高一物理下学期期末复习教育科学版 20页

高一物理期末复习教育科学版 ‎ ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 高一期末复习 二. 知识网络：‎ 三. 重点回顾：‎ 专题一：应用万有引力定律研究天体的运动 ‎1、基本方法 建立天体运动的模型把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供。‎ 根据以上关系结合天文观测（如观测到其卫星运行的线速度或周期）可以估测该天体的质量，进而进行其他运算。‎ ‎2、天体质量M、密度的估算 测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R和周期T，由 得 ‎（为天体的半径）当卫星沿天体表面绕天体运行时，，则 ‎3、在某天体表面物体所受重力和万有引力近似相等，该关系用，即，式中M为该天体质量，g为该天体表面的重力加速度，R为该天体半径，结合该关系可以很方便地处理一些天体运动问题。‎ 专题二：人造卫星和宇宙速度 ‎1、卫星的绕行速度、角速度、周期与半径R的关系 ‎（1）线速度：由，得，所以R越大，v越小。‎ ‎（2）角速度：由，得，所以R越大，越小。‎ ‎（3）周期：由R，得，所以R越大，T越小。‎ ‎2、人造卫星 对于人造地球卫星，由，得，该速度指的是人造地球卫星在轨道上的运行速度，其大小随轨道半径增大而减小。但由于人造地球卫星发射过程中要克服地球引力做功，增大势能，所以将卫星发射到离地球越远的轨道上，在地面所需要的发射速度就越大。‎ ‎3、三种宇宙速度 ‎（1）第一宇宙速度（环绕速度），是人造地球卫星的最小发射速度，也是最大环绕速度。‎ ‎（2）第二宇宙速度（脱离速度），是使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。‎ ‎（3）第三宇宙速度（逃逸速度），是使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。‎ ‎4、地球同步卫星 所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的，和地球自转具有同周期的卫星，T＝24h同步卫星必须定点在赤道上空，距地面高度为，运行速率为 专题三：动能定理及其应用 ‎1、动能定理描述的是力的空间积累效应，反映的是物体所受合力对空间的积累导致物体的初、末状态动能发生变化，表明了物体所受合力做的功与初、末状态动能变化量的关系，所以对物体从初状态到末状态的过程中运动性质、运动轨迹、是否是恒力做功等不必追究，也就是说动能定理不考虑物体运动的细节。‎ ‎2、合力做功可理解为各阶段合力做功的代数和或各个力做功的代数和，当物体的运动由几个物理过程组成，又不需要研究中间状态，可以对整个物理过程去研究，这就体现出运用动能定理解题过程简明，方法巧妙的优越性。但要注意运用动能定理还必须强调对物体的受力分析以及物理过程的选择。‎ ‎3、应用动能定理解题，一般比应用牛顿第二定律结合运动学公式解题要简便，在应用动能定理解题时，要注意以下几点。‎ ‎（1）正确分析物体受力，要考虑物体所受的所有外力，包括重力。‎ ‎（2）要弄清各个外力做功的情况，计算时应把各已知功的正、负号代入动能定理的表达式。‎ ‎（3）有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，导致物体的运动包含几个物理过程，物体运动状态，受力等情况均发生变化，因此在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别对待。‎ 专题四：机械能守恒定律及其应用 ‎1、应明确机械能守恒定律研究的对象是一个系统，这个系统通常有三种组成形式 ‎（1）由物体和地球组成；‎ ‎（2）由物体和弹簧组成；‎ ‎（3）由物体，弹簧和地球组成。