題目列表(包括答案和解析)
傾斜雪道的長(zhǎng)為25m,頂端高為15m,下端經(jīng)過一小圓弧過渡后與很長(zhǎng)的水平雪道相接,如圖所示。一滑雪運(yùn)動(dòng)員在傾斜雪道的頂端以水平速度飛出。在落到傾斜雪道上時(shí),運(yùn)動(dòng)員靠改變姿勢(shì)進(jìn)行緩沖使自己只保留沿斜面的分速度面不彈起。除緩沖過程外運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn),過渡圓弧光滑,其長(zhǎng)度可忽略。設(shè)滑雪板與雪道的動(dòng)摩擦因數(shù),取。
1.求運(yùn)動(dòng)落到斜面上的落點(diǎn)離斜面頂端的距離;
2.求運(yùn)動(dòng)員在水平雪道上滑行的距離。
傾斜雪道的長(zhǎng)為25m,頂端高為15m,下端經(jīng)過一小圓弧過渡后與很長(zhǎng)的水平雪道相接,如圖所示。一滑雪運(yùn)動(dòng)員在傾斜雪道的頂端以水平速度飛出。在落到傾斜雪道上時(shí),運(yùn)動(dòng)員靠改變姿勢(shì)進(jìn)行緩沖使自己只保留沿斜面的分速度面不彈起。除緩沖過程外運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn),過渡圓弧光滑,其長(zhǎng)度可忽略。設(shè)滑雪板與雪道的動(dòng)摩擦因數(shù),取。
【小題1】求運(yùn)動(dòng)落到斜面上的落點(diǎn)離斜面頂端的距離;
【小題2】求運(yùn)動(dòng)員在水平雪道上滑行的距離。
高考真題
1.【解析】網(wǎng)球反彈后的速度大小幾乎不變,故反彈后在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間在0.4s~0.6s之間,在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi),網(wǎng)球下落的高度為
【答案】A
2.【解析】由題意可知,主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),由圖中皮帶傳動(dòng)裝置可以看出從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),所以選項(xiàng)B正確;因又,兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等,所以從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為,故選項(xiàng)C也正確
【答案】C
3.【解析】(1)設(shè)發(fā)球時(shí)飛行時(shí)間為t1,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)
……①
……②
解得 ……③
(2)設(shè)發(fā)球高度為h2,飛行時(shí)間為t2,同理根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng),如圖所示
……④
……⑤
且h2=h ……⑥
……⑦
得 ……⑧
(3)如圖所示,發(fā)球高度為h3,飛行時(shí)間為t3,同理根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)得,
……⑨
……⑩
且 ……11
設(shè)球從恰好越過球網(wǎng)到最高點(diǎn)的時(shí)間為t,水平距離為s,有
……12
……13
由幾何關(guān)系知,x3+s=L ……(14)
聯(lián)列⑨~(14)式,解得h3=
【答案】(1) (2) (3)h3=
4.【解析】設(shè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度時(shí),夾角θ
座椅到中心軸的距離: ①
對(duì)座椅分析有: ②
聯(lián)立兩式 得
【答案】
5.【解析】由題目可以后出“天鏈一號(hào)衛(wèi)星”是地球同步衛(wèi)星,運(yùn)行速度要小于7.9,而他的位置在赤道上空,高度一定,A錯(cuò)B對(duì)。由可知,C對(duì)。由可知,D錯(cuò).
【答案】B
6.【解析】考查萬有引力定律。星球表面重力等于萬有引力,G = mg,故火星表面的重力加速度 = = 0.4,故B正確。
【答案】B
7.【解析】“嫦娥一號(hào)”繞月球運(yùn)動(dòng),要掙脫地球的引力,所以選項(xiàng)B錯(cuò);由萬有引力得選項(xiàng)C正確;.在繞圓軌道上,衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng),受地球的引力等于受月球的引力。所以選項(xiàng)D錯(cuò).
