专题3 万有引力定律相关-【好题汇编】1年（2022-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（上海专用）

专题3 万有引力定律相关 （上海市2023年高中学业水平合格性考试卷）1．2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭成功发射升空。6.5小时后，载人飞船与天和核心舱成功实现自主快速交会对接。核心舱绕地球的飞行可视为半径为R的匀速圆周运动。 （1）在竖直起飞阶段的某一时刻，火箭的加速度大小为a，载人飞船总质量为m，此时火箭对飞船作用力大小为 . （重力加速度用g表示） （2）当飞船即将与核心舱对接时，飞船高度增大，从核心舱正下方缓慢靠近，距地面高度缓慢增加，在这个过程中   ①飞船绕地球飞行的角速度( ) A．变小    B．不变       C．变大 ②飞船的机械能( ) A．变小       B．不变         C．变大 （3）已知地球总质量M，引力常量为G，对接完成后，飞船的向心加速度为 。 （4）若对接完成后飞船距离地面距离为400km，则地面接收站接收到对接信息的时间差最可能是( ) A．10s       B．1s        C．1ms        D． （上海市青浦区2024届高三物理一模试卷）位于我国贵州省平塘县的500m口径球面射电望远镜（FAST），是目前世界上最大的单口径射电望远镜，有“中国天眼”之称。“中国天眼”的灵敏度超群，大幅拓展人类的视野，可以验证和探索很多宇宙奥秘，例如，引力理论验证、星系演化、恒星和行星起源，乃至物质和生命的起源等。 14．“中国天眼”接收系统的工作原理与普通收音机类似，则“中国天眼”接收的信息属于（　　） A．红外线 B．无线电波 C．超声波 D．紫外线 15．“中国天眼”发现距离地球17光年的地方有一颗“超级地球”，据科学家测算，这颗星球具有和地球一样的自传特征。如图，OE连线与其赤道平面的夹角为30°，A位置的重力加速速度为g，D位置的向心加速度为，则E位置的向心加速度为（　　） A． B． C． D． 16．脉冲星是快速自传的中子星，每自传一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若“中国天眼”观测到某中子星发射电磁脉冲信号的周期为T，已知该中子星的半径为R，引力常量为G。根据上述条件可以求出的是（　　） A．该中子星的密度 B．该中子星的第一宇宙速度 C．该中子星表面的重力加速度 D．该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度 17．如图所示为“中国天眼”维护时的示意图。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢行走时，氦气球对其有大小恒为、方向竖直向上的拉力作用。若将人视为质点，此时工作人员对球面的作用力大小为 ，方向为 ；为了维修更高处的镜面，假设工作人员要获得竖直向上的加速度，为尽可能保护镜面，请问工作人员对球面的作用力大小至少为 ，此时工作人员处于 状态。（选填“超重”、“失重”或“平衡”状态） （上海市普陀区2024届高三物理二模试卷）中国宇航员利用“天宫”空间站的微重力环境，进行的太空授课活动。将空间站的运动视为匀速圆周运动，忽略地球自转的影响。 6．天宫空间站质量为m，其运行轨道半径为r。若地球质量为M，引力常量为G，则空间站在轨运行周期为 ，其具有的机械能为 （无穷远处引力势能为零）。 7．授课时，宇航员往金属圈上的水膜中不断注水，水膜“长成”了水球。与水膜成为水球原因相同的现象有( ) A．水黾可停在水面上　　 B．空间站中形成的“水桥” C．草上的露珠成球形　　 D．玻璃上的石蜡熔化呈圆形 8．若用弹簧振子进行实验，将一根弹性长绳左端与振子相连，O是振子振动的平衡位置，如图a所示。垂直于弹簧沿绳建立x轴，振子振动后，某时刻长绳的波形图如图b所示。 （1）该时刻，绳上处的质点振动方向是( ) A．