‎ ‎2、机械能守恒的理解 对系统而言，只有重力或弹力做功，系统的机械能守恒，系统内的重力和弹力做功只会使机械能相互转化或使机械能转移，机械能的总量不变；如果系统所受的外力对系统内的物体做功，会使系统的机械能增加；如果有系统内部的耗散力（如摩擦力）做了功，则会使系统的一部分机械能转化成内能，从而使系统的机械能减少。‎ ‎3、系统机械能是否守恒的判断 ‎（1）利用机械能的定义：若物体在水平面上做匀速直线运动，其动能、势能均不变，其机械能总量不变，若一个物体沿斜面匀速下滑，其动能不变，重力势能减少，机械能减少。此类判断比较直观，但仅能判断难度不大的判断题。‎ ‎（2）利用机械能守恒的条件，即系统只有重力（和弹簧的弹力）做功，系统的机械能守恒。‎ ‎（3）除重力（和弹簧的弹力）做功外，还有其他的力做功，若其他力做功之和为零，物体的机械能守恒；反之，物体的机械能将不守恒。‎ ‎4、应用机械能守恒定律列方程的两条基本思路 ‎（1）守恒观点：初状态机械能等于末状态机械能，即 ‎（2）转化观点：动能（或势能）的减少量等于势能（或动能）的增加量，即 专题五：功能关系的理解与应用 功是能转化的量度，做功的过程就是能量的转化过程，做了多少功，就有多少能量发生了转化，功是能量转化的量度，在力学中，功能关系的主要形式有下列几种：‎ ‎（1）合外力的功等于物体动能的增量。即。‎ ‎（2）重力做功，重力势能减少；克服重力做功，重力势能增加，由于“增量”是末状态量减去初状态量，所以重力的功等于重力势能增量的负值。即。‎ ‎（3）弹簧的弹力做的功等于弹性势能增量的负值。即。‎ ‎（4）除系统内的重力和弹簧的弹力外，其他力做的总功等于系统机械能的增量。即。‎ ‎【典型例题】‎ 例1. 用m表示地球通信卫星（同步卫星）的质量，h表示它离地面的高度，表示地球的半径，表示地球表面处的重力加速度，表示地球自转的角速度，则通信卫星所受地球对它的万有引力的大小为（ ）‎ A. 0 B. ‎ C. D. 以上结果都不正确 解析：这是一道高考题，对同学们来说具有一定难度，解题时不仅要明确各字母的物理意义，还要善于观察各选项的特点，灵活组建方程。‎ 选项B中有地球表面重力加速度，因此用，‎ 由得 因此，故B对。‎ 选项C的特点是有两个量，将两项中的量统一到了一项中，没有距离h、的量，因此结果中可设法消去一项。‎ 得 又，得 答案：BC 点拨：本题中，三个等式都用到，在求解时，应分析题目特点，选用合适的等式。‎ 例2. 同步卫星离地心距离为r，运行速率为，加速度为，地球赤道上物体随地球自转的向心加速度为，第一宇宙速度为，地球半径为R，则（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ 解析：由于是同步卫星速度，是第一宇宙速度，即绕地面附近运行的卫星速度，所以，故选项D正确，选项C错误。‎ 对于卫星加速度可有两种算法：‎ 方法1：由 方法2：（为同步卫星的角速度）‎ 而赤道上物体随地球自转时其向心力不是万有引力，故其加速度不能由上面的方法1求得，只能由方法2来求，即（为地球自转角速度）‎ 又因为，所以 故选项A正确，选项B错误。‎ 答案：AD 点拨：赤道上物体受地球的万有引力作用，其中一个分力提供物体随地球自转做圆周运动的向心力，产生向心加速度，另一个分力为重力，即（R为地球半径），而卫星的向心加速度由万有引力提供，即，不能将赤道上物体与赤道上绕地球表面运行的卫星相混淆。‎ 例3. 如图所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转的角速度为 ‎，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。