2009高考物理專題沖刺三
命題范圍: 曲線運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力
說(shuō)明:本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分,共150分;答題時(shí)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(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.如圖為一種“滾輪-平盤(pán)無(wú)極變速器”的示意圖,它由固定于主動(dòng)軸上的平盤(pán)和可隨從動(dòng)軸移動(dòng)的圓柱形滾輪組成.由于摩擦的作用,當(dāng)平盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),滾輪就會(huì)跟隨轉(zhuǎn)動(dòng),如果認(rèn)為滾輪不會(huì)打滑,那么主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n1、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n2、滾輪半徑r以及滾輪中心距離主動(dòng)軸軸線的距離x之間的關(guān)系是 ( )
A. B.
C. D.
2.一個(gè)靜止的質(zhì)點(diǎn),在兩個(gè)互成銳角的恒力F1、F2作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后撤掉
其中的一個(gè)力,則質(zhì)點(diǎn)在撤去該力前后兩個(gè)階段中的運(yùn)動(dòng)情況分別是 ( )
A.勻加速直線運(yùn)動(dòng),勻減速直線運(yùn)動(dòng) B.勻加速直線運(yùn)動(dòng),勻變速曲線運(yùn)動(dòng)
C.勻變速曲線運(yùn)動(dòng),勻速圓周運(yùn)動(dòng) D.勻加速直線運(yùn)動(dòng),勻速圓周運(yùn)動(dòng)
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,
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(dá)距A正對(duì)岸為s的B碼頭,則 )
A.應(yīng)為 B.應(yīng)為
C.渡河時(shí)間為 D.渡河時(shí)間為
4.在平直公路上行駛的汽車中,某人從車窗相對(duì)于車靜止釋放一個(gè)小球,不計(jì)空氣阻力,
用固定在路邊的照相機(jī)對(duì)汽車進(jìn)行閃光照相,照相機(jī)閃兩次光,得到清晰的兩張照片,
對(duì)照片進(jìn)行分析,知道了如下信息:①兩次閃光時(shí)間間隔為0.5s;②第一次閃光時(shí),小球剛釋放,第二次閃光時(shí),小球落地;③兩次閃光的時(shí)間間隔內(nèi),汽車前進(jìn)了
( )
A.小球釋放點(diǎn)離地的高度 B.第一次閃光時(shí)小車的速度
C.汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng) D.兩次閃光時(shí)間間隔內(nèi)汽車的平均速度
5.在太陽(yáng)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(duì)它的萬(wàn)有引力相比較可忽略不計(jì).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(yùn)行的衛(wèi)星的最小周期
6.“神舟”六號(hào)飛船的軌道艙在軌道上運(yùn)行時(shí),由于受太陽(yáng)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(dòng)軌道艙上的動(dòng)力裝置,適當(dāng)時(shí)候提高了軌道艙的運(yùn)行高度,通
過(guò)修正保證了工作.提高“神舟”六號(hào)軌道艙的高度可能采取的方法是 ( )
A.考慮啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴氣,通過(guò)反沖作用從較低軌道上使衛(wèi)星加速
B.考慮啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴氣,通過(guò)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(jī)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
7.當(dāng)今的科技發(fā)展迅猛,我們?cè)O(shè)想,如果地球是個(gè)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(jī)速度相當(dāng) B.小于“神舟”六號(hào)飛船的速度
C.可以達(dá)到
8.如圖所示,小朋友在玩一種運(yùn)動(dòng)中投擲的游戲,目的是在運(yùn)動(dòng)中將手中的球投進(jìn)離地面
高
A.
C.
9.如圖所示,一個(gè)長(zhǎng)直輕桿AB在墻角沿豎直墻和水平地面滑動(dòng),當(dāng)AB桿和墻的夾角為時(shí), 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
( )
A. B.
C. D.
10.如圖所示,一根長(zhǎng)為L的均勻細(xì)桿可以繞通過(guò)其左端的水平軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng).桿最初處于水平位置,桿上距O為a處放有一小物體,桿與上小物體最初均處于靜止?fàn)顟B(tài).若此桿突然以角速度勻速繞O向下轉(zhuǎn)動(dòng).則角速度為以下哪個(gè)說(shuō)法時(shí),小物體可能與桿相碰 ( )
A.值適中,不小于某值,不大于另一值Q,即
B.較大,且不小于某值Q,即
C.較小,且不大于某值P,即
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)
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(shí)驗(yàn)中,A、B兩
球同時(shí)落地,說(shuō)明 .
