)得g＝eq\f(GM,R2)，A、B两颗行星的地表重力加速度之比1∶2，C正确；设行星的第一宇宙速度为v1，由公式Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(veq\o\al(2,1),R)得v1＝eq\r(\f(GM,R))，所以A、B两颗行星的第一宇宙速度之比为1∶eq\r(2)，D错误．11．答案：CD解析：当小球角速度较小时，此时小球与圆筒未接触，对小球受力分析得绳子拉力为T＝eq\f(mg,cosθ)，此时随着小球角速度越大θ越大，绳子的拉力越大，当小球与圆筒接触后，小球角速度再增大时θ不变，故此时绳子的拉力不变，A错误；当小球与圆筒刚好接触时有mgtanθ＝mω2R，tanθ＝eq\f(3l,\r(（5l）2－（3l）2))＝eq\f(3,4)，解得ω＝eq\r(\f(g,4l))，当ω＞eq\r(\f(g,4l))时，小球此时与圆筒间有弹力，故当小球角速度ω＝eq\r(\f(g,l))时，此时小球与圆筒间有弹力，绳子的拉力为T＝eq\f(mg,cosθ)＝eq\f(mg,\f(4,5))＝eq\f(5,4)mg；当小球角速度ω＝eq\r(\f(2g,9l))＜eq\r(\f(g,4l))时，小球未与圆筒接触，此时只受重力和绳子的拉力两个力的作用，B错误，C正确；当小球角速度ω＝eq\r(\f(g,2l))时，此时小球与圆筒间有弹力作用，对小球受力分析Tsinθ＋FN＝mω2R，Tcosθ＝mg，解得筒壁与小球之间作用力大小为FN＝eq\f(3,4)mg，D正确．12．答案：AD解析：若A达到最大静摩擦力时的临界角速度满足μmAg＝mAωeq\o\al(2,0A)rA，代入数据解得ω0A＝2eq\r(5)rad/s，同理可得B达到最大静摩擦力时的临界角速度为μmBg＝mBωeq\o\al(2,0B)rB，代入数据解得ω0B＝eq\r(10)rad/s，则当圆盘转动的速度逐渐变大时，B先达到临界角速度值，则B的摩擦力先达到最大，A正确；当B的摩擦力达到最大时，转速再增加时，绳子出现张力，即当ω＝eq\r(10)rad/s时，绳子出现张力，B错误；A与B的角速度相等，A的质量是B的4倍而A做圆周运动的半径是B的eq\f(1,2)，根据F＝mω2r可知A需要的向心力大，所以当AB两物体出现相对滑动时A背离圆心运动，B向着圆心运动，此时B受静摩擦力方向背离圆心，A受静摩擦力方向指向圆心，则对A有：T＋μmAg＝mAωeq\o\al(2,1)rA对B有：T－μmBg＝mBωeq\o\al(2,1)rB，解得ω1＝eq\r(50)rad/s＝5eq\r(2)rad/s，C错误，D正确．13．答案：（1）AD（2）图见解析（3）1.44（4）9.8解析：（1）图甲中斜槽末端O的切线应该水平，以保证小球做平抛运动，A正确；本实验不需要重复进行，所以实验中不需要多次让A从固定的位置P由静止释放，B错误；B1、B2各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，计算机即可算出它们各自与物体A的距离，所以仅用超声波脉冲进行信号的发射和接收，不能完成该实验，C错误；B1、B2两个超声－红外接收器和斜槽末端O应该在同一个竖直平面内，D正确．（2）描绘轨迹如下（3）在水平方向上小球做匀速直线运动，所以小球的平抛初速度v＝eq\f(Δx,T)＝eq\f(34.5×10－2m,0.04×6s)＝1.44m/s（4）在竖直方向上，小球做自由落体运动，根据匀变速直线的逐差公式求加速度g＝eq\f(Δy,Δt)＝eq\f(27.6－6.9－6.9,（3×0.04）2)×102m/s2＝9.8m/s214．答案：（1）0.5N（2）2.0rad/s（3）0.20m解析：（1）有向心力公式可得F＝meq\f(4π2,T2)l0，解得F＝0.5N.（2）设转盘的角速度为ω时，物块A开始滑动，则可得μmg＝mω2l0，解得ω＝eq\r(\f(μg,l0))＝2.0rad/s.（3）设此时弹簧伸长量为Δx，可得μmg＋kΔx＝mω2（l0＋Δx），解得Δx＝0.20m．15．答案：（1）g，2mg（2）eq\r(2（h－r）r)解析：（1）球在B点，有a＝eq\f(v2,r)＝g，对球