‎ ‎（1）求卫星B的运行周期；‎ ‎（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？‎ 解析：（1）由万有引力定律和向心力公式得 联立①②得 ‎ ③‎ ‎（2）由题意得 ‎ ④‎ 由③得 ‎ ⑤‎ 代入④得 答案：（1） （2）‎ 误区点拨：‎ A、B两卫星都是地球的环绕卫星，都可用万有引力提供向心力来求解，但是地球的质量题目中并没有告知，可假设有一个贴近地面飞行的卫星，利用万有引力等于地面附近的重力进行代换。从A、B两卫星相距最近，到它们再一次相距最近，转得快的卫星应比转得慢的卫星多转一圈，利用匀速圆周运动规律来求解。‎ 例4.图是简化后的跳台滑雪的雪道示意图，整个雪道由倾斜的助滑雪道AB和着陆雪道DE，以及水平的起跳平台CD组成，AB与CD圆滑连接。运动员从助滑雪道AB上由静止开始，在重力作用下，滑到D点水平飞出，不计飞行中的空气阻力，经2s在水平方向飞行了‎60m，落在着陆雪道DE上，已知从B点到D点运动员的速度大小不变。（g取）求：‎ ‎（1）运动员在AB段下滑到B点时的速度大小。‎ ‎（2）若不计阻力，运动员在AB段下滑过程中下降的高度。‎ ‎（3）若运动员的质量为‎60kg，在AB段下降的实际高度是‎50m，此过程中他克服阻力所做的功为多少。‎ 解析：（1）运动员从D点飞出时的速度。‎ 依题意，下滑到助滑雪道末端B点的速度大小是‎30m/s。‎ ‎（2）下滑过程中机械能守恒，有，‎ 下降高度为。‎ ‎（3）根据能量关系，有，‎ 运动员克服阻力做功 答案：（1）‎30m/s （2）‎45m （3）3000J 考点点拨：本题涉及平抛运动、机械能守恒和能量关系的知识，考查了考生分析问题的能力，求解本题要求分清物理过程，找出物理过程所对应的规律。‎ 例5. 如图所示，轻弹簧k一端与墙相连，质量为‎4kg的木块沿光滑的水平面以‎5m/s的速度运动并压缩弹簧k，求弹簧在被压缩过程中最大的弹性势能及木块速度减为‎3m/s时弹簧的弹性势能。‎ 解析：当木块的速度减为零时，弹簧的压缩量最大，弹性势能最大，设弹簧的最大弹性势能为，木块和弹簧组成的系统机械能守恒 则有 当木块速度为时，弹簧的弹性势能为，则 答案：50J 32J 点拨：弹性势能与动能间的转化也符合机械能守恒定律。‎ 例6. 质量为m＝‎4000kg的汽车，额定输出功率为P＝60kW。当它从静止出发沿坡路前进时，每行驶‎100m，升高‎5m，所受阻力大小为车重的0.1倍，g取，试求：‎ ‎（1）汽车能否保持牵引力为8000N不变在坡路上行驶？‎ ‎（2）汽车在坡路上行驶时能达到的最大速度为多大？这时牵引力为多大？‎ ‎（3）如果汽车用4000N的牵引力以‎12m/s的初速度上坡，到达坡顶时，速度为 ‎4m‎/s，那么汽车在这一段路程中的最大功率为多少？平均功率是多少？‎ 解析：汽车能否保持牵引力为8000N上坡要考虑两点：第一，牵引力是否大于阻力？第二，汽车若一直加速，其功率是否将超过额定功率，依P＝F·v解。‎ 分析汽车上坡过程中受力情况如图所示：牵引力F，重力，阻力，支持力，依题意 ‎（1）汽车上坡时，若N，而即汽车将加速上坡，速度不断增大，其输出功率P＝Fv也不断增大，长时间后，将超出其额定输出功率。所以，汽车不能保持牵引力为8000N不变上坡。‎ ‎（2）汽车上坡时，速度越来越大，必须不断减小牵引力保证输出功率不超过额定输出功率，当牵引力时，汽车加速度为零，速度增大到最大，设为，则 这时牵引力 ‎（3）若牵引力N，汽车上坡时，速度不断减小，所以，最初的功率即为最大。‎ 整个过程中，平均功率为 答案：（1）不能 （2）‎10m/s 6000N （3）48kW 32kW 点拨：本题考查了汽车牵引力恒定时功率的计算，不少同学在得到 后，立即作出结论：汽车可以保持牵引力8000N不变上坡，而没有考虑到汽车由于加速，速度不断增大，其功率不断增大，如果坡路足够长，这种运动方式是不允许的。