（新课标）2017届高三物理一轮总复习 第4章 曲线运动万有引力与航天（课件+试题）（打包10套）（必修2）.zip

1第 4 节 万有引力定律 天体运动一、选择题：1～6 题为单选，7～9 题为多选．1．下列说法中不正确的是A．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，也是发射卫星所需的最小发射速度B．当卫星速度达到 11.2 km/s，卫星就能脱离地球的束缚C．第一宇宙速度等于 7.9km/s，它是卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度的大小D．地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度2．关于开普勒第三定律的理解，以下说法中正确的是A． k 是一个与行星无关的常量，可称为开普勒常量B． T 表示行星运动的自转周期C．该定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动D．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为 R1，周期为 T1，月球绕地球运转轨道的半长轴为 R2，周期为 T2，则 ＝3．银河系中有两颗行星绕某恒星运行，从天文望远镜中观察到它们的运转周期之比为27∶1，则它们的轨道半径的比为A．3∶1 B．9∶1 C．27∶1 D．1∶94．在某星球表面以初速度 v0竖直上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，忽略其他力的影响，物体上升的最大高度为 H，已知该星球的直径为 D，如果要在这个星球上发射一颗绕它运行的近“地”卫星，其环绕速度为A. B.v02 HD v02 DHC． v0 D． v0D2H DH5．地球赤道上的重力加速度为 g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为 a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球的转速应变为原来的A. 倍 B. 倍g2 g＋ aaC. 倍 D. 倍g－ aa ga6．某同学设想驾驶一辆“陆地－太空”两用汽车，沿地球赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以增加到足够大．当汽车速度增加到某一值时，它将成为脱离地面绕地球做圆周运动的“航天汽车” ．不计空气阻力，已知地球的半径 R＝6 400 km，地球表面重力加速度g 为 10 m/s2.下列说法正确的是A．汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大B．当汽车速度增加到 8.0 km/s 时，将离开地面绕地球做圆周运动C．此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为 1 hD．在此“航天汽车”上可以用弹簧测力计测量物体的重力 27．如图所示，卫星 a 是近地圆轨道卫星(其轨道半径与地球半径的差异可忽略不计)；卫星 b 是远地圆轨道卫星；此时，两卫星恰好与地心 O 处于同一直线上．除万有引力常量为 G 及两卫星的周期为 Ta、 Tb外，其余量均未知，则下列说法正确的是A．可以由此求出地球的质量B．可以由此求出地球的平均密度C．两卫星与地心再次共线所经历的最短时间为t＝TaTb2（ Tb－ Ta）D．两卫星与地心再次共线所经历的最短时间为 t＝TaTbTb－ Ta8．在 1798 年英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量 G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人，若已知万有引力常量 G，地球表面处的重力加速度为 g，地球半径为R，地球上一个昼夜的时间为 T1(地球自转周期)，一年的时间 T2(地球公转的周期)，地球中心到月球中心的距离 L1，地球中心到太阳中心的距离为 L2.可算出A．地球的质量 m 地 ＝ gR2GB．太阳的质量 m 太 ＝C．月球的质量 m 月 ＝ D．可求月球、地球及太阳的密度9．如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在 P 点经极短时间点火变速后进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的 P，远地点为同步轨道上的 Q)，到达远地点时再次经极短时间点火变速后，进入同步轨道．设卫星在近地圆轨道上运行的速率为 v1，在 P 点经极短时间变速后的速率为 v2，沿转移轨道刚到达远地点 Q 时的速率为 v3，在 Q 点经极短时间变速后进入同步轨道后的速率为 v4.下列关系正确的是A． v1＜ v3 B． v4＜ v1C． v3＜ v4 D． v4＜ v2二、计算题10．