2009高考物理專題沖刺三

命題范圍:  曲線運動、萬有引力

說明:本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分,共150分;答題時間120分鐘.

第Ⅰ卷(選擇題,共40分)

一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分,選不全的得3分,有選錯或不答的得0分)

1.如圖為一種“滾輪-平盤無極變速器”的示意圖,它由固定于主動軸上的平盤和可隨從動軸移動的圓柱形滾輪組成.由于摩擦的作用,當平盤轉(zhuǎn)動時,滾輪就會跟隨轉(zhuǎn)動,如果認為滾輪不會打滑,那么主動軸的轉(zhuǎn)速n1、從動軸的轉(zhuǎn)速n2、滾輪半徑r以及滾輪中心距離主動軸軸線的距離x之間的關(guān)系是                       (    )

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A.     B.   

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C.   D.

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2.一個靜止的質(zhì)點,在兩個互成銳角的恒力F1、F2作用下開始運動,經(jīng)過一段時間后撤掉

   其中的一個力,則質(zhì)點在撤去該力前后兩個階段中的運動情況分別是                (    )

      A.勻加速直線運動,勻減速直線運動    B.勻加速直線運動,勻變速曲線運動

      C.勻變速曲線運動,勻速圓周運動        D.勻加速直線運動,勻速圓周運動

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3.如圖所示,小船從A碼頭出發(fā),沿垂直河岸的方向渡河,若河寬為d,渡河速度恒定,

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   河水的流速與到河岸的最短距離x成正比,即,要使小船能夠

   到達距A正對岸為sB碼頭,則    )

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A.應(yīng)為   B.應(yīng)為

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      C.渡河時間為 D.渡河時間為

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4.在平直公路上行駛的汽車中,某人從車窗相對于車靜止釋放一個小球,不計空氣阻力,

   用固定在路邊的照相機對汽車進行閃光照相,照相機閃兩次光,得到清晰的兩張照片,

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   對照片進行分析,知道了如下信息:①兩次閃光時間間隔為0.5s;②第一次閃光時,小球剛釋放,第二次閃光時,小球落地;③兩次閃光的時間間隔內(nèi),汽車前進了5m;④兩次閃光時間間隔內(nèi),小球移動的距離為5m,根據(jù)以上信息尚不能確定的是(已知g=10m/s2

                                                                                                                              (    )

      A.小球釋放點離地的高度                   B.第一次閃光時小車的速度

      C.汽車做勻速直線運動                      D.兩次閃光時間間隔內(nèi)汽車的平均速度

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5.在太陽系中有一顆行星的半徑為R,若在該星球表面以初速度v0豎直上拋出一物體,則

   該物體上升的最大高度為H.已知該物體所受的其他力與行星對它的萬有引力相比較可忽略不計.則根據(jù)這些條件,可以求出的物理量是                                       (    )

      A.該行星的密度                           B.該行星的自轉(zhuǎn)周期

      C.該星球的第一宇宙速度                   D.該行星附近運行的衛(wèi)星的最小周期

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6.“神舟”六號飛船的軌道艙在軌道上運行時,由于受太陽風(fēng)暴和大氣阻力的影響,逐漸偏

   離預(yù)定軌道.有關(guān)方面啟動軌道艙上的動力裝置,適當時候提高了軌道艙的運行高度,通

   過修正保證了工作.提高“神舟”六號軌道艙的高度可能采取的方法是               (    )

      A.考慮啟動火箭發(fā)動機向后噴氣,通過反沖作用從較低軌道上使衛(wèi)星加速

      B.考慮啟動火箭發(fā)動機向后噴氣,通過反沖作用從較低軌道上使衛(wèi)星減速

      C.該衛(wèi)星提高高度后的軌道與前一軌道相比速率增大,機械能增大

      D.該衛(wèi)星提高高度后的軌道與前一軌道相比周期增大,加速度增大

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7.當今的科技發(fā)展迅猛,我們設(shè)想,如果地球是個理想的球體,沿地球的南北方向修一條

