2019届高考物理二轮复习第一部分专题一力与运动第二讲曲线运动与万有引力课后“高仿”检测卷【word版】.doc

第2课时 力与曲线运动1．曲线运动的条件当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不共线时，物体做曲线运动．合运动与分运动具有等时性和等效性，分运动和分运动具有独立性． 2．平抛运动(1)规律：v x ＝v 0，v y ＝gt ，x ＝v 0t ，y ＝12gt 2.(2)推论：做平抛(或类平抛)运动的物体①任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点；②设在任意时刻瞬时速度与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为φ，则有tan θ＝2tan_φ. 3．竖直平面内圆周运动的两种临界问题(1)绳模型：物体能通过最高点的条件是v ≥gR . (2)杆模型：物体能通过最高点的条件是v ≥0. 4．万有引力定律的规律和应用(1)在处理天体的运动问题时，通常把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供．其基本关系式为G Mm r 2＝m v 2r ＝m ω2r ＝m (2πT)2r ＝m (2πf )2r .在天体表面，忽略自转的情况下有G Mm R2＝mg .(2)卫星的绕行速度v 、角速度ω、周期T 与轨道半径r 的关系由G Mm r 2＝m v 2r，得v ＝GMr，则r 越大，v 越小． 由G Mm r2＝m ω2r ，得ω＝GMr 3，则r 越大，ω越小． 由G Mm r 2＝m 4π2T2r ，得T ＝4π2r3GM，则r 越大，T 越大．(3)卫星变轨由低轨变高轨，需增大速度，稳定在高轨道上时速度比在低轨道小；由高轨变低轨，需减小速度，稳定在低轨道上时速度比在高轨道大． (4)宇宙速度 第一宇宙速度：推导过程为：由mg ＝mv 12R ＝GMmR 2得：v 1＝GMR＝gR ＝7.9 km/s. 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度． 第二宇宙速度：v 2＝11.2 km/s ，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度． 第三宇宙速度：v 3＝16.7 km/s ，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．1．竖直面内的圆周运动竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度关系通常利用动能定理来建立联系，然后结合牛顿第二定律进行动力学分析． 2．平抛运动对于平抛或类平抛运动与圆周运动组合的问题，应用“合成与分解的思想”，分析这两种运动转折点的速度是解题的关键． 3．天体运动(1)分析天体运动类问题的一条主线就是F 万＝F 向，抓住黄金代换公式GM ＝gR 2.(2)确定天体表面重力加速度的方法有：测重力法、单摆法、平抛(或竖直上抛)物体法、近地卫星环绕法．高考题型1 曲线运动的理解和分析1．曲线运动的理解(1)曲线运动是变速运动，速度方向沿切线方向；(2)合力方向与轨迹的关系：物体做曲线运动的轨迹一定夹在速度方向与合力方向之间，合力的方向指向曲线的“凹”侧． 2．曲线运动的分析(1)物体的实际运动是合运动，明确是在哪两个方向上的分运动的合成． (2)根据合外力与合初速度的方向关系判断合运动的性质．(3)运动的合成与分解就是速度、位移、加速度等的合成与分解，遵守平行四边形定则． 例1 (2018·广东省深圳市高级中学月考)质量为m 的物体P 置于倾角为θ1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑轻质定滑轮分别连接着P 与小车，P 与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v 水平向右做匀速直线运动．当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ2时(如图1)，下列判断正确的是( )图1A．P的速率为vB．P的速率为v cos θ2C．绳的拉力等于mg sin θ1D．绳的拉力小于mg sin θ1答案 B解析将小车速度沿绳子方向和垂直绳子方向分解为v1、v2，P的速率v1＝v cos θ2，A错误，B正确；小车向右做匀速直线运动，θ2减小，P的速率增大，绳的拉力大于mg sin θ1，C、D 错误．拓展训练1(2018·湖南省衡阳市第二次联考)一只小船渡过两岸平行的河流，河中水流速度各处相同且恒定不变，方向平行于河岸．小船的初速度均相同，且船头方向始终垂直于河岸，小船相对于水分别做匀加速、匀减速和匀速直线运动，其运动轨迹如图2所示．下列说法错误的是( )图2A．沿AC和AD轨迹小船都是做匀变速运动B．AD是匀减速运动的轨迹C．沿AC轨迹渡河所用时间最短D．小船沿AD轨迹渡河，船靠岸时速度最大答案 D高考题型2 平抛运动基本规律的应用1．基本思路处理平抛(或类平抛)运动时，一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解，先按分运动规律列式，再用运动的合成求合运动．2．两个突破口(1)对于在斜面上平抛又落到斜面上的问题，其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值．(2)若平抛运动的物体垂直打在斜面上，则物体打在斜面上瞬间，其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值．例2 (2018·湖北省十堰市调研)如图3所示为足球球门，球门宽为L ，一个球员在球门中心正前方距离球门s 处高高跃起，将足球顶入球门的左下方死角(图中P 点)．若球员顶球点的高度为h .足球被顶出后做平抛运动(足球可看做质点)，重力加速度为g .则下列说法正确的是( )图3A ．足球在空中运动的时间t ＝2s 2＋h2gB ．足球位移大小l ＝L 24＋s 2C ．足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tan θ＝2sLD ．足球初速度的大小v 0＝2g h ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 24＋s 2答案 C解析 足球运动的时间为：t ＝2hg，A 错误；足球在水平方向的位移大小为：x ＝L 24＋s 2，所以足球的位移大小：l ＝h 2＋x 2＝h 2＋L 24＋s 2，B 错误；由几何关系可得足球初速度的方向与球门线夹角的正切值为：tan θ＝2sL，C 正确；足球的初速度的大小为：v 0＝xt＝g 2h ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 24＋s 2，D 错误． 拓展训练2 (2018·广东省揭阳市二模)如图4所示为乒乓球桌面示意图，球网上沿高出桌面H ，网到桌边的水平距离为L ，在某次乒乓球训练中，从左侧L2处，将球沿垂直于网的方向水平击出，球恰好通过网的上沿落到桌面右侧边缘，设乒乓球的运动为平抛运动，下列判断正确的是( )图4A ．击球点的高度与网高度之比为2∶1B ．乒乓球在网左右两侧运动时间之比为2∶1C ．乒乓球过网时与落到右侧桌边缘时速率之比为1∶2D ．