2022届高考物理二轮复习力学专项培优练 选择题四

2022届高考物理二轮复习力学专项培优练 选择题四 1.2019年11月5日我国成功发射第49颗北斗导航卫星，标志着北斗三号系统3颗地球同步轨道卫星全部发射完毕。如图所示，人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道的A点先变轨到椭圆轨道，然后在B点变轨进入地球同步轨道，则( )A.卫星在轨道上过A点的速率比卫星在轨道上过B点的速率小B.若卫星在、轨道上运行的周期分别为，则C.卫星在B点通过减速实现由轨道进入轨道D.该卫星在同步轨道上的运行速度大于7.9 km/s2.2015年5月23日天文爱好者迎来了“土星冲日”的美丽天象。“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球的两侧，三者几乎成一条直线，如图所示。该天象每378天发生一次，土星和地球绕太阳公转的方向相同，公转轨迹都近似为圆，地球绕太阳公转的周期和半径及引力常量均已知，根据以上信息可求出( )A.地球的质量B.土星的质量C.太阳的密度D.土星的公转周期3.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用，分别绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，称为双星系统。由恒星A与恒星B组成的双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。已知它们的运行周期为T，恒星A的质量为M，恒星B的质量为，引力常量为G，则下列判断正确的是( )A.两颗恒星相距B.恒星A与恒星B的向心力之比为3:1C.恒星A与恒星B的线速度之比为1:3D.恒星A与恒星B的轨道半径之比为4.一个质量为1 kg的物体被人用手由静止向上提升1 m，这时物体的速度是2 m/s。重力加速度g取，不计空气阻力，则下列说法中错误的是( )A.手对物体做功12 JB.合外力对物体做功12 JC.合外力对物体做功2 JD.物体克服重力做功10 J5.如图所示，第一次，小球从粗糙的圆弧轨道顶端A由静止滑下，到达底端B时的速度为，克服摩擦力做功为；第二次，同一小球从底端B以速度冲上圆弧轨道，恰好能到达A点，克服摩擦力做功为。则( )A.可能等于B.一定小于C.小球第一次运动机械能变大了D.小球第一次经过圆弧某点C时的速率小于它第二次经过C点时的速率6.如图所示，两个质量均为m的小滑块通过较链用长为L的刚性轻杆相连，P套在固定的竖直光滑杆上，Q放在光滑水平地面上，原长为的轻弹簧水平放置，右端与Q相连，左端固定在竖直杆O点处，此时轻杆与竖直方向的夹角。P由静止释放，下降到最低点时，轻杆与竖直方向的夹角变为60。整个运动过程中，始终在同一竖直平面内，弹簧处在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中( )A.组成的系统机械能守恒B.的速度大小始终相等C.弹簧弹性势能的最大值为D.P达到最大动能时，Q受到地面的支持力大小为7.如图所示，水平光滑长直杆上套有小物块A，细线跨过位于O点的轻质光滑定滑轮（可视为质点）一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块的质量相等。C为O点正下方杆上的一点，滑轮到杆的距离，重力加速度为g。开始时A位于P点，与水平方向的夹角为30，现将由静止释放，下列说法正确的是( )A.物块A由P点出发第一次到达C点的过程中，速度先增大后减小B.物块A经过C点时的速度大小为C.物块A在杆上长为的范围内做往复运动D.在物块A由P点出发第一次到达C点的过程中，物块B克服细线拉力做的功小于B重力势能的减少量8.如图所示，在水平地面上有一圆弧形凹槽连线与地面相平，凹槽圆心为O、半径为为圆弧最低点，而且段光滑，段粗糙。现有一质量为m的小球（可视为质点）从水平地面上P处以初速度斜向右上方抛出，与水平地面间的夹角为，不计空气阻力，该小球恰好能从A点沿圆弧的切线方向进入轨道，沿圆弧继续运动后从C点以速率飞出。重力加速度为g，则下列说法中正确的是( )A.小球由P到A的过程中，离地面的最大高度为B.小球进入A点时重力的瞬时功率为C.小球在圆弧形凹槽内由于摩擦产生的热量为D.小球经过圆弧形凹槽最低点B时受到凹槽的支持力大小为9.如图所示，木块A置于上表面水平的木块B上，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑。在下滑过程中，始终保持相对静止，下列说法正确的是( )A.B对A的摩擦力不做功B.A和地球组成的系统机械能不守恒C.B和地球组成的系统机械能守恒D.斜面对B的支持力做负功10.一滑块在水平地面上沿直线滑行，时速率为1 m/s。