2023年高考物理试题分类汇编曲线运动万有引力（带详细解析）高中物理2.docx

2023年高考物理试题分类汇编——曲线运动、万有引力 〔全国卷1〕18．一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如右图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角θ，根据有：。那么下落高度与水平射程之比为，D正确。 【命题意图与考点定位】平抛速度和位移的分解。 〔全国卷1〕25．〔18分〕如右图，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常数为G。 ⑴ 求两星球做圆周运动的周期。 ⑵ 在地月系统中，假设忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期T2。地球和月球的质量分别为5.98×1024kg 和 7.35 ×1022kg 。求T2与T1两者平方之比。〔结果保存3位小数〕 【答案】⑴ ⑵1.01 【解析】 ⑴A和B绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，那么A和B的向心力相等。且A和B和O始终共线，说明A和B有相同的角速度和周期。因此有 ，，连立解得， 对A根据牛顿第二定律和万有引力定律得 化简得 ⑵将地月看成双星，由⑴得 将月球看作绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律得 化简得 所以两种周期的平方比值为 〔全国卷2〕21.地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。假设某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其外表的高度是其半径的2.5倍，那么该行星的自转周期约为 A．6小时 B. 12小时 C. 24小时 D. 36小时 【答案】B 【解析】地球的同步卫星的周期为T1=24小时，轨道半径为r1=7R1，密度ρ1。某行星的同步卫星周期为T2，轨道半径为r2=3.5R2，密度ρ2。根据牛顿第二定律和万有引力定律分别有 两式化简得小时 【命题意图与考点定位】牛顿第二定律和万有引力定律应用于天体运动。 〔新课标卷〕20.太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道.以下4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像.图中坐标系的横轴是，纵轴是;这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，和分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径.以下4幅图中正确的选项是 答案：B 解析：根据开普勒周期定律：周期平方与轨道半径三次方正比可知, 两式相除后取对数，得：，整理得：，选项B正确。 〔北京卷〕16．一物体静置在平均密度为的球形天体外表的赤道上。万有引力常量Ｇ，假设由于天体自转使物体对天体外表压力恰好为零，那么天体自转周期为 Ａ．　　　　Ｂ．　　　　Ｃ．　　　Ｄ． 答案：D 【解析】赤道外表的物体对天体外表的压力为零，说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体转动所需要的向心力，有，化简得，正确答案为D。 〔上海理综〕8．如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108m，直径是98m。一质量为50kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25min。如果以地面为零势能面，那么他到达最高处时的〔取g=10m/s2〕〔 〕。 A．重力势能为5.4×104J，角速度为0.2rad/s B．重力势能为4.9×104J，角速度为0.2rad/s C．重力势能为5.4×104J，角速度为4.2×10-3rad/s D．重力势能为4.9×104J，角速度为4.2×10-3rad/s 答案：C 〔上海物理〕12. 降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，假设风速越大，那么降落伞 〔A〕下落的时间越短 〔B〕下落的时间越长 〔C〕落地时速度越小 〔D〕落地时速度越大 答案：D 解析：根据，下落的时间不变； 根据，假设风速越大，越大，那么降落伞落地时速度越大； 此题选D。 此题考查运动的合成和分解。 难度：中等。 〔上海物理〕15. 月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为，设月球外表的重力加速度大小为，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为，那么 〔A〕 〔B〕 〔C〕 〔D〕 解析： 根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，选B。 此题考查万有引力定律和圆周运动。难度：中等。这个题出的好。 〔上海物理〕24.如图，三个质点a、b、c质量分别为、、〔〕.在C的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，轨道半径之比,那么它们的周期之比=______;从图示位置开始，在b运动一周的过程中，a、b、c共线了____次。 【解析】根据，得,所以， 在b运动一周的过程中，a运动8周，所以a、b、c共线了8次。 此题考查万有引力和圆周运动。难度：中等。 〔上海物理〕30.〔10分〕如图，ABC和ABD为两个光滑固定轨道，A、B、E在同一水平面，C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度h，C点高度为2h，一滑块从A点以初速度分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出。 〔1〕求滑块落到水平面时，落点与E点间的距离和. 〔2〕为实现＜，应满足什么条件？ 