2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題3 牛頓運(yùn)動定律與曲線運(yùn)動(含天體運(yùn)動)學(xué)案.docx
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3 牛頓運(yùn)動定律與曲線運(yùn)動 考向預(yù)測 從考查方式上來說,在高考的考查中,本專題內(nèi)容可能單獨(dú)考查,特別是萬有引力與航天部分,常以選擇題形式出現(xiàn);也可能與其他專題相結(jié)合,與能量知識綜合考查,以計算題形式出現(xiàn)。 從近幾年考試命題趨勢看,本章內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用和生產(chǎn)、生活、科技相聯(lián)系命題,或與其他專題綜合考查,曲線運(yùn)動問題由原來的選擇題轉(zhuǎn)變?yōu)樵谟嬎泐}中考查,萬有引力與航天仍然以選擇題出現(xiàn),單獨(dú)考查的可能性更大。 1.豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動 豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度關(guān)系通常利用動能定理來建立聯(lián)系,然后結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行動力學(xué)分析。 2.平拋運(yùn)動 對于平拋或類平拋運(yùn)動與圓周運(yùn)動組合的問題,應(yīng)用“合成與分解的思想”,分析這兩種運(yùn)動轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度是解題的關(guān)鍵。 3.天體運(yùn)動 (1)分析天體運(yùn)動類問題的一條主線就是F萬=F向,抓住黃金代換公式GM=gR2。 (2)確定天體表面重力加速度的方法有:測重力法、單擺法、平拋(或豎直上拋)物體法、近地衛(wèi)星環(huán)繞法。 1.(多選)如圖所示,小球用不可伸長的輕繩連接后繞固定點(diǎn)O在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動,小球經(jīng)過最高點(diǎn)時的速度大小為v,此時繩子的拉力大小為FT,拉力FT與速度的平方v2的關(guān)系如圖乙所示,圖象中的數(shù)據(jù)a和b包括重力加速度g都為已知量,以下說法正確的是( ) A.?dāng)?shù)據(jù)a與小球的質(zhì)量有關(guān) B.?dāng)?shù)據(jù)b與小球的質(zhì)量有關(guān) C.比值不但與小球的質(zhì)量有關(guān),還與圓周軌道半徑有關(guān) D.利用數(shù)據(jù)a、b和g能夠求出小球的質(zhì)量和圓周軌道半徑 2.(多選)2018年4月2日早8時15分左右,在太空中飛行了六年半的天宮一號目標(biāo)飛行器已再入大氣層,絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀,部分殘骸墜落于南太平洋中部區(qū)域,結(jié)束它的歷史使命。在燒蝕銷毀前,由于稀薄空氣阻力的影響,“天宮一號”的運(yùn)行半徑逐漸減小。在“天宮一號”運(yùn)行半徑逐漸減小過程,下列說法正確的是( ) A.運(yùn)行周期逐漸減小B.機(jī)械能逐漸減小 C.受到地球的萬有引力逐漸減小D.運(yùn)行速率逐漸減小 3.(2018全國卷Ⅰ20)2017年,人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程,在兩顆中子星合并前約100 s時,它們相距約400 km,繞二者連線上的某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動12圈。將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體,由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識,可以估算出這一時刻兩顆中子星( ) A.質(zhì)量之積 B.質(zhì)量之和 C.速率之和 D.各自的自轉(zhuǎn)角速度 1.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m′的半圓形軌道槽放置在水平地面上,槽內(nèi)壁光滑。質(zhì)量為m的小物體從槽的左側(cè)頂端由靜止開始下滑到右側(cè)最高點(diǎn)的過程中,軌道槽始終靜止,則該過程中( ) A.軌道槽對地面的最小壓力為m′g B.軌道槽對地面的最大壓力為(m′+3m)g C.軌道槽對地面的摩擦力先增大后減小 D.軌道槽對地面的摩擦力方向先向左后向右 2.(多選)如圖所示,在豎直平面內(nèi)固定兩個很靠近的同心圓軌道,外圓內(nèi)表面光滑,內(nèi)圓外表面粗糙,一質(zhì)量為m的小球從軌道的最低點(diǎn)以初速度v0向右運(yùn)動,球的直徑略小于兩圓間距,球運(yùn)動的軌道半徑為R,不計空氣阻力,下列說法正確的是( ) A.