专题一 第3讲 力与曲线运动（教参）-2022高考物理【优化探究】二轮专题复习（新教材新高考）

第3讲　力与曲线运动 授课提示：对应学生用书第13页 1．(2021·山东卷)从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为(　　) A．9∶1　　　　　　 　　B．9∶2 C．36∶1 D．72∶1 解析：设火星质量为M1，半径为R1，“祝融”火星车的质量为m1，在着陆平台支撑悬停过程中，所受着陆平台的作用力F1与火星对其万有引力平衡，则F1＝G；设月球质量为M2，半径为R2，“玉兔”月球车的质量为m2，在着陆平台支撑悬停过程中，所受着陆平台的作用力F2与月球对其万有引力平衡，则F2＝G。由题知M1＝9M2、R1＝2R2、m1＝2m2，则可得F1∶F2＝9∶2，B正确。 答案：B 2．(2021·河北卷)铯原子钟是精确的计时仪器。图1中铯原子从O点以100 m/s的初速度在真空中做平抛运动，到达竖直平面MN所用时间为t1；图2中铯原子在真空中从P点做竖直上抛运动，到达最高点Q再返回P点，整个过程所用时间为t2。O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2 m。重力加速度取g＝10 m/s2，则t1∶t2为(　　) A．100∶1 B．1∶100 C．1∶200 D．200∶1 解析：两图中，间距均为l＝0.2 m 图1中铯原子在水平方向做匀速直线运动，则t1＝ 图2中铯原子竖直上抛回到出发点，则t2＝2 故＝＝，故选项C正确。 答案：C 3. (多选)(2021·河北卷)如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑。一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω′匀速转动时，小球均相对PQ杆静止。若ω′＞ω，则与以ω匀速转动时相比，以ω′匀速转动时(　　) A．小球的高度一定降低 B．弹簧弹力的大小一定不变 C．小球对杆压力的大小一定变大 D．小球所受合外力的大小一定变大 解析：对小球受力分析如图： 竖直方向：Tcos θ＝mg① 水平方向：Tsin θ－N＝mω2r② 对①式，若θ减小，则cos θ增大，弹簧弹力T增大，①式不成立；若θ增大，则cos θ减小，T减小，①式不成立，所以不管ω怎样变化，θ都不变，即小球的高度不变，弹簧的弹力大小一定不变，故A错误，B正确。 由②式得N＝Tsin θ－mω2r，由于ω′>ω，所以N的大小变小，由牛顿第三定律知C错误。 小球所受的合外力充当向心力，F合＝mω2r，ω增大，F合增大，故D正确。 答案：BD 4．(2020·山东卷改编)我国已于2020年开始执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为(　　) A．m(0.4g－) B．m(0.4g＋) C．m(0.2g－) D．m(0.2g＋) 解析：着陆器向下做匀减速运动时的加速度大小a＝＝。在天体表面附近，有mg＝G，则＝×()2，整理得g火＝0.4g，由牛顿第二定律知，着陆器运动时F－mg火＝ma，则制动力F＝m(0.4g＋)，选项B正确。 答案：B 5．(多选)(2021·湖南卷)2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的。下列说法正确的是(　　) A．核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的()2 B．核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9 km/s C．核心舱在轨道上飞行的周期小于24 h D．后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小 解析：核心舱在地面上所受万有引力F0＝G，入轨后，所受万有引力F＝G＝()2F0，选项A正确；核心舱绕地球表面运行时的速度为7.9 km/s，由v＝知在其他轨道运行时的速度小于7.9 km/s，选项B错误；核心舱轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，其周期小于24 h，选项C正确；根据G＝可知，r＝，空间站的轨道半径与其速度v有关，与其质量无关，选项D错误。 答案：AC 本讲主要考查曲线运动的一般处理方法——合成与分解法，以及这种方法在平抛运动和圆周运动这两种特殊的曲线运动中的应用。考查