2022年高考物理 专题训练 曲线运动、万有引力（5）

2022年高考物理 专题训练 曲线运动、万有引力（5）1如图所示，某极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极（轨道可视为圆轨道），若已知该卫星从地球上北纬30的正上方，按图示方向第一次运行至南纬60正上方时所用时间为t，地球半径为R（地球可看做均匀球体），地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，由以上条件无法求出的物理量是A卫星运动的周期B卫星所受的向心力C地球的质量D卫星距离地面的高度2、如图11所示，在一竖直平面内，BCDF段是半径为R的圆弧挡板,AB段为直线型挡板（长为4R），两者在B点相切，C,F两点与圆心等高，D在圆弧形挡板的最低点，所有接触面均光滑，绝缘，挡板处于水平方向场强为E的匀强电场中。现将带电量为+q，质量为m的小球从挡板内侧的A点由静止释放，小球沿挡板内侧ABCDF运动到F点后抛出，在这段运动过程中，下列说法正确的是（） （ ） A.匀强电场的场强大小可能是 B.小球运动到D点时动能一定不是最大 C.小球机械能增加量的最大值是 D.小球从B到D运动过程中，动能的增量为3、“嫦娥一号”探月卫星为绕月极地卫星.利用该卫星可对月球进行成像探测.设卫星在绕月极地轨道上做匀速圆周运动时距月球表面的高度为H，绕行周期为TM；月球绕地球公转的周期为TE，轨道半径为R0；地球半径为RE，月球半径为RM.已知光速为c.（1）如图所示，当绕月极地轨道的平面与月球绕地球公转的轨道平面垂直时（即与地心到月心的连线垂直时），求绕月极地卫星向地球地面发送照片需要的最短时间；（2）忽略地球引力、太阳引力对绕月卫星的影响，求月球与地球的质量之比.4、如图所示，一长为6L的轻杆一端连着质量为m的小球，另一端固定在铰链O处(轻杆可绕铰链自由转动)。一根不可伸长的轻绳一端系于轻杆的中点，另一端通过轻小定滑轮连接在质量M12m的小物块上，物块放置在倾角30的斜面上。已知滑轮距地面A点的距离为3L，铰链距离A点的距离为L，不计一切摩擦。整个装置由图示位置静止释放，当轻杆被拉至竖直位置时，求：(1)小球对轻杆在竖直方向的作用力；(2)轻杆对小球做的功。5、如图所示，在竖直平面内固定一光滑圆弧轨道AB，轨道半径为R0.4m，轨道最高点A与圆心O等高。有一倾角30的斜面，斜面底端C点在圆弧轨道B点正下方、距B点H1.5m。圆弧轨道和斜面均处于场强E100N/C、竖直向下的匀强电场中。现将一个质量为m=0.02kg、带电量为的带电小球从A点静止释放，小球通过B点离开圆弧轨道沿水平方向飞出，当小球运动到斜面上D点时速度方向恰与斜面垂直，并刚好与一个以一定初速度从斜面底端上滑的物块相遇。若物块与斜面间动摩擦因数，空气阻力不计，g取10m/s2，小球和物块都可视为质点。求：（1）小球经过B点时对轨道的压力NB；（2）B、D两点间电势差UBD；（3）物块上滑初速度v0满足的条件。6、如图所示小球A从倾角37足够长的斜面上的顶点处开始沿斜面匀速下滑，速度大小v1=6m/s，经过时间t后，从斜面顶点处以速度v2=4m/s水平抛出一个飞镖，结果飞镖恰好在斜面上某处击中小球A。不计飞镖运动过程中的空气阻力，可将飞镖和小球视为质点。已知重力加速度为g，试求：（1）飞镖是以多大的速度击中小球的?（2）两个物体开始运动的时间间隔t应为多少?7、如图所示，传送带以v=10 m/s速度向左匀速运行，AB段长L为2 m，竖直平面内的光滑半圆形圆弧槽在B点与水平传送带相切，半圆弧的直径BD=3.2m且B、D连线恰好在竖直方向上，质量m为0.2 kg的小滑块与传送带间的动摩擦因数为0.5，g取10 m/s2，不计小滑块通过连接处的能量损失。图中OM连线与水平半径OC连线夹角为30求：(1)小滑块从M处无初速度滑下，到达底端B时的速度；(2)小滑块从M处无初速度滑下后，在传送带上向右运动的最大距离以及此过程产生的热量；(3)将小滑块无初速度的放在传送带的A端，要使小滑块能通过半圆弧的最高点D，传送带AB段至少为多长？8、一绝缘“U”型杆由两段相互平行的足够长的竖直直杆PQ、MN和一半径为R的光滑半圆环QAN组成.固定在竖直平面内,其中杆PQ是光滑的，杆MN是粗糙的,整个装置处在水平向右的匀强电池中.在QN连线下方区域足够大的范围内同时存在垂直竖直平面向外的匀强磁场，磁感应强度为.现将一质量为m、带电量为-q（q0）的小环套在PQ杆上，小环所受的电场力大小为其重力的3倍.（重力加速度为g）.