沿x轴正方向　　B．沿x轴负方向　　C．沿y轴正方向　　D．沿y轴负方向 （2）若绳波的波速为2.5m/s，则该弹簧振子的振动周期为 s。 9．观看在方格布前研究小球碰撞的授课视频后，某同学通过软件每隔相等时间截取一张视频图片，如图为连续截取的三张图片。 （1）若小球和大球的质量分别为、，则可估算出( ) A．　　B．　　C．　　D． （2）通过估算可判断两小球的碰撞属于( ) A．弹性碰撞　　B．非弹性碰撞 10．“高微重力科学实验柜”的简化模型如图所示，A和B是两个喷气装置。宇航员演示时，先使柜体悬浮于空间站中O点。然后给其一个向左的初速度，同时使A向左喷气；经过时间，关闭A的同时使B向右喷气；又经过时间，关闭B，此时柜体又悬浮于O点。若A、B喷气时对柜体的作用力大小恒定且相等（忽略喷出气体的质量），则与的比值为 。 11．观看“太空水球”光学实验后，某同学用内径为R、外径为2R的环形玻璃砖模拟光在水球中的传播。将玻璃砖放置在水平面上，一束单色光从P点以入射角i射入玻璃砖，如图所示。 （1）若，单色光经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光的折射率 。 （2）若单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，则入射角 。 （上海市闵行区2024届高三物理二模试卷）2．“打水漂” “打水漂”是古老的游戏，将扁平的石子向水面快速抛出，若成功，石子会在水面上连续跳跃飞向远方，形成如图所示的“水漂”效果。 (1)以一定的高度水平扔出的石子和水面相撞后，在水面上弹跳前进，形成“水漂”。假设水平方向速度没有损失，竖直方向碰撞后速度变小，下图有可能是石子“水漂”轨迹的是______ A． B． C． (2)如图为一人工湖堤坝的截面图，堤坝斜面倾角为，B点为堤坝与水面的交界点。有一个“打水漂”机器，在A点向湖面水平抛出一扁平石子。若成功形成“水漂”的秘诀是石子接触水面时的速度方向与水面夹角不大于某个固定值θ0（不考石子旋转等其他因素）。 ①（多选）下列说法正确的是 A．石子在空中的运动可简化为平抛运动 B．石子在空中运动的时间与抛出的速度无关 C．石子抛出的速度越大，机器对石子做功越多 D．石子抛出的速度越大，越有可能观察到“水漂”现象 ②石子抛出点到水面的高度为h，想要打出“水漂”效果，抛出石子速度大小至少为 ，如果凡是落到水面上的石子都能形成“水漂”效果，tanα 最大值为 。 (3)若“打水漂”机器向平静的湖面抛出的石子恰好砸中湖面一个安全警戒浮漂，浮漂之后的运动可简化为竖直方向的简谐振动，距浮漂1.6 m的水面有一片小树叶。 ①受浮漂振动形成水波的影响，小树叶 逐渐远离浮漂。（选涂：A．能  B．不能） ②若浮漂在4.0 s内全振动了8次，当它开始第9次振动时，小树叶刚好开始振动，则此水波的周期为 s，此水波的传播速度为 m/s。 (4)“嫦娥五号”月球探测器返回舱为了安全带回样品，采用了类似“打水漂”多段多次减速技术。如图所示，用虚线球面表示地球大气层边界，边界外侧没有大气。关闭发动机的返回舱从a点滑入大气层，然后经b点从c点“跳出”，经d点后再从e点“跃入”。d点为轨迹最高点，距离地面高度为h，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R。 ①下列选项正确的是 A．va > vc > ve B．va = vc = ve C．va > vc = ve ②下列关于返回舱在b、d两点的状态判断正确的是 A．超重 失重       B．失重 超重      C．超重 超重 ③返回舱在d点的加速度大小为 。 ④返回舱在d点时的角速度 。（选涂：A．大于  B．等于  C．小于 ） （上海市闵行区2024届高三物理一模试卷）一、中国空间站 2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射。载人飞船与天和核心舱顺利自主快速交会对接。