(课标人教版)2010年《高考风向标》物理第4章曲线运动万有引力定律单元测试题

第四章曲线运动、万有引力定律单元测试题第I卷（共48分）一、选择题共12小题．在每小题给出的四个选项中，有一个或一个以上选项符合题目要求，全部选对得4分，选不全得2分，有选错或不答的得0分．1．如图4-4-1所示，三名滑雪运动员从同一平台上的O点先后以速度Av、Bv、Cv沿水平方向跃出并分别落在A、B、C三点，如图4-4-1所示，所用时间分别为At、Bt、Ct则以下关系正确的是（）A．ABCvvv，ABCtttB．跃出时的速度关系无法确定，ABCtttC．跃出时的速度关系无法确定，ABCtttD.ABCvvv，ABCttt2．（2009广东六校二次联考）如图4-4-2所示为摩托车比赛转弯时的情形，若转弯路面是水平的，下列说法正确的是（）Ａ.水平路面对车身弹力的方向沿车身方向斜向上Ｂ.水平路面对车身弹力的方向垂直于水平路面竖直向上Ｃ.水平路面对车轮的静摩擦力和斜向上的弹力的合力作向心力Ｄ.仅由水平路面对车轮的静摩擦力作向心力3．（2008天津滨海新区）如图4-4-3所示，在一次地空演习中，离地H高处的飞机发射一颗炮弹，炮弹以水平速度v1飞出欲轰炸地面目标P，反应灵敏的地面拦截系统同时以速度v2竖直向上发射导弹进行拦截．设飞机发射炮弹时与拦截系统的水平距离为s，若拦截成功，不计空气阻力，则v1、v2的关系应满足（）A．v1=v2B．21vHsvC．21vsHvD．21vsHv4．（2008山东济宁）在交通事故中，测定碰撞瞬间汽车的速度对于事故责任的认定具有重要的作用．《中国汽车驾驶员》杂志曾给出一个估算碰撞瞬间车辆速度的公式：219.4hhLv，其中△L是被水平抛出的散落在事故现场路面上的两物体A、B沿公路方向上的水平距离，21hh、分别是散落物A、B在车上时的离地高度．只要用米尺测量出事故现场的△L、21hh、三个量，根据上述公式就能够估算出碰撞瞬间车辆的速度．则下列叙述正确的是（）A．A、B落地时间相同B．A、B落地时间差与车辆速度无关C．A、B落地时间差与车辆速度成正比D．A、B落地时间差和车辆碰撞瞬间速度的乘积等于△L5．（2008东莞第三次调研）某品牌电动自行车的铭牌如下：车型：20英寸（车轮直径：508mm）电池规格:36V12Ah(蓄电池)整车质量：40kg额定转速:210（转/分）外形尺寸：L1800mm×W650×H1100mm充电时间:2－8h电机：后轮驱动、直流永磁式电机额定工作电压/电流：36V/5A根据此铭牌中的有关数据，可知该车的额定时速约为（）A．15km/hB．18km/hC．20km/hD．25km/h6．（2009韶关一调）铁道部决定在前3次火车提速的基础上再实行两次大提速，旅客列车在500km左右实现“夕发朝至”，进一步适应旅客要求。为了适应提速的要求，下列说法正确的是()A．机车的功率可保持不变B．机车的功率必须增大C．铁路转弯处的路基坡度应加大D．铁路转弯处的路基坡度应减小7．我们经常在电视中看到男、女花样滑冰运动员手拉手在冰面上旋转并表演各种美妙的动作.现有甲、乙两名花样滑冰运动员，如图4-4-4所示，80＝甲Mkg,40＝乙Mkg,他们面对面拉着弹簧秤各自以他们连线上某一点为圆心做匀速圆周运动的溜冰表演，若两人相距0.9m,弹簧秤的示数为600N，则（）A．两人的线速度相同，约为0.4m/sB．两人的角速度相同，约为5.0rad/sC．两人的运动半径相同，都是0.45mD．两人的运动半径不同，甲的半径是0.3m、乙的半径是0.6m8．（2009四川攀枝花）光滑的水平轨道AB，与半径为R的光滑半圆形轨道BCD相切于B点，其中圆轨道在竖直平面内（如图4-4-5），B为最低点，D为最高点。一质量为m的小球以初速度v0沿AB运动，恰能通过最高点D，则（）A．R越大，v0越大B．R越大，小球经过B点后的瞬间对轨道的压力越大C．R越大，小球经过B点后的瞬间对轨道的压力越小D．m越大，v0越大9．（2009中山市四校联考）我国载人飞船“神舟七号”的顺利飞天，极大地振奋了民族精神。“神七”在轨道飞行过程中，宇航员翟志钢跨出飞船，实现了“太空行走”，当他出舱后相对于飞船静止不动时，以下说法正确的是（）A．他处于平衡状态B．他不受任何力的作用C．他的加速度不为零D．他的加速度恒定不变10．