据每日邮报 2014 年 4 月 18 日报道，美国国家航空航天局目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星．假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转3周期为 T，宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近 H 处自由释放—个小球(引力视为恒力)，落地时间为 t. 已知该行星半径为 r，万有引力常量为 G，求：(1)该行星的第一宇宙速度；(2)该行星的平均密度．11．在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，在经过多次弹跳才停下来，假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为 h，速度方向是水平的，速度大小为 v0，已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为 r，周期 T，火星可视为半径为 r0的均匀球体，求：(1)火星表面的重力加速度；(2)它第二次落到火星表面时速度大小，(计算时不计大气阻力)．412．我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道” ，通过加速再进入椭圆“过渡轨道” ，该轨道离地心最近距离为 L1，最远距离为 L2，卫星快要到达月球时，依靠火箭的反向助推器减速，被月球引力“俘获”后，成为环月球卫星，最终在离月心距离 L3的“绕月轨道”上飞行，如图所示．已知地球半径为 R，月球半径为 r，地球表面重力加速度为 g，月球表面的重力加速度为 ，求：g6(1)卫星在“停泊轨道”上运行的线速度大小；(2)卫星在“绕月轨道”上运行的线速度大小；(3)假定卫星在“绕月轨道”上运行的周期为 T，卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该一个周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间(忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影响)．5第 4 节 万有引力定律天体运动【考点集训】1． D 2. A 3. B 4. B 5. B 6. B 7. BC 8. AB 9. BCD10． 【解析】(1)根据自由落体运动求得星球表面的重力加速度H＝ gt2 得：g＝ mg＝m12 2Ht2 v2r星球的第一宇宙速度 v＝ ＝gr2Hrt(2)由 G ＝mg＝m 有：M＝mMr2 2Ht2 2Hr2Gt2所以星球的密度 ρ＝ ＝MV 3H2π rGt211． 【解析】(1)对火星的卫星 m：G ＝m rMmr2 4π 2T2对火星表面的物体 m0：G ＝m 0g解得：g＝(2)设落到火星表面时的竖直速度为 v1，则有：v ＝2gh21又 v2＝v ＋v20 21所以 v＝ .12． 【解析】(1) ＝m＝mg，得 v1＝GM地 mR2 gR2L1(2)G ＝mG ＝mg 月 ，解得：v 2＝ .M月 mr2 gr26L3(3)cos α＝ cos β＝R－ rL2－ L3 rL3t＝ ，θ＝2(α－β)，θωt＝ ·T＝ .α － βπ (arccos R－ rL2－ L1－ arccos rL3)Tπ1第 3 节 圆周运动一、选择题：1～7 题为单选，8、9 题为多选1．关于向心力的说法中，正确的是A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B．向心力不改变圆周运动物体的速度C．做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力D．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的2．如图所示，两等高的等距轨道 a、 b 固定于水平桌面上，当小车沿该轨道转弯时，小车会略微向轨道外侧偏移．为了顺利实现拐弯而不会出轨，你认为将小车轮子设计成以下的哪一种最好3．在汽车通过凸桥的最高点时，下列说法正确的是A．汽车对桥面的压力等于汽车的自重B．汽车对桥面的压力大于汽车的自重C．汽车对桥面的压力小于汽车的自重D．汽车对桥面的压力与车速无关4．一水平放置的圆盘，可以绕中心 O 点旋转，盘上放一个质量为 m 的铁块(可视为质点)，轻质弹簧一端连接铁块，另一端系于 O 点，铁块与圆盘间的动摩擦因数为 μ ，如图所示．铁块随圆盘一起匀速转动，铁块距中心 O 点的距离为 r，这时弹簧的拉力大小为 F，重力加速度为 g，已知铁块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则圆盘的角速度可能是A． ω ≥F＋ μ mgmrB． ω ≤F－ μ mgmrC. ω F－ μ mgmr F＋ μ mgmrD. ≤ ω ≤F－ μ mgmr F＋ μ mgmr25．