乒乓球在网左右两侧运动速度变化量之比为1∶2 答案 D解析 因为水平方向做匀速直线运动，网右侧的水平位移是左边水平位移的两倍，所以网右侧运动时间是左侧的两倍，竖直方向做自由落体运动，根据h ＝12gt 2可知，击球点的高度与网高之比为9∶8，故A 、B 错误；由平抛运动规律：98H ＝12gt 2，32L ＝v 0t 解得：v 0＝LgH，由动能定理可知，乒乓球过网时mg ·18H ＝12mv 12－12mv 02解得：v 1＝gL 2H ＋14gH ，同理落到桌边缘时速度v 2＝gL 2H ＋94gH ，所以v 1v 2＝4L 2＋H24L 2＋9H2，故C 错误； 网右侧运动时间是左侧的两倍，Δv ＝gt ，所以乒乓球在左、右两侧运动速度变化量之比为1∶2，故D 正确． 拓展训练3 (2018·山东省济南一中期中)如图5所示，位于同一高度的小球A 、B 分别以v 1和v 2的速度水平抛出，都落在了倾角为30°的斜面上的C 点，小球B 恰好垂直打到斜面上，则v 1、v 2之比为( )图5A ．1∶1B ．2∶1C ．3∶2D ．2∶3 答案 C解析 小球A 做平抛运动，根据分运动位移公式，有：x ＝v 1t ① y ＝12gt 2②又tan 30°＝y x③联立①②③得：v 1＝32gt ④ 小球B 恰好垂直打到斜面上，则有：tan 30°＝v 2v y ＝v 2gt⑤ 则得：v 2＝33gt ⑥ 由④⑥得：v 1∶v 2＝3∶2，所以C 正确．高考题型3 圆周运动的分析1．基本思路(1)要进行受力分析，明确向心力的来源，确定圆心以及半径．(2)列出正确的动力学方程F ＝m v 2r ＝mr ω2＝m ωv ＝mr 4π2T2.2．技巧方法竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度通常利用动能定理来建立联系，然后结合牛顿第二定律进行动力学分析．例3 (多选)(2018·甘肃省兰州一中模拟)如图6甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m 的小球，在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力)，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为F T ，小球在最高点的速度大小为v ，其F T －v 2图象如图乙所示，则( )图6A ．轻质绳长为mbaB ．当地的重力加速度为a mC ．当v 2＝c 时，轻质绳最高点拉力大小为ac b＋a D ．若v 2＝b ，小球运动到最低点时绳的拉力为6a 答案 ABD解析 在最高点，根据牛顿第二定律：F T ＋mg ＝m v 2L ，解得：F T ＝m v 2L－mg ，可知纵轴截距的绝对值为a ＝mg ，解得当地的重力加速度为：g ＝a m ，图线的斜率k ＝a b ＝m L，解得绳子的长度：L ＝mb a，故A 、B 正确；当v 2＝c 时，轻质绳的拉力大小为：F T ＝m c L －mg ＝ac b－a ，故C 错误；当v 2＝b 时拉力为零，有mg ＝m v 2L ，到最低点时根据动能定理得： 2mgL ＝12mv 22－12mv 2，根据牛顿第二定律：F T ′－mg ＝m v 22L，联立以上可得最低点时绳的拉力为：F T ′＝6mg ＝6a ，故D正确．拓展训练4 (2018·陕西省宝鸡市质检二) 如图7所示，长为L 的轻质硬杆，一端固定一个质量为m 的小球，另一端固定在水平转轴上，现让杆绕转轴O 在竖直平面内匀速转动，转动的角速度为ω，重力加速度为g ，某时刻杆对球的作用力水平向左，则此时杆与水平面的夹角θ为( )图7A ．sin θ＝ω2LgB ．sin θ＝g ω2LC ．tan θ＝ω2LgD ．tan θ＝g ω2L答案 B解析 小球所受重力和杆的作用力的合力提供向心力，受力如图所示根据牛顿第二定律有：mgsin θ＝mL ω2，解得：sin θ＝gω2L，故选B.拓展训练5 (多选)如图8所示，质量分别为m 和2m 的A 、B 两个物块(可视为质点)在水平圆盘上沿直径方向放置，与转盘的动摩擦因数均为μ(可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．A 离轴的距离为R ，B 离轴的距离为2R ，两物块用一根细绳连在一起．A 、B 随圆盘以角速度ω一起做匀速圆周运动，且与圆盘保持相对静止，下列说法正确的是( )图8A ．A 所受的合外力与B 所受的合外力大小相等 B ．B 所受摩擦力方向指向圆心C ．若ω<μg2R，细绳无张力 D ．若ω>μgR，A 、B 两物块与圆盘发生相对滑动 答案 BCD解析 A 和B 两个物块做匀速圆周运动的向心力都是靠绳子的拉力和静摩擦力提供，由F n ＝mω2r 可知角速度相等，而r B ＝2r A ，则F n B ＝4F n A ，故A 错误；B 所需向心力大，绳子拉力相等，当A 、B 两物块与圆盘未发生滑动时，B 所受的静摩擦力方向指向圆心，当A 、B 两物块与圆盘发生滑动时，B 所受的滑动摩擦力方向也指向圆心，故B 正确；在B 达到最大静摩擦力之前，细线中没有弹力，则2m ω2·2R <μ·2mg ，解得：ω<μg2R，故C 正确；当圆盘转速加快到两物块刚好还未发生滑动时，B 的静摩擦力方向指向圆心，A 的最大静摩擦力方向指向圆外，根据牛顿第二定律得：F T ＋μ·2mg ＝2m ω2·2R ，F T －μ·mg ＝m ω2·R ，解得ω＝μgR，故ω>μgR时，A 和B 两物块与圆盘发生相对滑动，则D 正确． 高考题型4 万有引力定律的理解和应用题型1 万有引力定律的应用 1．天体质量和密度的求解(1)利用天体表面的重力加速度g 和天体半径R .由于G Mm R 2＝mg ，故天体质量M ＝gR 2G ，天体密度ρ＝M V ＝M 43πR3＝3g 4πGR.(2)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T 和轨道半径r .①由万有引力提供向心力，即G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，得出中心天体质量M ＝4π2r3GT 2；②若已知天体半径R ，则天体的平均密度ρ＝M V ＝M 43πR3＝3πr3GT 2R 3.2．变轨问题(1)点火加速，v 突然增大，G Mm r 2<m v 2r ，卫星将做离心运动．(2)点火减速，v 突然减小，G Mm r 2>m v 2r，卫星将做近心运动．(3)同一卫星在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大． (4)卫星经过不同轨道相交的同一点时加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度． 例4 (2018·全国卷Ⅱ·16)2018年2月，我国500 m 口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318＋0253”，其自转周期T ＝5.19 ms.假设星体为质量均匀分布的球体，万有引力常量为6.67×10－11N ·m 2/kg 2.以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为( )A ．5×109kg/m 3B ．5×1012kg/m 3C ．5×1015kg/m 3D ．5×1018kg/m 3答案 C解析 脉冲星自转，边缘物体m 恰对球体无压力时万有引力提供向心力，则有G Mm r 2＝mr 4π2T2，又知M ＝ρ·43πr 3整理得密度ρ＝3πGT2＝3×3.146.67×10－11×(5.19×10－3)2 kg/m 3≈5.2×1015 kg/m 3.