【答案】C
8.【解析】該行星的線速度v=;由萬有引力定律G= ,解得太陽(yáng)的質(zhì)量M=
【答案】,
9.【解析】由萬有引力定律,衛(wèi)星受到地球和月球的萬有引力分別為F地 = G ,F(xiàn)月 = G ,代入題目給定的數(shù)據(jù)可得R地 : R月=9 : 2
【答案】R地 : R月=9 : 2
10.【解析】如圖所示,O和O/ 分別表示地球和月球的中心。在衛(wèi)星軌道平面上,A是地月連心線OO/ 與地月球面的公切線ACD的交點(diǎn),D、C和B分別是該公切線與地球表面、月球表面和衛(wèi)星圓軌道的交點(diǎn)。根據(jù)對(duì)稱性,過A點(diǎn)在另一側(cè)作地月球面的公切線,交衛(wèi)星軌道于E點(diǎn)。衛(wèi)星在 運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的信號(hào)被遮擋。
設(shè)探月衛(wèi)星的質(zhì)量為m0,萬有引力常量為G ,根據(jù)萬有引力定律有
G=mr ①
G=m0r1 ②
式中,T1是探月衛(wèi)星繞月球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期。由①②式得
③
設(shè)衛(wèi)星的微波信號(hào)被遮擋的時(shí)間為t,則由于衛(wèi)星繞月做勻速圓周運(yùn)動(dòng),應(yīng)有
④
式中, α=∠CO/ A ,β=∠CO/ B'。由幾何關(guān)系得
rcosα=R-R1 、
r1cosβ=R1 ⑥
由③④⑤⑥式得
t= 、
【答案】t=
11.【解析】設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2,做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1、r2,角速度分別為w1,w2。根據(jù)題意有
w1=w2 ①
r1+r2=r ②
根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律,有
G ③
G ④
聯(lián)立以上各式解得
⑤
根據(jù)解速度與周期的關(guān)系知
⑥
聯(lián)立③⑤⑥式解得
【答案】
名校試題
1.【解析】由題意查得物體B豎直方向上作勻加速度直線運(yùn)動(dòng),在水平方向上作勻速直線運(yùn)動(dòng),所以其合運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),加速度不變,但速度增大,所以選項(xiàng)BC正確.
【答案】BC
2.【解析】由圖6可知拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎麟x心運(yùn)動(dòng),這是因?yàn)橄蛐牧Σ蛔阍斐傻,抽以?yīng)是內(nèi)(東)高外(西)低。故選項(xiàng)AC正確
【答案】AC
3.【解析】當(dāng)衛(wèi)星離地面越近,由又根據(jù)牛頓萬有引力定律得:
,可見衛(wèi)星的向心加速度大,
,可見衛(wèi)星的線速度大,選項(xiàng)A正確
【答案】A
4.【解析】由萬有引力定律得…得:可見D正確
而……由②③知C
【答案】CD
5.【解析】如圖所示,設(shè)運(yùn)動(dòng)員放箭的位置處離目標(biāo)的距離為x.箭的
運(yùn)動(dòng)可以看成兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng):隨人的運(yùn)動(dòng),箭自身
的運(yùn)動(dòng).箭在最短時(shí)間內(nèi)擊中目標(biāo),必須滿足兩個(gè)條件:
一是合速度的方向指向目標(biāo),二是垂直于側(cè)向方向(馬前
進(jìn)的方向)的分速度最大,此條件需箭自身速度方向垂直
【答案】B
6.【解析】“LRO”做勻速圓周周運(yùn)動(dòng),向心加速度,B正確;LRO 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力有萬有引力提供,,又月球表面上,可得月球表面的重力加速度為,D正確。
【答案】BD
7.【解析】“嫦娥一號(hào)”在遠(yuǎn)地點(diǎn)A時(shí)的加速度可由及確定,由于軌道是橢圓,在遠(yuǎn)地點(diǎn)A時(shí)的速度無法確定;“嫦娥一號(hào)” 繞月球運(yùn)動(dòng)的周期可由確定,月球表面的重力加速度可由確定,故選項(xiàng)BCD正確。
【答案】BCD
8.【解析】(1)由圖可知 由,得
(2)在B點(diǎn)時(shí)拉力最大,設(shè)為Fmax,有:
由A到B過程機(jī)械能守恒,有:
在A、C兩點(diǎn)拉力最小,有: 解得:
【答案】(1) (2)
9.【解析】:(1)mgl=mv2 T1-mg=m
T2-mg=m ∴T1=3mg T2=5mg
(2)小球恰好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn)時(shí)有速度v1,此時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,則mg(-r)= mv12 ①
