2020高考物理總復習 易錯題與高考綜合問題解讀 考點 4 曲線運動和萬有引力定律 考點高分解題綜合訓練（通用）

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1、 曲線運動和萬有引力定律考點高分解題綜合訓練 1 下列說法正確的有 ( ) A做曲線運動的物體所受合外力可能為零 B物體在恒力作用下，不可能做圓周運動 C．物體在變力作用下，不可能做勻速圓周運動 D物體在變力作用下，運動軌跡不可能是拋物線 1.B解析：做曲線運動的物體一定受到合外力作用，A錯，做圓周運動的物體所受的力一定是變力，B對，C錯.在變力作用下，物體的運動軌跡可能是拋物線. 2如圖4-13所示，兩個半徑不同而內(nèi)壁光滑的半圓軌道固--定于地面，+/1、球先后從與球心在同一水平高度的A、B兩點由靜lE開始自由下滑，通過軌道最低點時( ) A小球?qū)绍?/p>

2、道的壓力相同 B小球?qū)绍壍赖膲毫Σ煌? C此時小球的向心加速度不相等 D．此時小球的向心加速度相等 2.AD解析：由機械能守恒有 ，所以v2=2gr，而 ，D對，C錯.又在最低點有：，得N=3mg，所以A對. 3小船在靜水中速度為3 m/s，它在一條流速為4 m/s，河寬s為150m的河流中渡河，則 ( ) A小船不可能到達正對岸 B小船渡河時間不少于50 s C小船渡河時間最少需要30 s D．小船若在50 s內(nèi)渡河，到達對岸時，它將被沖下500 m 3.AB解析：因為水流速度大于船在靜水中的速度，小船不可能到達正對岸.到達對岸的最短時間，D項中船到達對岸時被沖

3、下200 m 4如圖4—14所示質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中，桿的另一端套有一個質(zhì)量為m的小球，今使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，且角速度為ω，則桿的上端受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮? ( ) A．mω2R D．不能確定 4.C解析：球受重力mg、桿的彈力F，兩力的合力充當向心力，如圖， 即 ，得F=，故C對. 5 在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學說叫“宇宙膨脹說”，這種學說認為萬有引力常量G在緩慢地減小，根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比 ( ) A 公轉(zhuǎn)半徑R較大 B公轉(zhuǎn)周期T

4、較小 C公轉(zhuǎn)速率V較大 D．公轉(zhuǎn)角度速度ω較小 5.BC解析：由 很久以前的G比現(xiàn)在大，故BC對. 6火車以某一速度v通過某彎道時，內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力作用，下面分析正確的是 ( ) A 軌道半徑 B 若火車速度大于v時，外軌將受到側(cè)壓力作用，其方向平行軌道平面向外 C．若火車速度小于v時，外軌將受到側(cè)壓力作用，其方向平行軌道平面向內(nèi) D．當火車質(zhì)量改變時，安全速率也將改變 6.B解析：內(nèi)外軌均不受壓力時有 ，得 7 2020年我國計劃發(fā)射環(huán)月無人宇宙飛船——“嫦娥一號”．已知月球半徑為R，若“嫦娥一號”到達距月球表面高為R處時，地面控制中心將其

5、速度調(diào)整為v時恰能繞月勻速飛行；當其下降到月球表面附近勻速繞行時，地面控制中心應(yīng)將飛船速度調(diào)整為 ( ) D．2v 7.C解析：設(shè)飛船繞月球以r為半徑運行，由 ，得 ，即 8 地球上站立著兩位相距非常遠的觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己的正上方有一顆人造地球衛(wèi)星相對自己靜止不動，則這兩位觀察者的位置及兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離是 ( ) A一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等 B一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等 C．兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等 D兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等 8.D解析

6、：因?qū)Φ仂o止的衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，它只能在赤道上空的同一軌道上. 9 科學家們推測，太陽系的第十顆行星就在地球的軌道上．從地球上看，它永遠在太陽的背面，人類一直未能發(fā)現(xiàn)它，可以說是“隱居”著的地球的“孿生兄弟”．由以上信息我們可以推知： ( ) A這顆行星的公轉(zhuǎn)周期與地球相等 B這顆行星的自轉(zhuǎn)周期與地球相等 C．這顆行星質(zhì)量等于地球的質(zhì)量 D．這顆行星的密度等于地球的密度 9.A解析：由題可知該行星是與地球、太陽始終在一條直線上，故A對. 10 如圖4—15所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在同一轉(zhuǎn)動軸上，其半徑之比為RB：RC=3：2.A輪的半徑大小與

7、C輪相同，它與B輪緊靠在一起，當A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動時，由于摩擦作用，B輪也隨之無滑動地轉(zhuǎn)動起來，a、b、c分別為三輪邊緣的三個點，則a、b、c三點在運動過程中的 ( ) A線速度大小之比為3：2：2 B．角速度之比為3：3：2 C．轉(zhuǎn)速之比為2：3：2 D．向心加速度大小之比為9：6：4 10.D解析：A、B兩輪邊緣的線速度相等，同一塔輪上的角速度相等，由線速度、角速度、半徑間關(guān)系得D對. 11氣象衛(wèi)星是用來拍攝云層照片、觀察氣象資料和測量氣象數(shù)據(jù)的，我國先后自行成功研制和發(fā)射了“風云一號”和“風云二號”兩顆氣象衛(wèi)星，“風云一號”衛(wèi)星軌道與赤道平面垂直，通過兩極

