《高考備考指南 物理 》課件-能力課　曲線運(yùn)動(dòng)和萬有引力的應(yīng)用

能力課曲線運(yùn)動(dòng)和萬有引力的應(yīng)用(本欄目對應(yīng)配套訓(xùn)練P36~37)1.2024年1月18日，“天舟七號”與空間站天和核心艙成功對接，標(biāo)志著我國航天交會(huì)對接技術(shù)取得了新突破.在交會(huì)對接的最后階段，“天舟七號”與空間站處于同一軌道上同向運(yùn)動(dòng)，兩者的運(yùn)行軌道均可視為圓周.要使“天舟七號”在同一軌道上追上空間站實(shí)現(xiàn)對接，“天舟七號”噴射燃?xì)獾姆较蚩赡苷_的是()A BC D【答案】A【解析】要想使“天舟七號”在與空間站的同一軌道上對接，則需要使“天舟七號”加速，與此同時(shí)要想不脫離原軌道，根據(jù)F＝mv2r，則必須要增加向心力，即噴氣時(shí)產(chǎn)生的推力一方向有沿軌道向前的分量，另一方面還要有指向地心的分量，而因噴氣產(chǎn)生的推力與噴氣方向相反，則A2.(2023年江蘇一模)2021年2月，“天問一號”火星探測器被火星捕獲，經(jīng)過系列變軌后從調(diào)相軌道進(jìn)入停泊軌道，為著陸火星做準(zhǔn)備.如圖所示，陰影部分為探測器在不同軌道上繞火星運(yùn)行時(shí)與火星的連線每秒掃過的面積，下列說法正確的是()A.圖中兩陰影部分的面積相等B.從調(diào)相軌道進(jìn)入停泊軌道，探測器周期變大C.從調(diào)相軌道進(jìn)入停泊軌道探測器，機(jī)械能變小D.探測器在P點(diǎn)的加速度小于在N點(diǎn)的加速度【答案】C【解析】根據(jù)開普勒第二定律可知探測器繞火星運(yùn)行時(shí)在同一軌道上與火星的連線每秒掃過的面積相等，A錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律知探測器在停泊軌道上運(yùn)行的周期比在調(diào)相軌道上的小，故B錯(cuò)誤；探測器從調(diào)相軌道進(jìn)入停泊軌道需在P點(diǎn)減速，做近心運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能減小，C正確；根據(jù)牛頓第二定律GMmr2＝ma可知在P點(diǎn)的加速度比在N點(diǎn)的大，D3.(2023年杭州一模)現(xiàn)代都市高樓林立，高樓出現(xiàn)火情需要一種高架水炮消防車.如圖所示，某樓房的65m高處出現(xiàn)火情，高架水炮消防車正緊急滅火中.已知水炮炮口與樓房間距為15m，與地面距離為60m，水炮的出水量為3m3/min，g取10m/s2，水柱剛好垂直打入受災(zāi)房間窗戶.則()A.地面對消防車的作用力方向?yàn)樨Q直向上B.水炮炮口的水流速度為10m/sC.水泵對水做功的功率約為3.81×104WD.若水流垂直沖擊到窗戶玻璃后向四周流散，則沖力約為1500N【答案】C【解析】消防車受到地面的支持力和摩擦力，合力斜向上，作用力斜向上，A錯(cuò)誤.水流高度差5m，豎直方向反向看成自由落體運(yùn)動(dòng)，Δh＝12gt2，解得t＝1s，根據(jù)vy＝gt，解得vy＝10m/s，又1s時(shí)間內(nèi)的水平位移為15m，有sx＝vxt，解得vx＝15m/s.則合速度為v＝vx2＋vy2，解得v＝325m/s，B錯(cuò)誤.水泵對水做功的功率P＝mgh＋12mv2t＝3×104×60＋12×3×4.(多選)(2024年廣東一模)圖甲為游樂場中的“空中飛椅”項(xiàng)目.“空中飛椅”結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙所示，轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頂部圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，懸繩一端系在圓盤邊緣，另一端系著椅子.若所有椅子質(zhì)量相等，懸繩長短不一定相等，忽略懸繩質(zhì)量與空氣阻力，則坐在椅子上的游客與椅子整體隨圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中()甲乙A.任一時(shí)刻，所有游客的線速度都相同B.所有游客做圓周運(yùn)動(dòng)的周期都相同C.懸繩越長，懸繩與豎直方向的夾角就越大D.懸繩與豎直方向的夾角與游客質(zhì)量無關(guān)【答案】BCD【解析】根據(jù)題意可知，所有游客為同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則所有游客做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同，由v＝ωr可知，游客做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同，線速度大小不同，游客的線速度方向也不同，由T＝2πω可知，所有游客做圓周運(yùn)動(dòng)的周期都相同，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)題意，設(shè)繩長為L，懸繩與豎直方向的夾角為θ，則有mgtanθ＝mω2(Lsinθ＋r)，解得gω2·1cosθ－1sin5.(2023年山西卷)2023年5月，貨運(yùn)飛船“天舟六號”攜帶約5800kg的物資進(jìn)入距離地面約400km(小于地球同步衛(wèi)星到地面的距離)的軌道，順利對接中國空間站后近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng).對接后，這批物資()A.質(zhì)量比靜止在地面上時(shí)小B.所受合力比靜止在地面上時(shí)小C.所受地球引力比靜止在地面上時(shí)大D.