北京市-2020屆高考物理專題3牛頓運(yùn)動(dòng)定律與曲線運(yùn)動(dòng)專題卷(含答案).doc

1、專題3牛頓運(yùn)動(dòng)定律與曲線運(yùn)動(dòng)說明：1.本卷主要考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律與曲線運(yùn)動(dòng)。2.考試時(shí)間60分鐘，滿分100分。、選擇題：本題共 8小題，每小題6分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第 15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第 68題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的 得3分，有選錯(cuò)的得0分。1. （2017 湖北襄陽調(diào)研）如圖所示，A、B是繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的兩顆衛(wèi)星，A B兩衛(wèi)星與地心的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積之比為則A、B兩衛(wèi)星的周期的比值為（B. kD. k32A k3C. k29 A【解析】由題意可知2T兀Rr2f ¥ =k,即魯=k,根據(jù)開普勒第三定律,_RA TA廣 Ta

2、3 ,有鬲=元，聯(lián)立可得tb = k3,選項(xiàng)B、C均錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確.2. （2017 內(nèi)蒙古部分學(xué)校聯(lián)考）已知一質(zhì)量為m的物體分別靜置在北極與赤道時(shí)，物體對(duì)地面的壓力差為 AN,假設(shè)地球是質(zhì)量分布均勻的球體，半徑為R則地球的自轉(zhuǎn)周期為(【解析】B.D.由于地球的自轉(zhuǎn)，所以在兩極有/TN2兀仔R2兀mA N2GRMmG極，在赤道有GRMm+mr,又因?yàn)橹亓Υ笮〉扔谖矬w對(duì)地面的壓力大小，所以24A N= G 極 一 G 赤=m 7 R 則 T= 2選項(xiàng)A正確.3. （2017 山東濰坊統(tǒng)考）如圖所示，在斜面頂端以速度vi向右拋出小球時(shí)，小球落在斜面上的水平位移為X1,在空中飛行時(shí)間為t1；以速度

3、V2向右拋出小球時(shí)，小球落在斜面上的水平位移為X2,在空中飛行時(shí)間為t 2.下列關(guān)系式正確的是（）X1 V1A.=一X2 V22X1V1B. = 2X2V211 XiCE=X2211 ViD. = 2t2V2【解析】 設(shè)斜面的傾角為 a，小球由拋出到落到斜面上時(shí)，水平位移與豎直位移分別為x、y.則tan a =X,又豎直方向y=2t2,水平方向x=Vt ,整理可得t =2vtan a2v2tan a8V, X=g,xaV2,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；由以上分析可知2 2xtan at2=即t2x,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.4. （2017 內(nèi)蒙古聯(lián)考）如圖所示，內(nèi)部為豎直光滑圓軌道的鐵塊靜置在粗糙的水平地

4、 面上，其質(zhì)量為 M有一質(zhì)量為m的小球以水平速度 vo從圓軌道最低點(diǎn) A開始向左運(yùn)動(dòng)，小球沿圓軌道運(yùn)動(dòng)且始終不脫離圓軌道，在此過程中，鐵塊始終保持靜止，重力加速度大小為 g,則下列說法正確的是（）A.地面受到的壓力一定大于 MgB.小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)與鐵塊間可能無作用力C.經(jīng)過最低點(diǎn)A時(shí)小球處于失重狀態(tài)D.小球在圓軌道左側(cè)運(yùn)動(dòng)的過程中，地面受到的摩擦力方向可能向右【解析】 若小球恰好通過 C點(diǎn)，重力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則小球與鐵塊間無作用力，地面受到的壓力為 Mg選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若小球恰好到達(dá) B點(diǎn)時(shí)速度為零，則小球與鐵塊間無作用力，選項(xiàng)B正確；小球經(jīng)過最低點(diǎn) A時(shí)具有豎直向上的加速度， 則此時(shí)

5、小球處于超重狀態(tài)，選項(xiàng) C錯(cuò)誤；小球在圓軌道左側(cè)運(yùn)動(dòng)的過程中，地面可能不受摩擦力，也可能 受到水平向左的摩擦力，故選項(xiàng) D錯(cuò)誤.5. （2017 黑龍江五校聯(lián)考）如圖所示，A為近地氣象衛(wèi)星，B為遠(yuǎn)地通訊衛(wèi)星，假設(shè)它們都繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知地球半徑為R,衛(wèi)星A距地面高度可忽不計(jì)，衛(wèi)星 B距地面高度為h,不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力.則下列說法正確的是（）A.若兩衛(wèi)星質(zhì)量相等，發(fā)射衛(wèi)星B需要的能量少B.衛(wèi)星R3A與衛(wèi)星B運(yùn)行周期之比為7KC.衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行的加速度大小之比為R+ hD.衛(wèi)星R+ hA與衛(wèi)星B運(yùn)行速度大小之比為R【解析】 雖然衛(wèi)星B的速度小于衛(wèi)星 A的速度，但衛(wèi)星 B的軌道比衛(wèi)星

