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高考中的天体运动问题模型探析

运用万有引力定律求解天体运动问题,是高考每年必考的重要内容,通过对近几年全国及各地高考试题的研究,发现天体问题可归纳为以下四种模型。

一、重力与万有引力关系模型

1.考虑地球(或某星球)自转影响,地表或地表附近的随地球转的物体所受重力实质是万有引力的一个分力

由于地球的自转,因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力,向心力必来源于地球对物体的万有引力,重力实际上是万有引力的一个分力,由于纬度的变化,物体作圆周运动的向心力也不断变化,因而地球表面的物体重力将随纬度的变化而变化,即重力加速度的值

g随纬度变化而变化;从赤道到两极逐渐增大.在赤道上,在两极处,

例1如图1所示,P、Q为质量均为m的两个质点,分别置于地球表面不同纬度上,如果把地球看成是一个均匀球体,P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是:()

A.P、Q做圆周运动的向心力大小相等 B.P、Q受地球重力相等

C.P、Q做圆周运动的角速度大小相等 D.P、Q做圆周运动的周期相等

解析:随地球自转的物体必与地球有相同的周期、角速度;质量一样的物体在地表不同纬度处所受地球万有引力一般大,但重力和向心力不一般大.正确选项是CD。

2.忽略地球(星球)自转影响,则地球(星球)表面或地球(星球)上方高空物体所受的重力就是地球(星球)对物体的万有引力.

例2荡秋千是大家喜爱的一项体育活动.随着科技的迅速发展,将来的某一天,同学

们也许会在其它星球上享受荡秋千的乐趣。假设你当时所在星球的质量是、半径为,

可将人视为质点,秋千质量不计、摆长不变、摆角小于90°,万有引力常量为。那么,

(1)该星球表面附近的重力加速度等于多少?

(2)若经过最低位置的速度为,你能上升的最大高度是多少?

解析:(1)设人的质量为,在星球表面附近的重力等于万有引力,有

解得

(2)设人能上升的最大高度为,由功能关系得

解得

二、卫星(行星)模型

卫星(行星)模型的特征是卫星(行星)绕中心天体做匀速圆周运动,如图2所示。

1.卫星(行星)的动力学特征

中心天体对卫星(行星)的万有引力提供卫星(行星)做匀速圆周运动的向心力,即有:

2.卫星(行星)轨道特征

由于卫星(行星)正常运行时只受中心天体的万有引力作用,所以卫星(行星)平面必定经过中心天体中心。

3.卫星(行星)模型题型设计

1)讨论卫星(行星)的向心加速度、绕行速度、角速度、周期与半径的关系问题。

由得,故越大,越小。

由得,故越大,越小。

由得,故越大,越小。

得,故越大,越长。

例3我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”。设该卫星的轨道是圆形的,

且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的,月球的半径约为地球半径的,地

球上的第一宇宙速度约为7.9km/s,则该探月卫星绕月运行的速率约为()A.0.4km/s B.1.8km/s C.11km/s D.36km/s

解析:由得,当卫星半径时,称之为该中心天体

的第一宇宙速度.所以有,解得,所以正确答案为B。

2)求中心天体的质量或密度(设中心天体的半径)

若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的周期与半径

根据得,则

若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度与半径

由得,则

若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度与周期

由和得,则

若已知中心天体表面的重力加速度及中心天体的球半径

由得,则

例4一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行,认为行星是密度均匀的球体,要确定该行星的密度,只需要测量()

A.飞船的轨道半径 B.飞船的运行速度

C.飞船的运行周期 D.行星的质量

解析:根据得,则

由于飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行,所以上式中,即。

所以正确答案为C。

3)卫星的变轨问题

卫星绕中心天体稳定运动时万有引力提供了卫星做匀速圆周运动的向心力,有

.当卫星由于某种原因速度突然增大时,,卫星将做离心

运动;当突然减小时,,卫星做向心运动。

例5“神舟六号”飞行到第5圈时,在地面指挥控制中心的控制下,由近地点250km 圆形轨道1经椭圆轨道2转变到远地点350km的圆轨道3。设轨道2与1相切于Q点,与轨道3相切于P点,如图3所示,则飞船分别在1、2、轨道上运行时()

A.飞船在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B.飞船在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度

C.飞船在轨道1上经过Q点时的加速度大于在轨道2上经过Q点的加速度

D.飞船在轨道2上经过P点时的加速度等于在轨道3上经过P点的加速度

解析:设地球质量为M,地球半径为R,飞船质量为m,轨道半径为r,由牛顿第二定律

得和,即,,可见在r增大时,V和ω都将减小,故A错B对。飞船在同一点受到地球的万有引力相同,其加速度必相同,与其在哪个轨道上运动无关,所以C错D对。正确选项为BD。

4)地球同步卫星问题

地球同步卫星是指相对地面静止的、运行周期与地球的自转周期相等的卫星,这种卫星一般用于通讯,又叫做同步通信卫星,其特点可概括为“五个一定”即位置一定(必须位于

地球赤道的上空);周期一定();高度一定();速率一定

();运行方向一定(自西向东运行)。

例6在地球上(看做质量均匀分布的球体)上空有许多同步卫星,下面说法中正确的是()