   平直的閉合高速公路,一輛性能很好的汽車在這條高速公路上可以一直加速下去,并且

   忽略空氣阻力,那么這輛汽車的最終速度                                                          (    )

      A.與飛機速度相當                             B.小于“神舟”六號飛船的速度

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      C.可以達到7.9km/s                           D.無法預(yù)測

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8.如圖所示,小朋友在玩一種運動中投擲的游戲,目的是在運動中將手中的球投進離地面

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   高3m的吊環(huán),他在車上和車一起以2m/s的速度向吊環(huán)運動,小朋友拋球時手離地面1.2m,當他在離吊環(huán)的水平距離為2m時將球相對于自己豎直上拋,球剛好進入吊環(huán),他將球豎直向上拋出的速度是(g取10m/s2)          (    )

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A.1.8m/s             B.3.2m/s   

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      C.6.8m/s             D.3.6m/s

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9.如圖所示,一個長直輕桿AB在墻角沿豎直墻和水平地面滑動,當AB桿和墻的夾角為時, 桿的A端沿墻下滑的速度大小為B端沿地面的速度大小為,則的關(guān)系是

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                                                                                                                              (    )

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      A.          B.

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      C.    D.

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10.如圖所示,一根長為L的均勻細桿可以繞通過其左端的水平軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.桿最初處于水平位置,桿上距Oa處放有一小物體,桿與上小物體最初均處于靜止狀態(tài).若此桿突然以角速度勻速繞O向下轉(zhuǎn)動.則角速度為以下哪個說法時,小物體可能與桿相碰                                                                             (    )

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      A.值適中,不小于某值,不大于另一值Q,即

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B.較大,且不小于某值Q,即

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      C.較小,且不大于某值P,即

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      D.不管為多大,小物體都不可能與桿相碰

第Ⅱ卷(非選擇題,共110分)

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二、本題共2小題,共22分,把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答.

11.(10分)(1)如圖所示的演示實驗中,A、B兩

球同時落地,說明                       .

某同學(xué)設(shè)計了如圖的實驗:將兩個質(zhì)量相等的

小鋼球,從斜面的同一高度由靜止同時釋放,

滑道2與光滑水平板吻接,則他將觀察到的現(xiàn)

象是       ,這說明              .

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 (2)如圖所示是自行車傳動裝置的示意圖.假設(shè)

踏腳板每2秒轉(zhuǎn)一圈,要知道在這種情況下自行

車前進的速度有多大,還需測量哪些量?

___________________________________________

請在圖中用字母標注出來,并用這些量推導(dǎo)出自行車前進速度的表達式:

_                           ____________

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12.(12分)一個有一定厚度的圓盤,可以繞通過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動,圓盤加速轉(zhuǎn)動時,角速度的增加量Δω與對應(yīng)之間Δt的比值定義為角加速度β(即).我們用電磁打點計時器、米尺、紙帶、復(fù)寫紙來完成下述實驗:

①如下圖甲所示,將打點計時器固定在桌面上,將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔,然后固定在圓盤的側(cè)面,當圓盤轉(zhuǎn)動時,紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上.②接通電源,打點計時器開始打點,啟動控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動.③經(jīng)過一段時間,停止轉(zhuǎn)動和打點,取下紙帶,進行測量.(打點計時器所接交流電的頻率為50Hz,A、B、C、D……為計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出)

   (1)如圖乙所示,圓盤的半徑r為_________cm.

   (2)由圖丙可知,打下計數(shù)點D時,紙帶運動的速度大小為_______m/s,此時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為____rad/s.

   (3)紙帶運動的加速度大小為________m/s2,圓盤轉(zhuǎn)動的角加速度大小為_________rad/s2.

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三、本題共6小題,共88分.解答應(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)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.