6、 A的高，所具有的引力勢(shì)能大，所以發(fā)射衛(wèi)星B需要的能量大，選項(xiàng) A錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律可知，所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行周期之比為R3R+ h3'則選項(xiàng)b錯(cuò)誤;由警ima則a=詈 所以衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行的加速度大小之比為_2R+ h-r，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;衛(wèi)星A與2GMmmv ，口 了=得v=衛(wèi)星B運(yùn)行速度大小之比為R+ h所以選項(xiàng)D正確.R6. （2017 陜西寶雞質(zhì)檢）（多選）如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒固定在地面上，圓錐筒的軸線豎直.一個(gè)小球貼著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡由 A軌道緩慢下降到 B軌道，則在

7、此過程中（A.小球運(yùn)動(dòng)的線速度逐漸減小B.小球運(yùn)動(dòng)的周期逐漸減小C.小球的向心加速度逐漸減小D.小球運(yùn)動(dòng)的角速度逐漸減小由于微弱的空氣阻力作用,）【解析】 由于受到空氣阻力，克服阻力做功，小球運(yùn)動(dòng)的線速度逐漸減小，選項(xiàng) A正mg 2確；小球的運(yùn)動(dòng)軌跡由A軌道緩慢下降到B軌道，受力情況不變，由 寸”3,可知2軌跡半徑r減小，小球運(yùn)動(dòng)的角速度 增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由T=，可知小球運(yùn)動(dòng)的周 3，. ，一 ,. mg 、，一 一期T減小，選項(xiàng)B正確；由嬴1=ma可知小球運(yùn)動(dòng)白向心加速度a不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.【答案】 AB7. （2017 云南七校聯(lián)考）（多選）嫦娥五號(hào)探測(cè)器將由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌衛(wèi)

8、 星發(fā)射中心發(fā)射升空. 如果嫦娥五號(hào)經(jīng)過若干次軌道調(diào)整后，先在距離月球表面 h的高度處繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 然后開啟反沖發(fā)動(dòng)機(jī)， 嫦娥五號(hào)著陸器暫時(shí)處于懸停狀態(tài)，最后實(shí)現(xiàn)軟著陸，自動(dòng)完成月面樣品采集， 并從月球起飛，返回地球.月球的半徑為R且小于地球的半徑，月球表面的重力加速度為go且小于地球表面的重力加速度，引力常量為 G不考慮月球的自轉(zhuǎn)，則下列說法正確的是（）A.嫦娥五號(hào)探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度可能大于地球的第一宇宙速度B.月球的平均密度3go4兀GRC.嫦娥五號(hào)探測(cè)器在繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的t時(shí)間內(nèi)，繞月球運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)R+ htR2 氏 R+ h, g0D.根據(jù)題給數(shù)據(jù)可求出月球的

9、第一宇宙速度MP = ;所以4兀r33【解析】 設(shè)月球的質(zhì)量為 M對(duì)于在月球表面處質(zhì)量為 mo的物體有mogo= Gy,又因?yàn)?3gL 選項(xiàng)B正確；嫦娥五號(hào)探測(cè)器在圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，有G pMm 24 兀 GRRV h= miy2（ R+ h）, 解得 T=0 j , 故繞月球運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù) n= z.= -TR , goT 2 兀 R+ h、,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù) m, go=ni R,得月球的第一宇宙速度 v=gR選項(xiàng)D正確;因?yàn)樵虑虻陌霃叫∮诘厍虻陌霃?，月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，所以月球的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故嫦娥五?hào)探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度小于地球的第一