（2008江苏东台）我国于2007年10月24日发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的路线示意图如图4-4-6所示．卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测．已知地球与月球的质量之比为a，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b，卫星在停泊轨道与工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则（）A．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为baB．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为3bC．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的向心加速度之比为2baD．卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度11．（2008江苏扬州）“嫦娥一号”是我国的首颗绕月人造卫星，以中国古代神话人物嫦娥命名，于北京时间2007年10月24日18时05分在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭将其成功送入太空，它的发射成功，标志着我国实施绕月探测工程迈出重要一步．假定地球、月亮都是静止不动，用火箭从地球沿地月连线向月球发射一探测器．假定探测器在地球表面附近脱离火箭．用W表示探测器从脱离火箭处飞到月球过程中克服地球引力做的功，用EK表示探测器脱离火箭时的动能，若不计空气阻力，则（）A．EK必须大于或等于W，探测器才能到达月球B．EK小于W，探测器也可能到达月球C．EK=W/2，探测器一定能到达月球D．EK=W/2，探测器一定不能到达月球12．（2008上海长宁区质检）如图4-4-7所示，据新华网报道，在11月5日前后，嫦娥一号将迎来奔月旅程的最关键时刻——实施首次“刹车”减速．在接近月球时，嫦娥一号将要利用自身的火箭发动机点火减速，以被月球引力俘获进入绕月轨道．这次减速只有一次机会，如果不能减速到一定程度，嫦娥一号将一去不回头离开月球和地球，漫游在更加遥远的深空；如果过分减速，嫦娥一号则可能直接撞击月球表面．该报道的图示如下．则下列说法正确的是（）A．实施首次“刹车”的过程，将使得嫦娥一号损失的动能转化为势能，转化时机械能守恒．B．嫦娥一号被月球引力俘获后进入绕月轨道，并逐步由椭圆轨道变轨到圆轨道．C．嫦娥一号如果不能减速到一定程度，月球对它的引力将会做负功．D．嫦娥一号如果过分减速，月球对它的引力将做正功，撞击月球表面时的速度将很大．第II卷（共102分）二、解答题．解答过程要写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.13．（12分）一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系.（1）首先，他们让一砝码做半径r为0.08m的圆周运动，数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω，如下表．请你根据表中的数据在图4-4-8所示的坐标上绘出F-ω的关系图像.（2）通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比．你认为，可以通过进一步的转换，通过绘出____________关系图像来确定他们的猜测是否正确．（3）在证实了F∝ω2之后，他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m，又得到了两条F-ω图像，他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中，如图4-4-9所示．通过对三条图像的比较、分析、讨论，他们得出F∝r的结论，你认为他们的依据是_____________________________．