拓展训练6 (2018·湖南省益阳市4月调研)2018年2月12日，“长征三号乙”运载火箭以“一箭双星”的形式将“北斗三号”第五颗、第六颗全球组网导航卫星成功送入预定轨道，这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星，即采用圆轨道，轨道高度低于同步卫星的轨道高度，引力常量为已知，下列说法正确的是( )A ．这两颗卫星在其轨道上运行的速率小于同步卫星的速率B ．如果已知这两颗卫星在其轨道上运行的周期可以计算出地球质量C ．如果已知这两颗卫星在其轨道上运行的周期与轨道半径可以计算出地球密度D ．这两颗卫星在其轨道上运行的速率小于第一宇宙速度的大小 答案 D解析 卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G Mm r 2＝m v 2r，解得v＝GMr，由于r 同>r 中>r 近，所以这两颗卫星在其轨道上运行的速率大于同步卫星的速率，小于第一宇宙速度的大小，故A 错误，D 正确；卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，解得M ＝4π2r3GT 2，已知这两颗卫星在其轨道上运行的周期和引力常量，不知这两颗卫星在其轨道上运行的半径，所以不能求出地球质量，故B 错误；由B 项分析可知，已知这两颗卫星在其轨道上运行的周期与轨道半径，能求出地球质量，由密度公式ρ＝M43πR 3可知，地球的半径不知道，不能求出地球密度，故C 错误．例5 (2018·全国卷Ⅲ·15)为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P ，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4倍．P 与Q 的周期之比约为( ) A ．2∶1 B ．4∶1 C ．8∶1 D ．16∶1答案 C解析 由G Mm r 2＝mr 4π2T 2知，T 2r 3＝4π2GM ，则两卫星T P 2T Q 2＝r P 3r Q3.因为r P ∶r Q ＝4∶1，故T P ∶T Q ＝8∶1.拓展训练7 (多选)(2018·河南省濮阳市第二次模拟)如图9所示，设月球半径为R ，假设“嫦娥四号”探测器在距月球表面高度为3R 的圆形轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，运行周期为T ，到达轨道的A 点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B 时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做匀速圆周运动，引力常量为G ，不考虑其他星球的影响，则下列说法正确的是( )图9A ．月球的质量可表示为256π2R3GT2B ．在轨道Ⅲ上B 点的速率大于在轨道Ⅱ上B 点的速率C ．“嫦娥四号”探测器沿椭圆轨道从A 点向B 点运动过程中，机械能保持不变D ．“嫦娥四号”探测器从远月点A 向近月点B 运动的过程中，加速度变小 答案 AC解析 在轨道Ⅰ上运动过程中，万有引力充当向心力，故有G Mm (4R )2＝m 4π2T 2·4R ，解得M ＝256π2R3GT 2，A 正确；在轨道Ⅱ的B 点需要减速做近心运动才能进入轨道Ⅲ做圆周运动，所以在轨道Ⅲ上B 点速率小于在轨道Ⅱ上B 点的速率，B 错误；探测器沿椭圆轨道从A 运动到B 的过程中只受到月球引力作用，探测器的机械能保持不变，C 正确；根据公式GMmr 2＝ma 可得a ＝GM r2，所以距离月球越远，向心加速度越小，故从远月点到近月点运动过程中，加速度变大，D 错误．拓展训练8 (2018·四川省乐山市第二次调研)2017年6月15日，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭成功发射X 射线调制望远镜卫星“慧眼”．“慧眼”的成功发射将显著提升我国大型科学卫星研制水平，填补我国X 射线探测卫星的空白，实现我国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的跨越．“慧眼”研究的对象主要是黑洞、中子星和射线暴等致密天体和爆发现象．在利用“慧眼”观测美丽的银河系时，若发现某双黑洞间的距离为L (黑洞的半径远小于黑洞之间的距离)，只在彼此之间的万有引力作用下做匀速圆周运动，其运动周期为T ，引力常量为G ，则双黑洞总质量为( ) A.4π2L3GT 2B.4π2L 33GT 2 C.GL 34π2T2 D.4π2T3GL 2答案 A解析 双黑洞靠相互间的万有引力提供向心力，有：G m 1m 2L ＝m 1r 14π2T ，G m 1m 2L ＝m 2r 24π2T，解得m 2＝4π2r 1L 2GT 2，m 1＝4π2r 2L 2GT 2，则双黑洞总质量为：m 总＝m 1＋m 2＝4π2L3GT2，故选A.题型2 应用万有引力定律解决“新情景”问题解题的关键是把实际问题模型化，即建立天体的环绕运动模型，然后利用天体运动的有关规律分析和解决问题．例6 (多选)(2018·全国卷Ⅰ·20)2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波．根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s 时，它们相距约400 km ，绕二者连线上的某点每秒转动12圈．将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星( ) A ．质量之积 B ．质量之和 C ．速率之和 D ．各自的自转角速度答案 BC解析 两颗中子星运动到某位置的示意图如图所示每秒转动12圈，角速度已知，中子星运动时，由万有引力提供向心力得Gm 1m 2l2＝m 1ω2r 1① Gm 1m 2l2＝m 2ω2r 2② l ＝r 1＋r 2③由①②③式得G (m 1＋m 2)l 2＝ω2l ，所以m 1＋m 2＝ω2l 3G，质量之和可以估算．由线速度与角速度的关系v ＝ωr 得v 1＝ωr 1④ v 2＝ωr 2⑤由③④⑤式得v 1＋v 2＝ω(r 1＋r 2)＝ωl ，速率之和可以估算． 质量之积和各自自转的角速度无法求解．拓展训练9 (多选)(2018·湖南省常德市期末检测)如图10所示，绕同一恒星运行的两颗行星A 和B ，A 是半径为r 的圆轨道，B 是长轴QQ ′为2r 的椭圆轨道，其中Q ′到恒星中心的距离为Q 到恒星中心的距离的2倍，两轨道相交于P 点．下列说法正确的是( )图10A ．A 和B 经过P 点时加速度相同 B ．A 和B 经过P 点时的速度相同C ．A 和B 绕恒星运动的周期相同D ．A 的加速度大小与B 在Q ′处加速度大小之比为16∶9 答案 ACD解析 由牛顿第二定律得：G Mmr 2＝ma ，解得：a ＝GM r2，经过P 点时M 、r 都相同，则向心加速度相同，故A 正确；A 行星做匀速圆周运动，而B 做的是椭圆运动，二者在同一点处的速度方向不相同，速度不同，故B 错误；根据开普勒第三定律，两颗行星围绕同一中心天体运动，且半长轴相同，故周期相同，故C 正确；B 在Q ′处时与恒星球心的距离为43r ，根据a ＝GMr 2，故A 的加速度大小与B 在Q ′处加速度大小之比为a A a B ＝(43r )2r 2＝169，故D 正确．拓展训练10 (2018·山西省孝义市第一次模拟)所谓“深空探测”是指航天器脱离地球引力场，进入太阳系空间或更远的宇宙空间进行探测，现在世界范围内的“深空探测”主要包括对月球、金星、火星、木星等太阳系星体的探测．继对月球进行“深空探测”后，我国将进行第一次火星探测．如图11所示为探测器在火星上着陆最后阶段的模拟示意图．