A.它们的质量可能不同

B.它们的速度可能不同

C.它们的角速度可能不同

D.它们离地心的距离可能不同

解析:由同步卫星的“五个一定”可知BCD错误,正确答案为A。

5)卫星的追及与相遇问题

两卫星在同一轨道绕中心天体同向运动,要使后一卫星追上前一卫星,我们称之为追及问题。两卫星在不同轨道绕中心天体在同一平面内做匀速圆周运动,当两星某时相距最近时我们称之为两卫星相遇问题。

例7如图4所示,a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星,下列说法正确的是()

A.b、c的线速度大小相等,且大于a的线速度

B.b、c的向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度

C.c加速可追上同一轨道上的b,b减速可等候同一轨道上的c

D.a卫星由于某原因,轨道半径缓慢减小,其线速度将增大

解析:因为b、c在同一轨道上运行,故其线速度大小、加速度大小均相等。又b、c

轨道半径大于a的轨道半径,由知,,故A选项错;由加速度

可知,故B选项错。

当c加速时,c受到的万有引力,故它将做离心运动;当b减速时,b受到

的万有引力,故它将做向心运动。所以无论如何c也追不上b,b也等不到c,故C选项错。

对a卫星,当它的轨道半径缓慢减小时,在转动一段较短时间内,可近似认为它的轨道

半径未变,视为稳定运行,由知,r减小时v逐渐增大,故D选项正确。

例8如图5所示,A是地球的同步卫星.另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地

面高度为h。已知地球半径为R,地球自转角速度为,地球表面的重力加速度为g,O为地球中心.

(1)求卫星B的运行周期。

(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A 在同一直线上),则至少经过多长时间,他们再一次相距最近?

解析:(1)由万有引力定律和向心力公式得

忽略地球自转影响有

解得

(2)设A、B两卫星经时间再次相距最近,由题意得,又有

解得

6)卫星的发射能量问题

发射卫星过程中,火箭带着卫星克服地球引力做功,将消耗大量能量,所以发射轨道越高的卫星,耗能越多,难度越大。同步卫星必须自西向东运行,才可以与地球保持相对静止,故发射阶段,火箭在合适之时应尽量靠近赤道且自西向东输送,以便利用地球自转动能,节省火箭能量。

例9我中已经拥有甘肃酒泉、山西太原和四川西昌三个卫星发射中心,又计划在海南建设一个航天发射场,预计2010年前投入使用.关于我国在2010年用运载火箭发射一颗同步卫星,下列说法正确的是()

A.在海南发射同步卫星可以充分利用地球自转的能量,从而节省能源

B.在酒泉发射同步卫星可以充分利用地球自转的能量,从而节省能源

C.海南和太原相比,在海南的重力加速度略微小一点,同样的运载火箭在海南可以发射质量更大的同步卫星

D.海南和太原相比,在太原的重力加速度略微小一点,同样的运载火箭在太原可以发射质量更大的同步卫星

由可得,可得,,即固定点

和运行周期T。

解析:设A、B的圆轨道半径分别为,由题意知,A、B做匀速圆周运动的角速度相

同,设其为。由牛顿运动定律,有,,

设A、B间距离为,则

由以上各式解得

由万有引力定律,有,代入得

令,通过比较得

(2)由牛顿第二定律,有

而可见星A的轨道半径

将代入上式解得

(3)将代入上式得

代入数据得

设,将其代入上式得

可见,的值随的增大而增大,试令,得

可见,若使以上等式成立,则必大于2,即暗星B的质量必大于,由此可得出结论:暗星B有可能是黑洞。

四、三星模型

例11宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为。

(1)试求第一种形式下,星体运动的线速度和周期。

(2)假设两种形式星体的运动周期相同,第二种形式下星体之间的距离应为多少?

