高三物理同步測試曲線運(yùn)動萬有引力定律

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載高三物理同步測試（4）：曲線運(yùn)動萬有引力定律本試卷分第一卷（挑選題）和第二卷（非挑選題）兩部分；共150 分考試用時120 分鐘第一卷（挑選題共40 分）一、此題共10 小題； 每道題4 分，共 40 分；在每道題給出的四個選項(xiàng)中，有的小題只有一個選項(xiàng)正確，有的小題有多個選項(xiàng)正確；全部選對的得4 分，選不全的得2 分，有選錯或不答的得0 分；1一個物體以初速度v0 從 a 點(diǎn)開頭在光滑水平面上運(yùn)動，一個水平力作用在物體上，物體的運(yùn)動軌跡如圖1 中的實(shí)線所示，圖中b 為軌跡上的一點(diǎn)，虛線是過a、b 兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，虛線和實(shí)線將水平面劃分5 個區(qū)域，就關(guān)于施力物體的位置，下

2、面說法正確選項(xiàng)（）a 假如這個力是引力，就施力物體肯定在區(qū)域b假如這個力是引力，就施力物體肯定在區(qū)域c假如這個力是斥力，就施力物體可能在區(qū)域d假如這個力是斥力，就施力物體肯定在區(qū)域圖 1 2以速度v0 水平拋出一小球，假如從拋出到某時刻小球的豎直分位移與水平分位移大小相等，以下判定正確選項(xiàng)（）a 此時小球的豎直分速度大小等于水平分速度大小b此時小球的速度大小為2v0c小球運(yùn)動的時間為2 v0/gd此時小球速度的方向與位移的方向相同3一個小球在豎直環(huán)內(nèi)至少做n 次圓周運(yùn)動，當(dāng)它第（n 2）次經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時，速度 是 7m/s；第（ n 1）次經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時，速度是5m/s，就小球在第n 次經(jīng)

3、過環(huán)的最 低點(diǎn)時的速度肯定滿意（）a v>1m/sb v=1m/sc v<1m/sd v=3m/s4如圖 2，從光滑的1/4 圓弧槽的最高點(diǎn)滑下的小物塊，滑出槽口時速度為水平方向，槽口與一個半球頂點(diǎn)相切，半球底面為水平，如要使小物塊滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圓弧軌道的半徑為r1，半球的半徑為r2，就 r1 與 r2 的關(guān)系為（）a r1 r2b r1 r2c r1 r2/2d r1 r2/25如圖3 所示，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過o 點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動；現(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動，圖中a、b 分別表示圖 2學(xué)習(xí)必備歡迎下載小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，就桿對小球的作用力

4、可能是（）a a 處為拉力， b 處為拉力b a 處為拉力， b 處為推力ca 處為推力， b 處為拉力d a 處為推力， b 處為推力6 20xx 年 10 月 15 日，我國勝利地發(fā)射了“神舟五號”載人飛船，經(jīng)過 21 小時的太空飛行， 返回艙于次日安全著陸；已知飛船在太空中運(yùn)行的軌道是一個橢圓，橢圓的一個焦點(diǎn)是地球的球心，如圖 3圖 4 所示，飛船在飛行中是無動力飛行，只受到地球的萬有引力作用，在飛船從軌道的a 點(diǎn)沿箭頭方向運(yùn)行到b 點(diǎn)的過程中，有以下說法：飛船的速度逐步增大飛船的速度逐步減小飛船的機(jī)械能守恒飛船的機(jī)械能逐步增大；上述說法中正確選項(xiàng)（）圖 4a b cd7在地球大氣層外有

5、很多太空垃圾繞地球做勻速圓周運(yùn)動，每到太陽活動期，由于受太陽的影響， 地球大氣層的厚度開頭增加，而使得部分垃圾進(jìn)入大氣層，開頭做靠近地球的 向心運(yùn)動，產(chǎn)生這一結(jié)果的緣由是（）a 由 于 太 空 垃 圾 受 到 地 球 引 力 減 小 而 導(dǎo) 致 的 向 心 運(yùn) 動b由于太空垃圾受到地球引力增大而導(dǎo)致的向心運(yùn)動 c地球的引力供應(yīng)了太空垃圾做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力，所以產(chǎn)生向心運(yùn)動的結(jié)果與空氣阻力無關(guān)d由于太空垃圾受到空氣阻力而導(dǎo)致的向心運(yùn)動8.為訓(xùn)練宇航員習(xí)慣失重，需要制造失重環(huán)境.在地球表面鄰近，可以在飛行器的座艙內(nèi)短時 間地完成失重.設(shè)某一飛機(jī)可作多種模擬飛行，令飛機(jī)于速率500m/s 時

