2019高考物理课时作业（三）（含解析） 10页

课时作业(三)一、选择题(共10个小题，1、4、6、7为多选，其余为单选，每题5分共50分)1．(2018·湖北一模)如图所示，某人从同一位置O以不同的水平速度投出三枚飞镖A、B、C，最后都插在竖直墙壁上，它们与墙面的夹角分别60°、45°、30°，图中飞镖的取向可认为是击中墙面时的速度方向，不计空气阻力．则下列说法正确的是(　　)A．三只飞镖做平抛运动的初速度一定满足vAO＞vBO＞vCOB．插在墙上的三只飞镖的反向延长线一定交于同一点C．三只飞镖击中墙面的速度满足vA＜vB＜vCD．三只飞镖击中墙面的速度一定满足vA＝vC＞vB答案　ABD解析　A项，飞镖做平抛运动，水平分运动，有：x＝v0t，速度与竖直方向夹角的正切值为：tanα＝＝，联立解得：v0＝，故vAO＞vBO＞vCO，故A项正确；B项，飞镖做平抛运动，速度的反向延长线通过水平分位移的中点，而飞镖的指向表示瞬时速度的方向，故插在墙上的三只飞镖的反向延长线一定交于同一点，故B项正确；C、D两项，根据平行四边形定则并结合几何关系，有：v＝＝＝＝，故vA＝vC＝＝，vB＝，故vA＝vC＞vB，故C项错误，D项正确；故选：A、B、D三项．2．(2017·课标全国Ⅰ)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)．速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是(　　)A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大n答案　C解析　发球机发出的球，速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网，原因是发球机到网的水平距离一定，速度大，则所用的时间较少，球下降的高度较小，容易越过球网，故C项正确，A、B、D三项错误．故选C项．3.(2016·北京)如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动．下列说法正确的是(　　)A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量答案　B解析　从轨道1变轨到轨道2，需要加速逃逸，故A项错误；根据公式G＝ma可得a＝G，故只要距离相同，加速度大小就相同，由于卫星在轨道1做椭圆运动，运动半径在变化，所以运动过程中的加速度在变化，B项正确，C项错误；卫星在轨道2做匀速圆周运动，运动过程中的速度方向时刻在变，所以动量方向不同，D项错误．考点　考查了万有引力定律的应用4．(2017·抚顺一模)研发卫星的成本高，提高卫星的使用寿命是节约成本的方法之一，如图甲所示的“轨道康复者”航天器可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，从而延长卫星的使用寿命．图乙是“轨道康复者”在某次拯救一颗地球同步卫星前，二者在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动的示意图，此时二者的连线通过地心，“轨道康复者”与同步卫星的轨道半径之比为1∶4.若不考虑“轨道康复者”与同步卫星之间的万有引力，则下列说法正确的是(　　)A．在图示轨道上，“轨道康复者”的周期为6hB．在图示轨道上，“轨道康复者”加速度大小是同步卫星加速度大小的4倍C．在图示轨道上，“轨道康复者”的线速度大小是同步卫星线速度大小的2倍nD．若要对该同步卫星实施拯救，“轨道康复者”可从图示轨道上进行加速后再与同步卫星对接答案　CD分析　卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出线速度、向心加速度、周期，然后分析答题；卫星加速会做离心运动．解析　A项，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G＝m()2r，解得：T＝2π，则＝＝＝，T轨道康复者＝T同步卫星＝×24＝3h，故A项错误；B项，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G＝ma，解得，加速度：a＝，则：＝＝()2＝，故B项错误；C项，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G＝m，解得，线速度：v＝，＝＝＝，故C项正确；D项，“轨道康复者”从图示轨道上进行加速做离心运动，然后与同步卫星对接进行施救，故D项正确；故选C、D两项．5．(2017·淮南一模)在中轴线竖直且固定的光滑圆锥形容器中，固定了一根光滑的竖直细杆，细杆与圆锥的中轴线重合，细杆上穿有小环(小环可以自由转动，但不能上下移动)，小环上连接了一轻绳，与一质量为m的光滑小球相连，让小球在圆锥内做水平面上的匀速圆周运动，并与圆锥内壁接触，如图所示，图(a)中小环与小球在同一水平面上，图(b)中轻绳与竖直轴成θ角，设(a)图和(b)图中轻绳对小球的拉力分别为Ta和Tb，圆锥内壁对小球的支持力分别为Na和Nb，则在下列说法中正确的是(　　)A．Ta一定为零，Tb一定为零B．Ta可以为零，Tb可以为零C．Na一定不为零，Nb一定不为零D．Na可以为零，Nb可以为零答案　B分析　小球在圆锥内做匀速圆周运动，对小球进行受力分析，合外力提供向心力，n根据力的合成原则即可求解．解析　对(a)图中的小球进行受力分析，小球所受的重力，支持力的合力的方向可以指向圆心提供向心力，所以Ta可以为零，若Na等于零，则小球所受的重力及绳子拉力的合力方向不能指向圆心而提供向心力，所以Na一定不为零；对(b)图中的小球进行受力分析，若Tb为零，则小球所受的重力、支持力的合力的方向可以指向圆心提供向心力，所以Tb可以为零，若Nb等于零，则小球所受的重力及绳子拉力的合力方向也可以指向圆心而提供向心力，所以Nb可以为零；故B项正确．