8、，每12小時巡視一周，稱為“極地圓軌道”；“風云二號”氣象衛(wèi)星軌道平面在赤道平面內(nèi)，稱為“地球同步軌道”．則“風云一號”衛(wèi)星比“風云二號”衛(wèi)星( ) A發(fā)射速度大 B線速度大 C．覆蓋區(qū)域小 D．向心加速度小 11.B解析：因“風云二號”為地球同步衛(wèi)星，故周期為24小時，大于“風云一號”衛(wèi)星的周期，故“風云一號”衛(wèi)星在離地更近的軌道運行，因而線速度大. 12 2020年10月14日16時30分，“神舟”六號正在距地面約343 km的圓形軌道上飛行，航天員費俊龍在飛船內(nèi)連續(xù)做了四個漂亮的前滾翻動作，歷時約3 min．若已知地球半徑為6 400 km,地球表面處的重力

9、加速度為9．8m/s2，第一宇宙速度為 7．9 km/s,則費俊龍平均每完成一個前滾翻，“神舟”六號在相對地心的圓軌道上通過的路程約為 ( ) A.5．8 km B 23 km C．3.5×102 km D.1.4×103 km 12.C解析：由s=vt可得. 13火箭發(fā)射衛(wèi)星的開始階段是豎直升空，設(shè)向上的加速度a5 m/s2，衛(wèi)星中用彈簧秤懸掛一質(zhì)量m=9 k的物體．當衛(wèi)星升到某高處時，彈簧秤的示數(shù)為85 N，那么，此時衛(wèi)星距地面的高度是多少千米?(地球半徑R=6 400 km，g=10 m/s2) 13. 3 200 km解析：對衛(wèi)星中被懸掛的物體作受力

10、分析，由牛頓第二定律得F=mg′=ma， 則 因 所以 ，則故衛(wèi)星距地面高度 14 據(jù)美聯(lián)社2002年10月7日報道，天文學家在太陽系的9大行星之外，又發(fā)現(xiàn)了一顆比地球小得多的新行星，而且還測得它繞太陽公轉(zhuǎn)的周期約為288年．若把它和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道都看作圓，問它與太陽的距離約是地球與太陽距離的多少倍．(最后結(jié)果可用根式表示) 14.44倍解析：設(shè)太陽質(zhì)量為M，地球質(zhì)量為m0，繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T0，與太陽距離為R0，公轉(zhuǎn)角速度為ω0，新行星的質(zhì)量為M0，繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T，與太陽的距離為R，公轉(zhuǎn)角速度為ω，根據(jù)萬物引力定律和牛頓定律得： 聯(lián)立以上各

11、式得： 15 假設(shè)站在赤道某地的人，日落4 h后，發(fā)現(xiàn)一顆從“天邊”飛來的衛(wèi)星正好處于頭頂?shù)纳峡涨掖诵l(wèi)星即將消失在夜幕之中．已知該衛(wèi)星在赤道所在平面上繞地球做勻速圓周運動，其轉(zhuǎn)動方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同．又已知地球的同步衛(wèi)星繞地球運行的軌道半徑為地球半徑的6倍，試估算上述人造衛(wèi)星繞地球運行的周期. 15.4.6 h解析：日落時，過赤道上P點的最后一縷陽光如圖所示，設(shè)地球半徑為R，圖中0點為地心，所以PO=R，由于4 h遠遠小于地球的公轉(zhuǎn)周期，故可以認為在落日后的4h內(nèi)地心相對太陽的位置幾乎未發(fā)生變化，OP連線在4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為 在地面上能看到夜空中的衛(wèi)星，是衛(wèi)星對太陽光發(fā)生

12、了漫反射的緣故，衛(wèi)星即將消失在夜幕中時其所處位置位于圖中的Q點.由圖所示的幾何關(guān)系可知，該衛(wèi)星的軌道半徑為 設(shè)地球的質(zhì)量為M，用m表示衛(wèi)星的質(zhì)量，用r表示衛(wèi)星的軌道半徑，用丁表示衛(wèi)星的運動周期.設(shè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，則有 解得 所以，有 解得 ，即所求衛(wèi)星的周期為4.6 h. 16 由于地球自轉(zhuǎn)，因而在發(fā)射衛(wèi)星時，利用地球自轉(zhuǎn)，可以盡量減少發(fā)射入造衛(wèi)星時火箭所提供的能量，而且最理想的發(fā)射場地應(yīng)該是地球赤道附近．現(xiàn)假設(shè)某火箭的發(fā)射場地就在赤道上，為了盡量節(jié)省發(fā)射衛(wèi)星時需要的能量，那么 (1)發(fā)射運行在赤道面上的衛(wèi)星應(yīng)該由——向轉(zhuǎn)(橫線上分別填東、西、南、北