解析:(1)星体运动的向心力是由另外两星体对它的万有引力提供,则有

解得,

(2)设第二种情形下星体做圆周运动的半径为,则相邻两星体间距离,相

邻两星体之间的万有引力

由星体做圆周运动可知

由以上各式解得

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解得;3900N N = 故本题答案是:(1)100L m = (2)1800I N s =? (3)3900N N = 点睛:本题考查了动能定理和圆周运动,会利用动能定理求解最低点的速度,并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小. 2.跳伞运动员做低空跳伞表演,当直升机悬停在离地面224m 高时,运动员离开飞机作自由落体运动,运动了5s 后,打开降落伞,展伞后运动员减速下降至地面,若运动员落地速度为5m/s ,取210/g m s =,求运动员匀减速下降过程的加速度大小和时间. 【答案】212.5?m/s a =; 3.6t s = 【解析】 运动员做自由落体运动的位移为221110512522 h gt m m ==??= 打开降落伞时的速度为:1105/50/v gt m s m s ==?= 匀减速下降过程有:22122()v v a H h -=- 将v 2=5 m/s 、H =224 m 代入上式,求得:a=12.5m/s 2 减速运动的时间为:12505 3.6?12.5 v v t s s a --=== 3.某汽车在高速公路上行驶的速度为108km/h ,司机发现前方有障碍物时,立即采取紧急刹车,其制动过程中的加速度大小为5m/s 2,假设司机的反应时间为0.50s ,汽车制动过程中做匀变速直线运动。求: (1)汽车制动8s 后的速度是多少 (2)汽车至少要前行多远才能停下来? 【答案】(1)0(2)105m 【解析】 【详解】 (1)选取初速度方向为正方向,有:v 0=108km/h=30m/s ,由v t =v 0+at 得汽车的制动时间为:003065 t v v t s s a ---= ==,则汽车制动8s 后的速度是0; (2)在反应时间内汽车的位移:x 1=v 0t 0=15m ; 汽车的制动距离为:023******* t v v x t m m ++?= == . 则汽车至少要前行15m+90m=105m 才能停下来. 【点睛】 解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用,注意汽车在反应时间内做匀速直线运动. 4.如图所示,一圆管放在水平地面上,长为L=0.5m ,圆管的上表面离天花板距离

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高中物理直线运动试题经典及解析 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1.货车A 正在公路上以20 m/s 的速度匀速行驶,因疲劳驾驶,司机注意力不集中,当司机发现正前方有一辆静止的轿车B 时,两车距离仅有75 m . (1)若此时轿车B 立即以2 m/s 2的加速度启动,通过计算判断:如果货车A 司机没有刹车,是否会撞上轿车B ;若不相撞,求两车相距最近的距离;若相撞,求出从货车A 发现轿车B 开始到撞上轿车B 的时间. (2)若货车A 司机发现轿车B 时立即刹车(不计反应时间)做匀减速直线运动,加速度大小为2 m/s 2(两车均视为质点),为了避免碰撞,在货车A 刹车的同时,轿车B 立即做匀加速直线运动(不计反应时间),问:轿车B 加速度至少多大才能避免相撞. 【答案】(1)两车会相撞t 1=5 s ;(2)222 m/s 0.67m/s 3 B a =≈ 【解析】 【详解】 (1)当两车速度相等时,A 、B 两车相距最近或相撞. 设经过的时间为t ,则:v A =v B 对B 车v B =at 联立可得:t =10 s A 车的位移为:x A =v A t= 200 m B 车的位移为: x B = 2 12 at =100 m 因为x B +x 0=175 m

高一物理曲线运动测试题及答案

--精品-- 曲线运动单元测试 一、选择题(总分41分。其中1-7题为单选题,每题3分;8-11题为多选题,每题5分,全部选对得5分,选不全得2分,有错选和不选的得0分。) 1.关于运动的性质,以下说法中正确的是( ) A .曲线运动一定是变速运动 B .变速运动一定是曲线运动 C .曲线运动一定是变加速运动 D .物体加速度大小、速度大小都不变的运动一定是直线运动 2.关于运动的合成和分解,下列说法正确的是( ) A .合运动的时间等于两个分运动的时间之和 B .匀变速运动的轨迹可以是直线,也可以是曲线 C .曲线运动的加速度方向可能与速度在同一直线上 D .分运动是直线运动,则合运动必是直线运动 3.关于从同一高度以不同初速度水平抛出的物体,比较它们落到水平地面上的时间(不计空气阻力),以下说法正确的是( ) A .速度大的时间长 B .速度小的时间长 C .一样长 D .质量大的时间长 4.做平抛运动的物体,每秒的速度增量总是( ) A .大小相等,方向相同 B .大小不等,方向不同 C .大小相等,方向不同 D .大小不等,方向相同 5.甲、乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2 ,转动半径之比为1∶2 ,在相等时间里甲转过60°,乙转过45°,则它们所受外力的合力之比为( ) A .1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16 6.如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车匀速向右运动时,物体A 的受力情况是( ) A .绳的拉力大于A 的重力 B .绳的拉力等于A 的重力 C .绳的拉力小于A 的重力 D .绳的拉力先大于A 的重力,后变为小于重力 7.如图所示,有一质量为M 的大圆环,半径为R ,被一轻杆固定后悬挂在O 点,有两个质量为m 的小环(可视为质点),同时从大环两侧的对称位置由静止滑下。两小环同时滑到大环底部时,速度都为v ,则此时大环对轻杆的拉力大小为( ) A .(2m +2M )g B .Mg -2mv 2/R A v (第11题)