首先在发动机作用下，探测器受到推力作用在距火星表面一定高度处(远小于火星半径)悬停；此后发动机突然关闭，探测器仅受重力下落2t 0时间(未着地)，然后重新开启发动机使探测器匀减速下降，经过时间t 0，速度为0时探测器恰好到达火星表面．已知探测器总质量为m (不计燃料燃烧引起的质量变化)，地球和火星的半径的比值为k 1，质量的比值为k 2，地球表面附近的重力加速度为g ，求：图11(1)探测器悬停时发动机对探测器施加的力的大小； (2)探测器悬停时具有的重力势能(火星表面为零势能面)．答案 (1)k 12k 2mg (2)3mk 14g 2t 02k 22解析 (1)设地球的质量和半径分别为M 和R ，火星的质量、半径和表面重力加速度分别为M ′、R ′和g ′根据万有引力等于重力有：G MmR 2＝mg 和GM ′mR ′2＝mg ′ 联立解得：g ′＝k 12k 2g探测器悬停时，根据力的平衡可知，发动机对探测器施加的力F ＝mg ′＝k 12k 2mg(2)设重新开启发动机时探测器速度为v ，则v ＝2g ′t 0，所以探测器悬停时距火星表面高度h ＝v2·3t 0解得：h ＝3k 12k 2gt 02探测器悬停时具有的重力势能E p ＝mg ′h ＝3mk 14g 2t 02k 22专题强化练1．(多选)(2018·广西桂林市、贺州市期末联考)如图1所示，照片中的汽车在水平公路上做匀速圆周运动．已知图中双向四车道的总宽度为15 m ，内车道内边缘间最远的距离为150 m ．假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍．g 取10 m/s 2，则汽车的运动( )图1A ．所受的合力可能为零B ．只受重力和地面支持力的作用C ．所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供D ．最大速度不能超过370m/s 答案 CD2．(多选)(2018·山东省青岛二中第二学段模考)2018年1月12日7时18分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭以“一箭双星”方式成功发射第26、27颗北斗导航组网卫星，两颗卫星属于中轨道卫星，运行于半径为10 354 km 的圆形轨道上．卫星轨道平面与赤道平面成55°倾角．关于该卫星，以下说法正确的是( ) A ．两颗卫星的周期相等、运行速率相等 B ．两颗卫星均为通讯使用，故均为地球同步卫星C ．两颗卫星从地球上看是移动的，但每天经过特定的地区上空D ．两颗卫星的向心加速度小于地球表面的重力加速度 答案 AD3．(2018·河南省洛阳市尖子生第二次联考)利用手机可以玩一种叫“扔纸团”的小游戏．如图2所示，游戏时，游戏者滑动屏幕将纸团从P 点以速度v 水平抛向固定在水平地面上的圆柱形废纸篓，纸团恰好沿纸篓的上边沿入篓并直接打在纸篓的底角．若要让纸团进入纸篓中并直接击中篓底正中间，下列做法可行的是( )图2A ．在P 点将纸团以小于v 的速度水平抛出B ．在P 点将纸团以大于v 的速度水平抛出C ．在P 点正上方某位置将纸团以小于v 的速度水平抛出D ．在P 点正下方某位置将纸团以大于v 的速度水平抛出 答案 C解析 在P 点的初速度减小，则下降到篓上沿这段时间内，水平位移变小，则小球不能进入篓中，故A 错误．在P 点的初速度增大，则下降到篓底的时间内，水平位移增大，不能直接击中篓底的正中间，故B 错误；在P 点正上方某位置将小球以小于v 的速度水平抛出，根据x ＝v 02hg知，水平位移可以减小，也不会与篓的左上沿相碰，落在篓底的正中间，故C 正确；在P 点正下方某位置将小球以大于v 的速度水平抛出，则小球能进篓，但不能击中篓底正中间，故D 错误．4．(2018·安徽省滁州市上学期期末)演习时，在某一高度匀速飞行的战机在离目标水平距离s 时投弹，可以准确命中目标，现战机飞行高度减半，速度大小减为原来的23，要仍能命中目标，则战机投弹时离目标的水平距离应为(不考虑空气阻力)( ) A.13s B.23s C.23s D.223s 答案 C解析 设原来的速度大小为v ，高度为h ，根据平抛运动的规律可知在竖直方向有：h ＝12gt 2，解得：t ＝2hg，在水平方向：s ＝vt ＝v2h g ，现战机高度减半，速度大小减为原来的23，要仍能命中目标，则有s ′＝23vt ′，12h ＝12gt ′2，联立以上各式解得：s ′＝23s ，故C 正确，A 、B 、D 错误．5．如图3所示，将小球从空中的A点以速度v0水平向右抛出，不计空气阻力，小球刚好擦过竖直挡板落在地面上的B点．若使小球仍刚好擦过竖直挡板且落在地面上的B点右侧，下列方法可行的是( )图3A．在A点正上方某位置将小球以小于v0的速度水平抛出B．在A点正下方某位置将小球以大于v0的速度水平抛出C．在A点将小球以大于v0的速度水平抛出D．在A点将小球以小于v0的速度水平抛出答案 B6．(2018·河北省邯郸市第一次模拟)如图4所示，一细线系一小球绕O点在竖直面做圆周运动，a、b分别是轨迹的最高点和最低点，c、d两点与圆心等高，小球在a点时细线的拉力恰好为0，不计空气阻力，则下列说法正确的是( )图4A．小球从a点运动到b点的过程中，先失重后超重B．小球从a点运动到b点的过程中，机械能先增大后减小C．小球从a点运动到b点的过程中，细线对小球的拉力先做正功后做负功D．小球运动到c、d两点时，受到的合力指向圆心答案 A解析小球在a点时细线的拉力恰好为0，重力提供向心力，处于完全失重状态，到最低点b 时，拉力大于重力处于超重状态，所以小球从a点运动到b点的过程中，先失重后超重，故A正确；在运动过程中拉力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒，故B、C错误；c、d 两点重力方向向下，拉力方向指向圆心，所以合力方向不指向圆心，故D错误．7．(2018·广东省汕头市第二次模拟)如图5甲，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O 在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为v，此时绳子的拉力大小为F T，拉力F T 与速度v 的关系如图乙所示，图象中的数据a 和b 包括重力加速度g 都为已知量，以下说法正确的是( )图5A ．数据a 与小球的质量有关B ．数据b 与圆周轨道半径有关C ．比值b a只与小球的质量有关，与圆周轨道半径无关 D ．利用数据a 、b 和g 能够求出小球的质量和圆周轨道半径 答案 D解析 当v 2＝a 时，此时绳子的拉力为零，小球的重力提供向心力，则mg ＝mv 2r，解得v 2＝gr ，故a ＝gr ，与小球的质量无关，故A 错误；当v 2＝2a 时，对小球受力分析，则mg ＋b ＝mv 2r，解得b ＝mg ，与圆周轨道半径无关，故B 错误；根据A 、B 可知b a ＝m r，既与小球的质量有关，也与圆周轨道半径有关，故C 错误；由A 、B 可知，r ＝a g ，m ＝b g，故D 正确．8．(多选)(2018·安徽省皖北协作区联考)如图6所示，在竖直平面内固定两个很靠近的同心圆轨道，外圆内表面光滑，内圆外表面粗糙，一质量为m 的小球从轨道的最低点以初速度v 0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径为R ，不计空气阻力，下列说法正确的是( )图6A ．若v 0＝2gR ，则小球在整个运动过程中克服摩擦力做功等于mgRB ．若使小球在最低点的速度v 0大于5gR ，则小球在整个运动过程中机械能守恒C ．若小球要做一个完整的圆周运动，小球在最低点的速度v 0必须大于等于5gRD ．若小球第一次运动到最高点，内环对小球的支持力为0.5mg ，则小球在最低点对外圆环的。

