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专题跟踪检测(三) 力与曲线运动
1.(2023·全国乙卷)小车在水平地面上沿轨道从左向右运动,动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力,下列四幅图可能正确的是( )
解析:选D 小车做曲线运动,所受合力指向曲线的凹侧,A、B错误;小车动能一直增加,合力与运动方向夹角为锐角,C错误,D正确。
2.(2023·全国甲卷)一同学将铅球水平推出,不计空气阻力和转动的影响,铅球在平抛运动过程中( )
A.机械能一直增加 B.加速度保持不变
C.速度大小保持不变 D.被推出后瞬间动能最大
解析:选B 铅球做平抛运动,仅受重力作用,故机械能守恒,A错误;铅球的加速度恒为重力加速度保持不变,B正确;铅球做平抛运动,水平方向速度不变,竖直方向做匀加速直线运动,根据运动的合成可知铅球的速度变大,则动能越来越大,C、D错误。
3.(2023·江苏高考)设想将来发射一颗人造卫星,能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行,该轨道可视为圆轨道。该卫星与月球相比,一定相等的是( )
A.质量
B.向心力大小
C.向心加速度大小
D.受到地球的万有引力大小
解析:选C 根据G=ma,可得a=,因该卫星与月球的轨道半径相同,可知向心加速度大小相同;因该卫星的质量与月球质量不一定相等,则向心力大小以及受到地球的万有引力大小均不一定相等。故选C。
4.宇宙中,多数恒星是双星系统。我们发现距离地球149光年,有一双星系统AB,已知A和B的总质量为太阳质量的1.63倍,它们以156天的周期互相绕对方公转。则A和B的距离约为地球和太阳距离的( )
A.1.6倍 B.1倍
C.0.7倍 D.0.3倍
解析:选C 设A和B的距离为L,它们互绕周期TAB=年≈0.43年,对A,G=mArA2;对B,G=mBrB2,又设地球绕太阳的周期为T,地球和太阳距离为r,地球绕太阳公转,根据万有引力定律G=mr2,由以上各式解得==≈0.7,C正确。
5.(2023·山东高考)牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质,且都满足F∝。已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍,地球表面的重力加速度为g,根据牛顿的猜想,月球绕地球公转的周期为( )
A.30π B.30π
C.120π D.120π
解析:选C 设月球所在高度处重力加速度为g′,由F引=得,在地球表面附近g=,同理在月球所在高度处g′=,由于r=60R,则g′=g,对月球由牛顿第二定律得m′g′=m′r2,解得T=120π,故C正确。
6.篮球比赛中,常有运动员将篮球抛入篮筐,球空心入网(篮球不接触篮筐)。某同学据此设计一个小游戏,如图所示,水平地面上P、M、N三点在同一直线上,距离d=2 m,l=0.4 m,在P点正上方高h=0.2 m的O点,将一小球(可视为质点)以速度v水平抛出,小球落在M、N间,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则速度v大小可能为( )
A.8.5 m/s B.10.5 m/s
C.12.5 m/s D.14.5 m/s
解析:选B 设小球从抛出到落地历时t,竖直方向有h=gt2,代入数据可得t=0.2 s,当小球恰好落在M点时,水平方向有d=v1t,当小球恰好落在N点时,水平方向有d+l=v2t,故要使小球落在M、N之间,速度v应满足v1<v<v2,代入数据可得10 m/s<v<12 m/s,故B正确,A、C、D错误。
7.打开水龙头,放出细小水流:将乒乓球靠近水流至图示位置时,水流会被吸引并顺着乒乓球表面流动;水流在乒乓球的最低点B与之分离,最后落在水平地面上的C点(未画出)。已知,B点与C点间的水平距离为0.4 m,B点距地面的高度为1.0 m,乒乓球的半径为2.0 cm,则该水流中的一个微元(可视为质点)在沿着轨道半径方向受到的吸引力与其重力的比值最大约为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
解析:选C 该水流中的一个微元在B点时沿着轨道半径方向受到的合力最大,由牛顿第二定律可得F-mg=m,由平抛运动可知vB=,h=gt2,解得vB= m/s,则==5,故选C。
8.(2023·贵州六盘水模拟)在篮球比赛中,运动员投出的篮球以与水平面成45°的倾角准确落入篮筐,这次跳起投篮时,投球点和篮筐正好在同一水平面上,若投球点到篮筐距离为x,不考虑空气阻力,则( )
A.篮球进筐时的速度为
B.篮球在最高点的速度为
C.篮球在空中的运动时间为
D.篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是
解析:选B 设篮球投出去时的速度为v,则vx=v,vy=v,所以运行时间为t==,根据运动的对称性可得vy=g·==v,解得v=,t=,在最高点时竖直方向速度为零,