做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)角速度大【答案】D【解析】物體在低速(速度遠(yuǎn)小于光速)宏觀條件下質(zhì)量保持不變，即在空間站和地面質(zhì)量相同，A錯(cuò)誤.設(shè)空間站離地面的高度為h，這批物質(zhì)在地面上靜止時(shí)的合力為零，在空間站所受合力為萬有引力即F＝GMm(R＋h)2，在地面受地球引力為F1＝GMmR2，因此有F1＞F，B、C錯(cuò)誤.物體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬有引力提供向心力GMmr2＝mω26.(多選)(2023年肇慶二模)如圖，我國天宮空間站位于距地面約400km高的近地軌道，是我國宇航員進(jìn)行太空工作和生活的場所.而同樣也是我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由5顆同步衛(wèi)星、30顆非靜止軌道衛(wèi)星和備用衛(wèi)星組成，其廣泛應(yīng)用于三維衛(wèi)星定位與通信.若空間站和北斗系統(tǒng)的衛(wèi)星均在各自軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是()A.天宮空間站的運(yùn)行速度大于北斗同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度B.天宮空間站里的宇航員處于懸浮狀態(tài)是因?yàn)槠洳皇苤亓.所有的同步衛(wèi)星離地球表面的高度都是一定的D.若北斗衛(wèi)星在飛行的過程中速度變小了，它將遠(yuǎn)離地球【答案】AC【解析】根據(jù)GMmr2＝mv2r，可得v＝GMr，天宮空間站運(yùn)行的軌道半徑小于北斗同步衛(wèi)星的軌道半徑，則天宮空間站的運(yùn)行速度大于北斗同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度，A正確；天宮空間站里的宇航員處于懸浮狀態(tài)是因?yàn)樘幱谕耆е貭顟B(tài)，但仍受重力，B錯(cuò)誤；根據(jù)GMmr2＝m47.(多選)(2023年茂名模擬)“神舟十五號”航天員進(jìn)行約5.5小時(shí)的出艙活動(dòng)并圓滿完成既定任務(wù)后，安全返回空間站問天實(shí)驗(yàn)艙，如圖甲所示.已知地球半徑R＝6400km，地球表面重力加速度為g0，在離地面高度h＝400km的軌道上，問天實(shí)驗(yàn)艙繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所處位置的重力加速度為g'.假設(shè)航天員在問天實(shí)驗(yàn)艙的桌面上放置如圖乙中的實(shí)驗(yàn)裝置，不可伸縮的輕繩長為L，輕繩一端綁一個(gè)質(zhì)量為m的小球，另一端綁在支架O點(diǎn)，在離桌面最近的A點(diǎn)位置給小球一個(gè)垂直于OA的初速度v，小球沿圖乙虛線軌跡做圓周運(yùn)動(dòng)，其中B為最高點(diǎn)，下列說法正確的是()A.g'∶g0＝256∶289B.小球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)，輕繩的張力大小為mg'＋mC.小球從A點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，克服重力做功為mg'LD.小球運(yùn)動(dòng)過程中，輕繩的拉力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力【答案】AD【解析】根據(jù)萬有引力定律，在地球表面GM地mR2＝mg0，在離地400km高空GM地m(R＋h)2＝mg'，可得g'∶g0＝R2∶(R＋H)2＝256∶289，A8.我國首個(gè)火星探測器已到達(dá)火星.假設(shè)火星探測器貼近火星表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測得其周期為T.已知引力常量為G，由以上數(shù)據(jù)可以求得()A.火星的質(zhì)量 B.火星探測器的質(zhì)量C.火星的第一宇宙速度 D.火星的密度【答案】D【解析】根據(jù)GMmR2＝m4π2T2R和mg＝mv2R可知，因缺少火星的半徑，故無法求出火星的質(zhì)量、火星的第一宇宙速度，A、C錯(cuò)誤；根據(jù)上式可知，火星探測器的質(zhì)量m被約去，故無法求出其質(zhì)量，B錯(cuò)誤；根據(jù)GMmR2＝m4π2T2R，可得M＝4π2R3G9.(2023年北京卷)2022年10月9日，我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”成功發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了對太陽探測的跨越式突破.“夸父一號”衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距地面高度約為720km，運(yùn)行一圈所用時(shí)間約為100min.如圖所示，為了隨時(shí)跟蹤和觀測太陽的活動(dòng)，“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中，需要其軌道平面始終與太陽保持固定的取向，使太陽光能照射到“夸父一號”，下列說法正確的是()A.“夸父一號”的運(yùn)行軌道平面平均每天轉(zhuǎn)動(dòng)的角度約為1°B.“夸父一號”繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于7.9km/sC.“夸父一號”繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于地球表面的重力加速度D.由題干信息，根據(jù)開普勒第三定律，可求出日地間平均距離【答案】A【解析】因?yàn)椤翱涓敢惶枴避壍酪冀K保持被太陽光照射到，則在一年之內(nèi)轉(zhuǎn)