专题一运动和力【知识结构】【典型例题】例1、如图1—1所示，质量为m=5kg的物体，置于一倾角为30°的粗糙斜面体上，用一平行于斜面的大小为30N 的力F 推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量M =10kg ，始终静止，取g =10m/s 2，求地面对斜面体的摩擦力及支持力．例2 、如图1—3所示，声源S 和观察者A 都沿x 轴正方向运动，相对于地面的速率分别为v S 和v A ，空气中声音传播的速率为P v ，设,S P A P v v v v <<，空气相对于地面没有流动．（1）若声源相继发出两个声信号，时间间隔为△t ，请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程，确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔△t ′．（2）利用（1）的结果，推导此情形下观察者接收到的声源频率与声源发出的声波频率间的关系式．例3、假设有两个天体，质量分别为m 1和m 2，它们相距r ；其他天体离它们很远，可以认为这两个天体除相互吸引作用外，不受其他外力作用．这两个天体之所以能保持．．．．．．．．．．．距离．．r ．不变，完全是由于它们绕着共同“中心”（质心）做匀速圆周运动，它们之间的万．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．有引力作为做圆周运动的向心力．．．．．．．．．．．．．．，“中心”O 位于两个天体的连线上，与两个天体的距离分别为r 1和r 2．（1）r 1、r 2各多大？（2）两天体绕质心O 转动的角速度、线速度、周期各多大？例4、A 、B 两个小球由柔软的细线相连，线长l =6m ；将A 、B球先后以相同的初速图1—1v图1—3度v0=4.5m/s，从同一点水平抛出（先A、后B）相隔时间△t =0.8s．（1）A球抛出后经多少时间，细线刚好被拉直？（2）细线刚被拉直时，A、B球的水平位移（相对于抛出点）各多大？（取g=10m/s2）例5、内壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面内，环的半径为R（比细管的半径大得多）．在细圆管中有两个直径略小于细圆管管径的小球（可视为质点）A和B，质量分别为m1和m2，它们沿环形圆管（在竖直平面内）顺时针方向运动，经过最低点时的速度都是v0；设A球通过最低点时B球恰好通过最高点，此时两球作用于环形圆管的合力为零，那么m1、m2、R和v0应满足的关系式是____________．例6、有两架走时准确的摆钟，一架放在地面上，另一架放入探空火箭中．假若火箭以加速度a=8g竖直向上发射，在升高时h=64km时，发动机熄火而停止工作．试分析计算：火箭上升到最高点时，两架摆钟的读数差是多少？（不考虑g随高度的变化，取g=10m/s2）例7、光滑的水平桌面上，放着质量M=1kg的木板，木板上放着一个装有小马达的滑块，它们的质量m=0.1kg．马达转动时可以使细线卷在轴筒上，从而使滑块获得v0=0.1m/s的运动速度（如图1—6）,滑块与木板之间的动摩擦因数 =0.02．开始时我们用手抓住木板使它不动，开启小马达，让滑块以速度v0运动起来，当滑块与木板右端相距l =0.5m时立即放开木板．试描述下列两种不同情形中木板与滑块的运动情况，并计算滑块运动到木板右端所花的时间．图1—6（1）线的另一端拴在固定在桌面上的小柱上．如图（a）．（2）线的另一端拴在固定在木板右端的小柱上．如图（b）．线足够长，线保持与水平桌面平行，g=10m/s2．例8、相隔一定距离的A、B两球，质量相等，假定它们之间存在着恒定的斥力作用．原来两球被按住，处在静止状态．现突然松开，同时给A球以初速度v0，使之沿两球连线射向B球，B球初速度为零．若两球间的距离从最小值（两球未接触）在刚恢复到原始值所经历的时间为t0，求B球在斥力作用下的加速度．（本题是2000年春季招生，北京、安徽地区试卷第24题）【跟踪练习】1、如图1—7所示，A 、B 两球完全相同，质量为m ，用两根等长的细线悬挂在O 点，两球之间夹着一根劲度系数为k 的轻弹簧，静止不动时，弹簧位于水平方向，两根细线之间的夹角为θ．则弹簧的长度被压缩了（ ）A ．tan mg kθ B ．2tan mg k θC ．(tan )2mg k θD ．2tan()2mg kθ2、如图1—8所示，半径为R 、圆心为O 的大圆环固定在竖直平面内，两个轻质小圆环套在大圆环上，一根轻质长绳穿过两个小圆环，它的两端都系上质量为m 的重物，忽略小圆环的大小．（1）将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧θ=30°的位置上（如图），在两个小圆环间绳子的中点C处，挂上一个质量M 的重物，使两个小圆环间的绳子水平，然后无初速释放重物M ，设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略，求重物M 下降的最大距离．（2）若不挂重物M ，小圆环可以在大圆环上自由移动，且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略，问两个小圆环分别在哪些位置时，系统可处于平衡状态？3、图1—9中的A 是在高速公路上用超声测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并图1—7图1—8接收超声波脉冲信号．根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度，图B 中P 1、P 2是测速仪发出的超声波信号，n 1、n 2分别是P 1、P 2由汽车反射回来的信号，设测速仪匀速扫描，P 1、P 2之间的时间间隔△t =1.0s ，超声波在空气中传播的速度v =340m/s ，若汽车是匀速行驶的，则根据图中可知，汽车在接收到P 1、P 2两个信号之间的时间内前进的距离是_________m ，汽车的速度是________m/s ．图1—94、利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量，图1—10（a ）中仪器A 和B 通过电缆线连接，B 为超声波发射与接收一体化装置，仪器A 和B 提供超声波信号源而且能将B 接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形．现固定装置B ，并将它对准匀速行驶的小车C ，使其每隔固定时间T 0发射一短促的超声波脉冲，如图1—10（b ）中幅度较大的波形，反射波滞后的时间已在图中标出，其中T 和△T 为已知量，另外还知道该测定条件下超声波在空气中的速度为v 0，根据所给信息求小车的运动方向和速度大小．图1—105、关于绕地球匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法中，正确的是（ ） A ．卫星的轨道面肯定通过地心B ．卫星的运动速度肯定大于第一宇宙速度C ．卫星的轨道半径越大、周期越大、速度越小D ．任何卫星的轨道半径的三次方跟周期的平方比都相等6、某人造地球卫星质量为m ，其绕地球运动的轨道为椭圆．已知它在近地点时距离地面高度为h 1，速率为v 1，加速度为a 1，在远地点时距离地面高度为h 2，速率为v 2，AB(a )设地球半径为R ，则该卫星．（1）由近地点到远地点过程中地球对它的万有引力所做的功是多少？ （2）在远地点运动的加速度a 2多大？7、从倾角为θ的斜面上的A 点，以水平初速度v 0抛出一个小球．问： （1）抛出后小球到斜面的最大（垂直）距离多大？ （2）小球落在斜面上B 点与A 点相距多远？8、滑雪者从A 点由静止沿斜面滑下，经一平台后水平飞离B 点，地面上紧靠平台有一个水平台阶，空间几何尺度如图1—12所示．斜面、平台与滑雪板之间的动摩擦因数为μ，假设滑雪者由斜面底端进入平台后立即沿水平方向运动，且速度大小不变．求：（1）滑雪者离开B 点时的速度大小；（2）滑雪者从B 点开始做平抛运动的水平距离．9、如图1—13所示，悬挂在小车支架上的摆长为l 的摆，小车与摆球一起以速度v 0匀速向右运动．小车与矮墙相碰后立即停止（不弹回），则下列关于摆球上升能够达到图1—11图1—12的最大高度H 的说法中，正确的是（ ）A．若0v =H =l B．若0v =H =2lC ．不论v 0多大，可以肯定H ≤202v g总是成立的D ．上述说法都正确10、水平放置的木柱，横截面为边长等于a 的正四边形ABCD ；摆长l =4a 的摆，悬挂在A 点（如图1—14所示），开始时质量为m 的摆球处在与A 等高的P 点，这时摆线沿水平方向伸直；已知摆线能承受的最大拉力为7mg ；若以初速度．．．．．v ．0．竖直向下将摆球．．．．．．．从．P ．点抛出，为使摆球．．．．．．．．