2023高考物理 基础知识综合复习 阶段检测卷4 曲线运动、万有引力与宇宙航行.docx

1、阶段检测卷(四)曲线运动、万有引力与宇宙航行一、选择题(本题共18小题,每小题3分,共54分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.现在很多教室都安装可以沿水平方向滑动的黑板,在黑板以某一速度向左匀速运动的同时,一位教师用粉笔在黑板上画线,粉笔相对于墙壁从静止开始先匀加速向下画,接着匀减速向下画直到停止,则粉笔在黑板画出的轨迹可能为图中的()2.同学们课间在玩一种叫“扔弹珠”的游戏,水平地面放置一小桶,规则是将弹珠水平抛出,人站在画线区域外,投入小桶可得分。某次同学投弹珠后轨迹如图所示,不计空气阻力,下列说法不正确的是()A.为了投进弹珠,可适当减小抛

2、出球的初速度B.为了投进弹珠,可适当抬高手臂C.为了投进弹珠,人往后退几步,稍稍远离小桶D.为了投进弹珠,人适当下蹲后再抛3.小球平抛运动的频闪照片如图所示,频闪时间间隔相等。若不计空气阻力,当小球在不同位置时,下列说法正确的是()A.加速度相同B.速度大小相等C.速度方向相同D.速度竖直分量大小相等4.如图所示为运动员在短道速滑比赛中过弯道。假定两位运动员在过弯道时保持各自的速率恒定,一位运动员在内道(1、v1),一位运动员在外道(2、v2),他们同时进入弯道同时出弯道,则他们的角速度与线速度大小的关系为()A.12,v1v2C.1=2,v1v2D.1v25.修正带的结构如图所示,包括上下盖

3、座、大小齿轮、压嘴座等部件,大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中,设大小齿轮相互吻合,a、b点分别位于大小齿轮的边缘,c点位于大齿轮的半径中点,当纸带匀速运动时()A.大小齿轮的转向相同B.a、b点的线速度相同C.b、c点的角速度相同D.b点的向心加速度最大6.(2021年浙江7月学考)如图所示,乒乓球从斜面上滚下后在水平桌面上沿直线运动。在与乒乓球运动路线垂直的方向上横放一个纸筒(纸筒开口略大于乒乓球直径)。人趴在桌子边沿并鼓起嘴巴正对纸筒口,当乒乓球经过筒口时,对着乒乓球向筒口吹气,则乒乓球被吹后()A.保持原运动方向继续前进B.一定能沿吹气方向进入纸筒C.偏离原运动方向滚向纸筒左侧D.偏离原运动

4、方向滚向纸筒右侧7.如图所示,这是游乐场中名为“摇头飞椅”的设备,其机顶上的“伞盖”可以在不同角度的平面内旋转,在某段时间内,“伞盖”在水平面内稳定旋转,使游客和椅子也在水平面内匀速转动。则“伞盖”保持在水平面内匀速旋转的过程中,下列说法正确的是()A.游客所需向心力由重力和绳子的拉力提供B.游客所受合力做正功C.若转速变大,游客将受到离心力作用D.若转速变大,游客将会做离心运动8.洗衣机的甩干筒在旋转时有衣服附在筒壁上,则此时()A.衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力、离心力作用B.衣服随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁的弹力和重力的合力提供C.筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大D.筒壁对衣服的弹

5、力随着衣服含水量的减少而减小9.“摩天轮”是游乐场非常受欢迎的项目。如图所示,一摩天轮在竖直平面内匀速转动,其半径为40 m,转动一周的时间为1 min,有一质量为50 kg的游客在观光舱中随摩天轮转动,计算时取=3,g取10 m/s2,下列说法正确的是()A.游客在运动过程中所受合力不变B.游客过最高点的速度约为20 m/sC.游客在最低点,观光舱对游客的作用力约为520 ND.游客在与圆心等高处,观光舱对游客的作用力竖直向上10.如图所示,小球从静止开始沿光滑曲面轨道AB滑下,从B端水平飞出,落到一个与地面成=37的斜面上,撞击点为C。已知斜面上端与曲面末端B相连,A、B间的高度差为h,则

6、B点运动到C点的时间为()A.3h2gB.3hgC.22h3gD.832hg11.关于万有引力,下列说法正确的是()A.万有引力只有在研究天体与天体之间的作用时才有价值B.由于一个苹果的质量很小,所以地球对它的万有引力几乎可以忽略C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近12.我国已在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭,成功将虹云工程技术验证卫星发射升空,卫星进入预定轨道。若将卫星运动看作匀速圆周运动,通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期T和转动速度v,已知该卫星质量只有47 kg,引力常量为G,且不考虑地球自转的影响,

