湖南省隆回县万和实验学校高考物理复习周练试题六（通用）

湖南省隆回县万和实验学校高考物理复习周练试题六（通用）

‎2020届高考复习周练试题六 命题范围 曲线运动 万有引力定律 ‎ 一、本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．‎ ‎1．下列各物理量中，不变的量是 （ ）‎ ‎ A．做平抛运动物体的加速度 B．做平抛运动物体的速度 ‎ C．做匀速圆周运动物体的加速度 D．做匀速圆周运动物体的线速度 ‎2．牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，牛顿 A．接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想 B．根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即Fµm的结论 C．根据Fµm和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出Fµm1m2‎ D．根据大量实验数据得出了比例系数G的大小 ‎3．英国《新科学家（New Scientist）》杂志评选出了2020年度世界8项科学之最，在XTEJ1650-500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径约‎45km，质量和半径的关系满足（其中为光速，为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为 ‎ A． B． C． D．‎ ω ‎37°‎ ‎4．如图所示，倾斜放置的圆盘绕着中轴匀速转动，圆盘的倾角为37°，在距转动中心r=‎0.1m处放一小木块，小木块跟随圆盘一起转动，小木块与圆盘的动摩擦因数为μ=0.8，木块与圆盘的最大静摩擦力与相同条件下的滑动摩擦力相同。若要保持小木块不相对圆盘滑动，圆盘转动的角速度最大值为 （ ）‎ ‎ A．8rad/s B．2rad/s C． rad/s D．rad/s v 嫦娥一号 B A ‎5．我国发射“嫦娥一号”飞船探测月球，当宇宙飞船到了月球上空先以速度v绕月球做圆周运动，为了使飞船较安全的落在月球上的B点，在轨道A点瞬间点燃喷气火箭，下列说法正确的是（ ）‎ A．喷气方向与v的方向一致，飞船的向心加速度增加 B．喷气方向与v的方向相反，飞船的向心加速度增加 C．喷气方向与v的方向一致，飞船的向心加速度不变 D．喷气方向与v的方向相反，飞船的向心加速度减小 ‎6．质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使得木块速率不变，则（ ）‎ A．因为速率不变，所以木块的加速度为零 B．因为速率不变，所以木块的加速度不变 C．因为速率不变，所以木块下滑过程中的摩擦力不变 v0‎ θ D．木块下滑过程中的加速度大小不变，方向时刻指向球心 ‎7．如图所示，小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出，若小球到达斜面的 位移最小，则飞行时间t为（重力加速度为g）（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎8、 2020年2月11日，俄罗斯的“宇宙‎-2251”‎卫星和美国的“铱‎-33”‎卫星在西伯利亚上空约‎805km处发生碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 甲的运行周期一定比乙的长 B. 甲距地面的高度一定比乙的高 C. 甲的向心力一定比乙的小 D. 甲的加速度一定比乙的大 ‎9．2020年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点‎343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为‎343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是（ ）‎ P 地球 Q 轨道1‎ 轨道2‎ A．飞船变轨前后的机械能相等 B．飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态 C．飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度 D．飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度 ‎10、质量为‎0.2kg的物体，其速度在x、y方向的分量vx、vy，与时间，的关系如图所示，已知x、y方向相互垂直，则（ ）‎ A. 0-4s内物体做曲线运动 B．