能始终沿圆弧运动，并最后击中．．．．．．．．．．．．．．A ．点．．求v 0的许可值范围（不计空气阻力）．11、已知单摆a 完成10次全振动的时间内，单摆b 完成6次全振动，两摆长之差为1.6m ，则两摆长a l 与b l 分别为（ ）A ． 2.5m,0.9m a b l l ==B ．0.9m, 2.5m a b l l ==C ． 2.4m, 4.0m a b l l ==D ． 4.0m, 2.4m a b l l ==12、一列简谐横波沿直线传播，传到P 点时开始计时，在t =4s 时，P 点恰好完成了图1—13图1—146次全振动，而在同一直线上的Q 点完成了124次全振动，已知波长为113m 3．试求P 、Q 间的距离和波速各多大．13、如图1—15所示，小车板面上的物体质量为m =8kg ，它被一根水平方向上拉伸了的弹簧拉住而静止在小车上，这时弹簧的弹力为6N ．现沿水平向右的方向对小车施以作用力，使小车由静止开始运动起来，运动中加速度由零逐渐增大到1m/s 2，随即以1m/s 2的加速度做匀加速直线运动．以下说法中，正确的是（ ）A ．物体与小车始终保持相对静止，弹簧对物体的作用力始终没有发生变化B ．物体受到的摩擦力先减小、后增大、先向左、后向右C ．当小车加速度（向右）为0.75m/s 2时，物体不受摩擦力作用D ．小车以1m/s 2的加速度向右做匀加速直线运动时，物体受到的摩擦力为8N 14、如图1—16所示，一块质量为M ，长为L 的均质板放在很长的光滑水平桌面上，板的左端有一质量为m 的小物体（可视为质点），物体上连接一根很长的细绳，细绳跨过位于桌边的定滑轮．某人以恒定的速率v 向下拉绳，物体最多只能到达板的中点，而板的右端尚未到达桌边定滑轮处．试求：（1）物体刚达板中点时板的位移．（2）若板与桌面之间有摩擦，为使物体能达到板的右端，板与桌面之间的动摩擦因数的范围是多少．15、在水平地面上有一质量为2kg 的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始图1—15v图1—16运动，10s 后拉力大小减为3F，该物体的运动速度随时间变化的图像如图1—17所示，求：（1）物体受到的拉力F 的大小；（2）物体与地面之间的动摩擦因数（g 取10m/s 2）．16、如图所示，一高度为h =0.8m 粗糙的水平面在B 点处与一倾角为θ=30°的斜面BC 连接，一小滑块从水平面上的A 点以v 0=3m/s 的速度在粗糙的水平面上向右运动．运动到B 点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑．已知AB 间的距离S =5m ，求：（1）小滑块与水平面间的动摩擦因数． （2）小滑块从A 点运动到地面所需的时间．（3）若小滑块从水平面上的A 点以v 1=5m/s 的速度在粗糙的水平面上向右运动，运动到B 点时小滑块将做什么运动？并求出小滑块从A 点运动到地面所需时间（取g =10m/s 2）．/s8图1—17图1—18专题二动量与机械能动量守恒与能量守恒是近几年高考理科综合物理命题的重点、热点和焦点，也是广大考生普遍感到棘手的难点之一．动量守恒与能量守恒贯穿于整个高中物理学习的始终，是联系各部分知识的主线．它不仅为解决力学问题开辟了两条重要途径，同时也为我们分析问题和解决问题提供了重要依据．守恒思想是物理学中极为重要的思想方法，是物理学研究的极高境界，是开启物理学大门的金钥匙，同样也是对考生进行方法教育和能力培养的重要方面．因此，两个守恒可谓高考物理的重中之重，常作为压轴题出现在物理试卷中，如2004年各地高考均有大题．纵观近几年高考理科综合试题，两个守恒考查的特点是：①灵活性强，难度较大，能力要求高，内容极丰富，多次出现在两个守恒定律网络交汇的综合计算中；②题型全，年年有，不回避重复考查，平均每年有3—6道题，是区别考生能力的重要内容；③两个守恒定律不论是从内容上看还是从方法上看都极易满足理科综合试题的要求，经常与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学和近代物理知识综合运用，在高考中所占份量相当大．从考题逐渐趋于稳定的特点来看，我们认为：2005年对两个守恒定律的考查重点仍放在分析问题和解决问题的能力上．因此在第二轮复习中，还是应在熟练掌握基本概念和规律的同时，注重分析综合能力的培养，训练从能量、动量守恒的角度分析问题的思维方法．【典型例题】【例1】（2001年理科综合）下列是一些说法：①一质点受到两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速），这两个力在同一段时间内的冲量一定相同；②一质点受两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速），这两个力在同一时间内做的功或者都为零，或者大小相等符号相反；③在同样时间内，作用力力和反作用力的功大小不一定相等，但正负符号一定相反；④在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，正负号也不一定相反．以上说法正确的是（）A．①②B．①③C．②③D．②④【例2】（石家庄）为了缩短航空母舰上飞机起飞前行驶的距离，通常用弹簧弹出飞机，使飞机获得一定的初速度，进入跑道加速起飞．某飞机采用该方法获得的初速度为v0，之后，在水平跑道上以恒定功率P沿直线加速，经过时间t，离开航空母舰且恰好达到最大速度v m．设飞机的质量为m，飞机在跑道上加速时所受阻力大小恒定．求：（1）飞机在跑道上加速时所受阻力f的大小；（2）航空母舰上飞机跑道的最小长度s．【例3】 如下图所示，质量为m =2kg 的物体，在水平力F =8N 的作用下，由静止开始沿水平面向右运动．已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2．若F 作用t 1=6s 后撤去，撤去F 后又经t 2=2s 物体与竖直墙壁相碰，若物体与墙壁作用时间t 3=0.1s ，碰墙后反向弹回的速度v '=6m/s ，求墙壁对物体的平均作用力（g 取10m/s 2）．【例4】 有一光滑水平板，板的中央有一小孔，孔内穿入一根光滑轻线，轻线的上端系一质量为M 的小球，轻线的下端系着质量分别为m 1和m 2的两个物体，当小球在光滑水平板上沿半径为R 的轨道做匀速圆周运动时，轻线下端的两个物体都处于静止状态（如下图）．若将两物体之间的轻线剪断，则小球的线速度为多大时才能再次在水平板上做匀速圆周运动？【例5】 如图所示，水平传送带AB 长l =8.3m ，质量为M =1kg 的木块随传送带一起以v 1=2m/s 的速度向左匀速运动（传送带的传送速度恒定），木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5．当木块运动至最左端A 点时，一颗质量为m =20g 的子弹以0v -=300m/s 水平向右的速度正对射入木块并穿出，穿出速度u =50m/s ，以后每隔1s 就有一颗子弹射向木块，设子弹射穿木块的时间极短，且每次射入点各不相同，g 取10m/s ．求：（1）在被第二颗子弹击中前，木块向右运动离A 点的最大距离？ （2）木块在传达带上最多能被多少颗子弹击中？（3）从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中，子弹、木块和传送带这一系统产生的热能是多少？（g 取10m/s ）【例6】 质量为M 的小车静止在光滑的水平面上，小车的上表面是一光滑的曲面，末端是水平的，如下图所示，小车被挡板P 挡住，质量为m 的物体从距地面高H 处自由下落，然后沿光滑的曲面继续下滑，物体落地点与小车右端距离s 0，若撤去挡板P ，物体仍从原处自由落下，求物体落地时落地点与小车右端距离是多少？【例7】 如下图所示，一辆质量是m =2kg 的平板车左端放有质量M =3kg 的小滑块，滑块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.4，开始时平板车和滑块共同以v 0=2m/s 的速度在v 0 m ABM光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反．平板车足够长，以至滑块不会滑到平板车右端．（取g =10m/s 2）求：（1）平板车每一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离． （2）平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v ．（3）为使滑块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长？