‎ ‎【模拟试题】（答题时间：90分钟）‎ ‎1、从空中平抛一个物体，不计空气阻力，物体落地时，末速度与水平方向的夹角为，取地面物体重力势能为零，则物体抛出时，其动能与重力势能之比为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎2、设月球绕地球运动的周期为27天，则地球的同步卫星到地球中心的距离r与月球中心到地球中心的距离R之比为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎3、如图1所示，在地面上以速度抛出质量为m的物体，抛出后物体落在比地面低h的海平面上。若以地面为零势能参考面，且不计空气阻力，则（ ）‎ 图1‎ A. 物体在海平面的重力势能为mgh B. 重力对物体做的功为mgh C. 物体在海平面上的动能为 D. 物体在海平面上的机械能为 ‎4、物体从空中以的加速度加速向地面运动，若物体在运动过程中不计空气阻力，则物体的机械能（ ）‎ A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 上述情况均有可能 ‎5、在同一平台上的O点抛出的3个物体做平抛运动的轨迹如图2所示，则3个物体做平抛运动的初速度的关系和3个物体做平抛运动的时间的关系分别是（ ）‎ 图2‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎6、在高度为h的同一位置向水平方向同时抛出两个小球A和B，若A球的初速度大于B球的初速度，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. A球比B球先落地 B. 在飞行过程中的任一段时间内，A球的水平位移总是大于B球的水平位移 C. 若两球在飞行中遇到一堵墙，A球击中墙的高度大于B球击中墙的高度 D. 在空中飞行的任意时刻，A球的速率总是大于B球的速率 ‎7、如图3所示，质量为m的物体置于光滑水平面上，一根绳子跨过定滑轮一端固定在物体上，另一端在力F作用下，以恒定速度竖直向下运动，物体由静止开始运动到绳与水平方向夹角过程中，绳中拉力对物体做的功为（ ）‎ 图3‎ A. B. C. D. ‎ ‎8、如图4所示，M为固定在桌面上的异形木块，abcd为圆周的光滑轨道，a为轨道最高点，de面水平且与圆心等高，今将质量为m的小球在d点的正上方高为h处由静止释放，使其自由下落到d处后，又切入圆轨道运动，则下列说法正确的是（ ）‎ 图4‎ ‎①在h一定的条件下，释放后小球的运动情况与球的质量有关 ‎②只要改变h的大小，就能使小球在通过a点之后既可能落回轨道之内，又可能落到de面上 ‎③无论怎样改变h的大小，都不可能使小球在通过a点之后，又落回轨道之内 ‎④要使小球飞出de面之外（即落在e的右边）是可能的 A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④‎ ‎9、如图5所示，质量为M的物体穿在离心机的水平光滑滑竿上，M用绳子与另一质量为m的物体相连。当离心机以角速度旋转时，M离转轴轴心的距离是r，当增大到原来的2倍时，调整M离转轴的距离，使之达到新的稳定状态，则（ ）‎ 图5‎ A. M受到的向心力增大 B. M离转轴的距离是r/4‎ C. M离转轴的距离是r/2‎ D. M的线速度增大到原来的2倍 ‎10、图6所示，做平抛运动的小球的初动能为6J，不计一切阻力，它落在斜面上P点时的动能为（ ）‎ 图6‎ A. 12J B. 10J C. 14J D. 8J ‎11、如图7所示，A球用线悬挂且通过弹簧与B球相连，两球质量相等。当两球都静止时，将悬线烧断，下列说法正确的是 图7‎ A. 线断瞬间，A球的加速度大于B球的加速度 B. 线断后最初一段时间里，重力势能转化为动能和弹性势能 C. 