（4）通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F=kω2r，其中比例系数k的大小为__________，单位是________．14．（12分）铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关，还取决与火车在弯道上行驶的速度，表一是铁路设计人员技术手册中弯道半径r与对应的轨道高度差h：（1）根据表一中的数据，计算出每个弯道的轨道半径的倒数，填入表二中，并根据表中的数据在给定的h—1/r坐标（图4-4-10）中做出试导出h—1/r图象，根据图象可得出h与r关系是：．（2）铁路建成以后，火车在通过弯道时，为保证安全，要求内、外轨对车轮均不产生侧向力，又已知我国铁路内、外轨的间距设计值为L=1435mm，结合表中数据计算出我国火车的转弯速率v=．（以kn/h为单位，结果取整数，当路轨倾角很小时有:sinθ≈tanθ）．（3）随着人民生活节奏的加快，对交通运输的快捷提出了跟高的要求，为了提高运输能力，国家对铁路不断进行提速，这就要求铁路转弯速率也需要提高，请你根据上述计算和表格分析提出应采取怎样的有效措施？至少提出两点：①．实验序号12345678F/N2.421.901.430.970.760.500.230.06ω/rad·s-128.825.722.018.015.913.08.54.3②．15．（2009江苏南通）（14分）如图4-4-11所示，一位质量m=60kg参加“挑战极限”的业余选手，要越过一宽度为s=2.5m的水沟，跃上高为h=2.0m的平台，采用的方法是：人手握一根长L=3.25m的轻质弹性杆一端，从A点由静止开始匀加速助跑，至B点时，杆另一端抵在O点的阻挡物上，接着杆发生形变、同时脚蹬地，人被弹起，到达最高点时杆处于竖直，人的重心在杆的顶端，此刻人放开杆水平飞出，最终趴落到平台上，运动过程中空气阻力可忽略不计．（1）设人到达B点时速度vB=8m/s，人匀加速运动的加速度a=2m/s2，求助跑距离sAB．（2）人要到达平台，在最高点飞出时刻速度v至少多大？（取g=10m/s2）（3）设人跑动过程中重心离地高度H=0.8m，在（1）、（2）问的条件下，在B点蹬地弹起瞬间，人至少再做多少功？16．（2009广东六校二次联考）（14分）质量为m的小球由长度分别为La和Lb的轻绳a和b分别系于一轻质木架上的Ａ点和Ｃ点，绳a沿竖直方向，绳b沿水平方向，如图4-4-12所示．当整个装置绕轴ＢＣ以一定的角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动．当小球运动到图示位置时，绳b被烧断，同时木架停止转动．①若整个装置绕轴ＢＣ原来匀速转动的角速度ω足够大，试说明绳b被烧断，同时木架停止转之后小球开始在什么平面上做什么运动？②为了保证小球恰能继续做圆周运动，求整个装置绕轴ＢＣ原来匀速转动的角速度ω．17．（2009山东烟台）（16分）如图4-4-13所示，一玩滚轴溜冰的小孩（可视作质点）质量为m=30kg，他在左侧平台上滑行一段距离后以3m/s的速度从平台右侧水平滑出，而后恰能无碰撞地沿圆弧切线方向从A点进入竖直面内的光滑圆弧轨道，并沿轨道下滑，A、B为圆弧两端点，其连线水平．对应圆心角为θ=106°，当小孩通过圆弧最低点时，对轨道的压力大小为915N．（计算中取g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：（1）小孩自滑离平台至进入圆弧轨道所用的时间（2）圆弧轨道的半径18．（2009佛山）（16分）新华社北京10月24日电,24日18时29分，星箭成功分离之后，嫦娥一号卫星进入半径为205公里的圆轨道上绕地球做圆周运动,卫星在这个轨道上“奔跑”一圈半后，于25日下午进行第一次变轨,变轨后，卫星轨道半径将抬高到离地球约600公里的地方（如图4-4-14）.已知地球半径为R，表面重力加速度为g，质量为m的嫦娥一号卫星在地球上空的万有引力势能为rmgREp2-＝,（以无穷远处引力势能为零），r表示物体到地心的距离.（1）质量为m的嫦娥一号卫星以速率v在某一圆轨道上绕地球做圆周运动,求此时卫星距地球地面高度h1；（2）要使嫦娥一号卫星上升,从离地高度h1再增加h的轨道上做匀速圆周