7、根据以上信息无法计算出()A.卫星受到的向心力B.卫星运行的向心加速度C.地球的密度D.地球的质量13.一名航天员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的直径也是地球直径的一半,那么这名航天员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的()A.14B.12C.2倍D.4倍14.有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b在近地轨道做匀速圆周运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示。关于这四颗卫星,下列说法正确的是()A.a的向心加速度等于重力加速度gB.c在4 h内转过的圆心角是6C.在相同时间内,这四个卫星中

8、b转过的弧长最长D.d的圆周运动周期有可能是20小时15.某位同学设想的人造地球卫星轨道(卫星发动机关闭)如图所示,其中不可能的是()16.关于经典力学,下列说法正确的是()A.适用于宏观物体的低速运动B.仅适用于微观粒子的运动C.经典力学中,物体的质量与其运动速度有关D.经典力学中,物体的长度与其运动速度有关17.如图所示为我国首颗高分辨率光学成像卫星高分四号,关于这颗地球同步卫星的相关说法正确的是()A.卫星相对地心是静止的B.卫星运动的速度不变C.研究该卫星的运动轨迹时不能将其看成质点D.相对地面卫星的位置坐标不发生变化18.2020年12月1日,嫦娥五号探测器着陆月球,持续约2天的月面

9、工作,采集2千克左右的月球样品。嫦娥五号探测器在着陆之前先贴近月球表面做匀速圆周运动,测得探测器绕月运行周期为T。已知引力常量为G,由以上数据能求出的物理量是()A.月球的第一宇宙速度B.月球的质量C.月球表面的重力加速度D.月球的密度二、非选择题(共5小题,共46分)19.(8分)在“研究平抛运动”的实验中:(1)研究平抛运动,下面哪些做法可以减小实验误差。A.使用密度大、体积小的钢球B.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦C.实验时,让小钢球每次都从同一高度由静止开始滚下D.使斜槽末端切线保持水平(2)为使小钢球水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查方法是。(3)小钢球抛出点的位置必

10、须及时记录在白纸上,然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴,竖直线是用来确定的。(4)某同学在做研究平抛运动的实验中,忘记记下小钢球做平抛运动的起点位置O,A为小钢球运动一段时间后的位置,根据如图所示图像,求出小钢球做平抛运动的初速度为 m/s。(g取10 m/s2)20.(8分)用如图所示的向心力演示仪探究向心力大小与半径(R)、角速度()、质量(m)的关系。匀速转动手柄,可以使塔轮和旋臂随之匀速转动,两边标尺露出红白相间的等分格数可以粗略地表示两个球的向心力的比值。回答下列问题:(1)下列实验的实验方法与本实验相同的是。A.验证力的平行四边形定则B.验证牛顿第二定律C.伽利略对自由落体

11、的研究(2)皮带放在相同的塔轮半径上,两小球放在如图中两旋臂的相同半径位置上,则选用两个小球的大小相同、材质(选填“相同”或“不相同”)。(3)向心力演示仪提供了两个圆周运动通过两运动的对比来探究向心力与其他三个因素的关系,这里还用到了另一个实验方法对比实验法。相同材质的两小球,分别放在两旋臂的相同半径位置上,皮带放在半径之比等于31的塔轮半径上,则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为。多次改变皮带位置,通过对比皮带位置半径之比和向心力大小之比的对比值,可以发现向心力F与成正比。21.(8分)我国将在2030年前后实现航天员登月计划,航天员登上月球后进行相关的科学探测与实验。若航天员乘坐的宇宙

12、飞船在离月球表面高度为H处绕月球做匀速圆周运动,其周期为T。已知月球的半径为R,引力常量为G。求:(1)宇宙飞船绕月球做匀速圆周运动的速率v;(2)月球的质量M;(3)月球的“第一宇宙速度”v1。22. (10分)如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好无碰撞地落在邻近平台的一倾角为=53的光滑斜面顶端,并沿光滑斜面下滑。已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8 m,重力加速度g取10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6,求:(1)小球水平抛出的初速度v0的大小;(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离x。23.(12分)某同学站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为

13、m的小球(可视为质点),甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动,如图所示。某次当球运动到最低点时,绳恰好断裂。已知握绳的手下端离地高度为d,到球的距离为0.75d,当绳的拉力达到13mg时就会断裂,重力加速度为g,忽略手的运动半径和空气阻力,球落地即保持静止。(1)求绳恰好断裂时球的速度大小;(2)求球脱离绳后在空中运动的水平位移大小;(3)保持手下端离地高度不变,改变绳长,使球重复上述运动,若绳仍在球运动到最低点时断裂,求绳长为多少时,球脱离绳后在空中运动的水平位移最大?该最大值为多少?阶段检测卷(四)曲线运动、万有引力与宇宙航行1.D解析 由题意知,黑板向左运动,水平方向粉笔相对黑板向右匀速