13.(12分)上海首屆一級方程式賽車比賽在2004年9月26日舉行. 在一級方程式汽車大賽中,一輛賽車的總質(zhì)量為m,一個路段的水平轉(zhuǎn)彎半徑為R,賽車轉(zhuǎn)此彎時的速度為v,賽車形狀都設(shè)計得使其上下方空氣有一壓力差――氣動壓力,從而增大了對地面的正壓力.正壓力與摩擦力的比值叫側(cè)向附著系數(shù),以表示.要上述賽車轉(zhuǎn)彎時不側(cè)滑,則需要多大的氣壓動力?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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14.(14分)已知地球半徑為R,一只靜止在赤道上空的熱氣球(不計氣球離地高度)繞地心運動的角速度為,在距地面h高處圓形軌道上有一顆人造地球衛(wèi)星,設(shè)地球質(zhì)量為M,熱氣球的質(zhì)量為m,人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量為m1,根據(jù)上述條件,有一位同學(xué)列出了以下兩個式子:

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對熱氣球有:

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對人造地球衛(wèi)星有:

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進而求出了人造地球衛(wèi)星繞地球運行的角速度.

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你認為這個同學(xué)的解法是否正確?若認為正確,請求出結(jié)果.若認為不正確,請補充一個條件后,再求出.

 

 

 

 

 

 

 

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15.(10分)如圖是一種叫做“魔盤”的娛樂設(shè)施示意圖。某物理興趣小組想測量“魔盤”的轉(zhuǎn)速,他們先測量了“魔盤”的半徑r=1.5m,“魔盤”上邊緣離地的高度h=0.8m,然后將一毛巾用水浸濕后用網(wǎng)袋裝好固定在“魔盤”上的邊緣,當“魔盤”轉(zhuǎn)動起來后,從毛巾上飄落到地面的水滴離轉(zhuǎn)軸的最大半徑為R=2.5m,若不計空氣阻力對水滴的影響,取g10m/s2.那么“魔盤”的最大轉(zhuǎn)速為多少轉(zhuǎn)/分?

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16.(18分)取距地球無窮遠處物體的重力勢能為零,則地球周圍物體的重力勢能的表達式為:,其中G為萬有引力常量,M為地球的質(zhì)量,m為物體的質(zhì)量,r為物體到地心的距離,地球半徑R=6400km,地球表面重力加速度g10m/s2.試計算:

   (1)質(zhì)量為1×103kg的衛(wèi)星繞地表飛行,其總機械能為多大?

   (2)再補充多少能量可使它脫離地球的引力?

 

 

 

 

 

 

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17.(16分)如圖所示,ABDO是處于豎直平面內(nèi)的光滑軌道,AB是半徑為R=15m圓周軌道,半徑OA處于水平位置,BDO是直徑為15m的半圓軌道,DBDO軌道的中央.一個小球PA點的正上方距水平半徑OAH處自由落下,沿豎直平面內(nèi)的軌道通過D點時對軌道的壓力等于其重力的倍.取g10m/s2.

   (1)H的大小;

   (2)試討論此球能否到達BDO軌道的O點,并說明理由;

   (3)小球沿軌道運動后再次落到軌道上的速度的大小是多少.

 

 

 

 

 

 

 

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18.(18分)目前,我國正在實施“嫦娥奔月”計劃.如圖所示,登月飛船以速度v0繞月球做圓周運動,已知飛船質(zhì)量為m=1.2×104kg,離月球表面的高度為h=100km,飛船在A點突然向前做短時間噴氣,噴氣的相對速度為u=1.0×104m/s,噴氣后飛船在A點的速度減為vA,于是飛船將沿新的橢圓軌道運行,最終飛船能在圖中的B點著陸(A、B連線通過月球中心,即A、B兩點分別是橢圓的遠月點和近月點),試問:

  (1)飛船繞月球做圓周運動的速度v0是多大?