航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，这标志着中国人首次进入自己的空间站。 1．（1）火箭竖直起飞时宇航员处于 状态（选涂：A．失重  B．平衡  C．超重）； （2）宇航员对座椅的压力 其受到的支持力（选涂：A．大于  B．等于  C．小于）。 2．宇航员在空间站里（　　） A．完全失重，所以没有惯性 B．“飘浮起来”，说明没有受到重力 C．进入核心舱时需借助外力，说明力是改变物体运动状态的原因 3．假设空间站在距地面h高度处绕地球做匀速圆周运动。 （1）已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。则空间站在轨运行线速度：v= ； （2）图是飞船与核心舱交会对接时测量空间站质量的原理图。若已知飞船的质量m为3.0×103kg，其推进器的平均推力F=1000N，在飞船与空间站对接后，推进器工作10s内，测得飞船和空间站组合体的速度变化量为0.4m/s，忽略飞船质量的变化，求空间站的质量M。 ； 4．航天员在空间站开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课。有同学设想在空间站利用下列装置进行高中物理实验，你认为可行的是（　　） A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．用力传感器研究作用力和反作用力的关系 C．研究平抛运动的规律 D．研究向心力的实验 E．验证机械能守恒定律 F．羽毛和金属小球在玻璃管中下落 5．如图，天和核心舱处于半径为r3的圆轨道Ⅲ；飞船处于半径为r1的圆轨道Ⅰ上的Q点，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ 运动到P处与核心舱对接。则飞船（　　） A．由轨道Ⅰ 进入轨道Ⅱ 要在Q点加速 B．由轨道Ⅱ 进入轨道Ⅲ 要在P点减速 C．沿轨道Ⅱ 运动到对接点P过程中，速度不断增大 D．沿轨道Ⅲ 运行的周期大于沿轨道Ⅰ 运行的周期 （上海市松江二中2024届高三物理三模试卷）经典力学 随着爱因斯坦相对论的提出和被验证，使人们认识到经典力学的局限性，但在宏观低速领域，经典力学仍有着举足轻重的作用。 5．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的关系图像如图所示（其中图线为直线）。乘客所受支持力的大小用表示，速度大小用v表示，重力加速度大小为g。下列判断正确的是（    ） A．时间内，v增大， B．时间内，v不变， C．时间内，v减小， D．时间内，v增大， 6．如图甲所示，质量的物块静止在水平面上，时刻开始在物块上施加一水平向右、大小按图乙所示随时间t变化的拉力F，时撤去力F。已知物块与水平面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（    ） A．物块运动过程中，加速度逐渐增大 B．0～2s内拉力的冲量大小为8N·s C．2s末物块的速度大小为 D．5s末物块重新回到静止状态 7．如图甲，质量的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力（F）随位移（x）变化的图像如图乙。已知物体与地面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（    ） A．在0～10m的过程中，推力F对物体所做的功为1000J B．在0～10m的过程中，滑动摩擦力对物体所做的功为500J C．物体的位移时，其速度大小为5m/s D．物体的位移时，其速度大小为10m/s 8．有一部关于星际大战的电影，里面有一个片段，位于与地球类似的星球的“赤道”的实验室里，有一个固定的竖直光滑圆轨道，内侧有一个小球恰能做完整的圆周运动，一侧的仪器数据显示：该运动的轨道半径为r，最高点的速度为v。若真存在这样的星球，而且该星球的半径为R，自转可忽略，万有引力常量为G，则以下说法正确的是（    ） A．该星球的质量为 B．