6、進(jìn)入試驗(yàn)狀態(tài)，而速率為1000m/s 時退出試驗(yàn)， 就可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)?zāi)康那矣行в?xùn)練時間最長的飛行是a 飛機(jī)在水平面內(nèi)做變速圓周運(yùn)動，速度由500m/s 增加到 1000m/s b飛機(jī)在堅(jiān)直面內(nèi)沿圓孤俯沖，速度由500m/s 增加到 1000m/s 在最低點(diǎn) c飛機(jī)以500m/s 作豎直上拋運(yùn)動（關(guān)閉發(fā)動機(jī)）,當(dāng)它豎直下落速度增加到1000m/s時，開動發(fā)動機(jī)退出試驗(yàn)狀態(tài)d飛機(jī)以500m/s 沿某一方向作斜拋或平拋運(yùn)動（關(guān)閉發(fā)動機(jī)）,當(dāng)速度達(dá)到1000m/s時開動發(fā)動機(jī)退出試驗(yàn)狀態(tài)9小河寬為d，河水中各點(diǎn)水流速大小與各點(diǎn)到較近河岸邊的距離成正比，v 水 =kx ，k=4v 0/d ，學(xué)習(xí)必備歡迎下

7、載x 是各點(diǎn)到近岸的距離，小船船頭垂直河岸渡河，小船劃水速度為v0 ，就以下說法中正 確的是（）a 小船渡河的軌跡為曲線b. 小船到達(dá)離河岸d/2 處，船渡河的速度為2 v0 c小船渡河時的軌跡為直線d小船到達(dá)離河岸3d/4 處，船的渡河速度為10 v010早在 19 世紀(jì)，匈牙利物理學(xué)家厄缶就明確指出：“沿水平地面對東運(yùn)動的物體，其重量（即：列車的視重或列車對水平軌道的壓力）肯定要減輕；”后來，人們常把這類物理現(xiàn)象稱為“厄缶效應(yīng)”；如圖5 所示：我們設(shè)想，在地球赤道鄰近的地平線上，有一列質(zhì)量是m 的列車，正在以速率v，沿水平軌道勻速向東行駛；已知：（ 1）地球的半徑r；（2）地球的自轉(zhuǎn)周期t

8、；今日我們象厄缶一樣， 假如僅考慮地球自轉(zhuǎn)的影響（火車隨地球做線速度為2r/t 的圓周運(yùn)動）時，火車對軌道的壓力為n；在此基礎(chǔ)上，又考慮圖 5到這列火車勻速相對地面又附加了一個線速度v 做更快的圓周運(yùn)動，并設(shè)此時火車對軌道的壓力為n/，那么單純地由于該火車向東行駛而引起火車對軌道壓力減輕的數(shù)量（n n/）為（）a mv2/rb m v2/r+2 2/tvcm 2/tvd m v2/r+ 2/tv第二卷（非挑選題共 110 分 ）二、此題共三小題，21 分；把答案填在題中的橫線上或按題目要求作圖11（9 分）如圖6 甲所示是一個討論向心力與哪些因素有關(guān)的dis 試驗(yàn)裝置的示意圖，其 中做勻速圓周