10、宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.【答案】BD8. （2017 四川重點(diǎn)中學(xué)模擬）（多選）如圖所示為一半徑為 R的水平轉(zhuǎn)盤，兩可視為質(zhì) 點(diǎn)、質(zhì)量分別為 m和2m的滑塊P、Q用一質(zhì)量不計(jì)的原長(zhǎng)為 1.5 R的橡皮筋相連，當(dāng)滑塊 P、 Q隨水平轉(zhuǎn)盤以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊 P、Q到轉(zhuǎn)盤圓心的距離分別為1.5R和R已知兩滑塊與轉(zhuǎn)盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,且橡皮筋滿足胡克定律， 勁度系數(shù)為k,重力加速度大小為 g,假設(shè)兩滑塊與轉(zhuǎn)盤之間的最大靜摩擦力均等于滑動(dòng)摩擦力，kRw mg則（）A當(dāng)3 八 暫時(shí)，滑塊P與水平轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力為零 3mB-當(dāng)時(shí)，滑塊Q與水平轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力為零 2mC.當(dāng)+譬時(shí)，滑塊Q將要發(fā)生

11、滑動(dòng)，而滑塊 P仍相對(duì)水平轉(zhuǎn)盤靜止 ,2m RD.當(dāng)3=、/學(xué)+梁時(shí)，滑塊P將要發(fā)生滑動(dòng)，而滑塊 Q仍相對(duì)水平轉(zhuǎn)盤靜止3m 3R【解析】 當(dāng)兩滑塊隨水平轉(zhuǎn)盤以角速度 3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，橡皮筋處于伸長(zhǎng)狀態(tài)， 此時(shí)橡 皮筋的拉力大小為 Fo=kR,且m次kR當(dāng)滑塊Q與水平轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力剛好為零時(shí)，則有kR= 2moQR,解得E 此時(shí)，又加1滑塊 P, mo Q-1.5R= 0.75 kR滑塊P未滑動(dòng),2選項(xiàng)B正確；當(dāng)滑塊 P與水平轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力剛好為零時(shí)，則有kR= m p- 1.5 R解得cop =、償>coq,則此時(shí)對(duì)于滑塊 Q,2mio PR= 4kR<kR+ 2 mg說明滑塊

12、Q未滑動(dòng)，但與轉(zhuǎn) ,3m3盤問有摩擦，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)滑塊Q將要發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，由kR+ 2 mg= 2m'觸 解得'q= pkmPR ；當(dāng)滑塊 P將要發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，由kR+mg= mZP-1.5R解得 33, Q>3' P,則滑塊P先發(fā)生滑動(dòng)，選項(xiàng) C錯(cuò)誤，D正確.：i1 3m 3R【答案】BD二、非選擇題：本大題共 4小題，共52分。按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文 字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中 必須明確寫出數(shù)值和單位。9. （2017 安徽六校學(xué)生素質(zhì)測(cè)試 ）無線通信是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播 的特性進(jìn)

13、行信息交換的一種通信方式.其中的“藍(lán)牙”技術(shù)在生活中很常見，它實(shí)際上是一種短距離無線電技術(shù)， 利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化掌上電腦、筆記本電腦和移動(dòng)電話手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，“藍(lán)牙”技術(shù)最明顯的缺點(diǎn)是受距離限制，即設(shè)備間超過一定距離就無法通信，某中學(xué)物理學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)來研究移動(dòng)設(shè)備的“藍(lán) 牙”通信能力，讓兩輛帶有“藍(lán)牙”通信能力且總質(zhì)量相等的小車A、B分別沿如甲圖所示的足夠長(zhǎng)的軌道 ai和bi勻速運(yùn)動(dòng)，兩車的速度分別為va= 10 m/s和vb= 5 m/s同方向勻速行駛，兩軌道的距離為d=5<3 m,當(dāng)兩車間的距離超過 L= 103 m時(shí)兩車就無法“藍(lán)牙” 通信

14、.（1）若兩車在直軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力大小與速度關(guān)系滿足Ff = kv2（其中k為常數(shù)）,求A、B兩車在直軌道上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械功率之比；（2）求兩車在直軌道上同方向運(yùn)動(dòng)的過程中，最長(zhǎng)能連續(xù)通信時(shí)間；（忽略信號(hào)傳遞的時(shí)間）（3）實(shí)驗(yàn)小組通過上述實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，直線軌道受場(chǎng)地的限制會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的連續(xù)測(cè)試能力，決定將軌道改為圓形，如乙圖所示，讓A、B兩車分別在軌道 a2和b2順時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道a2和b2的半徑分別為 R= 10 m和F2= 20 m,求這種情形兩車最長(zhǎng)能連續(xù)通信時(shí)間. 2【解析】（1）勻速行駛過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力等于阻力F= Ff=kv ,則根據(jù)功率公式，有P= F

