高中物理學(xué)考復(fù)習(xí)階段檢測卷4曲線運動、萬有引力與宇宙航行含答案

階段檢測卷(四)曲線運動、萬有引力與宇宙航行一、選擇題(本題共18小題,每小題3分,共54分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分)1.現(xiàn)在很多教室都安裝可以沿水平方向滑動的黑板,在黑板以某一速度向左勻速運動的同時,一位教師用粉筆在黑板上畫線,粉筆相對于墻壁從靜止開始先勻加速向下畫,接著勻減速向下畫直到停止,則粉筆在黑板畫出的軌跡可能為圖中的()2.同學(xué)們課間在玩一種叫“扔彈珠”的游戲,水平地面放置一小桶,規(guī)則是將彈珠水平拋出,人站在畫線區(qū)域外,投入小桶可得分。某次同學(xué)投彈珠后軌跡如圖所示,不計空氣阻力,下列說法不正確的是()A.為了投進彈珠,可適當(dāng)減小拋出球的初速度B.為了投進彈珠,可適當(dāng)抬高手臂C.為了投進彈珠,人往后退幾步,稍稍遠離小桶D.為了投進彈珠,人適當(dāng)下蹲后再拋3.小球平拋運動的頻閃照片如圖所示,頻閃時間間隔相等。若不計空氣阻力,當(dāng)小球在不同位置時,下列說法正確的是()A.加速度相同B.速度大小相等C.速度方向相同D.速度豎直分量大小相等4.如圖所示為運動員在短道速滑比賽中過彎道。假定兩位運動員在過彎道時保持各自的速率恒定,一位運動員在內(nèi)道(ω1、v1),一位運動員在外道(ω2、v2),他們同時進入彎道同時出彎道,則他們的角速度與線速度大小的關(guān)系為()A.ω1<ω2,v1=v2 B.ω1>ω2,v1<v2C.ω1=ω2,v1<v2 D.ω1<ω2,v1>v25.修正帶的結(jié)構(gòu)如圖所示,包括上下蓋座、大小齒輪、壓嘴座等部件,大小齒輪分別嵌合于大小軸孔中,設(shè)大小齒輪相互吻合,a、b點分別位于大小齒輪的邊緣,c點位于大齒輪的半徑中點,當(dāng)紙帶勻速運動時()A.大小齒輪的轉(zhuǎn)向相同B.a、b點的線速度相同C.b、c點的角速度相同D.b點的向心加速度最大6.(2021年浙江7月學(xué)考)如圖所示,乒乓球從斜面上滾下后在水平桌面上沿直線運動。在與乒乓球運動路線垂直的方向上橫放一個紙筒(紙筒開口略大于乒乓球直徑)。人趴在桌子邊沿并鼓起嘴巴正對紙筒口,當(dāng)乒乓球經(jīng)過筒口時,對著乒乓球向筒口吹氣,則乒乓球被吹后()A.保持原運動方向繼續(xù)前進B.一定能沿吹氣方向進入紙筒C.偏離原運動方向滾向紙筒左側(cè)D.偏離原運動方向滾向紙筒右側(cè)7.如圖所示,這是游樂場中名為“搖頭飛椅”的設(shè)備,其機頂上的“傘蓋”可以在不同角度的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),在某段時間內(nèi),“傘蓋”在水平面內(nèi)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn),使游客和椅子也在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動。則“傘蓋”保持在水平面內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)的過程中,下列說法正確的是()A.游客所需向心力由重力和繩子的拉力提供B.游客所受合力做正功C.若轉(zhuǎn)速變大,游客將受到離心力作用D.若轉(zhuǎn)速變大,游客將會做離心運動8.洗衣機的甩干筒在旋轉(zhuǎn)時有衣服附在筒壁上,則此時()A.衣服受重力、筒壁的彈力和摩擦力、離心力作用B.衣服隨筒壁做圓周運動的向心力由筒壁的彈力和重力的合力提供C.筒壁對衣服的摩擦力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大D.筒壁對衣服的彈力隨著衣服含水量的減少而減小9.“摩天輪”是游樂場非常受歡迎的項目。如圖所示,一摩天輪在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動,其半徑為40m,轉(zhuǎn)動一周的時間為1min,有一質(zhì)量為50kg的游客在觀光艙中隨摩天輪轉(zhuǎn)動,計算時取π=3,g取10m/s2,下列說法正確的是()A.游客在運動過程中所受合力不變B.游客過最高點的速度約為20m/sC.