且mg=m ②
由幾何關(guān)系:X2=(L-r)2-()2 ③
由以上三式可得:r= L/3 ④ x=L ⑤
(3)小球做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),速度設(shè)為v2 則
T-mg=m ⑥ 以后小球做平拋運(yùn)動(dòng)過B點(diǎn),在水平方向有x=v2t ⑦
在豎直方向有:L/2-r=gt2 ⑧ 由④⑤⑥⑦⑧式可得T=mg
【答案】(1) T2=5mg(2)x=L (3)T=mg
10.【解析】(1)由題意:小球恰好通過最高點(diǎn)C時(shí),
對(duì)軌道壓力N=0,此時(shí)L最小。
從A到C機(jī)械能守恒,
…
(2)落到斜面上時(shí):x=vct
解得:
【答案】(1) (2)
11.【解析】(1)汽車在水平路面上拐彎,可視為汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力是車與路面間的靜摩擦力提供,當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí),由向心力公式可知這時(shí)的半徑最小,有
Fm=0.6mg≥
由速度v=
(2)汽車過拱橋,看作在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),根據(jù)向心力公式有:mg-FN=
為了保證安全,車對(duì)路面間的彈力FN必須大于等于零。有 mg≥
則R≥
【答案】(1) r≥
12.【解析】已知h=
X=
由于水管可在豎直方向和水平方向旋轉(zhuǎn),所以滅火面積是半徑為x的圓面積
S=πx2-------- S =3.14×
【答案】1.8×
13.【解析】(1)物體在月球表面做平拋運(yùn)動(dòng),有
水平方向上:x=v0t ???????豎直方向上:????
解得月球表面的重力加速度:?????????
(2)設(shè)月球的質(zhì)量為M,對(duì)月球表面質(zhì)量為m的物體,有
???解得:???
(3)設(shè)環(huán)繞月球表面飛行的宇宙飛船的速率為v,則有
? 解得:?????
【答案】(1) (2) (3)
14.【解析】①衛(wèi)星在離地
又由 可得a=
(2)衛(wèi)星離月面
…由 及M月/M=1/81
得:V2=2.53×
由動(dòng)能定理,對(duì)衛(wèi)星
W=mv2―mv02
【答案】(1)
15.【解析】⑴根據(jù)萬有引力定律和向心力公式:
G (1) mg = G (2)
解(1)(2)得:r = (3)
⑵設(shè)月球表面處的重力加速度為g月,根據(jù)題意:
V0=g月t/2 (4) g月 = GM月/r2
解(4)(5)得:M月 =2v0r2/Gt
【答案】(1)r = (2)M月 =2v0r2/Gt
考點(diǎn)預(yù)測(cè)題
1.【解析】解答本題的關(guān)鍵在于掌握平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),如下落時(shí)間僅和初始位置的高度有關(guān)。擊球手將壘球水平擊出后,在不計(jì)空氣阻力的情況下,壘球做平拋運(yùn)動(dòng),即水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)。則壘球落地時(shí)瞬時(shí)速度的大小為
,其速度方向與水平方向夾角滿足: 由此可知,A、B錯(cuò);壘球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,故選項(xiàng)D對(duì);壘球在空中運(yùn)動(dòng)的水平位移
,所以選項(xiàng)C錯(cuò)。
【答案】D
2.【解析】如圖選坐標(biāo),斜面的方程為:
①
運(yùn)動(dòng)員飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)
②
③
聯(lián)立①②③式,得飛行時(shí)間 t=1.2 s
落點(diǎn)的x坐標(biāo):x1=v0t=
落點(diǎn)離斜面頂端的距離:
落點(diǎn)距地面的高度:
接觸斜面前的x分速度:
y分速度:
沿斜面的速度大小為:
設(shè)運(yùn)動(dòng)員在水平雪道上運(yùn)動(dòng)的距離為s2,由功能關(guān)系得:
解得:s2=
【答案】s2=
3.【解析】當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)速加快到一定程度時(shí),游客由于隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng),需要一個(gè)向心力.這時(shí)游客與筒壁相互擠壓,筒壁對(duì)游客的壓力就提供了游客作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,所以A正確.而筒壁對(duì)游客的壓力又使游客受到一個(gè)靜摩擦力,當(dāng)轉(zhuǎn)速大到一定程度,即壓力大到一定程度,游客受到的靜摩擦力就可與重力平衡,故游客就不會(huì)落下去,所以C正確.