9、運(yùn)動的圓柱體的質(zhì)量為m，放置在未畫出的圓盤上；圓周軌道的半徑為r， 力電傳感器測定的是向心力，光電傳感器測定的是圓柱體的線速度，以下是所得數(shù)據(jù)和圖 6 乙所示的f v， f v2， f v3 三個圖象：圖 6學(xué)習(xí)必備歡迎下載（1）數(shù)據(jù)表和圖乙的三個圖象，是在用試驗(yàn)探究向心力f 和圓柱體線速度v 的關(guān)系時，并保持圓柱體質(zhì)量不變，半徑r=0.1m 的條件下得到的；討論圖象后，可得出向心力f 和圓柱體速度v 的關(guān)系是；（2）為了討論f 與 r 成反比的關(guān)系，試驗(yàn)時除了保持圓柱體質(zhì)量不變外，仍應(yīng)保持物理量不變；（3）依據(jù)你已經(jīng)學(xué)習(xí)過的向心力公式以及上面 的圖線可以推算出， 本試驗(yàn)中圓柱體的質(zhì)量為；12

10、（ 6 分）如圖7 所示的演示試驗(yàn)中，a、b 兩球同時落地， 說明；某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖的試驗(yàn)： 將兩個質(zhì)量相等的小鋼球，從斜面的同一高度由靜止同時釋放，滑 道 2 與光滑水平板吻接，就他將觀看到的現(xiàn)象圖 7是，這說明；13（ 6 分）假設(shè)地球自轉(zhuǎn)速度達(dá)到使赤道上的物體“飄”起（完全失重），估量一下地球上一天等于h，（地球赤道半徑取6.4× 106m）；如要使地球的半面始終朝著太陽，另半面始終背著太陽，地球自轉(zhuǎn)周期等于天；（ g 取 10m/s2）三、此題共七小題，89 分；解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟；只寫出最終答案的不能得分；有數(shù)值運(yùn)算的題答案中必需明確寫出數(shù)值和

11、單位；14（ 12 分）在用高級瀝青鋪設(shè)的高速大路上，汽車的設(shè)計(jì)時速是108km/h ；汽車在這種路面上行駛時，它的輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重的0.6 倍；假如汽車在這種高速路的水平彎道上拐彎，假設(shè)彎道的路面是水平的，其彎道的最小半徑是多少？假如高速 路上設(shè)計(jì)了圓弧拱橋做立交橋，要使汽車能夠安全通過圓弧拱橋，這個圓弧拱橋的半徑至少是多少？（取g=10m/s2）15（ 12 分）如圖8 所示，水平臺ab 距地面 cd 高 h=0.8m ；有一小滑塊從a 點(diǎn) 以 6.0m/s的初速度在平臺上做勻變速直線運(yùn)動，并從平臺邊緣的b 點(diǎn)水平飛出，最終落在地面 上的d點(diǎn)；已知ab =2.20m，落地點(diǎn)

12、到平臺的水平距離為2.00m；（不計(jì)空氣阻力，學(xué)習(xí)必備歡迎下載g=10m/s2）求滑塊從a 到 d 所用的時間和滑塊與平臺的動摩擦因數(shù)；圖 816（ 13 分）依據(jù)天文觀測，月球半徑為r=1738km ，月球表面的重力加速度約為地球表面的重力加速度的1/6 ，月球表面在陽光照耀下的溫度可達(dá)127，此時水蒸氣分子的平均速度達(dá)到v0=2000m/s ；試分析月球表面沒有水的緣由；（取地球表面的重力加速度g=9.8m/s2）（要求至少用兩種方法說明）17（ 13 分）有一空間探測器對一球狀行星進(jìn)行探測，發(fā)覺該行星上無生命存在，在其表面上，卻掩蓋著一層厚厚的凍結(jié)的二氧化碳（干冰）；有人建議利用化學(xué)方法

13、把二氧化碳 分解為碳和氧氣而在行星上面產(chǎn)生大氣；由于行星對大氣的引力作用，行星的表面就存在肯定的大氣壓強(qiáng)；假如1s 分解可得到106kg 氧氣，需使行星表面得到的壓強(qiáng)至少為p=2× 104pa，那么請你估算一下，至少需多少年才完成？已知行星表面的溫度較低，在此情形下，二氧化碳的蒸發(fā)不計(jì)，探測器靠近行星表面運(yùn)動的周期為2h，行星的半徑r=1750km ；大氣層的厚度與行星的半徑相比很小，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字；學(xué)習(xí)必備歡迎下載18（13 分）在光滑的水平面上釘兩個釘子 a 和 b，相距 20cm，用一根 1m 長的細(xì)繩一端系一質(zhì)量為 0.4kg 的小球，另一端固定在釘子 a 上；開頭時小

