2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)專題03牛頓運動定律與曲線運動押題專練

專題03牛頓運動定律與曲線運動1.如圖1所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向運動，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板為參照物()圖1A.帆船朝正東方向航行，速度大小為vB.帆船朝正西方向航行，速度大小為vC.帆船朝南偏東45°方向航行，速度大小為eq\r(2)vD.帆船朝北偏東45°方向航行，速度大小為eq\r(2)v答案D2.如圖2所示，某輪渡站兩岸的碼頭A和B正對，輪渡沿直線往返于兩碼頭之間，水流速度恒定且小于船速.以下說法正確的選項是()圖2A.往返所用的時間不相等B.往返時船頭均應(yīng)垂直河岸航行C.往返時船頭均應(yīng)適當(dāng)偏向上游D.從A駛往B，船頭應(yīng)適當(dāng)偏向上游，返回時船頭應(yīng)適當(dāng)偏向下游答案C解析根據(jù)矢量的合成法那么，及各自速度恒定，那么它們的合速度也確定，那么它們所用的時間也相等，故A錯誤；從A到B，合速度方向垂直于河岸，水流速度水平向右，根據(jù)平行四邊形定那么，那么船頭的方向偏向上游一側(cè).從B到A，合速度的方向仍然垂直于河岸，水流速度水平向右，船頭的方向仍然偏向上游一側(cè).故C正確，B、D錯誤.3.如圖3所示，在斜面頂端A以速度v水平拋出一小球，經(jīng)過時間t1恰好落在斜面的中點P；假設(shè)在A點以速度2v水平拋出小球，經(jīng)過時間t2完成平拋運動.不計空氣阻力，那么()圖3A.t2>2t1 B.t2＝2t1C.t2<2t1 D.落在B點答案C4.從A點斜向上拋出一個小球，曲線ABCD是小球運動的一段軌跡.建立如圖4所示的正交坐標(biāo)系xOy，x軸沿水平方向，軌跡上三個點的坐標(biāo)分別為A(－L,0)、C(L,0)，D(2L,3L)，小球受到的空氣阻力忽略不計，軌跡與y軸的交點B圖4A.(0，eq\f(L,2)) B.(0，－L)C.(0，－eq\f(3L,2)) D.(0，－2L)答案B解析由函數(shù)圖象可知，軌跡為二次函數(shù)，過點(－L,0)和(L,0)，設(shè)函數(shù)解析式y(tǒng)＝－a(x－L)(x＋L)將(2L,3L)代入方程，解得a＝－eq\f(1,L)y＝eq\f(1,L)(x－L)(x＋L)，將x＝0代入得y＝－L.5.如圖5所示，正方體空心框架ABCD－A1B1C1D1下外表在水平地面上，將可視為質(zhì)點的小球從頂點A在∠BAD所在范圍內(nèi)(包括邊界)沿不同的水平方向分別拋出，落點都在△B1C1D圖5A.小球初速度的最小值與最大值之比是1∶eq\r(2)B.落在C1點的小球，運動時間最長C.落在B1D1線段上的小球，落地時機械能的最小值與最大值之比是1∶2D.軌跡與AC1線段相交的小球，在交點處的速度方向都相同答案D解析由h＝eq\f(1,2)gt2得t＝eq\r(\f(2h,g))，下落高度相同，平拋運動的時間相等，故B錯誤；小球落在A1C1線段中點時水平位移最小，落在C1時水平位移最大，水平位移的最小值與最大值之比是1∶2，由x＝v0t，t相等得小球初速度的最小值與最大值之比是1∶2，故A錯誤；落在B1D1線段中點的小球，落地時機械能最小，落在B1D1線段上D1或B1的小球，落地時機械能最大.設(shè)落在B1D1線段中點的小球初速度為v1，水平位移為x1.落在B1D1線段上D1或B1的小球初速度為v2，水平位移為x2.