《高考备考指南 物理 》课件-能力课　曲线运动和万有引力的应用

能力课曲线运动和万有引力的应用(本栏目对应配套训练P36~37)1.2024年1月18日，“天舟七号”与空间站天和核心舱成功对接，标志着我国航天交会对接技术取得了新突破.在交会对接的最后阶段，“天舟七号”与空间站处于同一轨道上同向运动，两者的运行轨道均可视为圆周.要使“天舟七号”在同一轨道上追上空间站实现对接，“天舟七号”喷射燃气的方向可能正确的是()A BC D【答案】A【解析】要想使“天舟七号”在与空间站的同一轨道上对接，则需要使“天舟七号”加速，与此同时要想不脱离原轨道，根据F＝mv2r，则必须要增加向心力，即喷气时产生的推力一方向有沿轨道向前的分量，另一方面还要有指向地心的分量，而因喷气产生的推力与喷气方向相反，则A2.(2023年江苏一模)2021年2月，“天问一号”火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从调相轨道进入停泊轨道，为着陆火星做准备.如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是()A.图中两阴影部分的面积相等B.从调相轨道进入停泊轨道，探测器周期变大C.从调相轨道进入停泊轨道探测器，机械能变小D.探测器在P点的加速度小于在N点的加速度【答案】C【解析】根据开普勒第二定律可知探测器绕火星运行时在同一轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等，A错误；根据开普勒第三定律知探测器在停泊轨道上运行的周期比在调相轨道上的小，故B错误；探测器从调相轨道进入停泊轨道需在P点减速，做近心运动，机械能减小，C正确；根据牛顿第二定律GMmr2＝ma可知在P点的加速度比在N点的大，D3.(2023年杭州一模)现代都市高楼林立，高楼出现火情需要一种高架水炮消防车.如图所示，某楼房的65m高处出现火情，高架水炮消防车正紧急灭火中.已知水炮炮口与楼房间距为15m，与地面距离为60m，水炮的出水量为3m3/min，g取10m/s2，水柱刚好垂直打入受灾房间窗户.则()A.地面对消防车的作用力方向为竖直向上B.水炮炮口的水流速度为10m/sC.水泵对水做功的功率约为3.81×104WD.若水流垂直冲击到窗户玻璃后向四周流散，则冲力约为1500N【答案】C【解析】消防车受到地面的支持力和摩擦力，合力斜向上，作用力斜向上，A错误.水流高度差5m，竖直方向反向看成自由落体运动，Δh＝12gt2，解得t＝1s，根据vy＝gt，解得vy＝10m/s，又1s时间内的水平位移为15m，有sx＝vxt，解得vx＝15m/s.则合速度为v＝vx2＋vy2，解得v＝325m/s，B错误.水泵对水做功的功率P＝mgh＋12mv2t＝3×104×60＋12×3×4.(多选)(2024年广东一模)图甲为游乐场中的“空中飞椅”项目.“空中飞椅”结构示意图如图乙所示，转动轴带动顶部圆盘转动，悬绳一端系在圆盘边缘，另一端系着椅子.若所有椅子质量相等，悬绳长短不一定相等，忽略悬绳质量与空气阻力，则坐在椅子上的游客与椅子整体随圆盘匀速转动的过程中()甲乙A.任一时刻，所有游客的线速度都相同B.所有游客做圆周运动的周期都相同C.悬绳越长，悬绳与竖直方向的夹角就越大D.悬绳与竖直方向的夹角与游客质量无关【答案】BCD【解析】根据题意可知，所有游客为同轴转动，则所有游客做圆周运动的角速度相同，由v＝ωr可知，游客做圆周运动的半径不同，线速度大小不同，游客的线速度方向也不同，由T＝2πω可知，所有游客做圆周运动的周期都相同，A错误，B正确；根据题意，设绳长为L，悬绳与竖直方向的夹角为θ，则有mgtanθ＝mω2(Lsinθ＋r)，解得gω2·1cosθ－1sin5.(2023年山西卷)2023年5月，货运飞船“天舟六号”携带约5800kg的物资进入距离地面约400km(小于地球同步卫星到地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动.对接后，这批物资()A.质量比静止在地面上时小B.所受合力比静止在地面上时小C.所受地球引力比静止在地面上时大D.做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大【答案】D【解析】物体在低速(速度远小于光速)宏观条件下质量保持不变，即在空间站和地面质量相同，A错误.设空间站离地面的高度为h，这批物质在地面上静止时的合力为零，在空间站所受合力为万有引力即F＝GMm(R＋h)2，在地面受地球引力为F1＝GMmR2，因此有F1＞F，B、C错误.物体绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力GMmr2＝mω26.(多选)(2023年肇庆二模)如图，我国天宫空间站位于距地面约400km高的近地轨道，是我国宇航员进行太空工作和生活的场所.而同样也是我国自主研发的北斗卫星导航系统，由5颗同步卫星、30颗非静止轨道卫星和备用卫星组成，其广泛应用于三维卫星定位与通信.若空间站和北斗系统的卫星均在各自轨道上绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()A.天宫空间站的运行速度大于北斗同步卫星的运行速度B.天宫空间站里的宇航员处于悬浮状态是因为其不受重力C.所有的同步卫星离地球表面的高度都是一定的D.若北斗卫星在飞行的过程中速度变小了，它将远离地球【答案】AC【解析】根据GMmr2＝mv2r，可得v＝GMr，天宫空间站运行的轨道半径小于北斗同步卫星的轨道半径，则天宫空间站的运行速度大于北斗同步卫星的运行速度，A正确；天宫空间站里的宇航员处于悬浮状态是因为处于完全失重状态，但仍受重力，B错误；根据GMmr2＝m47.(多选)(2023年茂名模拟)“神舟十五号”航天员进行约5.5小时的出舱活动并圆满完成既定任务后，安全返回空间站问天实验舱，如图甲所示.已知地球半径R＝6400km，地球表面重力加速度为g0，在离地面高度h＝400km的轨道上，问天实验舱绕地球做匀速圆周运动，所处位置的重力加速度为g'.假设航天员在问天实验舱的桌面上放置如图乙中的实验装置，不可伸缩的轻绳长为L，轻绳一端绑一个质量为m的小球，另一端绑在支架O点，在离桌面最近的A点位置给小球一个垂直于OA的初速度v，小球沿图乙虚线轨迹做圆周运动，其中B为最高点，下列说法正确的是()A.g'∶g0＝256∶289B.小球经过A点时，轻绳的张力大小为mg'＋mC.小球从A点做圆周运动到B点的过程中，克服重力做功为mg'LD.小球运动过程中，轻绳的拉力提供小球做圆周运动的向心力【答案】AD【解析】根据万有引力定律，在地球表面GM地mR2＝mg0，在离地400km高空GM地m(R＋h)2＝mg'，可得g'∶g0＝R2∶(R＋H)2＝256∶289，A8.我国首个火星探测器已到达火星.假设火星探测器贴近火星表面做匀速圆周运动，测得其周期为T.已知引力常量为G，由以上数据可以求得()A.火星的质量 B.火星探测器的质量C.火星的第一宇宙速度 D.火星的密度【答案】D【解析】根据GMmR2＝m4π2T2R和mg＝mv2R可知，因缺少火星的半径，故无法求出火星的质量、火星的第一宇宙速度，A、C错误；根据上式可知，火星探测器的质量m被约去，故无法求出其质量，B错误；根据GMmR2＝m4π2T2R，可得M＝4π2R3G9.(2023年北京卷)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100min.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【答案】A【解析】因为“夸父一号”轨道要始终保持被太阳光照射到，则在一年之内转