【例8】 如图所示，光滑水平面上有一小车B ，右端固定一个砂箱，砂箱左侧连着一水平轻弹簧，小车和砂箱的总质量为M ，车上放有一物块A ，质量也是M ，物块A 随小车以速度v 0向右匀速运动．物块A 与左侧的车面的动摩擦因数为 ，与右侧车面摩擦不计．车匀速运动时，距砂面H 高处有一质量为m 的泥球自由下落，恰好落在砂箱中，求：（1）小车在前进中，弹簧弹性势能的最大值．（2）为使物体A 不从小车上滑下，车面粗糙部分应多长？【跟踪练习】1．物体在恒定的合力F 作用下作直线运动，在时间△t 1内速度由0增大到v，在时间△mHABv 0t 2内速度由v 增大到2v ．设F 在△t 1内做的功是W 1，冲量是I 1；在△t 2内做的功是W 2，冲量是I 2，那么（ ）A ．1212,I I W W <=B ．1212,I I W W <<C ．1212,I I W W ==D ．1212,I I W W =<2．矩形滑块由不同材料的上、下两层粘在一起组成，将其放在光滑的水平面上，如图所示．质量为m 的子弹以速度v 水平射向滑块．若射击上层，则子弹刚好不穿出；若射击下层，整个子弹刚好嵌入，则上述两种情况比较，说法正确的是（ ） ①两次子弹对滑块做功一样多 ②两次滑块所受冲量一样大 ③子弹嵌入下层过程中对滑块做功多 ④子弹击中上层过程中产生的热量多A ．①④B ．②④C ．①②D ．②③3．如图所示，半径为R ，内表面光滑的半球形容器放在光滑的水平面上，容器左侧靠在竖直墙壁．一个质量为m 的小物块，从容器顶端A 无初速释放，小物块能沿球面上升的最大高度距球面底部B 的距离为34R ．求： （1）竖直墙作用于容器的最大冲量； （2）容器的质量M ．4．离子发动机是一种新型空间发动机，它能给卫星轨道纠偏或调整姿态提供动力，其中有一种离子发动机是让电极发射的电子撞击氙原子，使之电离，产生的氙离子经甲 乙加速电场加速后从尾喷管喷出，从而使卫星获得反冲力，这种发动机通过改变单位时间内喷出离子的数目和速率，能准确获得所需的纠偏动力．假设卫星（连同离子发动机）总质量为M ，每个氙离子的质量为m ，电量为q ，加速电压为U ，设卫星原处于静止状态，若要使卫星在离子发动机起动的初始阶段能获得大小为F 的动力，则发动机单位时间内应喷出多少个氙离子？此时发动机动发射离子的功率为多大？5．如图所示，AB 为斜轨道，与水平方向成45°角，BC 为水平轨道，两轨道在B 处通过一段小圆弧相连接，一质量为m 的小物块，自轨道AB 的A 处从静止开始沿轨道下滑，最后停在轨道上的C 点，已知A 点高h ，物块与轨道间的滑动摩擦系数为 ，求：（1）在整个滑动过程中摩擦力所做的功．（2）物块沿轨道AB 段滑动时间t 1与沿轨道BC 段滑动时间t 2之比值12t t ． （3）使物块匀速地、缓慢地沿原路回到A 点所需做的功．6．如图所示，粗糙的斜面AB 下端与光滑的圆弧轨道BCD 相切于B ，整个装置竖直放置，C 是最低点，圆心角∠BOC =37°，D 与圆心O 等高，圆弧轨道半径R =0.5m，斜面长L =2m ，现有一个质量m =0.1kg 的小物体P 从斜面AB 上端A 点无初速下滑，物体P 与斜面AB 之间的动摩擦因数为 =0.25．求：（1）物体P 第一次通过C 点时的速度大小和对C 点处轨道的压力各为多大？ （2）物体P 第一次离开D 点后在空中做竖直上抛运动，不计空气阻力，则最高点E和D 点之间的高度差为多大？（3）物体P 从空中又返回到圆轨道和斜面，多次反复，在整个运动过程中，物体P对C 点处轨道的最小压力为多大？7．如图所示，光滑水平面AB 与竖直面内的半圆形导轨在B 点衔接，导轨半径为R ．一个质量为m 的静止物块在A 处压缩弹簧，在弹力的作用下获一向右的速度，当它经过B 点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C 点．求：（1）弹簧对物块的弹力做的功． （2）物块从B 至C 克服阻力做的功．（3）物块离开C 点后落回水平面时其动能的大小．8．（’03全国高考，34）[理综·22分]一传送带装置示意如下图，其中传送带经过AB 区域时是水平的，经过BC 区域时变为圆弧形（圆弧由光滑模板形成，未画出），经过CD区域时是倾斜的，AB和CD都与BC相切．现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上，放置时初速为零，经传送带运送到D处，D和A的高度差为h．稳定工作时传送带速度不变，CD段上各箱等距排列，相邻两箱的距离为L．每个箱子在A处投放后，在到达B之前已经相对于传送带静止，且以后也不再滑动（忽略经BC段时的微小滑动）．已知在一段相当长的时间T内，共运送小货箱的数目为N．这装置由电动机带电，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦．求电动机的平均输出功率P．9．如图所示，质量M=0.45kg的带有小孔的塑料块沿斜面滑到最高点C时速度恰为零，此时与从A点水平射出的弹丸相碰，弹丸沿着斜面方向进入塑料块中，并立即与塑料块有相同的速度．已知A点和C点距地面的高度分别为：H=1.95m，h=0.15m，弹丸的质量m=0.050kg，水平初速度v0=8m/s，取g=10m/s2．求：（1）斜面与水平地面的夹角θ．（可用反三角函数表示）（2）若在斜面下端与地面交接处设一个垂直于斜面的弹性挡板，塑料块与它相碰后的速率等于碰前的速率，要使塑料块能够反弹回到C点，斜面与塑料块间的动摩擦因数可为多少？10．（’04江苏，18）（16分）一个质量为M的雪橇静止在水平雪地上，一条质量为m的爱斯基摩狗站在雪橇上．狗向雪橇的正后方跳下，随后又追赶并向前跳上雪橇；其后狗又反复地跳下、追赶并跳上雪橇．狗与雪橇始终沿一条直线运动．若狗跳离雪橇时雪橇的速度为V ，则此时狗相对于地面的速度为V ＋u （其中u 为狗相对于雪橇的速度，V ＋u 为代数和，若以雪橇运动的方向为正方向，则V 为正值，u 为负值．）设狗总以速度v 追赶和跳上雪橇，雪橇与雪地间的摩擦忽略不计．已知v 的大小为5m/s ，u 的大小为4m/s ，M =30kg ，m =10kg ．（1）求狗第一次跳上雪橇后两者的共同速度的大小． （2）求雪橇最终速度的大小和狗最多能跳动上雪橇的次数． （供使用但不一定用到的对数值：lg2=0.301，lg3=0.477）11．（汕头）如下图所示，光滑水平面上，质量为m 的小球B 连接着轻质弹簧，处于静止状态，质量为2m 的小球A 以大小为v 0的初速度向右运动，接着逐渐压缩弹簧并使B 运动，过一段时间，A 与弹簧分离．（1）当弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能E p 多大？（2）若开始时在B 球的右侧某位置固定一块挡板，在A 球与弹簧未分离前使B 球与挡板发生碰撞，并在碰后立刻将挡板撤走．设B 球与挡板的碰撞时间极短，碰后B 球的速度大小不变但方向相反．欲使此后弹簧被压缩到最短时，弹簧势能达到第（1）问中E p 的2.5倍，必须使B 球在速度多大时与挡板发生碰撞？12．（’00全国高考，22 ）[天津江西·14分]在原子核物理中，研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”．这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似．两个小球A 和B 用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态．在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P ，右边有一个小球C 沿轨道以速度v 0射向B 球，如图所示．C 与B 发生碰撞并立即结成一个整体D ．在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变．然后，A 球与挡板P 发生碰撞，碰后A 、D 都静止不动，A 与P 接触而不粘连．这一段时间，突然解除锁定（锁定及解除锁定均无机械能损失）．已知A 、B 、C 三球的质量为m ．（1）求弹簧长度刚被锁定后A 球的速度；（2）求在A 球离开挡板P 之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能．13．（广州）用轻弹簧相连的质量均为2kg 的A 、B 两物块都以v =6m/s 的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量4kg 的物块C 静止在前方，如下图所示．B 与C 碰撞后二者粘在一起运动．求：在以后的运动中： （1）当弹簧的弹性势能最大时物体A 的速度多大？ （2）弹性势能的最大值是多大？ （3）A 的速度有可能向左吗？为什么？14．（’04广东，17）（16分）图中，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B 相连，B静止。