由幾何關(guān)系有x1∶x2＝1∶eq\r(2)，由x＝v0t，得：v1∶v2＝1∶eq\r(2)，落地時機械能等于拋出時的機械能，分別為：E1＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，E2＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，可知落地時機械能的最小值與最大值之比不等于1∶2.故C錯誤.設(shè)AC1的傾角為α，軌跡與AC1線段相交的小球，在交點處的速度方向與水平方向的夾角為θ.那么有tanα＝eq\f(y,x)＝eq\f(\f(1,2)gt2,v0t)＝eq\f(gt,2v0)，tanθ＝eq\f(gt,v0)，那么tanθ＝2tanα，可知θ一定，那么軌跡與AC1線段相交的小球，在交點處的速度方向都相同，故D正確.6.(多項選擇)如圖6所示，傾角為37°的光滑斜面頂端有甲、乙兩個小球，甲以初速度v0水平拋出，乙以初速度v0沿斜面運動，甲、乙落地時，末速度方向相互垂直，重力加速度為g，那么()圖6A.斜面的高度為eq\f(8v\o\al(2,0),9g)B.甲球落地時間為eq\f(3v0,4g)C.乙球落地時間為eq\f(20v0,9g)D.乙球落地速度大小為eq\f(7v0,3)答案AC7.如圖7所示，“倫敦眼〞(TheLondonEye)是世界上最大的觀景摩天輪，僅次于南昌之星與新加坡觀景輪.它總高度135米(443英尺)，屹立于倫敦泰晤士河南畔的蘭貝斯區(qū).現(xiàn)假設(shè)摩天輪正繞中間的固定軸做勻速圓周運動，那么對于坐在輪椅上觀光的游客來說，正確的說法是()圖7A.因為摩天輪做勻速轉(zhuǎn)動，所以游客受力平衡B.當(dāng)摩天輪轉(zhuǎn)到最高點時，游客處于失重狀態(tài)C.因為摩天輪做勻速轉(zhuǎn)動，所以游客的機械能守恒D.當(dāng)摩天輪轉(zhuǎn)到最低點時，座椅對游客的支持力小于所受的重力答案B解析摩天輪做勻速轉(zhuǎn)動，不是平衡狀態(tài).故A錯誤；當(dāng)摩天輪轉(zhuǎn)到最高點時，游客受到的重力與支持力的合力的方向向下，指向圓心，所以游客處于失重狀態(tài).故B正確；摩天輪做勻速轉(zhuǎn)動，所以游客的動能不變而重力勢能是變化的，所以機械能不守恒，故C錯誤；游客隨摩天輪做勻速圓周運動，當(dāng)摩天輪轉(zhuǎn)到最低點時，游客受到的重力與支持力的合力的方向向上，指向圓心，所以座椅對游客的支持力大于所受的重力.故D錯誤.8.如圖8所示，ABC為在豎直平面內(nèi)的金屬半圓環(huán)，AC連線水平，AB為固定在A、B兩點間的直的金屬棒，在直棒上和半圓環(huán)的BC局部分別套著兩個相同的小圓環(huán)M、N，現(xiàn)讓半圓環(huán)繞對稱軸以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動，半圓環(huán)的半徑為R，小圓環(huán)的質(zhì)量均為m，金屬棒和半圓環(huán)均光滑，重力加速度為g，小圓環(huán)可視為質(zhì)點，那么M、N兩圓環(huán)做圓周運動的線速度之比為()圖8A.eq\f(g,\r(R2ω4－g2)) B.eq\f(\r(g2－R2ω4),g)C.eq\f(g,\r(g2－R2ω4)) D.eq\f(\r(R2ω4－g2),g)答案A9.如圖9所示，有一陀螺其下部是截面為等腰直角三角形的圓錐體、上部是高為h的圓柱體，其上外表半徑為r，轉(zhuǎn)動角速度為ω.