该星球的质量为 C．该星球的第一宇宙速度为 D．该星球的近地卫星速度为 （上海市虹口区2024届高三物理一模试卷）一、“嫦娥”探月 2004年，国务院批准绕月探测工程立项，命名为“嫦娥工程”。2020年12月17日凌晨，“嫦娥五号”携带1731克月球样品满载而归，标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成。 1．2007年10月24日我国首个月球探测器“嫦娥一号”成功发射，于11月7日进入离月球表面200公里的圆形工作轨道匀速绕行。“嫦娥一号”（　　） A．处于平衡状态 B．做匀变速运动 C．受到月球引力和向心力两个力的作用 D．受到月球的引力作为向心力 2．如图，“嫦娥”探测器前往月球的过程中，首先进入“停泊轨道”绕地球旋转，在P点变速进入“地月转移轨道”，接近月球时，被月球引力“俘获”，再在“工作轨道”上匀速绕月飞行，然后择机降落。则探测器（　　） A．在“停泊轨道”上的绕行速度大于7.9km/s B．在P点加速，然后变轨到转移轨道 C．在Q点向后喷气，然后变轨到工作轨道 D．在转移轨道上关闭发动机运行时，动量不变 3．“嫦娥三号”探测器到达距离月球表面5km的位置，立即开动发动机，向 （选填“上”、“下”）喷气，减速下行，实施“软着陆”。该过程中，探测器的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 4．如图，静止的“玉兔”月球车在高度h=0.8m的位置，将一质量m=0.02kg的小物体以v0=2m/s的速度沿水平方向弹射出去，测出小物体的水平射程x=2m。求： （1）弹射器对物块所做的功W； （2）月球表面的重力加速度g月。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题3 万有引力定律相关 （上海市2023年高中学业水平合格性考试卷）1．2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭成功发射升空。6.5小时后，载人飞船与天和核心舱成功实现自主快速交会对接。核心舱绕地球的飞行可视为半径为R的匀速圆周运动。 （1）在竖直起飞阶段的某一时刻，火箭的加速度大小为a，载人飞船总质量为m，此时火箭对飞船作用力大小为 . （重力加速度用g表示） （2）当飞船即将与核心舱对接时，飞船高度增大，从核心舱正下方缓慢靠近，距地面高度缓慢增加，在这个过程中   ①飞船绕地球飞行的角速度( ) A．变小    B．不变       C．变大 ②飞船的机械能( ) A．变小       B．不变         C．变大 （3）已知地球总质量M，引力常量为G，对接完成后，飞船的向心加速度为 。 （4）若对接完成后飞船距离地面距离为400km，则地面接收站接收到对接信息的时间差最可能是( ) A．10s       B．1s        C．1ms        D． 【牛顿定律、曲线运动、万有引力定律、机械能】 【答案】 A C C 【详解】（1）[1]根据牛顿第二定律有 解得此时火箭对飞船作用力大小为 （2）[2]飞船距地面高度缓慢增加，在这个过程中 解得飞船绕地球飞行的角速度 可知飞船距地面高度缓慢靠近，在这个过程中飞船绕地球飞行的角速度变小。 故选A。 [3]在高轨道运行时的机械能较大，故飞船的机械能变大。 故选C。 （4）[4]根据万有引力提供向心力 可得飞船的向心加速度为 （5）[5]地面接收站接收到对接信息的时间差为 故选C。 （上海市青浦区2024届高三物理一模试卷）位于我国贵州省平塘县的500m口径球面射电望远镜（FAST），是目前世界上最大的单口径射电望远镜，有“中国天眼”之称。“中国天眼”的灵敏度超群，大幅拓展人类的视野，可以验证和探索很多宇宙奥秘，例如，引力理论验证、星系演化、恒星和行星起源，乃至物质和生命的起源等。 14．“中国天眼”接收系统的工作原理与普通收音机类似，则“中国天眼”接收的信息属于（　　） A．红外线 B．无线电波 C．超声波 D．紫外线 15．