0-6s内物体一直傲曲线运动 C. 0-4s内物体的位移为‎12m D. 4-6s内物体的位移为 二、本题共2小题，共18分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．‎ ‎11．（1）（6分）如图a是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置，每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的射程x，最后作出了如图b所示的x-tanθ图象，。则：‎ ‎①由图b可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0= 。实验中发现θ超过60°后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为 m。‎ ‎②若最后得到的图象如图c所示，则可能的原因是（写出一个） ‎ ‎0 0.5 tanθ x/m x θ θ v0‎ ‎0 tanθ x ‎0.1‎ 图a 图b 图c ‎ ‎ ‎ （2）（6分）一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动。盘边缘上固定一竖直的挡光片。盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图a ‎ 所示。图b为光电数字计时器的示意图。光源A中射出的光可照到B中的接收器上。若A、B间的光路被遮断，显示器C上可显示出光线被遮住的时间。‎ 图b 图a 图d 图c 挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图c所示。圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图d所示。由图可知，挡光片的宽度为_____________mm。 圆盘的直径为_______________cm。若光电数字计时器所显示的时间为50.0 ms，则圆盘转动的角速度为_______弧度/秒（保留3位有效数字）。‎ ‎12．（6 分）为了研究“两小球碰撞过程中动能的损失率”（即碰撞中系统动能的损失与系统碰撞前初动能的比值），某同学用如图所示的装置进行如下的实验操作：‎ Ⅰ.先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在木板上留下痕迹O；‎ Ⅱ.将木板向右平移适当的距离，再使小球a从 原固定点由静止释放，撞在木板上得到痕迹B；‎ Ⅲ.然后把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从原固定位 置由静止开始滚下与小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C；‎ Ⅳ.用天平测量a、b两小球的质量分别为ma、mb，用刻度尺测量纸上O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2和y3。‎ ‎（1）本实验中所选用的两小球质量关系为ma____mb（填“>”、“<”或“=”）；‎ ‎ ‎ ‎ ‎ y ‎1‎ ‎ ‎ O ‎ ‎ B ‎ ‎ C ‎ ‎ 挡板 ‎ ‎ y2‎ ‎ ‎ A y3‎ a b 木板 ‎（2）用本实验中所测得的量表示，其表达式为 。 ‎ 三、本题共5小题，满分62分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎13．（10分）某球形天体的密度为ρ0，引力常量为G．（1）证明对环绕密度相同的球形天体表面运行的卫星，运动周期与天体的大小无关．（球的体积公式为，其中R为球半径）‎ ‎ （2）若球形天体的半径为R，自转的角速度为，表面周围空间充满厚度（小于同步卫星距天体表面的高度）、密度ρ=‎ 的均匀介质，试求同步卫星距天体表面的高度．‎ ‎15．（12分）如图所示，一个质量为m的小球由两根细绳拴在竖直转轴上的A、B两处，AB间距为L，A处绳长为L，B处绳长为L，两根绳能承受的最大拉力均为2mg，转轴带动小球转动。则：‎ ‎（1）当B处绳子刚好被拉直时，小球的线速度v多大？‎ ‎（2）为不拉断细绳，转轴转动的最大角速度多大？‎ ‎（3）若先剪断B处绳子，让转轴带动小球转动，使绳子与转轴的夹角从45°开始，直至小球能在最高位置作匀速圆周运动，则在这一过程中，小球机械能的变化为多大？‎ ‎16．