解析： 〔1〕根据机械能守恒， 根据平抛运动规律：， , 综合得， 〔2〕为实现＜，即＜，得＜ 但滑块从A点以初速度分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出，要求， 所以。 此题考查根据机械能守恒和平抛运动规律以及用数学工具处理物理问题的能力。 难度：难。 〔天津卷〕6.探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，那么变轨后与变轨前相比 A.轨道半径变小 B.向心加速度变小 C.线速度变小 D.角速度变小 答案：A 〔江苏卷〕1、如以下图，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，那么橡皮运动的速度w w w.ks5 u .c om 〔A〕大小和方向均不变 〔B〕大小不变，方向改变 〔C〕大小改变，方向不变 〔D〕大小和方向均改变 选A 难度：中等 考查运动的合成。 【解析】橡皮在水平方向匀速运动，在竖直方向匀速运动，合运动是匀速运动 〔江苏卷〕6、2023年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如以下图，关于航天飞机的运动，以下说法中正确的有 〔A〕在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度 〔B〕在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能 〔C〕在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 〔D〕在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 答案：ABC 解析：逐项判断 A．根据开普勒定律，近地点的速度大于远地点的速度，A正确； B．由I轨道变到II轨道要减速，所以B正确； C．根据开普勒定律，，，所以。C正确； D．根据,应等于，D错误； 此题选ABC。此题考查万有引力和开普勒定律。难度：中等。 〔江苏卷〕14. (16分)在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论。如以下图，他们将选手简化为质量m=60kg的指点， 选手抓住绳由静止开始摆动，此事绳与竖直方向夹角=，绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。取中立加速度， ， （1） 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F； （2） 假设绳长l=2m, 选手摆到最高点时松手落入手中。设水碓选手的平均浮力，平均阻力，求选手落入水中的深度； （3） 假设选手摆到最低点时松手， 小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点。 【解析】〔1〕机械能守恒 ① 圆周运动 F′－mg＝m 解得 F′＝〔3－2cos〕mg 人对绳的拉力 F＝F′ 那么 F＝1080N 〔2〕动能定理 mg〔H－lcos＋d〕－〔f1＋f2〕d＝0 那么d= 解得 (3)选手从最低点开始做平抛运动 x=vt H-l= 且有①式 解得 当时，x有最大值，解得l=1.5m 因此，两人的看法均不正确。当绳长钺接近1.5m时，落点距岸边越远。 此题考查机械能守恒，圆周运动向心力，动能定理，平抛运动规律及求极值问题。 难度：较难。 〔福建卷〕14.火星探测工程我过继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索工程。假设火星探测器在火星外表附近圆形轨道运行周期为，神州飞船在地球外表附近圆形轨道运行周期为，火星质量与地球质量之比为p，火星半径与地球半径之比为q，那么、之比为 A. B. C. D. 答案：D 解析：设中心天体的质量为M，半径为R，当航天器在星球外表飞行时，由 和，解得，即；又因为，所以，。 【命题特点】此题关注我国航天事业的开展，考查万有引力在天体运动中的应用，这也几乎是每年高考中必考的题型。 【启示】本类型要求考生熟练掌握万有引力定律在处理有关第一宇宙速度、天体质量和密度、周期与距离以及同步卫星的方法，特别要关注当年度航天事件。 〔山东卷〕18．1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东红一号〞发射成功，开创了我国航天事业的新纪元。“东方红一号〞的运行轨道为椭圆轨道，其近地点和运地点的高度分别为439km和2384km，那么 A．卫星在点的势能大于点的势能 B．卫星在点的角速度大于点的角速度 C．卫星在点的加速度大于点的加速度 D．卫星在点的速度大于7．9km/s 答案：BC 解析： A．根据，因为＜，所以＜，A错误； B．根据，因为＞，且＜，所以＞，B正确； C．根据，因为＜，所以＞，C正确； D．根据，因为＞R，R为地球半径，所以＜7．9km/s，D错误。 此题选BC。 此题考查万有引力定律和圆周运动。 难度：中等。 〔重庆卷〕16.月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成 的双星系统，它们都围绕月地连线上某点O做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为 A 1：6400 B 1：80 C 80：1 D 6400：1 【答案】C 【解析】月球和地球绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，那么地球和月球的向心力相等。且月球和地球和O始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期。因此有，所以，线速度和质量成反比，正确答案C。 〔重庆卷〕24.〔18分〕小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d后落地。如题24图所示。握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为d,重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。 〔1〕求绳断时球的速度大小和球落地时的速度大小。 〔2〕向绳能承受的最大拉