15、v, r PA 8代入數(shù)值，可得五=不PB 1(2)兩車沿軌道方向的距離為 x時(shí)，恰好能通信，由幾何關(guān)系，可知L2=x2+d2,解得x=15 m.連續(xù)通信時(shí)間t滿足VAt VBt = 2x,解得t = 6 s.(3)兩車在軌道做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度分別為VA3 a=r = 1 rad/sVB1 =-rad/s.4如圖所示，當(dāng)兩車恰能通信時(shí)分別位于M和N,由幾何知知可知， MNO為直角三角. 一.兀 .、形，其中”=,則兩車能連續(xù)通信時(shí)間 t '滿足3At ' 3Bt ' = 2a , 3【答案】(1)8 : 1 (2)6 s (3)萼s 910. (2017 重慶江北區(qū)聯(lián)考

16、)如圖所示，傾角為 37°的斜面長(zhǎng)l=1.9 m,在斜面底端 正上方的O點(diǎn)將一小球以vo=3 m/s的速度水平拋出，與此同時(shí)由靜止釋放斜面頂端的滑塊， 經(jīng)過一段時(shí)間后，小球恰好能夠以垂直于斜面的速度在斜面P點(diǎn)處擊中滑塊。(小球和滑塊均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度 g取9.8 m/s 2, sin 37 ° = 0.6 , cos 37 = 0.8),求：(1)拋出點(diǎn)O離斜面底端的高度；(2)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)?！窘馕觥?1)設(shè)小球擊中滑塊時(shí)的速度為V,豎直速度為Vy,如圖所示，由幾何關(guān)系得Vo-=tan 37Vy設(shè)小球下落的時(shí)間為t,豎直位移為y,水平位移為x,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律

17、得vy= gt ,y = 2gt2,x= Vot設(shè)拋出點(diǎn)到斜面底端的高度為h,由幾何關(guān)系得h= y + xtan 37 °聯(lián)立解得h= 1.7 m。(2)設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，滑塊的位移為s,由幾何關(guān)系得xs= lcos 3712設(shè)滑塊的加速度為 a,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 s = 2at2對(duì)滑塊，由牛頓第二定律得m(sin 37 ° mgcos 37 ° = ma聯(lián)立解得=025?！敬鸢浮?1)1.7 m (2)0.12511. (2017北京朝陽期中)某游樂設(shè)施如圖所示，由半圓形AP所口直線形BC組成的細(xì)圓管軌道固定在水平桌面上(圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多)，軌道內(nèi)壁光滑。已知A

18、PBffB分的半徑 R=0.8 m BC段長(zhǎng)L=1.6 mi彈射裝置將一質(zhì)量n=0.2 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速度vo從A點(diǎn)彈入軌道，小球從C點(diǎn)離開軌道水平拋出，落地點(diǎn)D離C點(diǎn)的水平距離為s=1.6 m,2 .一 桌子的圖度h=0.8 m ,不計(jì)空氣阻力，取 g=10 m/s 。求：(1)小球水平初速度 Vo的大??；(2)小球在半圓形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度以及從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間t;(3)小球在半圓形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)圓管對(duì)小球的作用力F的大小。【解析】(1)小球在水平面上運(yùn)動(dòng)速率不變，離開桌子后做平拋運(yùn)動(dòng)， 水平方向：s=vot豎直方向：h='gt2代入數(shù)據(jù)可得：Vo=4 m/

19、s。.(2)小球在半圓形軌道內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，角速度 3=.代入數(shù)據(jù)得:3 =5 rad/s句十L小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間t二 '二代入數(shù)據(jù)得 t =0.2 X (兀 +2) s=1.028 s 。(3)小球在半圓形軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)圓管對(duì)小球水平方向的力Fn提供小球的向心力Fn=細(xì)圓管對(duì)小球豎直方向的力 F平衡小球的重力 F=mg所以作用力大小F合=代入數(shù)據(jù)得：F合=2 網(wǎng)No【答案】(1) 4 m/s (2) 1.028 s(3) 2 N12. (2017 湖南十校聯(lián)考)如圖所示，BCM固定在豎直平面內(nèi)的半徑為r = 10 m的圓弧形光滑絕緣軌道，O為圓心，OC豎直，OD水平，O* OC司夾角為53° ,整個(gè)空間分布 著范圍足夠大的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng).從A點(diǎn)以初速度vo=9 m/