若v0=2,則小球在整個運(yùn)動過程中克服摩擦力做功等于mgR B.若使小球在最低點(diǎn)的速度v0大于,則小球在整個運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒 C.若小球要做一個完整的圓周運(yùn)動,小球在最低點(diǎn)的速度v0必須大于等于 D.若小球第一次運(yùn)動到最高點(diǎn),內(nèi)環(huán)對小球的支持力為0.5mg,則小球在最低點(diǎn)對外圓環(huán)的壓力為5.5mg 1.(多選)如圖所示,一帶電小球自固定斜面頂端A點(diǎn)以某速度水平拋出,落在斜面上B點(diǎn)。現(xiàn)加上豎直向下的勻強(qiáng)電場,仍將小球自A點(diǎn)以相同速度水平拋出,落在斜面上C點(diǎn)。不計空氣阻力,下列說法正確的是( ) A.小球帶正電 B.小球所受電場力可能大于重力 C.小球兩次落在斜面上所用的時間不相等 D.小球兩次落在斜面上的速度大小相等 2.如圖所示,長為L的輕質(zhì)硬桿,一端固定一個質(zhì)量為m的小球,另一端固定在水平轉(zhuǎn)軸上,現(xiàn)讓桿繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角速度為ω,重力加速度為g,某時刻桿對球的作用力水平向左,則此時桿與水平面的夾角θ為( ) A.sin θ= B.sin θ= C.tan θ= D.tan θ= 3.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時,引力勢能可表示為Ep=-,其中G為引力常量,M為地球質(zhì)量,該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道Ⅰ上繞地球做勻速圓周運(yùn)動,經(jīng)過橢圓軌道Ⅱ的變軌過程進(jìn)入半徑R3圓形軌道Ⅲ繼續(xù)繞地球運(yùn)動,其中P為Ⅰ軌道與Ⅱ軌道的切點(diǎn),Q點(diǎn)為Ⅱ軌道與Ⅲ軌道的切點(diǎn),下列判斷正確的是( ) A.衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的動能為 B.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的機(jī)械能等于- C.衛(wèi)星在Ⅱ軌道經(jīng)過Q點(diǎn)時的加速度小于在Ⅲ軌道上經(jīng)過Q點(diǎn)時的加速度 D.衛(wèi)星在Ⅰ軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時的速率大于在Ⅱ軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時的速率 4.(多選)我國的“天鏈一號”衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星,可為中低軌道衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)通訊,如圖為“天鏈一號”衛(wèi)星a、赤道平面內(nèi)的低軌道衛(wèi)星b、地球的位置關(guān)系示意圖,O為地心,地球相對衛(wèi)星a、b的張角分別為θ1和θ2(θ2圖中未標(biāo)出),衛(wèi)星a的軌道半徑是b的4倍。己知衛(wèi)星a、b繞地球同向運(yùn)行,衛(wèi)星a的周期為T,在運(yùn)行過程中由于地球的遮擋,衛(wèi)星b會進(jìn)入衛(wèi)星a通訊的盲區(qū),衛(wèi)星間的通訊信號視為沿直線傳播,信號傳輸時間可忽略。下列分析正確的是( ) A.衛(wèi)星a,b的速度之比為2 : 1 B.衛(wèi)星b的周期為 C.衛(wèi)星b每次在盲區(qū)運(yùn)行的時間為 D.衛(wèi)星b每次在盲區(qū)運(yùn)行的時間為 5.如圖所示,一顆極地衛(wèi)星從北緯30的A點(diǎn)正上方的B點(diǎn)按圖示方向第一次運(yùn)行至南極C點(diǎn)正上方的D點(diǎn)時所用時間為t,地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,引力常量為G,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響。以下說法錯誤的是( ) A.衛(wèi)星運(yùn)行的周期3t B.衛(wèi)星距地面的高度 C.衛(wèi)星的角速度 D.衛(wèi)星的加速度 6.如圖,水平光滑桿CP上套有一個質(zhì)量m=1 kg的小物塊A(可視作質(zhì)點(diǎn)),細(xì)線跨過O點(diǎn)的輕質(zhì)小定滑輪一端連接物塊A,另一端懸掛質(zhì)量mB=2 kg的小物塊B,C點(diǎn)為O點(diǎn)正下方桿的右端點(diǎn),定滑輪到桿的距離OC=h=0.4 m。開始時AO與水平方向的夾角為30,A和B靜止。