如图所示，匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体 A 和 B，它们与盘间的动摩擦因数相同，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，烧断细线，则两个物体的运动情况是A．两物体均沿切线方向滑动B．两物体均沿半径方向滑动，离圆盘圆心越来越远C．两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动，不会发生滑动D．物体 B 仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体 A 发生滑动，离圆盘圆心越来越远6．如图甲所示，一轻杆一端固定在 O 点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R 的圆周运动．小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为 N，小球在最高点的速度大小为 v， N－ v2图象如乙图所示．下列说法正确的是A．当地的重力加速度大小为bRB．小球的质量为 abRC． v2＝ c 时，杆对小球弹力方向向上D．若 c＝2 b，则杆对小球弹力大小为 2a7．如图所示，在光滑圆锥面上物体以速率 v 绕锥体的轴线做水平面内的匀速圆周运动，θ ＝30°，绳长为 L，当 v＝ 时32gLA．绳子对物体的拉力为 0B．圆锥面对物体的支持力为 mgcos θC．绳子对物体的拉力为 2mgD．细线与竖直方向成 45°夹角8．如图所示，直径为 d 的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动．一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左壁射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为 h.则3A．子弹在圆筒中的水平速度为 v0＝ dg2hB．子弹在圆筒中的水平速度为 v0＝2 dg2hC．圆筒转动的角速度可能为 ω ＝πg2hD．圆筒转动的角速度可能为 ω ＝3πg2h9．轻杆一端固定在光滑水平轴 O 上，另一端固定一质量为 m 的小球，如图所示．给小球一初速度，使其在竖直平面内做圆周运动，且刚好能通过最高点 P，下列说法正确的是A．小球在最高点时对杆的作用力为零B．小球在最高点时对杆的作用力为 mgC．若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力一定增大D．若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力可能为零二、计算题10．如图所示，小球 Q 在竖直平面内做匀速圆周运动，半径为 r，当球 Q 运动到与 O在同一水平线上时，有另一小球 P 在距圆周最高点为 h 处开始自由下落．要使两球在圆周最高点处相碰， Q 球的角速度 ω 应满足什么条件？答案 题号14234567895第 3 节 圆周运动【考点集训】1． C 2. A 3. C 4. D 5. D 6. A 7. C 8. ACD 9. BD10． 【解析】由自由落体的位移公式 h＝ gt2，可求得小球 P 自由下落运动至圆周最高12点的时间为 t1＝ .2hg设小球 Q 做匀速圆周运动的周期为 T，则有 T＝ ，2πω由题意知，球 Q 由图示位置运动至圆周最高点所用时间为t2＝(n＋ )T，式中 n＝0，1，2，…14要使两球在圆周最高点相碰，需使 t1＝t 2.以上四式联立，解得球 Q 做匀速圆周运动的角速度为ω＝ π (4n＋1) 式中 n＝0，1，2…g8h即要使两球在圆周最高点处相碰，Q 球的角速度 ω 应满足ω＝ π (4n＋1) (n＝0，1，2，…)．g8h1第 2节 平抛物体的运动规律及其应用一、选择题：1～6 题为单选，7、8 题为多选．1．从 O点抛出 A、 B、 C三个物体，它们做平抛运动的轨迹分别如图所示，则三个物体做平抛运动的初速度 vA、 vB、 vC的关系和三个物体在空中运动的时间 tA、 tB、 tC的关系分别是A． vAvBvC， tAtBtCB． vAtBtCD． vAvBvC， tAv2C．甲先抛出，且 v1v2 D．甲先抛出，且 v110.5 m，没超速或算出实际车速为 54 km/h.11． 【解析】(1)滑落前(设滑落前经过时间为 t1)对 m：a 1＝μg＝2 m/s2 ①对 M：F－μmg＝Ma 2 ②x1＝ a1t ③12 21x2＝ a2t ＝s 0 ④12 21又由 m与 M位移关系知：x 2－x 1＝b ⑤解①②③④⑤得 a2＝4 m/s2，t 1＝1.0 s，F＝500 N速度 v1＝a 1t1＝2 m/s，速度 v2＝a 2t1＝4 m/s(2)滑落后物块 m做平抛运动，则时间 t＝ ＝0.5 s2hg(3)落地点到车尾水平距离 x＝v 2t＋ t2－v 1t＝1.625 m.12FM1第 1 节 曲线运动运动的合成与分解一、选择题：1～6 题为单选，7、8 题为多选．