从此刻开始在与速度平行的方向上对其施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间t变化的规律分别如图甲和图乙所示，则（两图取同一正方向，重力加速度g取）( )A.滑块的质量为0.5 kgB.滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.5C.第1 s内摩擦力对滑块做的功为D.第2 s内力F的平均功率为1.5 W11.图甲中物块A静止在水平地面上，受到水平拉力F的作用，F与时间t的关系如图乙所示。设物块与地面间的最大静摩擦力的大小与滑动摩擦力的大小相等。下列说法正确的是( )A.时刻物块的速度为零B.时刻物块的速度最大C.时刻F的功率为零D.时间内F对物块先做正功后做负功12.如图所示，某段滑雪雪道倾角为30，总质量为m（包括雪具在内）的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，其加速度大小为。在他从雪道上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是( )A.运动员减少的重力势能为B.系统减少的机械能为C.运动员克服摩擦力做功为D.运动员获得的动能为mgh13.如图所示，将一个内、外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，小球从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是( )A.小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B.小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球处于失重状态C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒D.小球从下落到从右侧离开槽的过程中机械能守恒14.如图所示为某一游戏的局部简化示意图。D为弹射装置，是长为21 m的水平轨道，倾斜直轨道固定在竖直放置的半径为的圆弧形支架上，B为圆弧形支架的最低点，轨道与平滑连接，且在同一竖直平面内。某次游戏中，无动力小车在弹射装置D的作用下，以的速度滑上轨道，并恰好能冲到轨道的最高点。已知小车在轨道上受到的摩擦力是其重力的0.2倍，轨道光滑，重力加速度g取。则小车从A到C的运动时间是( )A.5 sB.4.8 sC.4.4 sD.3 s15.如图所示，是一个容器式容器，容器内侧壁与容器底的连接处都是一段与相切的圆弧，水平，其长度，容器边缘的高度为。在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止开始下滑。已知容器内侧壁是光滑的，而容器底与小物块间的动摩擦因数为。小物块在容器内来回滑动，最后停下来，则小物块停的位置到B点的距离为( )A.0.5 mB.0.25 mC.0.1 mD.0答案以及解析1.答案：B解析：卫星在轨道上从A向B运动的过程中，万有引力做负功，动能减小，速度减小，所以卫星在轨道上过A点的速率比卫星在轨道上过B点的速率大，故A错误；根据开普勒第三定律可得，设轨道的半径为、轨道的半长轴为、轨道的半径为，根据图中几何关系可知，则，故B正确；卫星在B点要进入轨道必须加速做离心运动，所以卫星在B点通过加速实现由轨道进入轨道，故C错误；7.9 km/s是卫星的最大环绕速度，是近地卫星的运行速度，所以该卫星在同步轨道上的运行速度小于7.9 km/s，故D错误。2.答案：D解析：地球和土星绕太阳运动，根据万有引力提供向心力有，则可以求出太阳的质量，但不能求出地球和土星的质量，故A、B错误；由于不知道太阳的半径，所以无法求出太阳的密度，故C错误；根据题意可知，经过天，地球比土星多转一圈，可知，可以求出土星的公转周期，故D正确。3.答案：A解析：两颗恒星做匀速圆周运动的向心力来源于两颗恒星之间的万有引力，所以向心力大小相等，即，解得恒星A与恒星B的轨道半径之比为，故B、D错误；设两颗恒星相距L，则，根据牛顿第二定律有，解得，A正确；由可得恒星A与恒星B的线速度之比为3:1，C错误。4.答案：B解析：手将质量为1 kg的物体提升1 m，则物体的重力势能增加，物体的速度变为2 m/s，则物体的动能增加，手对物体做的功等于物体重力势能的增加量和动能的增加量之和，故手对物体做功12 J。根据动能定理，合外力做功等于物体动能的变化量，所以合外力对物体做功2 J。物体克服重力做功等于物体重力势能的增加量，所以物体克服重力做功10 J。故A、C、D正确，B错误。5.答案：BD解析：设圆弧轨道的半径为R，小球从A下滑到B的过程中，根据动能定理可得，小球从B上滑到A的过程中，根据动能定理可得，则，故A错误。因，故第二次小球在轨道上的平均正压力较大，摩擦力较大，故摩擦力做功较多，即一定小于，B正确。小球第一次运动因为要克服摩擦力做功，则机械能变小了，故C错误。