某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖的實(shí)驗(yàn):將兩個(gè)質(zhì)量相等的
小鋼球,從斜面的同一高度由靜止同時(shí)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(shuō)明 .
(2)如圖所示是自行車傳動(dòng)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(jìn)的速度有多大,還需測(cè)量哪些量?
___________________________________________
請(qǐng)?jiān)趫D中用字母標(biāo)注出來(lái),并用這些量推導(dǎo)出自行車前進(jìn)速度的表達(dá)式:
_ ____________
12.(12分)一個(gè)有一定厚度的圓盤(pán),可以繞通過(guò)中心垂直于盤(pán)面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng),圓盤(pán)加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),角速度的增加量Δω與對(duì)應(yīng)之間Δt的比值定義為角加速度β(即).我們用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、米尺、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙來(lái)完成下述實(shí)驗(yàn):
①如下圖甲所示,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面上,將紙帶的一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,然后固定在圓盤(pán)的側(cè)面,當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),紙帶可以卷在圓盤(pán)側(cè)面上.②接通電源,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn),啟動(dòng)控制裝置使圓盤(pán)勻加速轉(zhuǎn)動(dòng).③經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,停止轉(zhuǎn)動(dòng)和打點(diǎn),取下紙帶,進(jìn)行測(cè)量.(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz,A、B、C、D……為計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出)
(1)如圖乙所示,圓盤(pán)的半徑r為_(kāi)________cm.
(2)由圖丙可知,打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí),紙帶運(yùn)動(dòng)的速度大小為_(kāi)______m/s,此時(shí)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為_(kāi)___rad/s.
(3)紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_______m/s2,圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度大小為_(kāi)________rad/s2.
三、本題共6小題,共88分.解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟.只寫(xiě)出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位.
13.(12分)上海首屆一級(jí)方程式賽車比賽在
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(jì)氣球離地高度)繞地心運(yùn)動(dòng)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(gè)式子:
對(duì)熱氣球有:
對(duì)人造地球衛(wèi)星有:
進(jìn)而求出了人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的角速度.
你認(rèn)為這個(gè)同學(xué)的解法是否正確?若認(rèn)為正確,請(qǐng)求出結(jié)果.若認(rèn)為不正確,請(qǐng)補(bǔ)充一個(gè)條件后,再求出.
15.(10分)如圖是一種叫做“魔盤(pán)”的娛樂(lè)設(shè)施示意圖。某物理興趣小組想測(cè)量“魔盤(pán)”的轉(zhuǎn)速,他們先測(cè)量了“魔盤(pán)”的半徑r=
16.(18分)取距地球無(wú)窮遠(yuǎn)處物體的重力勢(shì)能為零,則地球周圍物體的重力勢(shì)能的表達(dá)式為:,其中G為萬(wàn)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=
(1)質(zhì)量為1×
(2)再補(bǔ)充多少能量可使它脫離地球的引力?
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=
(1)H的大;
(2)試討論此球能否到達(dá)BDO軌道的O點(diǎn),并說(shuō)明理由;
(3)小球沿軌道運(yùn)動(dòng)后再次落到軌道上的速度的大小是多少.
18.(18分)目前,我國(guó)正在實(shí)施“嫦娥奔月”計(jì)劃.如圖所示,登月飛船以速度v0繞月球做圓周運(yùn)動(dòng),已知飛船質(zhì)量為m=1.2×
(1)飛船繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度v0是多大?
(2)由開(kāi)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(diǎn)著陸,噴氣時(shí)需消耗多少燃料?已知月球的半徑為R=
1.答案:A 由滾輪不會(huì)打滑可知主動(dòng)軸上的平盤(pán)與可隨從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形滾輪的接觸
點(diǎn)的線速度相同,所以v1=v2,由此可得,所以,即選項(xiàng)A
正確.
2.答案:B 根據(jù)物體作直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng),后因速度方向跟另一個(gè)力不在一條直線上,作勻變速曲線運(yùn)動(dòng).
3.答案:AC 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解,因?yàn)樾〈怪卑逗叫校珊訒r(shí)間與水的速度無(wú)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(shí)間為.