1．关于曲线运动，下列说法中错误的是A．匀变速运动不可能是曲线运动B．曲线运动一定是变速运动C．匀速圆周运动是变速运动D．做曲线运动的物体受到的合力肯定不为零2．设有一冰球以速度 v0沿直线在光滑无摩擦的水平面上从 a 点匀速运动到 b 点，忽略空气阻力．图(a)为俯视图．当冰球运动到 b 点时受到图示中黑箭头方向的快速一击，这之后冰球有可能沿如图(b)中哪一条轨迹运动3．一个物体在力 F1、 F2、 F3等几个力的共同作用下，做匀速直线运动．若突然撤去力F1后，则物体A．可能做曲线运动B．不可能继续做直线运动C．必然沿 F1的方向做直线运动D．必然沿 F1的反方向做匀加速直线运动4．一小船在静水中的速度为 3 m/s，它在一条河宽为 150 m，水流速度为 4 m/s 的河流中渡河，则该小船A．能到达正对岸B．渡河的时间可能小于 50 sC．以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为 200 mD．以最短时间渡河时，位移大小为 200 m5．如图所示，套在竖直细杆上的环 A 由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物 B 相连．由于 B 的质量较大，故在释放 B 后， A 将沿杆上升，当 A 环上升至定滑轮的连线处于水平位置时，其上升速度 v1≠0，若这时 B 的速度为 v2，则A． v2＝ v1 B． v2v1C． v2≠0 D． v2＝026．如图所示，水平面上固定一个与水平面夹角为 θ 的斜杆 A，另一竖直杆 B 以速度v 水平向左做匀速直线运动，则从两杆开始相交到最后分离的过程中，两杆交点 P 的速度方向和大小分别为A．水平向左，大小为 vB．竖直向上，大小为 vtan θC．沿 A 杆斜向上，大小为vcos θD．沿 A 杆斜向上，大小为 vcos θ7．两个互相垂直的匀变速直线运动，初速度分别为 v1和 v2，加速度分别为 a1和 a2，它们的合运动轨迹A．如果 v1＝ v2＝0，那么轨迹一定是直线B．如果 v1≠0， v2≠0，那么轨迹一定是曲线C．如果 a1＝ a2，那么轨迹一定是直线D．如果 ＝ ，那么轨迹一定是直线a1a2 v1v28．如图所示，一块橡皮用细线悬挂于 O 点，用钉子靠着线的左侧，在 t＝0 时刻钉子沿与水平方向成 θ ＝30°角的斜面向右做初速度为零，加速度为 a 的匀加速运动，运动中始终保持悬线竖直，则在运动过程中，下列说法正确的是A．橡皮做加速度增加的加速直线运动B．橡皮做匀加速直线运动C．橡皮的速度方向始终与水平方向成 60°角D．在 t 时刻，橡皮距离出发点的距离为 at232二、计算题9．有一小船正在渡河，如图所示．在离对岸 30 m 时，其下游 40 m 处有一危险水域．假若水流速度为 5 m/s，为了使小船在危险水域之前到达对岸，则小船从现在起相对于静水的最小速度应是多大？310．在光滑水平面上放一滑块，其质量 m＝1 kg，从 t＝0 时刻开始，滑块受到水平力F 的作用， F 的大小保持 0.1 N 不变．此力先向东作用 1 s，然后改为向北作用 1 s，接着又改为向西作用 1 s，最后改为向南作用 1 s．以出发点为原点，向东为 x 轴正方向，向北为 y 轴正方向，建立直角坐标系．求滑块运动 4 s 后的位置及速度，并在图中画出其运动轨迹．4第 1 节 曲线运动运动的合成与分解【考点集训】1． A 2. B 3. A 4. C 5. D 6. C 7. AD 8. BCD9.【解析】设船相对于静水的速度为 v1，水速为 v2，船的合速度 v 的方向(过河方向)与水速夹角为 α，如图所示．由几何关系知，当 v1垂直于 v 时，v 1才最小，此时 v1＝v 2sin α.当航线与危险区左边界相交于岸上 C 点时，α 最小．由题意知 sin α 最小值为 ，所35以 v1最小值为 vmin＝5× m/s＝3 m/s，故当船在静水中的速度 v1与 v 垂直，且船沿图中35AC 直线航行时，v 1最小，此时 v1＝v min＝3 m/s.10． 【解析】因为力的大小不变，所以加速度的大小不变，a＝ ＝0.1 m/s2Fm0～1 s 内，向东匀加速运动，到达位置 A，x 1＝ at2＝0.05 m，v 1＝at＝0.1 m/s(向东)，12A 的坐标为(0.05 m，0)1 s～2 s，向东匀速，x 2＝v 1t＝0.1 m，向北匀加速，y 2＝ at2＝0.05 12m，v y＝at＝0.1 m/s，到达 B，B 的坐标为(0.15 m，0.05 m)2 s～3 s，向东匀减速，x 3＝x 1＝0.05 m，向北匀速运动，y 3＝v y·t＝0.1 m，到达位置 C，C 的坐标为(0.20 m，0.15 m)3 s～4 s，向北匀减速到速度为 0，x 4＝0，y 4＝y 2＝0.05 m，到达位置 D，D 的坐标为(0.20 m，0.20 m)所以 4 s 速度为 0，位置坐标为(0.20 m，0.20 m)，轨迹图如图所示．