（10分）如图所示，xoy为竖直平面内的一个直角坐标系，y为竖直方向，OA为竖直平面内的光滑抛物线轨道，其方程为： （式中x、y的单位均是国际单位m），将一个质量为m的光滑小环穿在此轨道上，从O点由静止状态沿着此轨道下滑，P是抛物线轨道上的一点，已知O和P两点连线与竖直方向的夹角为45°，求小环通过P点时的速度大小和方向.（重力加速度g=‎10m/s2）‎ x/m y/m ‎0‎ A P 图10‎ P ‎11.(15分)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g,求：‎ (1) 电场强度E的大小和方向； ⑵小球从A点抛出时初速度v0的大小; ⑶A点到x轴的高度h.‎ ‎12.（15分）2020年12月，天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系。研究发现，有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为9.50102天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上。观测得到S2星的运行周期为15.2年。‎ (1) 若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50102天文单位的圆轨道，试估算人马座A*的质量MA是太阳质量Ms的多少倍(结果保留一位有效数字)；‎ (2) 黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚。由于引力的作用，黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为Ep=-G(设粒子在离黑洞无限远处的势能为零)，式中M、R分别表示黑洞的质量和半径。已知引力常量G=6.710-11N·m2/kg2，光速c=3.0‎108m/s，太阳质量Ms=2.0‎1030kg，太阳半径Rs=7.0‎108m，不考虑相对论效应，利用上问结果，在经典力学范围内求人马座A*的半径RA与太阳半径之比应小于多少（结果按四舍五入保留整数）。‎ 参考答案 ‎1．A 解析： 做平抛运动物体的加速度g不变（大小和方向都不变）。做平抛运动物体速度大小和方向都变化，做匀速圆周运动物体的加速度和线速度都是矢量，都是大小不变，方向变化。‎ ‎2．答案：AB 解析：题干要求“在创建万有引力定律的过程中”，牛顿知识接受了平方反比猜想，和物体受地球的引力与其质量成正比，即Fµm的结论，而提出万有引力定律后，后来利用卡文迪许扭称测量出万有引力常量G的大小，只与C项也是在建立万有引力定律后才进行的探索，因此符合题意的只有AB。‎ ‎3．答案：C 解析：处理本题要从所给的材料中，提炼出有用信息，构建好物理模型，选择合适的物理方法求解。黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，对黑洞表面的某一质量为m物体有：，又有，联立解得，带入数据得重力加速度的数量级为，C项正确。‎ ‎4．B 解析：小木块在轨道的最低点时最易开始滑动，根据向心力公式得：‎ 解得ω=2rad/s，B选项正确。‎ ‎5．C解析：飞船在轨道A点减速，才能做向心运动，因所受万有引力大小不变，所以加速度大小不变。‎ ‎6．D 解析：木块速率不变，做匀速圆周运动，有向心加速度，大小不变，方向时刻指向球心，D对。木块下滑过程中的摩擦力变小，C错。‎ v0‎ θ ‎7．D 解析：如图所示，要小球到达斜面的位移最小，则要求落点与抛出 点的连线与斜面垂直，所以有，而，，‎ 解得 ‎8．答案：D 解析：由可知，甲的速率大，甲碎片的轨道半径小，故B错；由公式可知甲的周期小故A错；由于未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故C错；碎片的加速度是指引力加速度由得，可知甲的加速度比乙大，故D对。‎ ‎9．答案：BC 解析：飞船点火变轨，前后的机械能不守恒，所以A不正确。飞船在圆轨道上时万有引力来提供向心力，航天员出舱前后都处于失重状态，B正确。飞船在此圆轨道上运动的周期90分钟小于同步卫星运动的周期24小时，根据可知，飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度，C正确。飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时只有万有引力来提供加速度，变轨后沿圆轨道运动也是只有万有引力来提供加速度，所以相等，D不正确。‎ 考点：机械能守恒定律，完全失重，万有引力定律 提示：若物体除了重力、弹性力做功以外，还有其他力(非重力、弹性力)不做功，且其他力做功之和不为零，则机械能不守恒。