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  (2)由開普勒第二定律可知,飛船在A、B兩處的面積速度相等,即rAvA=rBvB,為使飛船能在B點著陸,噴氣時需消耗多少燃料?已知月球的半徑為R=1700km,月球表面的重力加速度為g=1.7m/s2(選無限遠處為零勢能點,物體的重力勢能大小為Ep=).

 

 

 

 

 

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1.答案:A   由滾輪不會打滑可知主動軸上的平盤與可隨從動軸轉(zhuǎn)動的圓柱形滾輪的接觸

   點的線速度相同,所以v1=v2,由此可得,所以,即選項A

   正確.

2.答案:B    根據(jù)物體作直線運動和曲線運動的條件可知,先作初速度為零的沿合力方向的勻加速直線運動,后因速度方向跟另一個力不在一條直線上,作勻變速曲線運動.

3.答案:AC     根據(jù)運動的合成與分解,因為小船垂直岸航行,渡河時間與水的速度無關(guān),又河水的流速與到河岸的距離x成正比,即,所以,解得,渡河時間為.

4.答案:C    小球做平拋運動,豎直高度m,A正確;小球水平方向上的位移m,小球初速度m/s,此即第一次閃光時小車的速度,B正確;兩次閃光時間間隔內(nèi)汽車的平均速度m/s,因此汽車應(yīng)做加速運動,C不能確定,D能夠確定.

5.答案:CD    根據(jù)物體豎直上拋的運動規(guī)律,得,因此可求出該星球表面的重力加速度g.再根據(jù)可推導(dǎo)出CD為正確答案.

6.答案:A   因為要提高“神舟”六號飛船的高度將考慮啟動火箭發(fā)動機向后噴氣,通過反沖作用,使飛船加速,飛船需要的向心力增大,但由于在原軌道上不變,不足以提供其所需的向心力,所以飛船做離心運動,到更高的軌道,所以A正確,B錯誤.對飛船有:,所以,R增大,運行速度v減小,C錯誤;由于,所以,,所以R增大,T增大,但a減少,所以D錯.

7.答案:C    在理想情況下一直加速,可以達到圍繞地球表面做圓周運動,即第一宇宙速度.

8.答案:C   球的水平速度是2m/s,人到環(huán)的水平距離為2m,所以球必須在1s內(nèi)到達吊環(huán),則1s內(nèi)球在豎直方向上的位移為1.8m,設(shè)初速度為v0,則,解得m/s.

9.答案:C   設(shè)桿沿方向移動的速度為,根據(jù)速度分解可得,,,所以可得.

10.答案:BC    較小,物體追上細桿相碰;較大,細桿繞過一周后追上物體相碰.

第Ⅱ卷(非選擇題,共110分)

11.(1)答案:平拋運動在豎直方向上是自由落體運動 (2分)   

球1落到光滑水平板上并擊中球2(2分) 

平拋運動在水平方向上是勻速運動(2分)

   (2)答案:如圖所示,測量R、r、R/,(2分)

自行車的速度為:.(2分)

12.解析:(1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)原理,可得讀數(shù)應(yīng)為主尺上的和游標尺上的刻度相加.由圖乙可知游標尺的分度為0.05mm,主尺上為5.9cm,游標尺上的第5個刻度線和主尺對齊,所以讀數(shù)為5.9cm+0.02×5mm=6.00cm,即可得該圓盤的半徑r=6.00cm.

   (2)由題意知,紙帶上每兩點的時間間隔T=0.10s,打下計數(shù)點D時,紙帶運動速度大小為:cm/s2=39cm/s2=0.39m/s2

此時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為=6.5rad/s

  (3)紙帶運動的加速度大小為,代入數(shù)值,得a=0.59m/s2

設(shè)角加速度為β,則=9.8rad/s2.