设C点到A点的竖直距离为h，小球第一次经过圆弧某点C时满足，它第二次经过C点时满足，则，即小球第一次经过圆弧某点C时的速率小于它第二次经过C点时的速率，故D正确。6.答案：D解析：根据能量守恒定律知，、弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误。根据沿轻杆方向的分速度相等得和只有在时才相等，故两者的速度不是始终相等，B错误。根据系统机械能守恒可得弹簧弹性势能的最大值为，故C错误。P下降过程中动能达到最大时，合力为零，对整体，在竖直方向上合力为零，则有，解得，故D正确。7.答案：BC解析：物块A由P点出发第一次到达C点的过程中，细线拉力对物块A做正功，其余的力不做功，所以物块A的动能不断增大，速度不断增大，故A错误。物块A到C点时物块B的速度为零，设物块A经过C点时的速度大小为v，根据系统的机械能守恒得，解得，故B正确。由几何知识可得，由于组成的系统机械能守恒，由对称性可得物块A在杆上长为的范围内做往复运动，故C正确。物块A到C点时物块B的速度为零，根据功能关系可知，在物块A由P点出发第一次到达C点的过程中，物块B克服细线拉力做的功等于物块B重力势能的减少量，故D错误。8.答案：BCD解析：小球由P到A的过程中，做斜抛运动，离地面的最大高度为，故A错误。根据对称性可知，小球到A点时的竖直分速度大小为，小球进入A点时重力的瞬时功率为，故B正确。小球沿圆弧形凹槽运动的过程中，由动能定理可知，小球在圆弧形凹槽内由于摩擦产生的热量，故C正确。小球沿圆弧形凹槽运动的过程中，由机械能守恒定律可知，在最低点，由向心力公式得，则小球经过圆弧形凹槽最低点B时受到凹槽的支持力大小为，故D正确。9.答案：C解析：一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，加速度为（为斜面倾角），沿斜面向下，B对A的摩擦力方向水平向左，摩擦力做正功，斜面对B的支持力不做功，故A、D错误。A与B相对静止且加速度为，由牛顿第二定律可知A对B的作用力垂直斜面向下，A对B不做功，故只有重力对B做功，B和地球组成的系统、A和地球组成的系统机械能均守恒，B错误，C正确。10.答案：D解析：由题图乙的斜率得加速度为，由两题图知，第1 s内有，第2 s内有，代入数据得。又由，可得滑块与水平地面间的动摩擦因数，故A、B错误。第1 s内滑块的位移为，根据功的公式，可得第1 s内摩擦力对滑块做的功为，故C错误。根据图像可知，第2 s内的平均速度，所以第2 s内力F的平均功率，故D正确。11.答案：A解析：时刻前，推力小于最大静摩擦力，物体静止不动，位移为0，所以速度为零，故选项A正确；时刻开始，推力大于最大静摩擦力，物体由静止开始加速运动，内推力大于最大静摩擦力，物体处于加速状态，时刻后，推力小于最大静摩擦力，物体做减速运动，故时刻速度最大，故选项B错误；时刻F不为零，速度不为零，且速度与F方向相同，根据可知，F的功率不为零，故选项C错误；时间内速度方向没有改变，力F方向也没变，所以F对物块A一直做正功，故选项D错误。12.答案：C解析：运动员减少的重力势能为mgh，A错误；根据牛顿第二定律可知，解得运动员受到的摩擦力，动员克服摩擦力做功，系统减少的机械能为,C正确，B错误；运动员获得的动能为，D错误。13.答案：C解析：小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，半圆形槽有向左运动的趋势，但由于墙壁对半圆形槽的作用，半圆形槽实际上没有动，整个系统中只有重力做功，所以小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒；小球过了半圆形槽的最低点后，小球对半圆形槽的作用力斜向右下方，对半圆形槽做正功，半圆形槽向右运动，半圆形槽对小球的作用力斜向左上方，半圆形槽对小球做负功，该过程中除了重力做功外，半圆形槽对小球的弹力也做功，故小球的机械能不守恒，A、D错误。小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，在A点，小球竖直方向上只受重力，加速度方向竖直向下，处于失重状态，在最低点，小球的加速度方向竖直向上，处于超重状态，所以小球先失重，后超重，B错误。系统没有其他形式的能量产生，满足机械能守恒的条件，所以系统的机械能守恒，C正确。14.答案：A解析：设小车的质量为m，小车在段做匀减速直线运动，加速度，在段，根据动能定理可得，解得，故；小车在段，根据机械能守恒定律可得，解得，过圆弧形支架的圆心作的垂线，根据几何知识可得，解得，设倾斜直轨道与水平面之间的夹角为，则，故小车在上运动的加速度为，则小车在段的运动时间为，所以小车运动的总时间为，A正确，B、C、D错误。15.答案：D解析：由小物块从A点下滑到最后停下来，设小物块在面上运动的总路程为s，整个过程由动能定理有，所以小物块在面上运动的总路程为，而，刚好3个来回，所以小物块最终停在B点，即小物块停的位置到B点的距离为0，D正确，A、B、C错误。