【答案】C
4 .【解析】據(jù)向心力公式F向=mω2r=m(2πn)2r=11.8(N),此向心力由小孩跟盤間的靜摩擦力提供.當(dāng)盤的轉(zhuǎn)速逐漸增大時(shí),小孩所需的向心力也增大,當(dāng)小孩的最大靜摩擦力不足以提供小孩做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí),小孩便逐漸向邊緣滑去,且滑離軸中心越遠(yuǎn),小孩所需的向心力越大,這種滑動(dòng)的趨勢(shì)就越厲害
【答案】11.8(N), 小孩跟盤間的靜摩擦力提供
5.【解析】在燒斷細(xì)線前,A、B兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力均是靜摩擦力及繩子拉力的合力提供的,且靜摩擦力均達(dá)到了最大靜摩擦力.因?yàn)閮蓚(gè)物體在同一圓盤上隨盤轉(zhuǎn)動(dòng),故角速度ω相同.設(shè)此時(shí)細(xì)線對(duì)物體的的拉力為T,則有
當(dāng)線燒斷時(shí),T=0,A物體所受的最大靜摩擦力小于它所需要的向心力,故A物體做離心運(yùn)動(dòng).B物體所受的靜摩擦力變小,直至與它所需要的向心力相等為止,故B物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確.
【答案】D
6.【解析】小球在豎直平面內(nèi)作的圓周運(yùn)動(dòng)并不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。但在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)這兩個(gè)特殊位置,我們?nèi)钥捎们蠼鈩蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的方法和公式求解,因?yàn)樵谶@兩個(gè)位置。小球受的外力都在圓周半徑方向上,它們的合力就是向心力.
在最低點(diǎn):此位置桿對(duì)球作用力N的方向只可能向上,
并且N>mg,故有:
N-mg=mv2/R,N=mg+mv2/L.
在最高點(diǎn):此位置桿對(duì)球作用力的方向尚不能確定,我們可暫時(shí)假設(shè)N與mg同向,即桿對(duì)球有向下拉力作用.則有mg+N=mv2/L,N=mv2/L-mg
如果N確與mg同向,方向指向圓心,則N>0,即
mv2/L-mg>0,
若,則由N的表達(dá)式可得N=0,即此時(shí)桿對(duì)球無作用力,重力唯一地起著向心力的作用;
若,可得N<0,則說明桿對(duì)球有向上托力作用,這個(gè)力的方向與正方向相反,背離圓心.
根據(jù)上述分析,我們可以得到這樣的結(jié)論:在最低點(diǎn),不管小球以多大的速度運(yùn)動(dòng),桿對(duì)球的拉力都是向上的.但在最高點(diǎn),桿對(duì)球作用力的大小和方向取決于v的大。是一個(gè)臨界值.當(dāng)時(shí),因速度大,所需的向心力就大,mg不能滿足向心力的需要,需要桿向下的拉力來補(bǔ)充;當(dāng)時(shí),因速度小,所需的向心力也小,mg超過了向心力的需要,故桿產(chǎn)生了向上的托力來抵消mg的一部分作用;若,這說明重力mg恰能滿足向心力的需要,故此時(shí)桿對(duì)球沒有作用力.
【答案】(1)N=mg+mv2/L. (2)若,則由N的表達(dá)式可得N=0,即此時(shí)桿對(duì)球無作用力,重力唯一地起著向心力的作用;若,可得N<0,則說明桿對(duì)球有向上托力作用,這個(gè)力的方向與正方向相反,背離圓心.
