资源简介

2021届高考一轮（人教）物理：曲线运动、万有引力与航天Word含答案
曲线运动、万有引力与航天
1、2018年1月12日，我国成功发射北斗三号组网卫星．如图为发射卫星的示意图，先将卫星发射到半径为r的圆轨道上做圆周运动，到A点时使卫星加速进入椭圆轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度，使卫星进入半径为2r的圆轨道．已知卫星在椭圆轨道时距地球的距离与速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上A点时的速度为v，卫星的质量为m，地球的质量为M，引力常量为G，则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为(忽略卫星的质量变化)(　　)
A．mv2－
B．mv2－
C．mv2＋
D．mv2＋
2、关于地球同步卫星，下列说法中正确的是
(　　)
A.卫星的轨道半径可以不同
B.卫星的速率可以不同
C.卫星的质量可以不同
D.卫星的周期可以不同
3、如图为人造地球卫星的轨道示意图，LEO是近地轨道，MEO是中地球轨道，GEO是地球同步轨道，GTO是地球同步转移轨道．已知地球的半径R＝6
400
km，该图中MEO卫星的周期约为(图中数据为卫星近地点、远地点离地面的高度)(　　)
A．3
h　　　B．8
h　　　C．15
h　　　D．20
h
4、如图所示，A、B两物体系在跨过光滑定滑轮的一根轻绳的两端，当A物体以速度v向左运动时，系A、B的绳分别与水平方向成α、β角，此时B物体的速度大小为(　　)
A．
B．
C．
D．
5、某次网球比赛中，某选手将球在边界正上方水平向右击出，球刚好过网落在场中(不计空气阻力)，已知网球比赛场地相关数据如图所示，下列说法中正确的是(　　)
A．击球高度h1与球网高度h2之间的关系为h1＝1.8h2
B．任意增加击球高度，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内
C．任意降低击球高度(仍大于h2)，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内
D．若保持击球高度不变，球的初速度v0只要不大于，一定落在对方界内
6、一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2，中间球网高度为h。发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h。不计空气的作用，重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v的最大取值范围是(　　)
A．B．C．D．7、(多选)如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让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F，小球在最高点的速度大小为v，其F－v2图象如图乙所示．则(　　)
A．小球的质量为
B．当地的重力加速度大小为
C．v2＝c时，小球对杆的弹力方向向上
D．v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等
8、如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是(　　)
A．重力、支持力
B．重力、向心力
C．重力、支持力、指向圆心的摩擦力
D．重力、支持力、向心力、摩擦力
9、我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705
km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36
000
km，它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是
(　　)
A.周期　　　　　
B.角速度
C.线速度
D.向心加速度
10、世界上没有永不谢幕的传奇，NASA的“卡西尼”号探测器进入土星探测任务的最后篇章．据NASA报道，“卡西尼”4月26日首次到达土星和土星内环(碎冰块、岩石块、尘埃等组成)之间，并在近圆轨道做圆周运动．在极其稀薄的大气作用下，开启土星探测之旅的最后阶段——“大结局”阶段．这一阶段将持续到九月中旬，直至坠向土星的怀抱．若“卡西尼”只受土星引力和稀薄气体阻力的作用，则(　　)
A．4月26日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度小于内环的角速度
B．4月28日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率小于内环的速率
C．5月到6月间，“卡西尼”的动能越来越大
D．6月到8月间，“卡西尼”的动能以及它与火星的引力势能之和保持不变
11、如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动。连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动，连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动。已知OB杆长为L，绕O点沿逆时针方向匀速转动且角速度为ω，当连杆AB与水平方向夹角为α，AB杆与OB杆的夹角为β时，滑块的水平速度大小为(　　)
A．
B．
C．
D．
12、美国一家科技公司整了一个“外联网”(Outernet)计划，准备发射数百个小卫星，向全球提供免费WiFi服务．若这些小卫星运行时都绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是(　　)
A．小卫星的质量越大，所需要的发射速度越大
B．小卫星的轨道越高，所需要的发射速度越大
C．小卫星运行时的轨道半径越大，周期越大
D．小卫星在轨道上做匀速圆周运动时，受到的万有引力不变，向心加速度不变
13、如图所示，一艘轮船正在以4
m/s的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河，河中各处水流速度都相同，其大小为v1＝3