14、球與釘子 a、b 在同始終線上，然后使小球以 2m/s 的速率開頭在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動；如繩子能承擔(dān)的最大拉力是 4n，那么從開頭到繩斷所經(jīng)受的時間是多少？19（ 13 分）我們每個同學(xué)都記得學(xué)校課本中有一篇月球之謎，內(nèi)配有一張1969 年人類首次登月的照片，至今印象深刻；而“嫦娥奔月”、“廣寒宮”等古老的傳奇都說明中國 人自古就對月球布滿了深厚的感情，那么月球上究竟有沒有人類居住，這些至今是個迷，于是探測月球成為很多人的理想；可喜的是，20xx年，現(xiàn)代版“嫦娥奔月”將正式開演；如圖 9 所示，登月飛船以速度v0 繞月做圓周運(yùn)動，已知飛船質(zhì)量為m=1.2× 104kg，離月球表面的高

15、度為h=100km ；飛船在a 點(diǎn)突然向前做短時間噴氣，噴氣的相對速度為 u=1.0× 104m/s，噴氣后飛船在a 點(diǎn)速度減為va，于是飛船將沿新的橢圓軌道運(yùn)行；為使飛船能在圖中b 點(diǎn)著陸（ a、 b 連線通過月球中心，即a、b 點(diǎn)分別是橢圓軌道的遠(yuǎn)月點(diǎn)和近月點(diǎn)） ，求噴氣時需要消耗多少燃料？已知月球的半徑為r=1700km ，月球表面的重力加速度為g=1.7m/s2（選無限遠(yuǎn)處為零勢能點(diǎn)，物體的重力勢能大小為ep= gmm /r）圖 9學(xué)習(xí)必備歡迎下載20（ 13 分）為了迎接太空時代的到來，美國國會通過一項(xiàng)方案：在2050 年前建造成太空升降機(jī)，就是把長繩的一端擱置在地球的衛(wèi)星

16、上， 另一端系住升降機(jī)， 放開繩，升降機(jī)能到達(dá)地球上，人坐在升降機(jī)里，在衛(wèi)星上通過電動機(jī)把升降機(jī)拉到衛(wèi)星上.已知地球表面的重力加速 g 10m/s2 ，地球半徑 r 6400km. 求：（1）某人在地球表面用彈簧測力計(jì)稱得重800n，站在升降機(jī)中.當(dāng)升降機(jī)以加速度ag（ g為地球表面處的重力加速度）垂直地面上升， 這時此人再一次用同一彈簧測力計(jì)稱得視重為 850n ，忽視地球公轉(zhuǎn)的影響，求升降機(jī)此時距地面的高度；（2）假如把繩的一端擱置在同步衛(wèi)星上，繩的長度至少為多長？學(xué)習(xí)必備歡迎下載參考答案12345678910accadabcdcab3a 每做一次圓周運(yùn)動缺失的能量為m72 52/2，可知

17、 n 次經(jīng)過最低點(diǎn)的速度可能為1m/s，又至少能做n 次，所以速度要大于1m/s；5 ab 小 球以o 點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動；在最低點(diǎn)時，小球受重力外，仍有桿的拉力作用，只有桿對小球向上拉時，小球才能繞o 點(diǎn)做圓周運(yùn)動，故桿對小球只能 是拉力；在最高點(diǎn)，桿對小球可以向下拉，也可以向上推；當(dāng)小球速度小于gl 時，桿對小球向上推，當(dāng)小球速度大于gl 時，桿對小球向下拉；所以ab 正確；11（1） f =0.88v2（ 2）線速度（ 3）0.088kg12平拋運(yùn)動在豎直方向上是自由落體運(yùn)動球 1 落到光滑水平板上并擊中球2平拋運(yùn)動在水平方向上是勻速運(yùn)動13 1.4h365分析：在地面鄰近有