2019届二轮复习 曲线运动 万有引力与航天 学案（全国通用）[全国卷5年考情分析]匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度(Ⅰ) 离心现象(Ⅰ) 第二宇宙速度和第三宇宙速度(Ⅰ)经典时空观和相对论时空观(Ⅰ)以上4个考点未曾独立命题第1节 曲线运动 运动的合成与分解一、曲线运动1．速度方向：质点在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。

[注1] 2．运动性质：曲线运动一定是变速运动。

[注2]3．曲线运动的条件1．分解原则：一般根据运动的实际效果进行分解。

2．运算法则：位移、速度、加速度的合成或分解遵循平行四边形定则或三角形定则。

3．合运动与分运动的关系[注3][注解释疑][注1] 速度方向时刻在变，但速度的大小可能不变。

[注2] 加速度不为零，合外力不为零。

a恒定→匀变速曲线运动，如平抛运动。

a改变→变加速曲线运动，如匀速圆周运动。

[注3] 实际运动为合运动。

[注4] 时间是分运动与分运动、分运动与合运动建立联系的关键量，即t是运动规律方程组所共有的“元”。

[深化理解]1．物体做直线运动还是做曲线运动由物体的速度与合外力是否在同一直线上决定。

2．两个分运动的合运动是直线运动还是曲线运动要看合速度与合加速度是否在同一直线上。

3．运动的分解应考虑运动的实际效果，类似于力的分解考虑力的作用效果；但力的分解也常常考虑解题的方便不根据作用效果进行分解，运动的分解则常常沿两个互相垂直的方向分解，方便计算。

[基础自测]一、判断题(1)做曲线运动的物体加速度一定是变化的。

(×)(2)做曲线运动的物体速度大小一定发生变化。

(×)(3)曲线运动可能是匀变速运动。

(√)(4)两个分运动的时间一定与它们的合运动的时间相等。

(√)(5)合运动的速度一定比分运动的速度大。

(×)(6)只要两个分运动为直线运动，合运动一定是直线运动。

(×)(7)分运动的位移、速度、加速度与合运动的位移、速度、加速度间满足平行四边形定则。