高一物理天体运动方面练习题

物理测试 1、 两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动,周期之比为TA :TB=1:8;则轨道半径之比和运动速率之比分别为( ) A 、RA :RB=4:1 vA :vB=1:2 B、RA :RB=4:1 vA :vB=2:1 C、RA :RB=1:4 vA :vB=1:2 D、RA :RB=1:4 vA :vB=2:1 2、如图,在一个半径为R、质量为M的均匀球体中,紧贴着球的边缘挖去一个半径为R/2的球星空穴后,剩余的 阴影部分对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d的质点m的引力是多大? 3、两个球形的行星A、B各有一个卫星a和b,卫星的圆轨迹接近各行星的表面。如果两行星质量之比为MA/MB=p,两个行星半径之比RA/RB=q,则两卫星周期之比TA/TB为______ 4、一颗人在地球卫星以初速度v发射后,可绕地球做匀速圆周运动,若使发射速度为2v,该卫星可能( ) A、绕地球做匀速圆周运动,周期变大 B、绕地球运动,轨道变为椭圆 C、不绕地球运动,轨道变为椭圆 D、挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙 5、如图,有A、B两颗行星绕同一颗恒星做圆周运动,A行星的周期为T1,B行星的周期为T2,在某一时刻两行星相距最近,则 (1)至少经过多长时间,两行星再次相距最近? (2)至少经过多长时间,两行星相距最远? 6、已知地球的质量为M,地球的半径为R,地球的自传周期为T,地球表面的重力加速度为g,无线电信号的传播 速度为C,如果你用卫星电话通过地球卫星中的转发器发的无线电信号与对方通话,则在你讲完话后要听到对 方的回话,所需要的最短时间为( ) A、322244πT gR c ? B 、322242πT gR c ? C 、)4(43222R T gR c -?π D 、)4(23222R T gR c -?π 7、在天体演变过程中,红色巨星发生爆炸后,可以形成中子星,中子星具有极高的密度。 (1)若已知某中子星的密度为ρ,该中子星的卫星绕它作圆周运动,试求该中子星运行的最小周期。

高中物理曲线运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析

高中物理曲线运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试曲线运动 1.有一水平放置的圆盘,上面放一劲度系数为k的弹簧,如图所示,弹簧的一端固定于轴O上,另一端系一质量为m的物体A,物体与盘面间的动摩擦因数为μ,开始时弹簧未发生形变,长度为l.设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.求: (1)盘的转速ω0多大时,物体A开始滑动? (2)当转速缓慢增大到2ω0时,A仍随圆盘做匀速圆周运动,弹簧的伸长量△x是多少? 【答案】(1) g l μ (2) 3 4 mgl kl mg μ μ - 【解析】 【分析】 (1)物体A随圆盘转动的过程中,若圆盘转速较小,由静摩擦力提供向心力;当圆盘转速较大时,弹力与摩擦力的合力提供向心力.物体A刚开始滑动时,弹簧的弹力为零,静摩擦力达到最大值,由静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律求解角速度ω0. (2)当角速度达到2ω0时,由弹力与摩擦力的合力提供向心力,由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量△x. 【详解】 若圆盘转速较小,则静摩擦力提供向心力,当圆盘转速较大时,弹力与静摩擦力的合力提供向心力. (1)当圆盘转速为n0时,A即将开始滑动,此时它所受的最大静摩擦力提供向心力,则有: μmg=mlω02, 解得:ω0= g l μ 即当ω0= g l μ A开始滑动. (2)当圆盘转速达到2ω0时,物体受到的最大静摩擦力已不足以提供向心力,需要弹簧的弹力来补充,即:μmg+k△x=mrω12, r=l+△x 解得: 3 4 mgl x kl mg μ μ - V= 【点睛】 当物体相对于接触物体刚要滑动时,静摩擦力达到最大,这是经常用到的临界条件.本题关键是分析物体的受力情况.

高中物理直线运动练习题

直线运动 1.一辆汽车以速度v匀速行驶了全程的一半,然后匀减速行驶了后一半,恰好静止,则全程的平均速度为 2. 如图所示,小球P被悬挂在距地面高为H处,有一水平放置的枪指向小球射击,枪口A 与P距离为S,如果在射击时小球同时下落,若要击中小球,子弹的初速度至少应是(空气阻力不计) 3.关于一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功W和总冲量I,下列说法正确的是: A.W一定为零 B.W一定不为零 C.I一定为零 D.I可能不为零 4.质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动。设水对他的阻力大小恒为F,在他减速下降H的过程中,下列说法正确的是:A.他的动能减少了FH B.他的重力势能增加了mgH C.他的机械能减少了(F-mg)H D.他的机械能减少了FH 5.铁饼运动员奋力将质量为m的铁饼以初速度抛出,与水平面成α角,铁饼到达的最大高度为h,不计空气阻力和抛出点的高度,运动员抛铁饼过程对铁饼做的功可以表示为:①② ③④,以上4个表达式中正确的有: A.只有①③ B.只有①② C.只有③ D.只有①④ 6..竖直面内固定一个内部光滑的圆管,管的半径为r,管内有个直径和管的内径相差不多的小球(看成质点),质量为m,在管内做圆周运动。小球到达最高点时,对管壁的压力大小为3mg,则小球在经过最高点时的速度大小为: A. B. C. D.2 7. 小船静止在岸边,船的左端站有一个小孩,他从船的左端向右端走去,走到船的右端时发现右端离岸边的距离为L。不计水对船的阻力。关于L的大小,下列说法正确的是:A.小孩走得越快,L越大B.小孩走得越快,L越小C.L的大小与小孩走的快慢没有关系D.不知道小孩是匀速走还是变速走,无法判定 8.水平面上竖立一根轻弹簧,其下端固定在地面上。弹簧正上方有一个正方体金属盒,盒内有一个直径略小于正方体边长的光滑金属球。金属盒自由下落(保持平动),在A位置接触弹簧,在B位置速度最大,在C位置速度减为零。设在AB段和BC段金属球对金属盒的弹力分别为F1和F2,关于F1、F2的方向和大小,下列说法正确的是:A. F1向下,F2向上BF1向下,F2向下C.在AB段F1逐渐减小D. 在BC段F2逐渐减小9.科学家们使两个带正电的重离子被加速后沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞,试图用此模拟宇宙大爆炸初的情境。为了使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能,关键是设法使这两个重离子在碰撞前的瞬间具有: A.相同的速率 B.相同大小的动量 C.相同的动能 D.相同的质量 10.一根质量为m,长度为L的电缆盘放在水平面上(不计其厚度),用手拉住其一端,以F=0.7mg的竖直向上的恒力向上拉,电缆的另一端刚离开地面时的速度大小为:(不考虑电缆的微小摆动)A.0 B. C. D.另一端不可能离开地面 11.我国的国土范围在东西方向上大致分布在东经700到东经1350之间,所以我国发射的同步通信卫星一般定点在赤道上空3.6万公里,东经1000附近。假设某颗通信卫星计划定点在赤道上空东经1040的位置。经测量刚进入轨道时位于赤道上空3.6万公里,东经1030处。为了把它调整到1040处,可以短时间启动星上的小型喷气发动机调整卫星的高度,改变其周期,使其“漂移”到预定经度后,再短时间启动发动机调整卫星的高度,实现定点。两次调整高度的方向依次是:A. 向下、向上 B. 向上、向下 C. 向上、向上 D.向下、向下13. 两个物体a和b,质量分别为ma和mb,ma>mb,它们以相同的初动量开始沿地面滑行,