18、gmm / r2mg ，赤道上的物體“飄”起來時gmm/r 2m42 r / t 2 ，所以 t=1.4h；當(dāng)?shù)厍虻囊幻媸冀K朝著太陽時，地球的自轉(zhuǎn)周期應(yīng)和繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)周期相同；14解：汽車在水平路面上拐彎，或視為汽車做勻速圓周運(yùn)動，其向心力是車與路面間的最大靜摩擦力，有mv2 / r0.6mg由速度 v= 30m/s，得彎道半徑r >150m ；汽車過拱橋， 看作在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，到達(dá)最高點(diǎn)時， 有 mv2 / rmgn為了保證安全，車對路面的壓力n 必需大于零；有mv 2 / rmg就 r>90m ；15解：設(shè)小滑塊從a 運(yùn) 動到b 所用時間為t1，位移為s1，加速

19、度為a；從 b 點(diǎn)飛出的速度為 vb，從 b 點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平位移為s2，飛行時間為t2；小滑塊在ab 之間做勻減速直線運(yùn)動v bv0at122vbv02as1依據(jù)牛頓其次定律列出在 bd 間做平拋運(yùn)動hmgma221 gt 2s2v0t 2從 a 到 d 所 用 時 間 tt1t 2聯(lián)立求解，得t0.8 s0.2516解： 方法一： 假定月球表面有水，就這些水在127時達(dá)到的平均速度v0=2000m/s 必 須小于月球表面的第一宇宙速度，否就這些水將不會降落回月球表面，導(dǎo)致月球表面無水；1取質(zhì)量為m 的某水分子，由于gmm /r2=mv 2/r2，mg 月=gmm /r2，g 月=g/6 ，

20、所以代入數(shù)據(jù)解得 v1=1700m/s ，v1 v0，即這些水分子會象衛(wèi)星一樣繞月球轉(zhuǎn)動而不落到月球表面， 使月球表面無水；方法二：設(shè)v0=2000m/s 為月球的第一宇宙速度，運(yùn)算水分子繞月球的運(yùn)行半徑r1，如0果 r1r，就月球表面無水； 取質(zhì)量為m 的某水分子， 由于 gmm /r12=mv2/r12，學(xué)習(xí)必備歡迎下載2mg 月 =gmm /r1，g 月 =g/6 ，所以 r1=v02/g 月=2.449 ×10m，r1 r，即以 2000m/s6的速度運(yùn)行的水分子不在月球表面，也即月球表面無水；方法三： 假定月球表面有水，就這些水所受到的月球的引力必需足以供應(yīng)水蒸氣分子在2月

21、球表面所受到的向心力，即應(yīng)滿意：mg 月 gmm /r， 當(dāng) v=v0=2000m/s 時 ，g 月 v02/r=2.30m/s2，而現(xiàn)在月球表面的重力加速度僅為g/6=1.63m/s2，所以水分子在月球表面所受的重力不足以供應(yīng)2000m/s 所對應(yīng)的向心力， 也即月球表面無水；方法四： 假定有水， 就這些水所受到的月球的引力必需足以供應(yīng)水蒸氣分子在月球表面所受到的向心力，即應(yīng)滿意：mg 月 gmm /r2，即應(yīng)有g(shù) 月 r v2 而實(shí)際上： g62226222月 r=2.84×10 m/s ， v0=4× 10 m/s ，所以v0g 月 r 即以 2000m/s 的速度運(yùn)

22、行的水分子不能存在于月球表面，也即月球表面無水；17解：設(shè)探測器的質(zhì)量為m，行星的質(zhì)量為m ，依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力，可得gmm /r2=m2 /t2r，所以 gm =4 2r3/t2大氣的質(zhì)量可近似表示為m0=4 r 2p/g依據(jù)萬有引力定律，mg=gmm /r 2，所以g=gm /r2所以m0=4 r2pt2/4 2r=5.8 ×1017kg由于 1s 可分解得到106kg 氧氣，就分解5.8× 1017kg 所需： t =5.8× 1011s=1.8×104 年18解：當(dāng)小球繞a 以 1m 的半徑轉(zhuǎn)半圈的過程中，拉力是tmv2/ r1=1.6n ，1此時繩子不斷；當(dāng)小球繞b 以 0.6m 的半徑轉(zhuǎn)半圈的過程中，拉