在下落过程中，两小球、弹簧和地球组成的系统机械能守恒 D. 线断后最初一段时间里，动能的增加大于重力势能的减少 ‎12、起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，作出重物运动的速度图象如图8所示，则钢索拉力的功率P随时间t变化的图象可能是图9中的（ ）‎ 图8‎ 图9‎ ‎13、下面关于人造地球卫星的说法中，正确的是（已知地表附近的重力加速度为g，地球半径为R）（ ）‎ A. 卫星在圆轨道上运行的线速度的大小在‎7.9km/s~‎11.2km/s之间 B. 卫星在圆轨道上运动的线速度的大小与地球自转的快慢无关 C. 同步卫星的线速度的大小为 D. 卫星的轨道半径越大，其周期就越小 ‎14、如图10所示，轻质弹簧原长L，竖直固定在地面上，质量为m的小球从距地面H高处由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x，在下落过程中，空气阻力恒为f，则弹簧在最短时具有的弹性势能___________。‎ 图10‎ ‎15、某星球半径是地球半径的2倍，当你到这个星球表面去旅行时，发觉自己的体重是在地球表面体重的一半，则可以粗略地估计该星球的平均密度是地球平均密度的_________倍。‎ ‎16、飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，如图11所示，其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆和地球表面相切于B点，设地球半径为，飞船从A点返回到地面上B点所需时间为__________。‎ 图11‎ ‎17、我国已宣布了探测月球的“嫦娥计划”。若把月球和地球都视为质量均匀分布的球体，已知月球和地球的半径之比，月球表面和地球表面的重力加速度之比，求：月球和地球的密度之比；‎ ‎18、如图12所示，竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R，A端与圆心O等高，AD为水平面，B点在O的正上方，一个小球在A点正上方由静止释放，自由下落至A点进入圆轨道并恰能到达B点。求：‎ 图12‎ ‎（1）释放点距A点的竖直高度；‎ ‎（2）落点C与A点的水平距离。‎ ‎19、人骑自行车上坡，坡长‎200m，坡高‎10m。人和车的质量共‎100kg，人蹬车的牵引力为100N，若在坡底时自行车的速度为‎10m/s，到坡顶时速度为‎4m/s。（g取）‎ 求：（1）上坡过程中人受到的阻力多大？‎ ‎（2）人若不蹬车，以‎10m/s的初速度冲上坡，能在坡上行驶多远？‎ ‎20、2020年10月15日，我国成功发射的航天飞船“神舟”号，绕地球飞行14圈安全返回地面，这一科技成就预示着我国航天技术取得最新突破。据报道飞船质量约为10t，绕地球一周的时间约为90min。已知地球质量，万有引力常量。设飞船绕地球做匀速圆周运动，由以上提供的信息，解答下列问题：‎ ‎（1）“神舟”号离地面的高度为多少千米？‎ ‎（2）“神舟”号绕地球飞行的速度是多大？‎ ‎（3）载人舱在将要着陆之前，由于空气阻力作用有一段匀速下落过程，若空气阻力与速度平方成正比，比例系数为k，载人舱的质量为m，则匀速下落过程中载人舱的速度多大？‎ ‎21、如图13所示，在电机距轴O为r处固定一质量为m的铁块，电机启动后，铁块以角速度绕轴匀速转动。求电机对地面的最大压力与最小压力之差。‎ 图13‎ ‎【试题答案】‎ ‎1、D 2、B 3、BCD 4、B 5、C ‎6、BCD 7、B 8、D 9、B 10、C ‎11、ACD 12、C 13、B ‎14、‎ ‎15、‎ ‎16、‎ ‎17、‎ ‎18、（1）h＝1.5R ‎（2）‎ ‎19、（1）71N ‎（2）‎‎41.3m ‎20、（1）‎264km （2） （3）‎ ‎21、‎