游客在最低點,觀光艙對游客的作用力約為520ND.游客在與圓心等高處,觀光艙對游客的作用力豎直向上10.如圖所示,小球從靜止開始沿光滑曲面軌道AB滑下,從B端水平飛出,落到一個與地面成θ=37°的斜面上,撞擊點為C。已知斜面上端與曲面末端B相連,A、B間的高度差為h,則B點運動到C點的時間為()A.3h2g BC.22h3g 11.關(guān)于萬有引力,下列說法正確的是()A.萬有引力只有在研究天體與天體之間的作用時才有價值B.由于一個蘋果的質(zhì)量很小,所以地球?qū)λ娜f有引力幾乎可以忽略C.地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力遠大于衛(wèi)星對地球的萬有引力D.地球表面的大氣層是因為萬有引力的約束而存在于地球表面附近12.我國已在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征十一號運載火箭,成功將虹云工程技術(shù)驗證衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星進入預(yù)定軌道。若將衛(wèi)星運動看作勻速圓周運動,通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期T和轉(zhuǎn)動速度v,已知該衛(wèi)星質(zhì)量只有47kg,引力常量為G,且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,根據(jù)以上信息無法計算出()A.衛(wèi)星受到的向心力B.衛(wèi)星運行的向心加速度C.地球的密度D.地球的質(zhì)量13.一名航天員來到一個星球上,如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半,它的直徑也是地球直徑的一半,那么這名航天員在該星球上所受的萬有引力大小是他在地球上所受萬有引力大小的()A.14 B.C.2倍 D.4倍14.有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星,a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動,b在近地軌道做勻速圓周運動,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星,各衛(wèi)星排列位置如圖所示。關(guān)于這四顆衛(wèi)星,下列說法正確的是()A.a的向心加速度等于重力加速度gB.c在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是πC.在相同時間內(nèi),這四個衛(wèi)星中b轉(zhuǎn)過的弧長最長D.d的圓周運動周期有可能是20小時15.某位同學(xué)設(shè)想的人造地球衛(wèi)星軌道(衛(wèi)星發(fā)動機關(guān)閉)如圖所示,其中不可能的是()16.關(guān)于經(jīng)典力學(xué),下列說法正確的是()A.適用于宏觀物體的低速運動B.僅適用于微觀粒子的運動C.經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量與其運動速度有關(guān)D.經(jīng)典力學(xué)中,物體的長度與其運動速度有關(guān)17.如圖所示為我國首顆高分辨率光學(xué)成像衛(wèi)星——高分四號,關(guān)于這顆地球同步衛(wèi)星的相關(guān)說法正確的是()A.衛(wèi)星相對地心是靜止的B.衛(wèi)星運動的速度不變C.研究該衛(wèi)星的運動軌跡時不能將其看成質(zhì)點D.相對地面衛(wèi)星的位置坐標(biāo)不發(fā)生變化18.2020年12月1日,嫦娥五號探測器著陸月球,持續(xù)約2天的月面工作,采集2千克左右的月球樣品。嫦娥五號探測器在著陸之前先貼近月球表面做勻速圓周運動,測得探測器繞月運行周期為T。已知引力常量為G,由以上數(shù)據(jù)能求出的物理量是()A.月球的第一宇宙速度B.月球的質(zhì)量C.月球表面的重力加速度D.月球的密度二、非選擇題(共5小題,共46分)19.(8分)在“研究平拋運動”的實驗中:(1)研究平拋運動,下面哪些做法可以減小實驗誤差。