A、C、D三项错误；故选B项．6．(2016·课标全国Ⅲ)如图，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则(　　)A．a＝　　　　B．a＝C．N＝D．N＝答案　AC解析　质点P下滑过程中，重力和摩擦力做功，根据动能定理可得mgR－W＝mv2，根据公式a＝，联立可得a＝，A项正确，B项错误；在最低点重力和支持力的合力充当向心力，摩擦力水平，不参与向心力，故根据牛顿第二定律可得N－mg＝ma，代入可得N＝，C项正确，D项错误．7．(2017·江苏)“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约380km的圆轨道上飞行，则其(　　)A．角速度小于地球自转角速度B．线速度小于第一宇宙速度C．周期小于地球自转周期D．向心加速度小于地面的重力加速度答案　BCD解析　A项，根据卫星的速度公式v＝和v＝rω，得：ω＝.将“天舟一号”与地球同步卫星比较，由于“天舟一号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，n所以“天舟一号”的角速度大于地球同步卫星的角速度，而地球同步卫星的角速度等于地球自转角速度，所以其角速度大于地球自转角速度．故A项错误．B项，第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度，知其线速度小于第一宇宙速度．故B项正确．C项，由T＝知“天舟一号”的周期小于地球同步卫星的周期，而地球同步卫星的周期等于地球自转周期，所以其周期小于地球自转周期．故C项正确．D项，由a＝＝知，其向心加速度小于近地卫星的向心加速度，而近地卫星的向心加速度约等于地面的重力加速度，所以其向心加速度小于地面的重力加速度．故D项正确．8．(2018·贵州二模)2018年1月9日11时24分，我国在太原卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭，将“高景一号”03、04星成功发射升空，这两颗卫星是0.5米级高分辨率遥感卫星，他们均在离地面高度均为530km的轨道上绕地球做匀速圆周运动．以下说法正确的是(　　)A．这两颗卫星运行速率比地球同步卫星的速率小B．这两颗卫星的加速度比地球同步卫星的加速度大C．这两颗卫星的动能一定比地球同步卫星的动能大D．这两颗卫星中任意一颗一天可看见6次日出答案　B解析　由万有引力提供向心力得：G＝mr＝m＝ma；可得周期为：T＝2π，线速度为：v＝.A项，由于“高景一号”的轨道高度小于同步卫星的轨道高度，所以“高景一号”的线速度大于同步卫星的速率．故A项错误；B项，由：G＝ma可得加速度为：a＝，由于“高景一号”的轨道高度小于同步卫星的轨道高度，所以“高景一号”的加速度大于同步卫星的加速度．故B项正确；C项，动能：Ek＝mv2，由于不知道这两颗卫星与同步卫星的质量关系，所以不能判断出动能大小关系．故C项错误；D项，只知道卫星的高度，其余的物理量都不知道，所以不能计算出卫星的周期，就不能确定这两颗卫星中任意一颗是否在一天可看见6次日出，故D项错误；故选B项．9．(2017·门头沟区二模)2016年2月11日，美国科学家宣布探测到引力波，证实了爱因斯坦100年前的预测，弥补了爱因斯坦广义相对论中最后一块缺失的“拼图”．双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动，测得a星的周期为T，an、b两颗星的距离为l、a、b两颗星的轨道半径之差为Δr(a星的轨道半径大于b星的)，则(　　)A．b星的周期为TB．a星的线速度大小为C．a、b两颗星的半径之比为D．a、b两颗星的质量之比为答案　B解析　A项，双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，则周期相等，所以b星的周期为T，故A项错误；B项，根据题意可知，ra＋rb＝l，ra－rb＝Δr，解得ra＝，rb＝，则a星的线速度大小va＝＝，＝，故B项正确，C项错误；D项，双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有maω2ra＝mbω2rb，解得＝＝，故D项错误，故选B项．10．太阳系中某行星运行的轨道半径为R0，周期为T0.但天文学家在长期观测中发现，其实际运行的轨道总是存在一些偏离，且周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离(行星仍然近似做匀速圆周运动)．天文学家认为形成这种现象的原因可能是该行星外侧还存在着一颗未知行星．假设两行星的运行轨道在同一平面内，且绕行方向相同，则这颗未知行星运行轨道的半径R和周期T是(认为未知行星近似做匀速圆周运动)(　　)A．T＝B．T＝T0C．R＝R0D．R＝R0答案　B解析　某行星实际运行的轨道周期性地每隔t0发生一次最大偏离，可知每隔t0该行星与外侧的未知行星相距最近，则应满足(－)t0＝2π，解得T＝，故B项正确，A项错误．由＝mr得T2∝r3，所以＝，所以R＝＝＝＝R0，故C、D两项均错误．二、实验题(共12分)11．(2018·涪城区校级模拟)在做“研究平抛运动”的实验中，n为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置．实验操作的主要步骤如下：A．在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直B．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹AC．将木板沿水平方向向右平移一段距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹BD．将木板再水平向右平移同样距离x，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹C若测得A、B间距离为y1，B、C间距离为y2，已知当地的重力加速度为g.①关于该实验，下列说法中正确的是________A．斜槽轨道必须尽可能光滑B．每次释放小球的位置可以不同C．每次小球均须由静止释放D．小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h，之后再由机械能守恒定律求出②根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式为v0＝________．(用题中所给字母表示)③实验完成后，该同学对上述实验过程进行了深入的研究，并得出如下的结论，其中正确的是________．A．小球打在B点时的动量与打在A点时的动量的差值为Δp1，小球打在C点时的动量与打在B点时动量的差值为Δp2，则应有Δp1∶Δp2＝1∶1B．小球打在B点时的动量与打在A点时的动量的差值为Δp1，小球打在C点时的动量与打在B点时动量的差值为Δp2，则应有Δp1∶Δp2＝1∶2C．小球打在B点时的动能与打在A点时的动能的差值为ΔEk1，小球打在C点时的动能与打在B点时动能的差值为ΔEk2，则应有ΔEk1∶ΔEk2＝1∶1D．小球打在B点时的动能与打在A点时的动能的差值为ΔEk1，小球打在C点时的动能与打在B点时动能的差值为ΔEk2，则应有ΔEk1∶ΔEk2＝1∶3n答案　①C　②x　③A解析　①A项，斜槽轨道是否光滑，不会影响做平抛运动，只要使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动．故A项错误．B、C项，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故B项错误，C项正确．D项，假如斜槽是光滑的，则小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h，之后再由机械能守恒定律求出，故D项错误；故选C项．②在竖直方向上：Δy＝y2－y1＝gt2水平方向上：x＝v0t联立方程解得：v0＝x.③A、B项，依据动量定理：mv2－mv1＝mgt，由于水平位移相同，则它们的运动时间相等，因此应有Δp1∶Δp2＝1∶1，故A项正确，B项错误；C、D两项，根据动能定理，ΔEk′－ΔEk＝mg·Δy，虽然它们的运动时间相等，但由于竖直方向不是初速度为零，那么竖直方向的位移不是1∶3，因此ΔEk1∶ΔEk2≠1∶3，故C、D两项错误；故选A项．三、计算题(共3个小题12题12分，13题12分，14题14分共38分)12.(2017·天津)我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体．假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响．则组合体运动的线速度大小及向心加速度大小分别是多少？答案　R　g()2解析　在地球表面的物体受到的重力等于万有引力，有：mg＝G得：GM＝R2g，根据万有引力提供向心力有：G＝，得v＝＝＝R；根据万有引力定律和牛顿第二定律可得，卫星所在处的加速度，G＝ma，n得a＝＝＝g()2.13．(2018·甘肃一模)如图所示，水平地面与一半径为l的竖直光滑圆弧轨道相接于B点，轨道上的C点位置处于圆心O的正下方．距地面高度为l的水平平台边缘上的A点，质量为m的小球以v0＝的速度水平飞出，小球在空中运动至B点时，恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道．小球运动过程中空气阻力不计，重力加速度为g，试求：(1)B点与抛出点A正下方的水平距离x；(2)圆弧BC段所对的圆心角θ；(3)小球滑到C点时，对轨道的压力．答案　(1)B点与抛出点A正下方的水平距离为2l.(2)圆弧BC段所对的圆心角θ为45度．(3)小球滑到C点时，对轨道的压力为(7－)mg.解析　(1)根据l＝gt2，解得t＝.则水平距离x＝v0t＝·＝2l.(2)小球到达B点时，竖直方向上的分速度vy＝gt＝，因为v0＝.则小球速度与水平方向的夹角为45°根据几何关系知，圆弧BC段所对的圆心角θ为45度．(3)vB＝v0＝2.根据动能定理得，mgl(1－cos45°)＝mvC2－mvB2N－mg＝m联立解得N＝(7－)mg.则小球滑到C点时，对轨道的压力为(7－)mg.14．(2018·孝义市一模)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，2018n年左右我国将进行第一次火星探测．图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2t0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t0，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k1，质量的比值为k2，地球表面附近的重力加速度为g，求：(1)探测器悬停时发动机对探测器施加的力．(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)探测器悬停时发动机对探测器施加的力为mg.(2)探测器悬停时具有的重力势能为.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′根据重力等于万有引力有：mg＝G和mg′＝G.联立解得：g′＝g；探测器悬停时，根据力的平衡可知，此时发动机对探测器施加的力F＝mg′＝mg.(2)设重新开启发动机时探测器速度为v，则v＝2g′t0，所以探测器悬停时距火星表面高度h＝·3t0，解得：h＝gt02，探测器悬停时具有的重力势能Ep＝mg′h＝.