現(xiàn)讓旋轉(zhuǎn)的陀螺以某水平速度從距水平地面高為H的光滑桌面上水平飛出后恰不與桌子邊緣發(fā)生碰撞，陀螺從桌面水平飛出時，陀螺上各點中相對桌面的最大速度值為(運動中其轉(zhuǎn)動軸一直保持豎直，空氣阻力不計)()圖9A.eq\r(\f(gr,2)) B.eq\r(\f(gr,2)＋ω2r2)C.eq\r(\f(gr,2))＋ωr D.req\r(\f(g,2h＋r))＋ωr答案C10.如圖10所示，豎直面內(nèi)半徑為R的光滑半圓形軌道與水平光滑軌道相切于D點.a、b、c三個相同的物體由水平局部分別向半圓形軌道滑去，最后重新落回到水平面上時的落點到切點D的距離依次為AD<2R，BD＝2R，CD>2R.設(shè)三個物體離開半圓形軌道在空中飛行時間依次為ta、tb、tc，三個物體到達水平面的動能分別為Ea、Eb、Ec，那么下面判斷正確的選項是()圖10A.Ea＝EbB.Ec＝EbC.tb＝tcD.ta＝tb答案C解析物體假設(shè)從半圓形軌道最高點離開在空中做平拋運動，豎直方向上做自由落體運動，有：2R＝eq\f(1,2)gt2，那么得：t＝2eq\r(\f(R,g))物體恰好到達半圓形軌道最高點時，有：mg＝meq\f(v2,R)，那么通過半圓形軌道最高點時的最小速度為：v＝eq\r(gR)所以物體從半圓形軌道最高點離開后平拋運動的水平位移最小值為：x＝vt＝2R由題知：AD<2R，BD＝2R，CD>2R，說明b、c通過最高點做平拋運動，a沒有到達最高點，那么知tb＝tc＝2eq\r(\f(R,g))，ta≠tb＝tc.對于a、b兩球，通過D點時，a的速度比b的小，由機械能守恒可得：Ea<Eb.對于b、c兩球，由x＝vt知，t相同，c的水平位移大，通過圓軌道最高點時的速度大，由機械能守恒定律可知，Ec>Eb.11.關(guān)于靜止在地球外表(兩極除外)隨地球自轉(zhuǎn)的物體，以下說法正確的選項是()A.物體所受重力等于地球?qū)λ娜f有引力B.物體的加速度方向可能不指向地球中心C.物體所受合外力等于地球?qū)λ娜f有引力D.物體在地球外表不同處角速度可能不同答案B12.(多項選擇)2016年4月6日1時38分，我國首顆微重力科學(xué)實驗衛(wèi)星——實踐十號返回式科學(xué)實驗衛(wèi)星，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長征二號丁運載火箭發(fā)射升空，進入近百萬米預(yù)定軌道，開始了為期15天的太空之旅，大約能圍繞地球轉(zhuǎn)200圈，如圖1所示.實踐十號衛(wèi)星的微重力水平可到達地球外表重力的10－6g，實踐十號將在太空中完成19項微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)實驗，力爭取得重大科學(xué)成果.以下關(guān)于實踐十號衛(wèi)星的相關(guān)描述中正確的有()圖1A.實踐十號衛(wèi)星在地球同步軌道上B.實踐十號衛(wèi)星的環(huán)繞速度一定小于第一宇宙速度C.在實踐十號衛(wèi)星內(nèi)進行的19項科學(xué)實驗都是在完全失重狀態(tài)下完成的D.實踐十號衛(wèi)星運行中因受微薄空氣阻力，需定期點火加速調(diào)整軌道答案BD解析實踐十號衛(wèi)星的周期T＝eq\f(15×24,200)h＝1.8h，不是地球同步衛(wèi)星，所以不在地球同步軌道上，故A錯誤；第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是最大的圓周運動的環(huán)繞速度，那么實踐十號衛(wèi)星的環(huán)繞速度一定小于第一宇宙速度，故B正確；根據(jù)題意可知，實踐十號衛(wèi)星內(nèi)進行的19項科學(xué)實驗都是在微重力情況下做的，此時重力沒有全部提供向心力，不是完全失重狀態(tài)，故C錯誤；實踐十號衛(wèi)星運行中因受微薄空氣阻力，軌道半徑將變小，速度變小，所以需定期點火加速調(diào)整軌道，故D正確.13.