高一物理必修2第五章曲线运动单元测试题及答案

高一物理五章曲线运动单元测试题 (时间90分钟,总分100分) 一.选择题(本题共14小题.每小题4分,共56分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.请将正确答案填在答题卡中) 1.关于曲线运动, 以下说法正确的是() A.曲线运动是一种变速运动 B.做曲线运动的物体合外力一定不为零C.做曲线运动的物体所受的合外力一定是变化的 D.曲线运动不可能是一种匀变速运动2.关于平抛运动,下列说法中正确的是() A.平抛运动是匀速运动 B.平抛运动是匀变速曲线运动 C.平抛运动不是匀变速运动 D.作平抛运动的物体落地时速度方向一定是竖直向下的 3、做平抛运动的物体,在水平方向通过的最大距离取决于() A .物体的高度和受到的重力 B .物体受到的重力和初速度 C .物体的高度和初速度 D .物体受到的重力、高度和初速度 4.在高h处以初速度 v将物体水平抛出,它们落地与抛出点的水平距离为s,落地时速度为1 v,则此物体从抛出到落地所经历的时间是(不计空气阻力)( ) A、 B、 C、() g v v 1 - D、 5.对于匀速圆周运动的物体,下列物理量中不断变化的是() A. 转速 B.角速度 C.周期 D. 线速度 6.列车轨道在转弯处外轨高于内轨,其高度差由转弯半径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶速度为v,则下列说法中正确的是:() ①当以速度v通过此弯路时,火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力;②当以速度v 通过此弯路时,火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘侧弹向力的合力提供向心力;③当速度大于v时,轮缘侧向挤压外轨;④当速度小于v时,轮缘侧向挤压外轨。 A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ 7.质量为m的飞机,以速率v在水平面上做半径为r的匀速圆周运动,空气对飞机作用力的

高中物理《运动学》练习题

高中物理《运动学》练习题 一、选择题 1.下列说法中正确的是() A .匀速运动就是匀速直线运动 B .对于匀速直线运动来说,路程就是位移 C .物体的位移越大,平均速度一定越大 D .物体在某段时间内的平均速度越大,在其间任一时刻的瞬时速度也一定越大 2.关于速度的说法正确的是() A .速度与位移成正比 B .平均速率等于平均速度的大小 C .匀速直线运动任何一段时间内的平均速度等于任一点的瞬时速度 D .瞬时速度就是运动物体在一段较短时间内的平均速度 3.物体沿一条直线运动,下列说法正确的是() A .物体在某时刻的速度为3m/s ,则物体在1s 内一定走3m B .物体在某1s 内的平均速度是3m/s ,则物体在这1s 内的位移一定是3m C .物体在某段时间内的平均速度是3m/s ,则物体在1s 内的位移一定是3m D .物体在发生某段位移过程中的平均速度是3m/s ,则物体在这段位移的一半时的速度一定是3m/s 4.关于平均速度的下列说法中,物理含义正确的是() A .汽车在出发后10s 内的平均速度是5m/s B .汽车在某段时间内的平均速度是5m/s ,表示汽车在这段时间的每1s 内的位移都是5m C .汽车经过两路标之间的平均速度是5m/s D .汽车在某段时间内的平均速度都等于它的初速度与末速度之和的一半 5.火车以76km/h 的速度经过某一段路,子弹以600m /s 的速度从枪口射出,则() A .76km/h 是平均速度 B .76km/h 是瞬时速度 C .600m/s 是瞬时速度 D .600m/s 是平均速度 6.某人沿直线做单方向运动,由A 到B 的速度为1v ,由B 到C 的速度为2v ,若BC AB =,则这全过程的平均速度是() A .2/)(21v v - B .2/)(21v v + C .)/()(2121v v v v +- D .)/(22121v v v v + 7.如图是A 、B 两物体运动的速度图象,则下列说法正确的是() A .物体A 的运动是以10m/s 的速度匀速运动 B .物体B 的运动是先以5m /s 的速度与A 同方向 C .物体B 在最初3s 内位移是10m D .物体B 在最初3s 内路程是10m 8.有一质点从t =0开始由原点出发,其运动的速度—时间图象如图所示,则() A .1=t s 时,质点离原点的距离最大 B .2=t s 时,质点离原点的距离最大 C .2=t s 时,质点回到原点 D .4=t s 时,质点回到原点 9.如图所示,能正确表示物体做匀速直线运动的图象是() 10.质点做匀加速直线运动,加速度大小为2 m/s 2,在质点做匀加速运动的过程中,下列说法正确的是()

