2021高中物理 第3、4、5章 拋體運動 勻速圓周運動 萬有引力定律及其應用 14單元測試 魯科版必修2

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1、優(yōu)質文檔 優(yōu)質人生 第3、4、5章《拋體運動》《勻速圓周運動》《萬有引力定律及其應用》單元測試 1．在平坦的壘球運動場上，擊球手揮動球棒將壘球水平擊出，壘球飛行一段時間后落地.若不計空氣阻力，則(　　) A．壘球落地時瞬時速度的大小僅由初速度決定 B．壘球落地時瞬時速度的方向僅由擊球點離地面的高度決定 C．壘球在空中運動的水平位移僅由初速度決定 D．壘球在空中運動的時間僅由擊球點離地面的高度決定 解析：壘球的運動是平拋運動，根據平拋運動規(guī)律可得壘球落地速度υ1 = = ，其中h為壘球下落的高度，A錯；同理，壘球落地時速度的方向與水平方向的夾角φ = arctan = arcta

2、n，與高度h有關，B錯；水平位移x = υ0t = υ0，C錯；而運動時間t = ，D正確. 　　答案：D 2．如圖所示，一物體自傾角為θ的固定斜面頂端沿水平方向被拋出后落在斜面上，物體與斜面接觸時速度與水平方向的夾角φ滿足(　　) A．tanφ = sinθ　　　B．tanφ = cosθ C．tanφ = tanθ D．tanφ = 2tanθ 解析：小球落在斜面上，位移與水平方向夾角為θ，則有 tanθ = = 速度與水平方向的夾角φ滿足： tanφ = 故tanφ = 2tanθ，選項D正確. 　　答案：D 3．據報道，我國數據中繼衛(wèi)星“天鏈

3、一號01星”于昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經過4次變軌控制后，于5月1日成功定點在東經77°赤道上空的同步軌道.關于成功定點后的“天鏈一號01衛(wèi)星”，下列說法正確的是(　　) A．運行速度大于7.9km/s B．離地面高度一定，相對地面靜止 C．繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大 D．向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等 解析：由題意可知“天鏈一號衛(wèi)星”是地球同步衛(wèi)星，運行速度要小于7.9km/s，而他的位置在赤道上空，高度一定，A錯誤、B正確.由ω = 可知，C正確.由a = 可知，D錯誤. 　　答案：BC 4. 1990年4月25日，科學家將哈勃天文望遠鏡

4、送上距地球表面約600km的高空，使得人類對宇宙中星體的觀測與研究有了極大的進展.假設哈勃望遠鏡沿圓軌道繞地球運行.已知地球半徑為6.4×106m，利用地球同步衛(wèi)星與地球表面的距離為3.6×107m這一事實可得到哈勃望遠鏡繞地球運行的周期.以下數據中最接近其運行周期的是(　　) A.0.6h　　B.1.6h　　C.4.0h　　D.24h 解析：由開普勒行星運動定律可知， = 恒量，所以 = ，r為地球的半徑，h1、t1、h2、t2分別表示望遠鏡到地表的距離，望遠鏡的周期、同步衛(wèi)星距地表的距離、同步衛(wèi)星的周期(24h)，代入數據得：t1 = 1.6h. 　　答案：B 5．一飛船在某行星表

5、面附近沿圓軌道繞該行星飛行.認為行星是密度均勻的球體.要確定該行星的密度，只需要測量(　　) A．飛船的軌道半徑 　B．飛船的運行速度 C．飛船的運行周期　　　　D．行星的質量 解析：“飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行”，可以認為飛船的軌道半徑與行星的半徑相等.飛船做圓周運動的向心力由行星對它的萬有引力提供，由萬有引力定律和牛頓第二定律有：G = m()2R，由上式可得： = ，可得行星的密度ρ = .上式表明：只要測得衛(wèi)星公轉的周期，即可得到行星的密度，選項C正確. 　　答案：C 6．已知太陽到地球與地球到月球的距離的比值約為390，月球繞地球旋轉的周期約為27天

6、.利用上述數據以及日常的天文知識，可估算出太陽對月球與地球對月球的萬有引力的比值約為(　　) A.0.2　　　B．2　　　C．20　　　D．200 解析：由萬有引力提供向心力，得： G = m月r地月 G = M地r日地 解得： = 又由萬有引力定律知： F日月 = G F地月 = G 而r日地 ≈ r日月 可得： ≈ 2 　　答案：B 7．圖示是“嫦娥一號奔月”示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌，進入地月轉移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星，并開展對月球的探測.下列說法正確的是(　　) A．發(fā)射嫦娥一號的速度必須達到第三宇宙速度 B．在繞月圓

7、軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質量有關 C．衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比 D．在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力 解析：嫦娥一號變成繞月衛(wèi)星后仍在太陽系內部，故A選項錯誤；衛(wèi)星繞月球做圓周運動的動力學方程為：G = mr，由此可知T與衛(wèi)星的質量無關，B選項錯誤；由萬有引力定律有：F = G，C選項正確；衛(wèi)星受到月球的引力總是指向月球的中心.受到地球的引力總是指向地球的中心，由圖可知衛(wèi)星受到地球的引力大部分時間不在其軌道的半徑方向，故F月?F地時衛(wèi)星才能繞月做圓周運動，故D選項錯誤. 　　答案：C 8．某行星繞太陽運行可近似看做勻速圓周運動.已知行星運動的軌道半