m/s，行驶中，轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同．某时刻发动机突然熄火，轮船牵引力随之消失，轮船相对于水的速度逐渐减小，但船头方向始终未发生变化．求：
(1)发动机未熄火时，轮船相对于静水行驶的速度大小．
(2)发动机熄火后，轮船相对于河岸速度的最小值．
14、思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心。
(
)
(2)两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大。
(
)
(3)开普勒第三定律＝k中k值与中心天体质量无关。
(
)
(4)第一宇宙速度与地球的质量有关。
(
)
(5)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度。
(
)
曲线运动、万有引力与航天
1、2018年1月12日，我国成功发射北斗三号组网卫星．如图为发射卫星的示意图，先将卫星发射到半径为r的圆轨道上做圆周运动，到A点时使卫星加速进入椭圆轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度，使卫星进入半径为2r的圆轨道．已知卫星在椭圆轨道时距地球的距离与速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上A点时的速度为v，卫星的质量为m，地球的质量为M，引力常量为G，则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为(忽略卫星的质量变化)(　　)
A．mv2－
B．mv2－
C．mv2＋
D．mv2＋
【答案】B
【解析】由G＝m可知，卫星在轨道半径为r的圆轨道上运动的线速度大小v1＝，在半径为2r的圆轨道上做圆周运动的线速度大小为v2＝.设卫星在椭圆轨道上B点的速度为vB，由vr＝vB·2r，可知在A点时发动机对卫星做功W1＝mv2－mv，在B点时发动机对卫星做的功为W2＝mv－m2，因此W1－W2＝mv2－，B正确，A、C、D错误．
2、关于地球同步卫星，下列说法中正确的是
(　　)
A.卫星的轨道半径可以不同
B.卫星的速率可以不同
C.卫星的质量可以不同
D.卫星的周期可以不同
【答案】C。
3、如图为人造地球卫星的轨道示意图，LEO是近地轨道，MEO是中地球轨道，GEO是地球同步轨道，GTO是地球同步转移轨道．已知地球的半径R＝6
400
km，该图中MEO卫星的周期约为(图中数据为卫星近地点、远地点离地面的高度)(　　)
A．3
h　　　B．8
h　　　C．15
h　　　D．20
h
【答案】A　研究地球同步卫星和中地球轨道卫星，根据开普勒第三定律可知，＝，解得中地球轨道卫星的周期，T中＝T同＝×24
h＝3
h，A选项正确．
4、如图所示，A、B两物体系在跨过光滑定滑轮的一根轻绳的两端，当A物体以速度v向左运动时，系A、B的绳分别与水平方向成α、β角，此时B物体的速度大小为(　　)
A．
B．
C．
D．
【答案】D　[将A物体的速度沿着绳子方向与垂直绳子方向进行分解，如图所示，则A在沿绳方向的速度大小为vcos
α；将B物体的速度沿着绳子方向与垂直绳子方向进行分解，则B在沿着绳子方向的速度大小为vBcos
β，由于沿着绳子方向速度大小相等，所以有vcos
α＝vBcos
β，因此vB＝，且方向向右，选项D正确。]
5、某次网球比赛中，某选手将球在边界正上方水平向右击出，球刚好过网落在场中(不计空气阻力)，已知网球比赛场地相关数据如图所示，下列说法中正确的是(　　)
A．击球高度h1与球网高度h2之间的关系为h1＝1.8h2
B．任意增加击球高度，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内
C．任意降低击球高度(仍大于h2)，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内
D．若保持击球高度不变，球的初速度v0只要不大于，一定落在对方界内
解析：选AB.平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，水平位移为x和的时间比为2∶3，则竖直方向上，根据h＝gt2，则有＝，解得h1＝1.8h2，故A正确；若保持击球高度不变，要想球落在对方界内，要既不能出界，又不能触网，根据h1＝gt得，t1＝，则平抛运动的最大速度v01＝＝，根据h1－h2＝gt得，t2＝，则平抛运动的最小速度v02＝＝x，增加击球高度，只要速度合适，球一定能发到对方界内，故B正确、D错误；任意降低击球高度(仍大于h2)，会有一临界情况，此时球刚好触网又刚好压界，若小于该临界高度，速度大会出界，速度小会触网，所以不是高度比网高，就一定能将球发到对方界内，故C错误．
6、一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2，中间球网高度为h。发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h。不计空气的作用，重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v的最大取值范围是(　　)
A．B．C．D．【答案】D　[设以速率v1发射乒乓球，经过时间t1刚好落到球网正中间。则竖直方向上有3h－h＝gt　①，水平方向上有＝v1t1　②。由①②两式可得v1＝。
设以速率v2发射乒乓球，经过时间t2刚好落到球网右侧台面的两角处，在竖直方向有3h＝gt　③，在水平方向有＝v2t2　④。由③④两式可得v2＝。则v的最大取值范围为v1＜v＜v2。故选项D正确。]
7、(多选)如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让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F，小球在最高点的速度大小为v，其F－v2图象如图乙所示．则(　　)
A．小球的质量为
B．当地的重力加速度大小为
C．v2＝c时，小球对杆的弹力方向向上
D．v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等