A.使用密度大、體積小的鋼球B.盡量減小鋼球與斜槽間的摩擦C.實驗時,讓小鋼球每次都從同一高度由靜止開始滾下D.使斜槽末端切線保持水平(2)為使小鋼球水平拋出,必須調(diào)整斜槽,使其末端的切線成水平方向,檢查方法是。

(3)小鋼球拋出點的位置必須及時記錄在白紙上,然后從這一點畫水平線和豎直線作為x軸和y軸,豎直線是用來確定的。

(4)某同學(xué)在做研究平拋運動的實驗中,忘記記下小鋼球做平拋運動的起點位置O,A為小鋼球運動一段時間后的位置,根據(jù)如圖所示圖像,求出小鋼球做平拋運動的初速度為m/s。(g取10m/s2)

20.(8分)用如圖所示的向心力演示儀探究向心力大小與半徑(R)、角速度(ω)、質(zhì)量(m)的關(guān)系。勻速轉(zhuǎn)動手柄,可以使塔輪和旋臂隨之勻速轉(zhuǎn)動,兩邊標(biāo)尺露出紅白相間的等分格數(shù)可以粗略地表示兩個球的向心力的比值?；卮鹣铝袉栴}:(1)下列實驗的實驗方法與本實驗相同的是。

A.驗證力的平行四邊形定則B.驗證牛頓第二定律C.伽利略對自由落體的研究(2)皮帶放在相同的塔輪半徑上,兩小球放在如圖中兩旋臂的相同半徑位置上,則選用兩個小球的大小相同、材質(zhì)(選填“相同”或“不相同”)。

(3)向心力演示儀提供了兩個圓周運動通過兩運動的對比來探究向心力與其他三個因素的關(guān)系,這里還用到了另一個實驗方法——對比實驗法。相同材質(zhì)的兩小球,分別放在兩旋臂的相同半徑位置上,皮帶放在半徑之比等于3∶1的塔輪半徑上,則標(biāo)尺露出紅白相間的等分格數(shù)的比值約為。多次改變皮帶位置,通過對比皮帶位置半徑之比和向心力大小之比的對比值,可以發(fā)現(xiàn)向心力F與成正比。

21.(8分)我國將在2030年前后實現(xiàn)航天員登月計劃,航天員登上月球后進行相關(guān)的科學(xué)探測與實驗。若航天員乘坐的宇宙飛船在離月球表面高度為H處繞月球做勻速圓周運動,其周期為T。已知月球的半徑為R,引力常量為G。求:(1)宇宙飛船繞月球做勻速圓周運動的速率v;(2)月球的質(zhì)量M;(3)月球的“第一宇宙速度”v1。22.(10分)如圖所示,一小球自平臺上水平拋出,恰好無碰撞地落在鄰近平臺的一傾角為α=53°的光滑斜面頂端,并沿光滑斜面下滑。已知斜面頂端與平臺的高度差h=0.8m,重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:(1)小球水平拋出的初速度v0的大小;(2)斜面頂端與平臺邊緣的水平距離x。23.(12分)某同學(xué)站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點),甩動手腕,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動,如圖所示。某次當(dāng)球運動到最低點時,繩恰好斷裂。已知握繩的手下端離地高度為d,到球的距離為0.75d,當(dāng)繩的拉力達到13mg時就會斷裂,重力加速度為g,忽略手的運動半徑和空氣阻力,球落地即保持靜止。(1)求繩恰好斷裂時球的速度大小;(2)求球脫離繩后在空中運動的水平位移大小;(3)保持手下端離地高度不變,改變繩長,使球重復(fù)上述運動,若繩仍在球運動到最低點時斷裂,求繩長為多少時,球脫離繩后在空中運動的水平位移最大?該最大值為多少?