【物理】物理直线运动练习题20篇

【物理】物理直线运动练习题20篇 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1.倾角为θ的斜面与足够长的光滑水平面在D 处平滑连接,斜面上AB 的长度为3L ,BC 、 CD 的长度均为3.5L ,BC 部分粗糙,其余部分光滑。如图,4个“— ”形小滑块工件紧挨在一起排在斜面上,从下往上依次标为1、2、3、4,滑块上长为L 的轻杆与斜面平行并与上一个滑块接触但不粘连,滑块1恰好在A 处。现将4个滑块一起由静止释放,设滑块经过D 处时无机械能损失,轻杆不会与斜面相碰。已知每个滑块的质量为m 并可视为质点,滑块与粗糙面间的动摩擦因数为tan θ,重力加速度为g 。求 (1)滑块1刚进入BC 时,滑块1上的轻杆所受到的压力大小; (2)4个滑块全部滑上水平面后,相邻滑块之间的距离。 【答案】(1)3sin 4 F mg θ=(2)43d L = 【解析】 【详解】 (1)以4个滑块为研究对象,设第一个滑块刚进BC 段时,4个滑块的加速度为a ,由牛顿第二定律:4sin cos 4mg mg ma θμθ-?= 以滑块1为研究对象,设刚进入BC 段时,轻杆受到的压力为F ,由牛顿第二定律: sin cos F mg mg ma θμθ+-?= 已知tan μθ= 联立可得:3 sin 4 F mg θ= (2)设4个滑块完全进入粗糙段时,也即第4个滑块刚进入BC 时,滑块的共同速度为v 这个过程, 4个滑块向下移动了6L 的距离,1、2、3滑块在粗糙段向下移动的距离分别为3L 、2L 、L ,由动能定理,有: 21 4sin 6cos 32)4v 2 mg L mg L L L m θμθ?-??++= ?( 可得:v 3sin gL θ= 由于动摩擦因数为tan μθ=,则4个滑块都进入BC 段后,所受合外力为0,各滑块均以速度v 做匀速运动; 第1个滑块离开BC 后做匀加速下滑,设到达D 处时速度为v 1,由动能定理:

高一物理曲线运动综合练习题(一)

曲线运动 一.选择题 1.关于力和运动的关系,下列说法中正确的是() A.做直线运动的物体一定受到外力的作用 B.做曲线运动的物体一定受到外力的作用 C.物体受到的外力越大,其运动速度越大 D.物体受到的外力越大,其运动速度大小变化得越快 2.(多选题)如图所示的直角三角板紧贴在固定的刻度尺上方,若使三角板沿刻度尺向右匀速运动的同时,一支铅笔从三角板直角边的最下端,由静止开始沿此边向上做匀加速直线运动,下列关于铅笔尖的运动及其留下的痕迹的判断,其中正确的有() A.笔尖留下的痕迹是一条倾斜的直线 B.笔尖留下的痕迹是一条抛物线 C.在运动过程中,笔尖的速度方向始终保持不变 D.在运动过程中,笔尖的加速度方向始终保持不变 3.(多选题)如图所示,圆盘上叠放着两个物块A和B,当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时,物块与圆盘始终保持相对静止,则() A.A物块不受摩擦力作用 B.物块B受5个力作用 C.当转速增大时,A受摩擦力增大,B所受摩擦力也增大 D.A对B的摩擦力方向沿半径指向转轴 4.如图所示,一架在2000m高空以200m/s的速度水平匀速飞行的轰炸机,要想用两枚炸弹分别炸山脚和山顶的目标A和B,已知山 高720m,山脚与山顶的水平距离为1000m,若不计空 气阻力,g取10m/s2,则投弹的时间间隔应为() A.4s;B.5s;C.9s;D.16s。 5.某老师在做竖直面内圆周运动快慢的实验研究,并给运动小球拍了频闪照片,如图所示(小球相邻影像间的时间间隔相等),小球在最高点和最低点的运动快慢比较,下列说法中不正确的是() A.该小球所做的运动不是匀速圆周运动 B.最高点附近小球相邻影像间弧长短,线速度小,运动较慢 C.最低点附近小球相邻影像间圆心角大,角速度大,运动较快 D.小球在相邻影像间运动时间间隔相等,最高点与最低点运动一样快

