2019-2020年高考物理 專題訓練 曲線運動、萬有引力（5）.doc

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2019-2020年高考物理 專題訓練 曲線運動、萬有引力（5） 1．如圖所示，某極地衛(wèi)星的運行軌道平面通過地球的南北兩極（軌道可視為圓軌道），若已知該衛(wèi)星從地球上北緯30的正上方，按圖示方向第一次運行至南緯60正上方時所用時間為t，地球半徑為R（地球可看做均勻球體），地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，由以上條件無法求出的物理量是 A．衛(wèi)星運動的周期 B．衛(wèi)星所受的向心力 C．地球的質量 D．衛(wèi)星距離地面的高度 2、如圖11所示，在一豎直平面內，BCDF段是半徑為R的圓弧擋板,AB段為直線型擋板（長為4R），兩者在B點相切，，C,F兩點與圓心等高，D在圓弧形擋板的最低點，所有接觸面均光滑，絕緣，擋板處于水平方向場強為E的勻強電場中?，F將帶電量為+q，質量為m的小球從擋板內側的A點由靜止釋放，小球沿擋板內側ABCDF運動到F點后拋出，在這段運動過程中，下列說法正確的是（） （ ） A.勻強電場的場強大小可能是 B.小球運動到D點時動能一定不是最大 C.小球機械能增加量的最大值是 D.小球從B到D運動過程中，動能的增量為 3、“嫦娥一號”探月衛(wèi)星為繞月極地衛(wèi)星.利用該衛(wèi)星可對月球進行成像探測.設衛(wèi)星在繞月極地軌道上做勻速圓周運動時距月球表面的高度為H，繞行周期為TM；月球繞地球公轉的周期為TE，軌道半徑為R0；地球半徑為RE，月球半徑為RM.已知光速為c. （1）如圖所示，當繞月極地軌道的平面與月球繞地球公轉的軌道平面垂直時（即與地心到月心的連線垂直時），求繞月極地衛(wèi)星向地球地面發(fā)送照片需要的最短時間； （2）忽略地球引力、太陽引力對繞月衛(wèi)星的影響，求月球與地球的質量之比. 4、如圖所示，一長為6L的輕桿一端連著質量為m的小球，另一端固定在鉸鏈O處(輕桿可繞鉸鏈自由轉動)。一根不可伸長的輕繩一端系于輕桿的中點，另一端通過輕小定滑輪連接在質量M＝12m的小物塊上，物塊放置在傾角θ＝30的斜面上。已知滑輪距地面A點的距離為3L，鉸鏈距離A點的距離為L，不計一切摩擦。整個裝置由圖示位置靜止釋放，當輕桿被拉至豎直位置時，求： (1)小球對輕桿在豎直方向的作用力； (2)輕桿對小球做的功。 5、如圖所示，在豎直平面內固定一光滑圓弧軌道AB，軌道半徑為R＝0.4m，軌道最高點A與圓心O等高。有一傾角θ＝30的斜面，斜面底端C點在圓弧軌道B點正下方、距B點H＝1.5m。圓弧軌道和斜面均處于場強E＝100N/C、豎直向下的勻強電場中?，F將一個質量為m=0.02kg、帶電量為的帶電小球從A點靜止釋放，小球通過B點離開圓弧軌道沿水平方向飛出，當小球運動到斜面上D點時速度方向恰與斜面垂直，并剛好與一個以一定初速度從斜面底端上滑的物塊相遇。若物塊與斜面間動摩擦因數，空氣阻力不計，g取10m/s2，小球和物塊都可視為質點。求： （1）小球經過B點時對軌道的壓力NB； （2）B、D兩點間電勢差UBD； （3）物塊上滑初速度v0滿足的條件。 6、如圖所示．小球A從傾角37足夠長的斜面上的頂點處開始沿斜面勻速下滑，速度大小v1=6m/s，經過時間Δt后，從斜面頂點處以速度v2=4m/s水平拋出一個飛鏢，結果飛鏢恰好在斜面上某處擊中小球A。不計飛鏢運動過程中的空氣阻力，可將飛鏢和小球視為質點。已知重力加速度為g，試求： （1）飛鏢是以多大的速度擊中小球的? （2）兩個物體開始運動的時間間隔Δt應為多少? 