2025年高考二輪復(fù)習(xí)物理專題分層突破練4　圓周運(yùn)動(dòng)　天體的運(yùn)動(dòng)

專題分層突破練4圓周運(yùn)動(dòng)天體的運(yùn)動(dòng)選擇題:1~6題每小題8分,8~11題每小題11分基礎(chǔ)鞏固1.(2024黑吉遼卷)“指尖轉(zhuǎn)球”是花式籃球表演中常見(jiàn)的技巧。如圖,當(dāng)籃球在指尖上繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),球面上P、Q兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的()A.半徑相等B.線速度大小相等C.向心加速度大小相等D.角速度大小相等答案D解析本題考查定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)——角速度相等。2.(2024全國(guó)甲卷)2024年5月,嫦娥六號(hào)探測(cè)器發(fā)射成功,開(kāi)啟了人類首次從月球背面采樣返回之旅。將采得的樣品帶回地球,飛行器需經(jīng)過(guò)月面起飛、環(huán)月飛行、月地轉(zhuǎn)移等過(guò)程。月球表面自由落體加速度約為地球表面自由落體加速度的16。下列說(shuō)法正確的是(A.在環(huán)月飛行時(shí),樣品所受合力為零B.若將樣品放置在月球表面,它對(duì)月球表面的壓力等于零C.樣品在不同過(guò)程中受到的引力不同,所以質(zhì)量也不同D.樣品放置在月球表面時(shí)對(duì)月球的壓力比放置在地球表面時(shí)對(duì)地球的壓力小答案D解析在環(huán)月飛行時(shí),樣品所受合力提供向心力,A錯(cuò)誤;樣品放置在月球表面,受到月球引力,它對(duì)月球表面壓力不為零,B錯(cuò)誤;樣品質(zhì)量與所受引力無(wú)關(guān),質(zhì)量不變,C錯(cuò)誤;樣品放置在月球表面時(shí)對(duì)月球的壓力小于放置在地球表面時(shí)對(duì)地球的壓力,D正確。3.(2024四川德陽(yáng)二模)三個(gè)質(zhì)量均為m的小物塊,用三根長(zhǎng)度為L(zhǎng)、最大拉力為mg的輕繩連接,置于動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=33的粗糙水平圓盤上面,初始時(shí)刻輕繩恰好繃直,構(gòu)成正三角形,正三角形的中心與圓盤的圓心重合。讓圓盤繞過(guò)O點(diǎn)垂直于圓盤的軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),隨著角速度的緩慢增加,在輕繩斷裂的瞬間,圓盤的角速度大小為(A.2gL B.2C.gL D.答案A解析在繩斷裂瞬間,拉力為mg,對(duì)任意一個(gè)小球,根據(jù)力的合成結(jié)合牛頓第二定律有3mg+μmg=m·L2cos30°ω2,解得ω=2gL4.(2024遼寧沈陽(yáng)三模)2024年1月18日,“天舟七號(hào)”貨運(yùn)飛船與中國(guó)空間站天和核心艙成功對(duì)接,“天舟七號(hào)”飛船的載貨量可達(dá)7.4t,是世界上運(yùn)貨能力最強(qiáng)的貨運(yùn)飛船之一。中國(guó)空間站繞地球運(yùn)行軌道可視為圓形,軌道離地面高度約400km,每天繞地球約轉(zhuǎn)15圈,地球半徑約為6400km,下列說(shuō)法正確的是()A.對(duì)接后空間站組合體的質(zhì)量變大,向心加速度會(huì)變大B.空間站繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度比地球的第一宇宙速度大C.空間站繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度比地球同步衛(wèi)星的角速度小D.航天員在空間站里所受地球引力比在地面上受到的重力稍小,處于完全失重狀態(tài)答案D解析根據(jù)牛頓第二定律有Gm地mr2=ma,可得a=Gm地r2,對(duì)接后空間站組合體的質(zhì)量變大,向心加速度大小不變,故A錯(cuò)誤;地球的第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大線速度,則空間站繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度比地球的第一宇宙速度小,故B錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有Gm地mr2=mω2r=m4π2T2r,可得ω=Gm地r5.(2024江蘇卷)生產(chǎn)陶瓷的工作臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),臺(tái)面上掉有陶屑,陶屑與臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同(臺(tái)面夠大),則()A.離軸OO'越遠(yuǎn)的陶屑質(zhì)量越大B.離軸OO'越近的陶屑質(zhì)量越大C.