(多項選擇)如圖2所示為一衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運動，其周期為24小時，A、C兩點分別為軌道上的遠地點和近地點，B為短軸和軌道的交點.那么以下說法正確的選項是()圖2A.衛(wèi)星從A運動到B和從B運動到C的時間相等B.衛(wèi)星運動軌道上A、C間的距離和地球同步衛(wèi)星軌道的直徑相等C.衛(wèi)星在A點速度比地球同步衛(wèi)星的速度大D.衛(wèi)星在A點的加速度比地球同步衛(wèi)星的加速度小答案BD14.(多項選擇)假設(shè)在宇宙中存在這樣三個天體A、B、C，它們在一條直線上，天體A和天體B的高度為某值時，天體A和天體B就會以相同的角速度共同繞天體C運轉(zhuǎn)，且天體A和天體B繞天體C運動的軌道都是圓軌道，如圖3所示.那么以下說法正確的選項是()圖3A.天體A做圓周運動的加速度大于天體B做圓周運動的加速度B.天體A做圓周運動的線速度小于天體B做圓周運動的線速度C.天體A做圓周運動的向心力大于天體C對它的萬有引力D.天體A做圓周運動的向心力等于天體C對它的萬有引力答案AC解析由于天體A和天體B繞天體C運動的軌道都是圓軌道，角速度相同，由a＝ω2r，可知天體A做圓周運動的加速度大于天體B做圓周運動的加速度，故A正確；由公式v＝ωr，可知天體A做圓周運動的線速度大于天體B做圓周運動的線速度，故B錯誤；天體A做圓周運動的向心力是由B、C的萬有引力的合力提供，大于天體C對它的萬有引力.故C正確，D錯誤.15.如圖4所示，一顆衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運動，A、B是衛(wèi)星運動的遠地點和近地點.以下說法中正確的選項是()圖4A.衛(wèi)星在A點的角速度大于在B點的角速度B.衛(wèi)星在A點的加速度小于在B點的加速度C.衛(wèi)星由A運動到B過程中動能減小，勢能增加D.衛(wèi)星由A運動到B過程中萬有引力做正功，機械能增大答案B16.設(shè)想我國宇航員隨“嫦娥〞號登月飛船貼近月球外表做勻速圓周運動，宇航員測出飛船繞行n圈所用的時間為t.登月后，宇航員利用身邊的彈簧測力計測出質(zhì)量為m的物體重力為G1.引力常量為G，根據(jù)以上信息可得到()A.月球的密度 B.飛船的質(zhì)量C.月球的第一宇宙速度 D.月球的自轉(zhuǎn)周期答案A17.為了驗證拉住月球使它圍繞地球運動的力與拉著蘋果下落的力以及地球、眾行星與太陽之間的作用力是同一性質(zhì)的力，同樣遵從平方反比定律，牛頓進行了著名的“月地檢驗〞.月地之間的距離為60R(R為地球半徑)，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G.那么以下說法中正確的選項是()A.物體在月球軌道上受到的地球引力是其在地面附近受到的地球引力的eq\f(1,60)B.由題中信息可以計算出地球的密度為eq\f(3π,GT2)C.物體在月球軌道上繞地球公轉(zhuǎn)的向心加速度是其在地面附近自由下落時的加速度的eq\f(1,3600)D.