13.解析:對物體受力分析可知正壓力①,其中表示氣動壓力. (3分)

②,(4分)

根據(jù)牛頓第二定律,可得③,(3分)

聯(lián)立解得,(2分)

14.解析:第一個等式(對熱氣球)不正確,因為熱氣球不同于人造衛(wèi)星,熱氣球靜止在空中是因為浮力與重力平衡,它繞地心運動的角速度應(yīng)等于地球自轉(zhuǎn)的角速度. (4分)

   (1)若補充地球表面的重力加速度為g,可以認為熱氣球受到的萬有引力近似等于其重力,則有(2分)

與第二個等式聯(lián)立可得(1分)

 (2)若利用同步衛(wèi)星的離地高度H有:(2分)

與第二個等式聯(lián)立可得(2分)

   (3)若利用第一宇宙速度v1,有(2分)

與第二個等式聯(lián)立可得(1分)

此外若利用近地衛(wèi)星運行的角速度也可求出來.

15.解析:水滴沿切線方向做平拋運動到地面上的水平位移=2m(2分)

落地時間s(2分)

“魔盤”的線速度m/s(2分)

其轉(zhuǎn)速滿足(2分)

r/min. (2分)

16.解析:(1)衛(wèi)星做勻速圓周運動,由萬有引力和牛頓第二定律得,(2分)

其動能為(2分)

其機械能為E=Ek+Ep= +()=(4分)

衛(wèi)星繞地表運行時,r=R,且,GM=gR2,(2分)

所以E===-6.4×106×10×103=-3.2×1010J. (4分)

 (2)要使繞地球運動的衛(wèi)星掙脫地球的引力,需添加的能量是:

E=0-E=3.2×1010J. (4分)

17.解析:(1)小球從H高處自由落下,進入軌道,沿BDO軌道做圓周運動,小球受重力和軌道的支持力.設(shè)小球通過D點的速度為v,通過D點時軌道對小球的支持力為F(大小等于小球?qū)壍赖膲毫Γ┨峁┧鰣A周運動的向心力,即 ①(2分)

小球從P點落下一直到沿光滑軌道運動的過程中,機械能守恒有,

②(2分)

由①②解得高度m(1分)

(2)設(shè)小球能夠沿豎直軌道運動到O點時的最小速度為v0,則有③(2分)

小球至少應(yīng)從H0高處落下,④(1分)

由③④可得(1分)

H>H0,小球可以通過O點. (1分)

 (3)小球由H落下通過O點的速度為m/s(1分)

小球通過O點后做平拋運動,設(shè)小球經(jīng)過時間t落到AB圓弧軌道上,

建立圖示的坐標系,有 ⑤(1分)

⑥(1分) 且⑦(1分)

由⑤⑥⑦可解得時間t=1s(負解舍去)(1分)

落到軌道上速度大小為m/s(1分)

18.解析:(1)當飛船以v0繞月球做半徑為rA=R+h

圓周運動時,由牛頓第二定律得,

(2分)

(2分)

式中M表示月球的質(zhì)量,R為月球的半徑,為月球表面的重力加速度,

所以代入數(shù)據(jù)得,v0=1652m/s(2分)

   (2)根據(jù)開普勒第二定律,飛船在A、B兩處的面積速度相等,所以有rAvA=rBvB

即(R+h)vA=RvB  ①(2分)

由機械能守恒定律得,  ②(2分)

由①②式并代入數(shù)據(jù)得,vA=1628m/s(2分)

故登月所需速度的改變量為m/s(2分)

飛船在A點噴氣前后動量守恒,設(shè)噴氣總質(zhì)量為m,因噴氣前的動量為mv0,噴氣后的動量為(m-ㄓm)vA+ㄓm(v0+u),前后動量相等,

故有mv0=(m-ㄓm)vA+ㄓm(v0+u),(2 分)

故噴氣所消耗的燃料的質(zhì)量為m=mㄓv/(u+ㄓv)=28.7kg(2分)

 

 


同步練習(xí)冊答案