高中物理天体运动专题练习

2014—2015学年高三复习———《天体运动》练习 1(2014年海淀零模)“神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动,其轨道高度距离地面约340km,则关于飞船的运行,下列说法中正确的是() A.飞船处于平衡状态 B.地球对飞船的万有引力提供飞船运行的向心力 C.飞船运行的速度大于第一宇宙速度 D.飞船运行的加速度大于地球表面的重力加速度 2(2014东城零模)“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行的过程中,发现A、B两颗均匀球形天体,两天体各有一颗靠近其表面飞行的卫星,测得两颗卫星的周期相等,以下判断正确的是() A. 两颗卫星的线速度一定相等 B. 天体A、B的质量一定不相等 C. 天体A 、B的密度一定相等 D. 天体A 、B表面的重力加速度一定不相等 3(2014顺义二模)地球赤道上有一相对于地面静止的物体A,所受的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为ω1;绕地球表面附近做匀速圆周运动的人造地球卫星B (离地面的高度忽略)所受的向心力为F2,向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;地球同步卫星C所受的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度为v3,角速度为ω3。若上述的A、B、C三个物体的质量相等,地球表面重力加速度为g,第一宇宙速度为v,则() A.F1=F2>F3 B.a1=a2=g>a3 C.ω1=ω3<ω2 D. v1=v2=v>v3 4(2014昌平二模)“马航MH370”客机失联后,我国已紧急调动多颗卫星,利用高分辨率对地成像、可见光拍照等技术对搜寻失联客机提供支持。关于环绕地球运动的卫星,下列说法正确的是() A.低轨卫星(环绕半径远小于地球同步卫星的环绕半径)都是相对地球运动的,其环绕速率可能大于7.9km/s B.地球同步卫星相对地球是静止的,可以固定对一个区域拍照,但由于它距地面较远,照片的分辨率会差一些 C.低轨卫星和地球同步卫星,可能具有相同的速率 D.低轨卫星和地球同步卫星,可能具有相同的周期 5(2014丰台二模)“嫦娥三号”探测器已成功在月球表面预选着陆区实现软着陆,“嫦娥三号”着陆前在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动,经测量得其周期为T。已知引力常量为G,根据这些数据可以估算出() A.月球的质量B.月球的半径 C.月球的平均密度D.月球表面的重力加速度 6(2014顺义二模)地球赤道上有一相对于地面静止的物体A, 所受的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度 为ω1;绕地球表面附近做匀速圆周运动的人造地球卫星B(离 地面的高度忽略)所受的向心力为F2,向心加速度为a2,线速 度为v2,角速度为ω2;地球同步卫星C所受的向心力为F3,

高一物理直线运动单元测试题

高一物理同步测试—直线运动 (考试时间:90分钟,总分:100分) 一、选择题:(每题4分,共40分) 1.下列情况中的物体,哪些可以看作质点? A .研究从北京开往上海的一列火车的运行速度 B .研究汽车后轮上一点运动情况的车轮 C .体育教练员研究百米赛跑运动员的起跑动作 D .研究地球自转时的地球 2.如图1所示,物体沿两个半径为R 的半圆弧由A 运动到C ,则它的位移和路程分别是 A .0, 0 B .4R 向东,2πR 向东 C .4πR 向东,4 R D .4R 向东,2π R 3.A 、B 、C 三物同时、同地、同向出发作直线运动,下图是它们位移与时间的图象,由图2 可知它们在t 0时间内(除t 0时刻外) A .平均速度v =v=v B .平均速度v >v >v C .A 一直在B 、C 的后面 D .A 的速度一直比B 、C 要大 4.下列关于速度和速率的说法正确的是 ①瞬时速率是瞬时 ②平均速率是平均速度的大小 ③对运动物体,某段时间的平均速度不可能为零 ④对运动物体,某段时间的平均速率不可能为零 A .①② B .②③ C .①④ D .③④ 5.在直线运动中,关于速度和加速度的说法,正确的是 A B C .物体的速度改变快,加速度就大 D 6.物体做匀加速直线运动,已知加速度为2 m/s 2,则 A .物体在某秒末的速度一定是该秒初的速度的 2 B .物体在某秒末的速度一定比该秒初的速度大 2 m/s C .物体在某秒初的速度一定比前秒末的速度大 2 m/s D .物体在某秒末的速度一定比前秒初的速度大2 m/s 7.关于物体运动的下述说法中正确的是 A B C D 8.一辆汽车以速度v 1匀速行驶全程的 3 2 的路程,接着以v 2=20 km/h 走完剩下的路程,若它全路程的平均速度v =28 km/h ,则v 1应为 西 A C 东 图2