“中国天眼”发现距离地球17光年的地方有一颗“超级地球”，据科学家测算，这颗星球具有和地球一样的自传特征。如图，OE连线与其赤道平面的夹角为30°，A位置的重力加速速度为g，D位置的向心加速度为，则E位置的向心加速度为（　　） A． B． C． D． 16．脉冲星是快速自传的中子星，每自传一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若“中国天眼”观测到某中子星发射电磁脉冲信号的周期为T，已知该中子星的半径为R，引力常量为G。根据上述条件可以求出的是（　　） A．该中子星的密度 B．该中子星的第一宇宙速度 C．该中子星表面的重力加速度 D．该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度 17．如图所示为“中国天眼”维护时的示意图。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢行走时，氦气球对其有大小恒为、方向竖直向上的拉力作用。若将人视为质点，此时工作人员对球面的作用力大小为 ，方向为 ；为了维修更高处的镜面，假设工作人员要获得竖直向上的加速度，为尽可能保护镜面，请问工作人员对球面的作用力大小至少为 ，此时工作人员处于 状态。（选填“超重”、“失重”或“平衡”状态） 【电磁波、万有引力定律、牛顿运动定律】 【答案】14．B 15．D 16．D 17． 竖直向下 超重 【解析】14．“中国天眼”接收系统的工作原理与普通收音机类似，则“中国天眼”接收的信息属于无线电波。 故选B。 15．根据题意，设地球自转的角速度为，则、位置做圆周运动的角速度均为，由向心加速度公式有 由几何关系可得，位置的半径为 则位置的向心加速度为 故选D。 16． ABC．如果知道绕中子星做圆周运动的卫星的周期与轨道半径，可以求出中子星的质量，根据题意仅知道中子星的自转周期、中子星的半径与万有引力常量，无法求出中子星的质量，也无法计算其密度，也不能计算中子星表面的重力加速度和第一宇宙速度，故ABC不符合题意； D．该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度 故D符合题意。 故选D。 17．[1][2]工作人员在望远镜球面上缓慢行走时，处于平衡状态，则有 解得 由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为，方向竖直向下。 [3][4]假设工作人员要获得竖直向上的加速度，由牛顿第二定律有 解得 由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小至少为，由于工作人员具有向上的加速度，则处于超重状态。 （上海市普陀区2024届高三物理二模试卷）中国宇航员利用“天宫”空间站的微重力环境，进行的太空授课活动。将空间站的运动视为匀速圆周运动，忽略地球自转的影响。 6．天宫空间站质量为m，其运行轨道半径为r。若地球质量为M，引力常量为G，则空间站在轨运行周期为 ，其具有的机械能为 （无穷远处引力势能为零）。 7．授课时，宇航员往金属圈上的水膜中不断注水，水膜“长成”了水球。与水膜成为水球原因相同的现象有( ) A．水黾可停在水面上　　 B．空间站中形成的“水桥” C．草上的露珠成球形　　 D．玻璃上的石蜡熔化呈圆形 8．若用弹簧振子进行实验，将一根弹性长绳左端与振子相连，O是振子振动的平衡位置，如图a所示。垂直于弹簧沿绳建立x轴，振子振动后，某时刻长绳的波形图如图b所示。 （1）该时刻，绳上处的质点振动方向是( ) A．沿x轴正方向　　B．沿x轴负方向　　C．沿y轴正方向　　D．沿y轴负方向 （2）若绳波的波速为2.5m/s，则该弹簧振子的振动周期为 s。 9．观看在方格布前研究小球碰撞的授课视频后，某同学通过软件每隔相等时间截取一张视频图片，如图为连续截取的三张图片。 （1）若小球和大球的质量分别为、，则可估算出( ) A．　　B．　　C．　　D． （2）通过估算可判断两小球的碰撞属于( ) A．弹性碰撞　　B．