‎ 根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度、周期、动能、动量等状态量。由得，由得，由得，可求向心加速度。‎ ‎10．AD 解析：0-4s内，x方向加速度为零，y方向加速度不为零，合加速度和合初速度不在一条直线上，做曲线运动；4-6s内，x方向加速度不为零，y方向加速度不为零，且合加速度和合初速度在一条直线上，做匀减速直线运动，初速度为/s,6s末速度减小为零，所以4-6s内的位移为。‎ ‎11．（1）①‎1m/s ‎0.7m （） ②释放位置变高（释放时有初速度）‎ ‎ （2）由螺旋测微器与游标卡尺的读数规则可得两者的读数．‎ mm，‎ mm=‎24.220cm．‎ 圆盘转动的角速度为，而 综合两式并代入数据可得：rad/s．‎ ‎12．（1）> （2） ‎ 解析：（1）为防止a球碰后反弹而增大实验误差，所以要求ma>mb；（2）设木板向右平移的距离为L，则，同理碰撞后，‎ ‎，所以 ‎13．（10分）解析：（1）设环绕其表面运行卫星的质量为m，运动周期为T，球形天体半径 为R，天体质量为M，由牛顿第二定律有 ‎ ‎ ① （2分）‎ 而 ② （1分）‎ 由①②式解得 ，可见T与R无关，为一常量． （1分）‎ ‎ （2）设该天体的同步卫星距天体中心的距离为r，同步卫星的的质量为m0，则有 ‎ ③ （2分）‎ 而 ④ （2分）‎ 由②③④式解得 （1分）‎ 则该天体的同步卫星距表面的高度 （1分）‎ ‎14．（12分）解析：（1）B处绳被拉直时，绳与杆夹角＝45°，‎ ‎， （2分）‎ ‎∴ （1分） ‎ ‎ （2）此时，B绳拉力为TB＝2mg，A绳拉力不变，‎ ‎， （2分）‎ ‎∴ （1分）‎ ‎ （3）小球在最高位置运动时，，，＝60°，（1分）‎ ‎，（1分）‎ 得： （1分）‎ ‎ （1分）‎ ‎ （2分）‎ ‎15．（10分）解：设P的坐标为（xP，yp），则依题意得：， ‎ ‎ 解得： （2分）‎ 小环沿轨道下滑时机械能守恒，设到达P点时速度大小为vp，根据机械能守恒定律得： （2分）‎ 解得： （1分）‎ vp的方向沿着轨迹的切线方向，即与沿着的轨迹做平抛运动的物体经过P点时的速度方向相同. （1分）‎ v0‎ vy vp φ 设某物体从O点以v0做平抛运动，由，，（2分）‎ 解得：，vy=‎10m/s（1分）‎ 所以，过P点的速度方向与y轴的夹角为： （1分）‎ ‎16、答案：（1），方向竖直向上 （2） （3）‎ 解析：本题考查平抛运动和带电小球在复合场中的运动。‎ ‎（1）小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡（恒力不能充当圆周运动的向心力），有 ‎ ① （2分）‎ ‎ ② （1分）‎ 重力的方向竖直向下，电场力方向只能向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上。 （2分）‎ ‎（2）小球做匀速圆周运动，O′为圆心，MN为弦长，，如图所示。设半径为r，由几何关系知 ③ （1分） ‎ 小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力白日提供，设小球做圆周运动的速率为v，有 ‎ ④ （2分）‎ ‎ 由速度的合成与分解知 ⑤ （1分）‎ 由③④⑤式得 ⑥ （1分）‎ ‎（3）设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为 ‎ ⑦ （2分）‎ 由匀变速直线运动规律 ⑧ （2分）‎ 由⑥⑦⑧式得 ⑨ （1分）‎ 答案：（1），（2）‎ ‎17、解析：本题考查天体运动的知识。其中第2小题为信息题，如“黑洞”“引力势能”等陌生的知识都在题目中给出，考查学生提取信息，处理信息的能力，体现了能力立意。‎ ‎（1）S2星绕人马座A*做圆周运动的向心力由人马座A*对S2星的万有引力提供，设S2星的质量为mS2，角速度为ω，周期为T，则 ‎ ① （2分）‎ ‎ ② （1分）‎ 设地球质量为mE，公转轨道半径为rE，周期为TE，则 ‎ ③ （2分）‎ 综合上述三式得 （2分） ‎ ‎ 式中 TE=1年 ④‎ ‎ rE=1天文单位 ⑤‎ ‎ 代入数据可得 ⑥ （2分）‎ ‎（2）引力对粒子作用不到的地方即为无限远，此时料子的势能为零。“处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚”，说明了黑洞表面处以光速运动的粒子在远离黑洞的过程中克服引力做功，粒子在到达无限远之前，其动能便减小为零，此时势能仍为负值，则其能量总和小于零，则有 ‎ ⑦ （3分）‎ 依题意可知 ，‎ 可得 ⑧ （1分）‎ 代入数据得 ⑨ （1分）‎ ‎ ⑩ （1分） ‎