13、四個方向中的一個)； (2)如果某衛(wèi)星的質(zhì)量2×103 kg．由于地球的自轉(zhuǎn)使衛(wèi)星具有了一定的初動能，與地球沒有自轉(zhuǎn)相比較，火箭發(fā)射衛(wèi)星時所節(jié)省了能量，求此能量的大?。? (3)如果使衛(wèi)星在地球赤道面的附近做勻速圓周運動，則火箭使衛(wèi)星運行的速度相對于地面應(yīng)達到多少? 16.解析：(1)西、東 (2)在發(fā)射之初，由于地球的自轉(zhuǎn)，使得衛(wèi)星具有一初速度，其大小 節(jié)省的能量： (3)衛(wèi)星在地球附近繞地球做圓周運動時，由牛頓第二定律得 即 所以衛(wèi)星相對于地面的速度應(yīng)達到 考點小資料 衛(wèi)星運動中應(yīng)弄清的幾個問題 衛(wèi)星運動問題，是近年來高考的熱點內(nèi)容．由于教材所述篇

14、幅太少，過于籠統(tǒng)，使部分同學對衛(wèi)星的運動過程~AiT,模糊．為了弄清該問題，現(xiàn)就衛(wèi)星運動中的幾個問題予以說明． 一、衛(wèi)星的穩(wěn)定運動 衛(wèi)星穩(wěn)定運行時，衛(wèi)星(質(zhì)量為m)繞地球(質(zhì)量為M)做勻速圓周運動，由相互間的萬有引力提供向心力，即F萬=F向，故 ，這是解決衛(wèi)星穩(wěn)定運行問題的關(guān)鍵，高考 資源網(wǎng)解題時根據(jù)不同的已知條件，可分別與以上所涉及的向心力表達式聯(lián)立，而得出衛(wèi)星運動過程中的各運動參量的表達式． (1)向心加速度a由 得： (2)線速度v由 得： (3)角速度ω由 得： (4)周期T由 得： 可見，衛(wèi)星穩(wěn)定運行時，線速度v、角速度ω，、周期

15、T與軌道半徑r處于一一對應(yīng)關(guān)系，即每一確定的軌道都有一確定的v、T、ω相對應(yīng)，衛(wèi)星才能穩(wěn)定． 二、衛(wèi)星的不穩(wěn)定運動——變軌問題 穩(wěn)定運行的衛(wèi)星，當速度發(fā)生改變時，其軌道半徑也將發(fā)生變化，衛(wèi)星改做變軌運動． 當衛(wèi)星在一定軌道穩(wěn)定運行時，地球?qū)λ娜f有引力剛好提供它繞地球做圓周運動所需的向心力．如若由于某種原因(如人造衛(wèi)星在發(fā)射過程中)，衛(wèi)星的速度突然增加，衛(wèi)星繞地球做圓周運動所需的向心力突然增大，此時衛(wèi)星所受地球的萬有引力不足以提供其向心力，所以將發(fā)生離心運動，軌道半徑增大，衛(wèi)星的重力勢能逐漸增加，動能不斷減小，速度變慢，向心力減小，當萬有引力再次等于向心力時，衛(wèi)星將在更遠的軌道上穩(wěn)定低速

16、運行．同理，當穩(wěn)定運行的衛(wèi)星速度突然減小后，衛(wèi)星所受萬有引力大于其所需的向心力，衛(wèi)星軌道半徑減小，做“向心”運動，運動軌道穩(wěn)定后，速度將增加．處理衛(wèi)星正在做變軌運動問題時，F(xiàn)萬=F向不再成立，不能用 分析．高考 資源網(wǎng)解題時應(yīng)從運動和力的關(guān)系(離心、向心)、能量轉(zhuǎn)化的角度(r越大，機械能越大，動能越小，重力勢能越大)去分析處理，而不能盲目亂套公式． 三、地球同步衛(wèi)星 相對于地面靜止和地球具有相同周期的衛(wèi)星，稱地球同步衛(wèi)星，對于地球同步衛(wèi)星重點要弄清以下幾個特點： (1)定周期：運行周期等于地球自轉(zhuǎn)周期(T=24 h)． (2)定高度：離地高度h一定(h=35 800 km)，由公式 ，故同步衛(wèi)星離地高度 (3)定速率：運行速率一定(v=3 km/s)，由公式 ，代入r=35 800km得v=3km/s． (4)定軌道：一定在赤道平面內(nèi)，如果衛(wèi)星位于赤道平面外，則地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力的一個分力提供向心力．另一分力使衛(wèi)星向赤道平面做加速運動．衛(wèi)星軌道不能穩(wěn)定．如果衛(wèi)星位于赤道上空的某點，則地球?qū)πl(wèi)星的引力全部用來提供向心力，這時衛(wèi)星才可能相對地球靜止．如我國發(fā)射的電視轉(zhuǎn)播衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)不是定點在北京上空，而是“?！痹谖挥诔嗟赖挠《饶嵛鱽喩峡眨? (5)定點：一定在赤道正上方某處相對地面靜止．