非弹性碰撞 10．“高微重力科学实验柜”的简化模型如图所示，A和B是两个喷气装置。宇航员演示时，先使柜体悬浮于空间站中O点。然后给其一个向左的初速度，同时使A向左喷气；经过时间，关闭A的同时使B向右喷气；又经过时间，关闭B，此时柜体又悬浮于O点。若A、B喷气时对柜体的作用力大小恒定且相等（忽略喷出气体的质量），则与的比值为 。 11．观看“太空水球”光学实验后，某同学用内径为R、外径为2R的环形玻璃砖模拟光在水球中的传播。将玻璃砖放置在水平面上，一束单色光从P点以入射角i射入玻璃砖，如图所示。 （1）若，单色光经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光的折射率 。 （2）若单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，则入射角 。 【直线运动、静力学、万有引力定律、机械振动与机械波、曲线运动、机械能、光学】 【答案】6． 7．ABC 8．C 0.8 9．D A 10． 11． 【解析】6．[1]根据万有引力提供向心力 解得空间站在轨运行周期为 [2]根据万有引力提供向心力 空间站的动能为 空间站的引力势能为 空间站的机械能为 7．水膜“长成”了水球、水黾可停在水面上、空间站中形成的“水桥”、草上的露珠成球形都是由于液体的表面张力的作用，玻璃上的石蜡熔化呈圆形是由于非晶体的各向同性。 故选ABC。 8．[1]绳波沿轴正方向传播，根据同侧法，可知该时刻绳上处的质点振动方向是沿y轴正方向。 故选C。 [2]绳波的波长为，绳波的周期为 弹簧振子的振动周期等于绳波的周期，为。 9．[1]设频闪周期为，照片中每一格的距离为，由图可知大球碰撞前静止，小球碰撞前的速度大小为 小球、大球碰撞后的速度大小为 ， 根据动量守恒定律得 解得 故选D。 [2]由于 可知碰撞前后能量守恒，两小球的碰撞为弹性碰撞。 故选A。 10．设A、B喷气过程中对物块的作用力大小为F，物块初速度为v，以初速度方向为正方向，设A停止喷气时物块速度大小为，根据动量定理 由运动学规律可得 联立可解得 11．[1]根据题意，作出光路图，如图所示 设折射角为，根据几何关系有 则玻璃砖对该单色光的折射率为 [2]单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，作出光路图，如图所示 设此时的入射角为，折射角为，全反射临界角为，设单色光在点发生全反射，在中，根据正弦定理有 根据几何关系有 全反射临界角满足 根据折射定律有 联立解得 入射角为 （上海市闵行区2024届高三物理二模试卷）2．“打水漂” “打水漂”是古老的游戏，将扁平的石子向水面快速抛出，若成功，石子会在水面上连续跳跃飞向远方，形成如图所示的“水漂”效果。 (1)以一定的高度水平扔出的石子和水面相撞后，在水面上弹跳前进，形成“水漂”。假设水平方向速度没有损失，竖直方向碰撞后速度变小，下图有可能是石子“水漂”轨迹的是______ A． B． C． (2)如图为一人工湖堤坝的截面图，堤坝斜面倾角为，B点为堤坝与水面的交界点。有一个“打水漂”机器，在A点向湖面水平抛出一扁平石子。若成功形成“水漂”的秘诀是石子接触水面时的速度方向与水面夹角不大于某个固定值θ0（不考石子旋转等其他因素）。 ①（多选）下列说法正确的是 A．石子在空中的运动可简化为平抛运动 B．石子在空中运动的时间与抛出的速度无关 C．石子抛出的速度越大，机器对石子做功越多 D．石子抛出的速度越大，越有可能观察到“水漂”现象 ②石子抛出点到水面的高度为h，想要打出“水漂”效果，抛出石子速度大小至少为 ，如果凡是落到水面上的石子都能形成“水漂”效果，tanα 最大值为 。 (3)若“打水漂”机器向平静的湖面抛出的石子恰好砸中湖面一个安全警戒浮漂，浮漂之后的运动可简化为竖直方向的简谐振动，距浮漂1.6 m的水面有一片小树叶。 ①受浮漂振动形成水波的影响，小树叶 逐渐远离浮漂。（选涂：A．能  B．不能） ②若浮漂在4.0 s内全振动了8次，当它开始第9次振动时，小树叶刚好开始振动，则此水波的周期为 s，此水波的传播速度为 m/s。 (4)“嫦娥五号”月球探测器返回舱为了安全带回样品，采用了类似“打水漂”多段多次减速技术。如图所示，用虚线球面表示地球大气层边界，边界外侧没有大气。关闭发动机的返回舱从a点滑入大气层，然后经b点从c点“跳出”，经d点后再从e点“跃入”。d点为轨迹最高点，距离地面高度为h，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R。 ①下列选项正确的是 A．va > vc > ve B．va = vc = ve C．va > vc = ve ②下列关于返回舱在b、d两点的状态判断正确的是 A．超重 失重       B．失重 超重      C．超重 超重 ③返回舱在d点的加速度大小为 。 ④返回舱在d点时的角速度 。（选涂：A．大于  B．等于  C．小于 ） 【直线运动、牛顿定律、万有引力定律、机械振动与机械波】 【答案】(1)C (2)ACD 0 ， 0 (3)B 0.5 0.4 (4)C A C 【详解】（1）石子和水面相撞后，水平方向速度没有损失，竖直方向碰撞后速度变小，可知竖直方向上的高度逐渐间隙，根据 可知石子在空中运动的时间逐渐减小，根据 可知石子在水平方向的位移逐渐减小。故选C。 （2）①A．石子在空中的运动过程，只受重力作用，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，故石子在空中的运动过程可简化为平抛运动，故A正确； B．当石子的抛出速度较小时，石子将落在斜面上，此时有 可得 故此时石子在空中运动的时间与抛出的速度有关。故B错误； C．机器对石子做功全部转化为石子抛出时的动能，根据动能定理有 石子抛出的速度越大，机器对石子做功越多。故C正确； D．石子能落到水面，则石子第一次在空中运动时，竖直方向上的高度h为定值，根据平抛运动规律可知，接触水面瞬间石子竖直方向速度为 则 故石子抛出的速度越大，石子接触水面时的速度方向与水面夹角越小，越有可能观察到“水漂”现象，故D正确。 故选ACD。 ②[1]当石子接触水面时的速度方向与水面夹角恰好等于固定值θ0时，石子恰好打出“水漂”效果。根据平抛运动规律可知，接触水面瞬间石子竖直方向速度为 则 解得 [2]由于石子抛出的速度越大，石子接触水面时的速度方向与水面夹角越小，越有可能观察到“水漂”现象。故要使落到水面上的石子都能形成“水漂”效果在，则当恰好落到B点的石子能形成“水漂”现象时，所有石子均能形成“水漂”现象。故根据平抛运动规律，当石子恰好落到B点时有 结合题意可得tanα的最大值为 （3）①浮漂沿竖直方向做简谐振动，由于质点不能随波迁移，受浮漂振动形成水波的影响，距浮漂1.6 m的水面有一片小树叶只会在竖直方向上下振动，小树叶不能逐渐远离浮漂，故选B。 ②[1]浮漂在4.0s内全振动了8次，故水波的周期为 [2]当它开始第9次振动时，小树叶刚好开始振动，即水波在8次全振动时间内恰好传播了1.6m，故水波的传播速度为 （4）①返回舱从a点滑入大气层经b点到达c点的过程，由于有空气阻力做负功，返回舱的动能减小，故有 从c点经d点后达到e点的过程，不受空气阻力作用，返回舱在该过程机械能守恒。而c点和e点高度相等，返回舱在两点的重力势能相等，故有 整理有 故选C。 ②返回舱在b点做离心运动，加速度向上，返回舱处于超重状态。返回舱在d点做近心运动，加速度向下，返回舱处于失重状态。故选A。 ③返回舱在d点距离地面高度为h，此时返回舱只受万有引力作用，根据万有引力定律及牛顿第二定律有 在地球表面的物体，其所受重力等于万有引力，故有 联立解得 ④当返回舱以d点做近心运动，即其所受万有引力大于其做圆周运动向心力，故根据牛顿第二定律有 解得 故选C。 （上海市闵行区2024届高三物理一模试卷）一、中国空间站 2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射。载人飞船与天和核心舱顺利自主快速交会对接。