4.答案:C 小球做平拋運(yùn)動(dòng),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(shí)小車的速度,B正確;兩次閃光時(shí)間間隔內(nèi)汽車的平均速度m/s,因此汽車應(yīng)做加速運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng)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?yàn)橐岣摺吧裰邸绷?hào)飛船的高度將考慮啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴氣,通過(guò)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(yùn)動(dòng),到更高的軌道,所以A正確,B錯(cuò)誤.對(duì)飛船有:,所以,R增大,運(yùn)行速度v減小,C錯(cuò)誤;由于,所以,,所以R增大,T增大,但a減少,所以D錯(cuò).
7.答案:C 在理想情況下一直加速,可以達(dá)到圍繞地球表面做圓周運(yùn)動(dòng),即第一宇宙速度.
8.答案:C 球的水平速度是
9.答案:C 設(shè)桿沿方向移動(dòng)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(xì)桿相碰;較大,細(xì)桿繞過(guò)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(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng) (2分)
球1落到光滑水平板上并擊中球2(2分)
平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速運(yùn)動(dòng)(2分)
(2)答案:如圖所示,測(cè)量R、r、R/,(2分)
自行車的速度為:.(2分)
12.解析:(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理,可得讀數(shù)應(yīng)為主尺上的和游標(biāo)尺上的刻度相加.由圖乙可知游標(biāo)尺的分度為
(2)由題意知,紙帶上每?jī)牲c(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.10s,打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí),紙帶運(yùn)動(dòng)速度大小為:cm/s2=
此時(shí)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為=6.5rad/s
(3)紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度大小為,代入數(shù)值,得a=
設(shè)角加速度為β,則=9.8rad/s2.
13.解析:對(duì)物體受力分析可知正壓力①,其中表示氣動(dòng)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(gè)等式(對(duì)熱氣球)不正確,因?yàn)闊釟馇虿煌谌嗽煨l(wèi)星,熱氣球靜止在空中是因?yàn)楦×εc重力平衡,它繞地心運(yùn)動(dòng)的角速度應(yīng)等于地球自轉(zhuǎn)的角速度. (4分)
(1)若補(bǔ)充地球表面的重力加速度為g,可以認(rèn)為熱氣球受到的萬(wàn)有引力近似等于其重力,則有(2分)
與第二個(gè)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(gè)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(gè)等式聯(lián)立可得(1分)
此外若利用近地衛(wèi)星運(yùn)行的角速度也可求出來(lái).
15.解析:水滴沿切線方向做平拋運(yùn)動(dòng)到地面上的水平位移=
落地時(shí)間s(2分)
“魔盤(pán)”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(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力和牛頓第二定律得,(2分)
其動(dòng)能為(2分)
其機(jī)械能為E=Ek+Ep= +()=(4分)
衛(wèi)星繞地表運(yùn)行時(shí),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(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星掙脫地球的引力,需添加的能量是:
ㄓE=0-E=3.2×1010J. (4分)
17.解析:(1)小球從H高處自由落下,進(jìn)入軌道,沿BDO軌道做圓周運(yùn)動(dòng),小球受重力和軌道的支持力.設(shè)小球通過(guò)D點(diǎn)的速度為v,通過(guò)D點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)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(yùn)動(dòng)的向心力,即 ①(2分)
小球從P點(diǎn)落下一直到沿光滑軌道運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,機(jī)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(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)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)
由H>H0,小球可以通過(guò)O點(diǎn). (1分)
(3)小球由H落下通過(guò)O點(diǎn)的速度為m/s(1分)
小球通過(guò)O點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)小球經(jīng)過(guò)時(shí)間t落到AB圓弧軌道上,
建立圖示的坐標(biāo)系,有 ⑤(1分)
⑥(1分) 且⑦(1分)
由⑤⑥⑦可解得時(shí)間t=1s(負(fù)解舍去)(1分)
落到軌道上速度大小為m/s(1分)
18.解析:(1)當(dāng)飛船以v0繞月球做半徑為rA=R+h的
圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律得,
(2分)
則(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=
(2)根據(jù)開(kāi)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(jī)械能守恒定律得, ②(2分)
由①②式并代入數(shù)據(jù)得,vA=
故登月所需速度的改變量為m/s(2分)
飛船在A點(diǎn)噴氣前后動(dòng)量守恒,設(shè)噴氣總質(zhì)量為ㄓm,因噴氣前的動(dòng)量為mv0,噴氣后的動(dòng)量為(m-ㄓm)vA+ㄓm(v0+u),前后動(dòng)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ㄓm=mㄓv/(u+ㄓv)=
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