求： （1）若将小环由C点静止释放，刚好能达到N点,求CQ间的距离； （2）在满足（1）问的条件下，小环第一次通过最低点A时受到圆环的支持力的大小； （3）若将小环由距Q点8R处静止释放，设小环与MN杆间的动摩擦因数为u，小环所受最大静摩擦力大小相等,求小环在整个运动过程则克服摩擦力所做的功.9、如图，xOy平面的第象限的某一区域有垂直于纸面的匀强磁场B1，磁场磁感应强度B1=1T，磁场区域的边界为矩形，其边分别平行于x、y轴。有一质量m=1012kg、带正电q=107C的a粒子从O点以速度v0=105m/s，沿与y轴正向成=30的方向射入第象限，经磁场偏转后，从y轴上的P点垂直于y轴射入第象限，P点纵坐标为yP=3m，y轴右侧和垂直于x轴的虚线左侧间有平行于y轴的匀强电场，a粒子将从虚线与x轴交点Q进入第象限，Q点横坐标m，虚线右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B2，其磁感应强度大小仍为1T。不计粒子的重力，求：（1）磁场B1的方向及a粒子在磁场B1的运动半径r1；（2）矩形磁场B1的最小面积S和电场强度大小E；（3）如在a粒子刚进入磁场B1的同时，有另一带电量为q的b粒子，从y轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，a、b粒子将发生迎面正碰，求M点纵坐标yM以及相碰点N的横坐标xN。 xx级物理二轮复习A线生专题训练题 曲线运动、万有引力 专题训练（5） 参考答案1、 B 2、BC3、解：（1）根据示意图的几何关系可得卫星到地面的最短距离为， 卫星向地面发送照片需要的最短时间 联立得，（2）月球绕地球做圆周运动：，卫星绕月球做圆周运动： 联立得，4、解：(1)当轻杆被拉至竖直位置时，设物块的速度为v，则小球的速度v2v 根据几何关系可知，物块下滑的距离为s4L 对m和M组成的系统，由机械能守恒定律Mgssinmg6LMv2mv2 解得v 小球在最高点，由牛顿第二定律有mgFm 解得Fmg 根据牛顿第三定律，小球对轻杆在竖直方向的作用力 竖直向上 Fmg (2)对小球，由动能定理有Wmg6Lmv2 解得：WmgL5、解：（1）设小球到达B点的速度为vB，由动能定理和牛顿第二定律有：联解得：NB=1.2N，方向竖直向下。（2）设小球由B点到D点的运动时间为t，加速度为a，下落高度为h有：联解得：（3）作出小球与物块的运动示意如图所示，设C、D间的距离为x，由几何关系有：设物块上滑加速度为a，由牛顿运动定律有：根据题意，要物块与小球相遇，有：联解得：6.解：（1）飞镖落在斜面上有tan=y/x=gt22/(2v2t2) 得 t2=2v2tan/g=0.6s vy=gt2=6m/s, v=2m/s (2) 飞镖落在斜面上的竖直分位移为 y=gt22/2=1.8m 得合位移 s=y/sin=3m 小球的运动时间 t1=s/v1=0.5s t= t2 t1=0.1s 7.解：(1)根据机械能守恒定律：mgR(1cos 60)mv 得vB4 m/s. (2)小滑块做匀减速运动至停止时距离最大，0v2ax ag5 m/s2 x1.6 mt0.8s x相vtvBt9.6m QFfx相9.6J. (3)小滑块能通过N点的临界条件： mgm PQANMC根据机械能守恒关系： mg2Rmv2mv 小滑块在传送带上加速过程：v2ax x8 m. 8、解:（1）设电场强度为E，CQ距离为L，对小环从C至N，由动能定理：由题意有 解得（2）设小环在A点速度为，对小环从C至A的过程，由动能定理： 由小环在A点的受力分析及牛顿第二定律得：由上式可得 （3）小环首次到N点速度不为零，将向上运动，当速度为零时，若满足（i），即，小环将保持静止。设此时小环距N点距离为，则对全程由动能定理： 则克服摩擦力做功(ii) ，即，小环将来回往复运动，最终会在N点的速度减为零。对全程由动能定理： 得克服摩擦力做功 9、解：（1）根据左手定则知，磁场B1的方向垂直纸面向外； 粒子a在磁场B1中做圆周运动，由牛顿第二定律有： 解得：m（2）设粒子a在磁场B1中入射点A纵坐标yA，在磁场B1中运动周期为T1，由题意知： 解得yA=1.5m，结合yP=3m、r1=1m可以判定P恰为a粒子在磁场B1中的出射点，即a粒子在磁场B1中做圆周运动的圆心O1在y轴上；作出粒子a的运动轨迹如图所示。由图中几何关系得磁场B1的最小面积为：a粒子从P到Q做类平抛运动，运动时间为t，有：xQ=v0t联解得：S=1.5m2（3）设a粒子进入磁场B2时速度v的方向与x轴夹角为，轨道半径为r2，则：设a粒子在磁场B2中出射点C纵坐标为yC，b粒子在y轴上入射点M纵坐标为yM，由题意b粒子要与a正碰必在Q右侧磁场区，且轨迹与a粒子轨迹恰对称，所以b粒子在磁场中的入射点为C，由图中几何关系得：因粒子a在象限和象限做圆周运动的周期T1=T2，所以，当a粒子到Q点时，b粒子在磁场中已运动了，即a、b粒子将在轨迹与x轴的交点N相遇，则：联解得：