7、如圖所示，傳送帶以v=10 m/s速度向左勻速運行，AB段長L為2 m，豎直平面內的光滑半圓形圓弧槽在B點與水平傳送帶相切，半圓弧的直徑BD=3.2m且B、D連線恰好在豎直方向上，質量m為0.2 kg的小滑塊與傳送帶間的動摩擦因數μ為0.5，g取10 m/s2，不計小滑塊通過連接處的能量損失。圖中OM連線與水平半徑OC連線夾角為30求： (1)小滑塊從M處無初速度滑下，到達底端B時的速度； (2)小滑塊從M處無初速度滑下后，在傳送帶上向右運動的最大距離以及此過程產生的熱量； (3)將小滑塊無初速度的放在傳送帶的A端，要使小滑塊能通過半圓弧的最高點D，傳送帶AB段至少為多長？ 8、一絕緣“U”型桿由兩段相互平行的足夠長的豎直直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)QAN組成.固定在豎直平面內,其中桿PQ是光滑的，桿MN是粗糙的,整個裝置處在水平向右的勻強電池中.在QN連線下方區(qū)域足夠大的范圍內同時存在垂直豎直平面向外的勻強磁場，磁感應強度為.現將一質量為m、帶電量為-q（q＞0）的小環(huán)套在PQ桿上，小環(huán)所受的電場力大小為其重力的3倍.（重力加速度為g）.求： （1）若將小環(huán)由C點靜止釋放，剛好能達到N點,求CQ間的距離； （2）在滿足（1）問的條件下，小環(huán)第一次通過最低點A時受到圓環(huán)的支持力的大小； （3）若將小環(huán)由距Q點8R處靜止釋放，設小環(huán)與MN桿間的動摩擦因數為u，小環(huán)所受最大靜摩擦力大小相等,求小環(huán)在整個運動過程則克服摩擦力所做的功. 9、如圖，xOy平面的第Ⅱ象限的某一區(qū)域有垂直于紙面的勻強磁場B1，磁場磁感應強度B1=1T，磁場區(qū)域的邊界為矩形，其邊分別平行于x、y軸。有一質量m=10－12kg、帶正電q=10－7C的a粒子從O點以速度v0=105m/s，沿與y軸正向成θ=30的方向射入第Ⅱ象限，經磁場偏轉后，從y軸上的P點垂直于y軸射入第Ⅰ象限，P點縱坐標為yP=3m，y軸右側和垂直于x軸的虛線左側間有平行于y軸的勻強電場，a粒子將從虛線與x軸交點Q進入第Ⅳ象限，Q點橫坐標m，虛線右側有垂直紙面向里的勻強磁場B2，其磁感應強度大小仍為1T。不計粒子的重力，求： （1）磁場B1的方向及a粒子在磁場B1的運動半徑r1； （2）矩形磁場B1的最小面積S和電場強度大小E； （3）如在a粒子剛進入磁場B1的同時，有另一帶電量為－q的b粒子，從y軸上的M點以速度v0垂直于y軸射入電場，a、b粒子將發(fā)生迎面正碰，求M點縱坐標yM以及相碰點N的橫坐標xN。 xx級物理二輪復習A線生專題訓練題 曲線運動、萬有引力 專題訓練（5） 參考答案 1、 B 2、BC 3、解：（1）根據示意圖的幾何關系可得衛(wèi)星到地面的最短距離為， 衛(wèi)星向地面發(fā)送照片需要的最短時間 聯(lián)立得， （2）月球繞地球做圓周運動：， 衛(wèi)星繞月球做圓周運動： 聯(lián)立得， 4、解：　(1)當輕桿被拉至豎直位置時，設物塊的速度為v，則小球的速度v′＝2v 根據幾何關系可知，物塊下滑的距離為s＝4L 對m和M組成的系統(tǒng)，由機械能守恒定律Mgssinθ－mg6L＝Mv2＋mv′2 解得v＝ 小球在最高點，由牛頓第二定律有mg＋F＝m 解得F＝mg 根據牛頓第三定律，小球對輕桿在豎直方向的作用力 豎直向上 F′＝mg (2)對小球，由動能定理有W－mg6L＝mv′2 解得：W＝mgL 5、解：（1）設小球到達B點的速度為vB，由動能定理和牛頓第二定律有： ……………………① ……………………② ……………………③ 聯(lián)解①②③得： NB=1.2N，方向豎直向下。 ……………………④ （2）設小球由B點到D點的運動時間為t，加速度為a，下落高度為h有： ……………………⑤ ……………………⑥ ……………………⑦ ……………………⑧ 聯(lián)解①⑤⑥⑦⑧得： ……………………⑨ （3）作出小球與物塊的運動示意如圖所示，設C、D間的距離為x，由幾何關系有： ……………………⑩ 設物塊上滑加速度為a′，由牛頓運動定律有： ……………………? 根據題意，要物塊與小球相遇，有： ……………………? 聯(lián)解⑩??得： ……………………? 6.解：（1）飛鏢落在斜面上有tanθ=y/x=gt22/(2v2t2) 得 t2=2v2tanθ/g=0.6s vy=gt2=6m/s, v==2m/s (2) 飛鏢落在斜面上的豎直分位移為 y=gt22/2=1.8m 得合位移 s=y/sinθ=3m 小球的運動時間 t1=s/v1=0.5s Δt= t2－ t1=0.1s 7.解：　(1)根據機械能守恒定律： mgR(1－cos 60)＝mv 得vB＝4 m/s. (2)小滑塊做勻減速運動至停止時距離最大， 0－v＝－2ax a＝μg＝5 m/s2 x＝1.6 m t＝＝0.8s x相＝vt＋vBt＝9.6m Q＝Ffx相＝9.6J. (3)小滑塊能通過N點的臨界條件： mg＝m P Q A N M C 根據機械能守恒關系： －mg2R＝mv2－mv 小滑塊在傳送帶上加速過程：v＝2ax′ x′＝8 m. 8、解:（1）設電場強度為E，CQ距離為L，對小環(huán)從C至N，由動能定理： ………… 由題意有 解得………… （2）設小環(huán)在A點速度為，對小環(huán)從C至A的過程，由動能定理： ………… 由小環(huán)在A點的受力分析及牛頓第二定律得：………… 由上式可得 ……… （3）小環(huán)首次到N點速度不為零，將向上運動，當速度為零時，若滿足 （i），即，小環(huán)將保持靜止。設此時小環(huán)距N點距離為，則對全程由動能定理： ………… 則克服摩擦力做功………… (ii) ，即，小環(huán)將來回往復運動，最終會在N點的速度減為零。對全程由動能定理： ………… 得克服摩擦力做功 ……… 9、解：（1）根據左手定則知，磁場B1的方向垂直紙面向外； ……………………① 粒子a在磁場B1中做圓周運動，由牛頓第二定律有： ……………………② 解②得：m ……………………③ （2）設粒子a在磁場B1中入射點A縱坐標yA，在磁場B1中運動周期為T1，由題意知： ……………………④ 解得yA=1.5m，結合yP=3m、r1=1m可以判定P恰為a粒子在磁場B1中的出射點，即a粒子在磁場B1中做圓周運動的圓心O1在y軸上； 作出粒子a的運動軌跡如圖所示。 …………⑤ 由圖中幾何關系得磁場B1的最小面積為： ……………………⑥ a粒子從P到Q做類平拋運動，運動時間為t，有： xQ=v0t ……………………⑦ ……………………⑧ 聯(lián)解⑥⑦⑧得： S=1.5m2 ……………………⑨ ……………………⑩ （3）設a粒子進入磁場B2時速度v的方向與x軸夾角為α，軌道半徑為r2，則： ……………………? ……………………? ……………………? 設a粒子在磁場B2中出射點C縱坐標為yC，b粒子在y軸上入射點M縱坐標為yM，由題意b粒子要與a正碰必在Q右側磁場區(qū)，且軌跡與a粒子軌跡恰對稱，所以b粒子在磁場中的入射點為C，由圖中幾何關系得： ……………………? ……………………? 因粒子a在Ⅱ象限和Ⅰ象限做圓周運動的周期T1=T2，所以，當a粒子到Q點時，b粒子在磁場中已運動了，即a、b粒子將在軌跡與x軸的交點N相遇，則： ……………………? 聯(lián)解??????得： ……………………? ……………………?