高一物理曲线运动练习题(含答案)

第五章 第一节 《曲线运动》练习题 一 选择题 1. 关于运动的合成的说法中,正确的是 ( ) A .合运动的位移等于分运动位移的矢量和 B .合运动的时间等于分运动的时间之和 C .合运动的速度一定大于其中一个分运动的速度 D .合运动的速度方向与合运动的位移方向相同 A 此题考查分运动与合运动的关系,D 答案只在合运动为直线时才正确 2. 物体在几个力的作用下处于平衡状态,若撤去其中某一个力而其余力的性质(大小、方向、作用点)不变,物 体的运动情况可能是 ( ) A .静止 B .匀加速直线运动 C .匀速直线运动 D .匀速圆周运动 B 其余各力的合力与撤去的力等大反向,仍为恒力。 3.某质点做曲线运动时 (AD ) A.在某一点的速度方向是该点曲线的切线方向 B.在任意时间内,位移的大小总是大于路程 C.在某段时间里质点受到的合外力可能为零 D.速度的方向与合外力的方向必不在同一直线上 4 精彩的F 1赛事相信你不会陌生吧!车王舒马赫在2005年以8000万美元的年收入高居全世界所有运动员榜首。在观众感觉精彩与刺激的同时,车手们却时刻处在紧张与危险之中。这位车王在一个弯道上突然高速行驶的赛车后轮脱落,从而不得不遗憾地退出了比赛。关于脱落的后轮的运动情况,以下说法正确的是( C ) A. 仍然沿着汽车行驶的弯道运动 B. 沿着与弯道垂直的方向飞出 C. 沿着脱离时,轮子前进的方向做直线运动,离开弯道 D. 上述情况都有可能 5.一个质点在恒力F 作用下,在xOy 平面内从O 点运动到A 点的轨迹如图所示,且在A 点的速度方向与x 轴平行, 则恒力F 的方向不可能( ) A.沿x 轴正方向 B.沿x 轴负方向 C.沿y 轴正方向 D.沿y 轴负方向 ABC 质点到达A 点时,Vy=0,故沿y 轴负方向上一定有力。 6在光滑水平面上有一质量为2kg 2N 力水平旋转90o,则关于物体运动情况的叙述正确的是(BC ) A. 物体做速度大小不变的曲线运动 B. 物体做加速度为在2m/s 2的匀变速曲线运动 C. 物体做速度越来越大的曲线运动 D. 物体做非匀变速曲线运动,其速度越来越大 解析:物体原来所受外力为零,当将与速度反方向的2N 力水平旋转90o后其受力相当于如图所示,其中,是F x 、F y 的合力,即F=22N ,且大小、方向都不变,是恒力,那么物体的加速度为2 22== m F a m /s 2=2m /s 2恒定。又因为F 与v 夹角<90o,所以物体做速度越来越大、加速度恒为2m /s 2的匀变速曲线运动,故正确答案是B 、C 两 项。 7. 做曲线运动的物体,在运动过程中一定变化的物理量是( ) A.速度 B.加速度 C.速率 D.合外力 A 曲线运动的几个典型例子是匀变速曲线运动像平抛和匀速圆周运动,故 B 、 C 、 D 均可不变化,但速度一定变化。 8. 关于合力对物体速度的影响,下列说法正确的是(ABC ) O A x y

高中物理天体运动多星问题 (2)

双星模型、三星模型、四星模型 天体物理中的双星,三星,四星,多星系统是自然的天文现象,天体之间的相互作用遵循万 有引力的规律,他们的运动规律也同样遵循开普勒行星运动的三条基本规律。双星、三星系统的等效质量的计算,运行周期的计算等都是以万有引力提供向心力为出发点的。双星系统的引力作用遵循牛顿第三定律:F F =',作用力的方向在双星间的连线上,角速度相等,ωωω==21。 【例题1】天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银 r ,1、 持不变,并沿半径不同的同心轨道作匀速园周运动,设双星间距为L ,质量分别为M 1、M 2,试计算(1)双星的轨道半径(2)双星运动的周期。 解析:双星绕两者连线上某点做匀速圆周运动,即: 22 21212 21L M L M L M M G ωω==---------? ..L L L =+21-------?由以上两式可得:L M M M L 2121+= ,L M M M L 2 12 2+= 又由1 2212214L T M L M M G π=.----------?得:) (221M M G L L T +=

【例题3】我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的星体S 1和S 2构成,两 星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C 做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T ,S 1到C 点的距离为r 1,S 1和S 2的距离为r ,已知引力常量为G .由此可求出S 2的质量为(D ) A .2 12)(4GT r r r -2π B .2 312π4GT r C .2 32π4GT r D .2 122π4GT r r 答案:D , 球A 引球看成似处理 这样算得的运行周期T 。已知地球和月球的质量分别为且A 对A 根据牛顿第二定律和万有引力定律得L m M T m L +=22)( 化简得) (23 m M G L T +=π ⑵将地月看成双星,由⑴得) (23 1m M G L T +=π 将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得 L T m L GMm 2 2 )2(π= 化简得GM L T 3 22π=

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