8、徑為R，周期為T，引力常量為G，則該行星的線速度大小為　　　?。惶柕馁|量可表示為　　　　. 解析：υ = ，由G = mR 解得：M = 　　答案：　 9．如圖所示是一種叫“飛椅”的游樂項目的示意圖，長為L的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉盤邊緣，轉盤可繞穿過其中心的豎直軸轉動.當轉盤以角速度ω勻速轉動時，鋼繩與轉軸在同一豎直平面內，與豎直方向的夾角為θ，不計鋼繩的重力，求轉盤轉動的角速度ω與夾角θ的關系. 解析：設轉盤轉動角速度為ω，夾角為θ，則 座椅到做圓周運動的半徑R = r＋Lsinθ 對座椅有：F向 = mgtanθ = mω2R 聯立兩式解

9、得：ω = . 　　答案： 10．神奇的黑洞是近代引力理論所預言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統的運動規(guī)律.天文學家觀測河外星系大麥哲倫云時，發(fā)現了LMCX - 3雙星系統，如圖所示，它由可見星A和不可見的暗星B構成.兩星視為質點，不考慮其他天體的影響，A、B圍繞兩者連線上的O點做勻速圓周運動，它們之間的距離保持不變.引力常量為G，由觀測能夠得到可見星A的速率υ和運行周期T. （1）可見星A所受暗星B的引力FA可等效為位于O點處質量為m′的星體(視為質點)對它的引力，設A和B的質量分別為m1、m2，試求m′.(用m1、m2表示) （2）求暗星B的質量m2與可見星A的

10、速率υ、運行周期T和質量m1之間的關系式. （3）恒星演化到末期，如果其質量大于太陽質量ms的2倍，它將有可能成為黑洞.若可見星A的速率υ = 2.7×105m/s，運行周期T = 4.7π×104s，質量m1 = 6ms，試通過估算來判斷暗星B有可能是黑洞嗎？(G = 6.67×10 - 11N·m2/kg2，ms = 2.0×1030kg) 解析：（1）設A、B的圓軌道半徑分別為r1、r2，由題意知，A、B做勻速圓周運動的角速度相同，設其為ω.由牛頓運動定律，有： FA = m1ω2r1 FB = m2ω2r2 FA = FB 設A、B之間的距離為r，又r = r1＋r2，由上

11、述各式得： r = r1 由萬有引力定律，有： FA = G 聯立解得：FA = G 令FA = G 比較可得：m′ = . 　?。?）由牛頓第二定律，有： G = m1 可見星A的軌道半徑r1 = 將m′代入，可解得： = . （3）將m1 = 6ms代入上式，得： = 代入數據得： = 3.5ms 設m2 = nms(n > 0)，可得： = ms = 3.5ms 可見，的值隨n的增大而增大，試令n = 2，得： ms = 0.125ms < 3.5ms 故n必大于2，即暗星B的質量m2必大于2ms.由此得出結論：暗星B有可能是黑洞. 　　答案

12、：（1）　（2） = （3）有可能 11．有兩個完全相同的小滑塊A和B，A沿光滑水平面以速度υ0與靜止在平面邊緣O點的B發(fā)生正碰，碰撞中無機械能損失.碰后B運動的軌跡為OD曲線，如圖所示. （1）已知滑塊質量為m，碰撞時間為△t，求碰撞過程中A對B平均沖力的大小. （2）為了研究物體從光滑拋物線軌道頂端無初速下滑的運動，特制做一個與B平拋軌道完全相同的光滑軌道，并將該軌道固定在與OD曲線重合的位置，讓A沿該軌道無初速下滑(經分析，A下滑過程中不會脫離軌道). a.分析A沿軌道下滑到任意一點的動量pA與B平拋經過該點的動量pB的大小關系； b.在OD曲線上有一M點，O和M兩點連

13、線與豎直方向的夾角為45°.求A通過M點時的水平分速度和豎直分速度. 解析：（1）滑塊A與B正碰，有： mυ0 = mυA＋mυB mυ = mυ＋mυ 解得：υA = 0，υB = υ0， 根據動量定理，滑塊B滿足：F·△t = mυ0 解得：F = . （2）a.設任意點到O點豎直高度差為d. A、B由O點分別運動至該點過程中，只有重力做功，所以機械能守恒. 選該任意點為勢能零點，有： EkA = mgd，EkB = mgd＋mυ 由于p = ，有 = = < 1 即pA < pB A下滑到任意一點的動量總是小于B平拋經過該點的動量. b.以O為原點，建

14、立直角坐標系xOy，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向下，則對B有： x = υ0t y = gt2 B的軌跡方程：y = ·x2 在M點x = y，所以y = 因為A、B的運動軌跡均為OD曲線，故在任意一點，兩者速度方向相同.設B水平和豎直分速度大小分別為υBx和υBy，速率為υB；A水平和豎直分速度大小分別為υAx和υAy，速率為υA，則： = ， = B做平拋運動，故 υBx = υ0，yBy = ，υB = 對A由機械能守恒得υA = 由以上三式解得：υAx = ，υAy = 將代y = 入得：υAx = υ0，υAy = υ0. 　　答案：（1）　（2）a.pA < pB　b.υ0，υ0 6 本資料來自網絡若有雷同概不負責