14、运动,竖直方向先向下加速再减速,根据运动的合成可知,粉笔受合外力先竖直向下,再竖直向上,根据力与轨迹的关系,即力指向轨迹弯曲的内侧,故D正确;A、B、C错误。2.B3.A解析 平抛小球的加速度恒定为竖直向下的g,即加速度相同,选项A正确;平抛小球的水平速度不变,竖直速度逐渐变大,则在不同位置速度大小和方向均不相同,选项B、C错误;平抛小球竖直方向做自由落体运动,则速度竖直分量逐渐变大,在不同位置的竖直速度分量大小不相等,选项D错误。4.C解析 两运动员同时进入弯道同时出弯道,则运动时间t相等,由v=lt可知,外轨运动员所走弧较长,则线速度较大,有v1v2,由=t可知,圆心角相同,时间相等,则1

15、=2,故选C。5.D6.D解析 乒乓球在向右运动时,垂直其运动方向吹气,乒乓球就受到垂直运动方向的作用力,类似平抛运动,因此该乒乓球应该会偏离原运动方向滚向纸筒右侧,选项A、B、C错误,D正确。7.D解析 游客所需向心力由重力和椅子的支持力的合力提供,故A错误;游客所受合力与速度垂直,不做功,故B错误;若转速变大,根据a=(2n)2r可知,当转速n变大时,向心加速度a增大,则所需向心力ma变大,合力小于向心力,则游客将会做离心运动,游客受到重力和椅子的支持力,并没有离心力,故C错误,D正确。8.D9.C解析 游客在运动过程中做匀速圆周运动,其受合力大小不变,方向时刻变化,故A错误;由速度公式v

16、=2rT=234060m/s=4m/s,故B错误;最低点由牛顿第二定律有FN-mg=mv2r得FN=mg+mv2r=5010+504240N=520N,故C正确;游客在与圆心等高处合力指向圆心,则此时观光舱对游客的作用力斜向上,故D错误。10.A11.D12.C13.C14.C15.D16.A17.D解析 同步卫星绕地心做圆周运动,A错误;卫星做圆周运动,速度方向时刻发生变化,B错误;研究该卫星的运动轨迹时能将其看成质点,因其大小和形状对研究的问题没有影响,C错误;同步卫星相对地面静止,所以相对地面卫星的位置坐标不发生变化,D正确。18.D解析 设月球及探测器质量分别为M、m,万有引力提供向心

17、力,有GMmR2=mR42T2,结合体积公式、密度公式V=43R3、=MV,联立可解得=3GT2,D正确。19.答案 (1)ACD(2)水平时小钢球处于平衡状态,放在槽口能静止不动(3)铅垂线(4)2.020.答案 (1)B(2)不相同(3)19角速度的二次方(2)解析 (1)探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验中采用的是控制变量法,A采用的是等效替代,B采用的是控制变量法,C采用的是理想实验法。(2)实验中,角速度、半径相同,要研究向心力与质量的关系,故两小球的材质应不相同。(3)皮带放在半径之比等于31的塔轮半径上,即转动角速度之比为13,由向心力公式F=mr2,质量、轨道半径相同

18、的情况下,向心力之比为19,则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为19。多次实验可以发现,向心力F与角速度的二次方(2)成正比。21.答案 (1)2(R+H)T(2)42(R+H)3GT2(3)2(R+H)TR+HR解析 (1)宇宙飞船绕月球做匀速圆周运动的速率v=st=2(R+H)T。(2)由万有引力提供向心力有GMm(R+H)2=m42T2(R+H)得M=42(R+H)3GT2。(3)由GMmR2=mv12R得v1=GMR=2(R+H)TR+HR。22.答案 (1)3 m/s(2)1.2 m解析 (1)由题意知,小球恰好无碰撞地落在斜面顶端,说明此时小球的速度方向与斜面平行,如图所示所以v

19、y=v0tan53,又vy2=2gh代入数据得vy=4m/s,v0=3m/s。(2)设小球离开平台到达斜面顶端所需时间为t1,由vy=gt1得t1=0.4s则x=v0t1=30.4m=1.2m。23.答案 (1)3gd(2)322d(3)0.5d6d解析 (1)绳刚好断裂时,由向心力公式有13mg-mg=mv020.75d解得v0=3gd。(2)球脱离绳后,由平抛运动的规律,竖直方向有d-0.75d=12gt02水平方向有x0=v0t0解得x0=322d。(3)绳刚好断裂时,由向心力公式有13mg-mg=mv2l球脱离绳后,由平抛运动的规律,竖直方向有d-l=12gt2水平方向有x=vt代入得x=24l(d-l)故当l=d-l即l=0.5d时,xmax=6d。