只有工作臺(tái)邊緣有陶屑D.離軸最遠(yuǎn)的陶屑距離軸不超過(guò)某一值R答案D解析陶屑隨工作臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),靜摩擦力提供向心力,當(dāng)所需向心力大于最大靜摩擦力,即μmg<mω2R時(shí),陶屑將滑動(dòng),所以離軸最遠(yuǎn)的陶屑距離軸不超過(guò)某一值R,且離軸遠(yuǎn)近與質(zhì)量無(wú)關(guān),D正確。6.(2024浙江紹興二模)根據(jù)地球同步衛(wèi)星,科學(xué)家提出了“太空天梯”的設(shè)想?！疤仗焯荨钡闹黧w結(jié)構(gòu)為一根巨大的硬質(zhì)絕緣桿,一端固定在地球赤道,另一端穿過(guò)地球同步衛(wèi)星,且絕緣桿的延長(zhǎng)線通過(guò)地心。若三個(gè)貨物分別固定在“太空天梯”的a、b、c三個(gè)位置,三個(gè)貨物與同步衛(wèi)星一起以地球自轉(zhuǎn)角速度繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),以地心為參考系,下列說(shuō)法正確的是()A.三個(gè)貨物速度大小關(guān)系為va>vb>vcB.如果三個(gè)貨物從桿上a、b、c三個(gè)位置同時(shí)脫落,三個(gè)貨物都將做離心運(yùn)動(dòng)C.桿對(duì)b處貨物的作用力沿Ob方向向上,桿對(duì)c處貨物的作用力沿cO方向向下D.若有一個(gè)軌道高度與b相同的人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則其環(huán)繞地球的角速度小于位于b處貨物的角速度答案C解析根據(jù)v=ωr可得,三個(gè)貨物速度大小關(guān)系為vc>v同>vb>va,故A錯(cuò)誤;根據(jù)題意可知,同步衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力恰好提供同步衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,即Gm地m同r同2=m同v同2r同,對(duì)于a、b貨物,從桿上脫落后,萬(wàn)有引力大于所需的向心力,則做近心運(yùn)動(dòng),對(duì)于貨物c,從桿上脫落后,萬(wàn)有引力小于所需的向心力,則做離心運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;結(jié)合B選項(xiàng)分析可知,桿對(duì)b處貨物的作用力沿Ob方向向上,桿對(duì)c處貨物的作用力沿cO方向向下,故C正確;根據(jù)Gm地mr2=mω2r可得ω7.(8分)我國(guó)星際探測(cè)事業(yè)在一代代中國(guó)航天人的持續(xù)奮斗中不斷開(kāi)創(chuàng)新高度。下表是幾顆星際探測(cè)器的相關(guān)信息:名稱種類發(fā)射時(shí)間運(yùn)行周期東方紅一號(hào)我國(guó)首顆人造地球衛(wèi)星1970年4月24日1.9小時(shí)嫦娥一號(hào)我國(guó)首顆月球探測(cè)器2007年10月24日2.1小時(shí)天問(wèn)一號(hào)我國(guó)首顆火星探測(cè)器2020年7月23日49.2小時(shí)夸父一號(hào)我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星(繞地運(yùn)行)2022年10月9日1.7小時(shí)根據(jù)以上信息可確認(rèn)“東方紅一號(hào)”的運(yùn)行速度比“夸父一號(hào)”的運(yùn)行速度,“嫦娥一號(hào)”的發(fā)射速度比“天問(wèn)一號(hào)”的發(fā)射速度。(均選填“大”或“小”)

答案小小解析根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有Gm0mr2=m4π2T2r,解得r=3Gm0T24π2,由題意可知“東方紅一號(hào)”的運(yùn)動(dòng)周期比“夸父一號(hào)”的運(yùn)動(dòng)周期大,所以“東方紅一號(hào)”的軌道半徑比“夸父一號(hào)”的軌道半徑大,根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有Gm0mr2=mv2r,解得v=Gm0r,因?yàn)椤皷|方紅一號(hào)”的軌道半徑比“夸父一號(hào)”的軌道半徑大,所以“東方紅一號(hào)”的運(yùn)行速度比“夸父一號(hào)”的運(yùn)行速度小綜合提升8.(2024山東卷)“鵲橋二號(hào)”中繼星環(huán)繞月球運(yùn)行,其24小時(shí)橢圓軌道的半長(zhǎng)軸為a。已知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r,則月球與地球質(zhì)量之比可表示為()A.r3a3 BC.r3a3答案D解析由開(kāi)普勒第三定律可知,k1=a3T12,k2=r3T22,而k只與中心天體質(zhì)量有關(guān),由題意知T9.