桿的右下方水平地面上有一傾角為θ=37固定斜面,斜面上有一質(zhì)量M=1 kg的極薄木板DE(厚度忽略),開始時木板鎖定,木板下表面及物塊A與斜面間動摩擦因數(shù)均μ1=0.5,木板上表面的DF部分光滑(DF長L1=0.53 m),F(xiàn)E部分與物塊A間的動摩擦因數(shù)μ2=3/8。木板端點(diǎn)E距斜面底端G長LEG=0.26 m?,F(xiàn)將A、B同時由靜止釋放(PO與水平方向的夾角為60),物塊A運(yùn)動到C點(diǎn)時細(xì)線突然斷開,物塊從C水平滑離桿,一段時間后,恰好以平行于薄木板的方向滑上木板,與此同時解除木板的鎖定?;瑝K在木板上DF段運(yùn)動時間恰是在FE段的一半,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)物塊A運(yùn)動到P點(diǎn)時滑塊A、B的速度之比; (2)木板表面FE部分的長度L2; (3)從解除鎖定開始計時,木板端點(diǎn)E經(jīng)多長時間到達(dá)斜面底端G? 參考答案 1.【解題思路】當(dāng)v2=a時,此時繩子的拉力為零,物體的重力提供向心力,則,解得v2=gr,與物體的質(zhì)量無關(guān),故A錯誤;當(dāng)v2=2a時,對物體受力分析,則,解得b=mg,與小球的質(zhì)量有關(guān),故B正確;根據(jù)A、B可知與小球的質(zhì)量有關(guān),與圓周軌道半徑有關(guān),故C正確;若F=0,由圖知:v2=a,則有,解得,若v2=2a,,解得,故D正確。 【答案】BCD 2.【解題思路】根據(jù)可知,則半徑減小,周期減小,選項A正確;由于空氣阻力做功,則機(jī)械能減小,選項B正確;由可知,半徑減小,萬有引力增加,選項C錯誤;由可知,半徑減小,速率變大,選項D錯誤。 【答案】AB 3.【解題思路】兩顆中子星運(yùn)動到某位置的示意圖如圖所示。每秒轉(zhuǎn)動12圈,角速度已知,中子星運(yùn)動時,由萬有引力提供向心力得: =m1ω2r1①,=m2ω2r2②,l=r1+r2③ 由①②③式得=ω2l,所以m1+m2=,質(zhì)量之和可以估算。 由線速度與角速度的關(guān)系v=ωr得: v1=ωr1④,v2=ωr2⑤ 由③④⑤式得v1+v2=ω(r1+r2)=ωl,速率之和可以估算。 質(zhì)量之積和各自自轉(zhuǎn)的角速度無法求解。 【答案】BC 1.【解題思路】當(dāng)m在最高點(diǎn)時,物體只受重力對半圓軌道沒有壓力,故此時軌道槽對地面的壓力最小為m′g,故A正確;當(dāng)物體運(yùn)動到最低點(diǎn)時,由機(jī)械能守恒可知,,由向心力公式可得,解得F=3mg,故軌首槽對地面的壓力為3mg+m′g,此時壓力最大,故B正確;當(dāng)m對軌道的壓力有沿水平方向的分量時,軌道槽受到水平方向的摩擦力,而在最低點(diǎn)時,水平分量為零,故此時摩擦力為零,故C錯誤;m在軌道左側(cè)時,對槽的彈力有水平向左的分量,故此時地面對槽有向右的摩擦力;當(dāng)物體到達(dá)右側(cè)時,彈力向右,故摩擦力向左,由牛頓第三定律可知,D正確。 【答案】ABD 2.【解題思路】若v0=2,則若圓環(huán)內(nèi)圓外表面也光滑,則上升的最大高度h==2R,即恰好能上升到軌道最高點(diǎn);因內(nèi)圓外表面粗糙,外圓內(nèi)表面光滑,則小球在上半個圓內(nèi)要克服內(nèi)圓的摩擦力做功,往復(fù)運(yùn)動的高度逐漸降低,最后小球?qū)⒃谙掳雸A軌道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動,故克服摩擦力做功為Wf=mv02-mgR=mgR,選項A正確;小球沿外圓運(yùn)動,在運(yùn)動過程中不受摩擦力,機(jī)械能守恒,小球恰好運(yùn)動到最高點(diǎn)時對外圓恰無壓力時速度設(shè)為v,則有mg=m,由機(jī)械能守恒定律得:mv02=mg2R+mv2,小球在最低點(diǎn)時的最小速度v0=,所以若小球在最低點(diǎn)的速度大于,則小球始終做完整的圓周運(yùn)動,機(jī)械能守恒,故C錯誤,B正確.若小球第一次運(yùn)動到最高點(diǎn),內(nèi)圓對小球的支持力為0.5mg,則mg-0.5mg=m,解得v=,若圓環(huán)內(nèi)圓外表面光滑,則到達(dá)最低點(diǎn)的速度滿足:mv′2=mv2+mg2R,在最低點(diǎn):FN-mg=m,解得FN=5.5mg;但是由于內(nèi)圓外表面不光滑,且小球與內(nèi)圓有摩擦力,故小球在最低點(diǎn)的速度比無摩擦?xí)r的速度小,故對外圓環(huán)的壓力小于5.5mg,選項D錯誤。 【答案】AB 1.【解題思路】不加電場時,小球做平拋運(yùn)動,加電場時,小球做類平拋運(yùn)動,根據(jù),則t=,因為水平方向上小球做勻速直線運(yùn)動,可知t2>t1,則加上電場后的加速度a- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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