階段檢測卷(四)曲線運動、萬有引力與宇宙航行1.D解析由題意知,黑板向左運動,水平方向粉筆相對黑板向右勻速運動,豎直方向先向下加速再減速,根據(jù)運動的合成可知,粉筆受合外力先豎直向下,再豎直向上,根據(jù)力與軌跡的關(guān)系,即力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),故D正確;A、B、C錯誤。2.B3.A解析平拋小球的加速度恒定為豎直向下的g,即加速度相同,選項A正確;平拋小球的水平速度不變,豎直速度逐漸變大,則在不同位置速度大小和方向均不相同,選項B、C錯誤;平拋小球豎直方向做自由落體運動,則速度豎直分量逐漸變大,在不同位置的豎直速度分量大小不相等,選項D錯誤。4.C解析兩運動員同時進入彎道同時出彎道,則運動時間t相等,由v=lt可知,外軌運動員所走弧較長,則線速度較大,有v1<v2,由ω=θt可知,圓心角相同,時間相等,則ω1=ω2,故選5.D6.D解析乒乓球在向右運動時,垂直其運動方向吹氣,乒乓球就受到垂直運動方向的作用力,類似平拋運動,因此該乒乓球應(yīng)該會偏離原運動方向滾向紙筒右側(cè),選項A、B、C錯誤,D正確。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錯誤;游客所受合力與速度垂直,不做功,故B錯誤;若轉(zhuǎn)速變大,根據(jù)a=(2πn)2r可知,當(dāng)轉(zhuǎn)速n變大時,向心加速度a增大,則所需向心力ma變大,合力小于向心力,則游客將會做離心運動,游客受到重力和椅子的支持力,并沒有離心力,故C錯誤,D正確。8.D9.C解析游客在運動過程中做勻速圓周運動,其受合力大小不變,方向時刻變化,故A錯誤;由速度公式v=2πrT=2×3×4060m/s=4m/s,故B錯誤;最低點由牛頓第二定律有FN-mg=mv2r得FN=mg+mv2r=50×10+50×4240N=10.A11.D12.C13.C14.C15.D16.A17.D解析同步衛(wèi)星繞地心做圓周運動,A錯誤;衛(wèi)星做圓周運動,速度方向時刻發(fā)生變化,B錯誤;研究該衛(wèi)星的運動軌跡時能將其看成質(zhì)點,因其大小和形狀對研究的問題沒有影響,C錯誤;同步衛(wèi)星相對地面靜止,所以相對地面衛(wèi)星的位置坐標(biāo)不發(fā)生變化,D正確。18.D解析設(shè)月球及探測器質(zhì)量分別為M、m,萬有引力提供向心力,有GMmR2=mR4π2T2,結(jié)合體積公式、密度公式V=43πR3、ρ=M19.答案(1)ACD(2)水平時小鋼球處于平衡狀態(tài),放在槽口能靜止不動(3)鉛垂線(4)2.020.答案(1)B(2)不相同(3)1∶9角速度的二次方(ω2)解析(1)探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系實驗中采用的是控制變量法,A采用的是等效替代,B采用的是控制變量法,C采用的是理想實驗法。(2)實驗中,角速度、半徑相同,要研究向心力與質(zhì)量的關(guān)系,故兩小球的材質(zhì)應(yīng)不相同。(3)皮帶放在半徑之比等于3∶1的塔輪半徑上,即轉(zhuǎn)動角速度之比為1∶3,由向心力公式F=mrω2,質(zhì)量、軌道半徑相同的情況下,向心力之比為1∶9,則標(biāo)尺露出紅白相間的等分格數(shù)的比值約為1∶9。多次實驗可以發(fā)現(xiàn),向心力F與角速度的二次方(ω2)成正比。21.答案(1)2π(R(3)2解析(1)宇宙飛船繞月球做勻速圓周運動的速率v=st(2)由萬有引力提供向心力有GMm(R+H)得M=4π(3)由GMmR2得v1=GMR22.答案(1)3m/s(2)1.2m解析(1)由題意知,小球恰好無碰撞地落在斜面頂端,說明此時小球的速度方向與斜面平行,如圖所示所以vy=v0tan53°,又vy2=代入數(shù)據(jù)得vy=4m/s,v