(多選)(2024福建龍巖三模)如圖所示,嫦娥五號(hào)、天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器分別在近月、近火星軌道運(yùn)行。已知火星的質(zhì)量為月球質(zhì)量的9倍,火星的半徑為月球半徑的2倍。假設(shè)月球、火星可視為質(zhì)量均勻分布的球體,忽略其自轉(zhuǎn)影響,則下列說(shuō)法正確的是()A.月球表面的重力加速度與火星表面的重力加速度之比為2∶3B.月球的第一宇宙速度與火星的第一宇宙速度之比為2∶3C.嫦娥五號(hào)繞月球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期與天問(wèn)一號(hào)繞火星轉(zhuǎn)動(dòng)的周期之比為32∶4D.嫦娥五號(hào)繞月球轉(zhuǎn)動(dòng)軌道半徑的三次方與周期的二次方的比值與天問(wèn)一號(hào)繞火星轉(zhuǎn)動(dòng)軌道半徑的三次方與周期的二次方的比值相等答案BC解析在月球表面有Gm月mr月2=mg月,解得g月=Gm月r月2,同理,可得g火=Gm火r火2,所以g月g火=Gm月r月2×r火2Gm火=m月m火×r火2r月2=49,A10.(2024浙江溫州二模)圖甲是正在做送餐工作的機(jī)器人服務(wù)員,該機(jī)器人正在沿圖乙中ABCD曲線給16號(hào)桌送餐,已知弧長(zhǎng)和半徑均為4m的圓弧BC與直線路徑AB、CD相切,AB段長(zhǎng)度也為4m,CD段長(zhǎng)度為12m,機(jī)器人從A點(diǎn)由靜止勻加速出發(fā),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速率恰好達(dá)到1m/s,接著以1m/s的速率勻速通過(guò)BC弧段,通過(guò)C點(diǎn)以1m/s的速率勻速運(yùn)動(dòng)到某位置后開(kāi)始做勻減速直線運(yùn)動(dòng),最終停在16號(hào)桌旁的D點(diǎn)。已知餐盤與托盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,關(guān)于該機(jī)器人送餐運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是()A.從B運(yùn)動(dòng)到C過(guò)程中機(jī)器人的向心加速度為0.5m/s2B.為防止餐盤與水平托盤之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),機(jī)器人在BC段運(yùn)動(dòng)的最大速率為4m/sC.從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中機(jī)器人的加速度為0.125m/s2且餐盤和水平托盤不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)D.餐盤和水平托盤不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的情況下,機(jī)器人從C點(diǎn)到D點(diǎn)的最短時(shí)間為12s答案C解析從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中機(jī)器人的向心加速度a=v2r=124m/s2=0.25m/s2,A錯(cuò)誤;餐盤與托盤恰好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),摩擦力提供向心力有μmg=mvm2r,解得vm=22m/s,B錯(cuò)誤;由a'=v22s=122×4m/s2=0.125m/s2知,該加速度小于發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界加速度2m/s2,C正確;機(jī)器人以1m/s的速度勻減速至D點(diǎn)的最大加速度am=μg=2m/s2,故最短的減速時(shí)間t1=vam=0.5s,勻減速的最小位移為Δs=v22am=0.25m,11.(2024貴州安順一模)雙星系統(tǒng)中的兩顆中子星在引力作用下圍繞其連線某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,它們之間的距離逐漸減小,最終在劇烈的碰撞中合并并釋放巨大能量,同時(shí)為宇宙產(chǎn)生很多種元素物質(zhì)。這種天體的演化過(guò)程就是宇宙中最為壯觀的千新星事件。不考慮雙星系統(tǒng)中的兩顆中子星在合并前質(zhì)量、半徑的變化。則兩顆中子星距離減小的過(guò)程中()A.它們表面的重力加速度變大B.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比變大C.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小之和增大D.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期增大答案C解析根據(jù)萬(wàn)有引力與重力的