由題中信息可以計算出月球繞地球公轉(zhuǎn)的線速度為eq\f(2πR,T)答案C解析物體在月球軌道上受到的地球引力F＝Geq\f(mM,60R2)＝eq\f(1,3600)·Geq\f(mM,R2)，故A錯誤，C正確；根據(jù)萬有引力提供向心力有Geq\f(mM,60R2)＝m·60R·eq\f(4π2,T2)可得地球質(zhì)量M＝eq\f(4π260R3,GT2)，根據(jù)密度公式可知地球的密度ρ＝eq\f(M,\f(4,3)πR3)＝eq\f(\f(4π260R3,GT2),\f(4,3)πR3)≠eq\f(3π,GT2)，故B錯誤；據(jù)v＝eq\f(2π·60R,T)＝eq\f(120πR,T)，故D錯誤.18.據(jù)新聞報導(dǎo)，“天宮二號〞將于2023年秋季擇機發(fā)射，其繞地球運行的軌道可近似看成是圓軌道.設(shè)每經(jīng)過時間t，“天宮二號〞通過的弧長為l，該弧長對應(yīng)的圓心角為θ弧度.引力常量為G，那么地球的質(zhì)量是()A.eq\f(l2,Gθ3t)B.eq\f(θ3,Gl2t)C.eq\f(t2,Gθl3)D.eq\f(l3,Gθt2)答案D19.太空行走又稱為出艙活動.狹義的太空行走即指航天員離開載人航天器乘員艙進入太空的出艙活動.如圖6所示，假設(shè)某宇航員出艙離開飛船后身上的速度計顯示其相對地心的速度為v，該航天員從離開艙門到結(jié)束太空行走所用時間為t，地球的半徑為R，地球外表的重力加速度為g，那么()圖6A.航天員在太空行走時可模仿游泳向后劃著前進B.該航天員在太空“走〞的路程估計只有幾米C.該航天員離地高度為eq\f(gR2,v2)－RD.該航天員的加速度為eq\f(Rv2,t2)答案C解析由于太空沒有空氣，因此航天員在太空中行走時無法模仿游泳向后劃著前進，故A錯誤；航天員在太空行走的路程是以速度v運動的路程，即為vt，故B錯誤；由eq\f(GMm,R2)＝mg和eq\f(GMm,R＋h2)＝meq\f(v2,R＋h)，得h＝eq\f(gR2,v2)－R，故C正確；由eq\f(a,g)＝eq\f(R2,R＋h2)得a＝eq\f(v4,gR2)，故D錯誤.20.A、B兩顆衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動，A衛(wèi)星運行的周期為T1，軌道半徑為r1；B衛(wèi)星運行的周期為T2，且T1>T2.以下說法正確的選項是()A.B衛(wèi)星的軌道半徑為r1(eq\f(T1,T2))B.A衛(wèi)星的機械能一定大于B衛(wèi)星的機械能C.A、B衛(wèi)星在軌道上運行時處于完全失重狀態(tài)，不受任何力的作用D.某時刻衛(wèi)星A、B在軌道上相距最近，從該時刻起每經(jīng)過eq\f(T1T2,T1－T2)時間，衛(wèi)星A、B再次相距最近答案D21.如圖8所示，“嫦娥〞三號探測器發(fā)射到月球上要經(jīng)過屢次變軌，最終降落到月球外表上，其中軌道Ⅰ為圓形，軌道Ⅱ為橢圓.以下說法正確的選項是()圖8A.探測器在軌道Ⅰ的運行周期大于在軌道Ⅱ的運行周期B.探測器在軌道Ⅰ經(jīng)過P點時的加速度小于在軌道Ⅱ經(jīng)過P點時的加速度C.探測器在軌道Ⅰ運行時的加速度大于月球外表的重力加速度D.探測器在P點由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ必須點火加速答案A解析根據(jù)開普勒第三定律知，eq\f(r3,T2)＝k，因為軌道Ⅰ的半徑大于軌道Ⅱ的半長軸，那么探測器在軌道Ⅰ的運行周期大于在軌道Ⅱ的運行周期，故A正確；根據(jù)牛頓第二定律知，a＝eq\f(GM,r2)，探測器在軌道Ⅰ經(jīng)過P點時的加速度等于在軌道Ⅱ經(jīng)過P點時的加速度，故B錯誤；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝ma知，探測器在軌道Ⅰ運行時的加速度a＝eq\f(GM,r2)，月球外表的重力加速度g＝eq\f(GM,R2)，因為r>R