解析：选ACD.对小球在最高点进行受力分析，速度为零时，F－mg＝0，结合图象可知a－mg＝0；当F＝0时，由牛顿第二定律可得mg＝，结合图象可知mg＝，联立解得g＝，m＝，选项A正确，B错误；由图象可知b8、如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是(　　)
A．重力、支持力
B．重力、向心力
C．重力、支持力、指向圆心的摩擦力
D．重力、支持力、向心力、摩擦力
[答案]　C
9、我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705
km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36
000
km，它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是
(　　)
A.周期　　　　　
B.角速度
C.线速度
D.向心加速度
【答案】选A。
10、世界上没有永不谢幕的传奇，NASA的“卡西尼”号探测器进入土星探测任务的最后篇章．据NASA报道，“卡西尼”4月26日首次到达土星和土星内环(碎冰块、岩石块、尘埃等组成)之间，并在近圆轨道做圆周运动．在极其稀薄的大气作用下，开启土星探测之旅的最后阶段——“大结局”阶段．这一阶段将持续到九月中旬，直至坠向土星的怀抱．若“卡西尼”只受土星引力和稀薄气体阻力的作用，则(　　)
A．4月26日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度小于内环的角速度
B．4月28日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率小于内环的速率
C．5月到6月间，“卡西尼”的动能越来越大
D．6月到8月间，“卡西尼”的动能以及它与火星的引力势能之和保持不变
【答案】C　根据卫星运行角速度公式可知，ω＝，轨道半径小的角速度大，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度大于内环的角速度，A选项错误；运行速度v＝，轨道半径小的速率大，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率大于内环的速率，B选项错误；5到6月间，稀薄气体阻力做负功，卫星速度减小，做向心运动，动能增加，C选项正确；6月到8月间，稀薄气体阻力做负功，根据功能关系可知，机械能减小，“卡西尼”的动能、以及它与火星的引力势能之和减小，D选项错误．
11、如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动。连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动，连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动。已知OB杆长为L，绕O点沿逆时针方向匀速转动且角速度为ω，当连杆AB与水平方向夹角为α，AB杆与OB杆的夹角为β时，滑块的水平速度大小为(　　)
A．
B．
C．
D．
【答案】D　[设滑块的速度大小为v，A点的速度的方向沿水平方向，如图将A点的速度进行分解，根据运动的合成与分解可知，A点在沿杆AB方向的分速度为vA分＝vcos
α，B点做圆周运动，实际速度是圆周运动的线速度，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆方向的分速度，如图，设B的线速度为v′，设v′与杆AB夹角为θ，由几何知识可知θ＝β－，则vB分＝v′·cos
θ＝v′cos(90°－β)＝v′sin
β，v′＝ωL，二者沿杆AB方向的分速度是相等的，即vA分＝vB分，联立可得v＝，故D正确。]
12、美国一家科技公司整了一个“外联网”(Outernet)计划，准备发射数百个小卫星，向全球提供免费WiFi服务．若这些小卫星运行时都绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是(　　)
A．小卫星的质量越大，所需要的发射速度越大
B．小卫星的轨道越高，所需要的发射速度越大
C．小卫星运行时的轨道半径越大，周期越大
D．小卫星在轨道上做匀速圆周运动时，受到的万有引力不变，向心加速度不变
解析：选BC.发射的速度大小与小卫星的质量无关，故A错误；小卫星的轨道越高，发射时克服引力做功越多，则发射的速度越大，故B正确；根据＝mr知，周期T＝，小卫星的轨道半径越大，周期越大，故C正确；小卫星在轨道上做匀速圆周运动时，受到的万有引力大小不变，向心加速度的大小不变，方向时刻改变，故D错误．
13、如图所示，一艘轮船正在以4
m/s的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河，河中各处水流速度都相同，其大小为v1＝3
m/s，行驶中，轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同．某时刻发动机突然熄火，轮船牵引力随之消失，轮船相对于水的速度逐渐减小，但船头方向始终未发生变化．求：
(1)发动机未熄火时，轮船相对于静水行驶的速度大小．
(2)发动机熄火后，轮船相对于河岸速度的最小值．
解析：
(1)发动机未熄火时，轮船运动速度v与水流速度v1方向垂直，如图所示，故此时船相对于静水的速度v2的大小：v2＝eq
\r(v2＋v)＝
m/s＝5
m/s，设v与v2的夹角为θ，则cos
θ＝＝0.8.
(2)熄火前，船的牵引力沿v2的方向，水的阻力与v2的方向相反，熄火后，牵引力消失，在阻力作用下，v2逐渐减小，但其方向不变，当v2与v1的矢量和与v2垂直时，轮船的合速度最小，则vmin＝v1cos
θ＝3×0.8
m/s＝2.4
m/s.
答案：(1)5
m/s　(2)2.4
m/s
14、思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心。
(
)
(2)两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大。
(
)
(3)开普勒第三定律＝k中k值与中心天体质量无关。
(
)
(4)第一宇宙速度与地球的质量有关。
(
)
(5)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度。
(
)
【答案】（1）√
（2）×
（3）×
（4）√
（5）×

展开更多......

收起↑