7.【解析】在最低點(diǎn)對(duì)小球應(yīng)用動(dòng)量定理得:
要使F2最小,則第一次上升的最高點(diǎn)應(yīng)與懸點(diǎn)等高,設(shè)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,則應(yīng)有:。
要使F2最小,則第二次打擊應(yīng)選在小球第二次返回到最低點(diǎn)時(shí)。這樣打擊力與小球的速度方向相同。在最低點(diǎn),對(duì)小球應(yīng)用動(dòng)量定理得:
在最高點(diǎn)對(duì)小球應(yīng)用牛頓第二定律得:。
又從第二次剛打擊后到最高點(diǎn),應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得:
聯(lián)立以上各式解得:
【答案】
8.【解析】因?yàn)?sub><,所以小球先做平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)小球與O點(diǎn)的連線和水平方向的夾角為時(shí),繩子剛好拉緊。運(yùn)用平拋規(guī)律得:
解得:,此時(shí)。
由于繩子瞬時(shí)拉緊,故立刻減小為零。從繩子瞬時(shí)拉緊到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),對(duì)小球應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得:。
在最低點(diǎn),對(duì)小球應(yīng)用牛頓第二定律得:
聯(lián)立以上各式解得:。
【答案】
9.【解析】在最低點(diǎn),對(duì)小球應(yīng)用牛頓第二定律得:
由上式可看出,R1小時(shí),T大,繩子易斷。故小球在最低點(diǎn)時(shí),應(yīng)取以B為圓心,即R1=
設(shè)開始下拋的初速度為V0,從開始至最低點(diǎn)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得:
聯(lián)立以上三式可得:
若小球恰好能通過最高點(diǎn),則在最高點(diǎn)處有:,由該式可見R2最大時(shí),通過最高點(diǎn)所需V2越大,故應(yīng)取C點(diǎn)為圓心,即R2=
從開始至最高點(diǎn)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得:
聯(lián)立以上各式可解得:
故所求為:<V0<
【答案】<V0<
10.【解析】此題考查萬有引力定律、重力,難度較易。由題意可以得,則g’=
【答案】B
11.【解析】由地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力提供它作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,可得
,又由于月球?qū)μ綔y(cè)器的萬有引力提供向心力,可得;聯(lián)立兩式得=
同理,由地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力提供它作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力
月球?qū)μ綔y(cè)器的萬有引力提供向心力,聯(lián)立兩式得=V所以選項(xiàng)A正確
【答案】A
12.【解析】以恒星的衛(wèi)星為研究對(duì)象,由萬有引力提供向心力得 ,從表達(dá)式可看出選項(xiàng)C正確。
【答案】C
13.【解析】測(cè)出單擺的周期,便可以算出該星球表面的重力加速度,由T=2π可得g=,擺球受到的重力可近似看作等于擺球與該星球之間的萬有引力,由mg=可得M=,將星球看作球體,則M=ρ?,所以,最終可導(dǎo)出ρ=
所以選項(xiàng)B正確
【答案】B
14.【解析】因?yàn)閎、c在同一軌道上運(yùn)行,故其線速度大小、加速度大小均相等。又b、c軌道半徑大于a的軌道半徑,由知,Vb=Vc<Va,故A選項(xiàng)錯(cuò);由加速度a=GM/r2可知ab=ac<aa,故B選項(xiàng)錯(cuò)。
當(dāng)c加速時(shí),c受到的萬有引力F<mv2/r,故它將偏離原軌道做離心運(yùn)動(dòng);當(dāng)b減速時(shí),b受到的萬有引力F>mv2/r, 故它將偏離原軌道做向心運(yùn)動(dòng)。所以無論如何c也追不上b,b也等不到c,故C選項(xiàng)錯(cuò)。對(duì)這一選項(xiàng),不能用來分析b、c軌道半徑的變化情況。對(duì)a衛(wèi)星,當(dāng)它的軌道半徑緩慢減小時(shí),在轉(zhuǎn)動(dòng)一段較短時(shí)間內(nèi),可近似認(rèn)為它的軌道半徑未變,視為穩(wěn)定運(yùn)行,由知,r減小時(shí)V逐漸增大,故D選項(xiàng)正確
【答案】D
15.【解析】根據(jù)“宇宙膨脹說”,宇宙是由一個(gè)大爆炸的火球開始形成的。大爆炸后各星球隊(duì)即以不同的速度向外運(yùn)動(dòng),這種學(xué)說認(rèn)為地球離太陽(yáng)的距離不斷增加,即公轉(zhuǎn)半徑也不斷增加,A選項(xiàng)錯(cuò)。又因?yàn)榈厍蛞蕴?yáng)為中心作勻速圓周運(yùn)動(dòng),由G=,,當(dāng)G減小時(shí),R增加時(shí),公轉(zhuǎn)速度慢慢減小。由公式T=可知T在增加,故選項(xiàng)B、C正確。
【答案】BC
16.【解析】(1)設(shè)A、B的軌道半徑分別為r1、r2,它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T、角速度ω都相同,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有 即
A、B之間的距離 根據(jù)萬有引力定律
得
(2)對(duì)可見星A有 其中 得:
(3)設(shè)m2= nm(n>0),并根據(jù)已知條件m1=6ms,及相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得
由數(shù)學(xué)知識(shí)知在n>0是增函數(shù)
當(dāng)n=2時(shí), 所以一定存在n>2,即m2>2ms,可以判斷暗星B可能是黑洞.
【答案】(1) (2)可以判斷暗星B可能是黑洞.
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