航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，这标志着中国人首次进入自己的空间站。 1．（1）火箭竖直起飞时宇航员处于 状态（选涂：A．失重  B．平衡  C．超重）； （2）宇航员对座椅的压力 其受到的支持力（选涂：A．大于  B．等于  C．小于）。 2．宇航员在空间站里（　　） A．完全失重，所以没有惯性 B．“飘浮起来”，说明没有受到重力 C．进入核心舱时需借助外力，说明力是改变物体运动状态的原因 3．假设空间站在距地面h高度处绕地球做匀速圆周运动。 （1）已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。则空间站在轨运行线速度：v= ； （2）图是飞船与核心舱交会对接时测量空间站质量的原理图。若已知飞船的质量m为3.0×103kg，其推进器的平均推力F=1000N，在飞船与空间站对接后，推进器工作10s内，测得飞船和空间站组合体的速度变化量为0.4m/s，忽略飞船质量的变化，求空间站的质量M。 ； 4．航天员在空间站开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课。有同学设想在空间站利用下列装置进行高中物理实验，你认为可行的是（　　） A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．用力传感器研究作用力和反作用力的关系 C．研究平抛运动的规律 D．研究向心力的实验 E．验证机械能守恒定律 F．羽毛和金属小球在玻璃管中下落 5．如图，天和核心舱处于半径为r3的圆轨道Ⅲ；飞船处于半径为r1的圆轨道Ⅰ上的Q点，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ 运动到P处与核心舱对接。则飞船（　　） A．由轨道Ⅰ 进入轨道Ⅱ 要在Q点加速 B．由轨道Ⅱ 进入轨道Ⅲ 要在P点减速 C．沿轨道Ⅱ 运动到对接点P过程中，速度不断增大 D．沿轨道Ⅲ 运行的周期大于沿轨道Ⅰ 运行的周期 【牛顿定律、万有引力定律、曲线运动】 【答案】1．C B 2．C 3． 4．ABD 5．AD 【解析】1．（1）[1]火箭竖直起飞时宇航员的加速度向上，故处于超重状态，故AB错误，C正确。 故选C。 （2） [2]宇航员对座椅的压力和座椅对宇航员的支持力是一对相互作用力，由牛顿第三定律可知，两个力大小相等，方向相反，故AC错误，B正确。 故选B。 2．A．虽然完全失重，但是由于有质量，则仍有惯性，选项A错误； B．“飘浮起来”是失重状态，但仍受到重力，选项B错误； C．进入核心舱时需借助外力，说明力是改变物体运动状态的原因，选项C正确。 故选C。 3． （1）根据 可得线速度 （2）根据牛顿第二定律 组合体的加速度为 联立两式求得空间站的质量为 4． 由于空间站中完全失重，则与重力有关的实验都不能进行，因实验ABD与重力无关，则可以进行；故选ABD。 5．A．由轨道Ⅰ 进入轨道Ⅱ 要在Q点加速做离心运动，选项A正确； B．由轨道Ⅱ 进入轨道Ⅲ 要在P点加速做离心运动，选项B错误； C．沿轨道Ⅱ 运动到对接点P过程中，万有引力做负功，则动能减小，即速度不断减小，选项C错误； D．根据开普勒第三定律可知 沿轨道Ⅲ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期，选项D正确。 故选AD。 （上海市松江二中2024届高三物理三模试卷）经典力学 随着爱因斯坦相对论的提出和被验证，使人们认识到经典力学的局限性，但在宏观低速领域，经典力学仍有着举足轻重的作用。 5．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的关系图像如图所示（其中图线为直线）。乘客所受支持力的大小用表示，速度大小用v表示，重力加速度大小为g。下列判断正确的是（    ） A．时间内，v增大， B．时间内，v不变， C．时间内，v减小， D．时间内，v增大， 6．如图甲所示，质量的物块静止在水平面上，时刻开始在物块上施加一水平向右、大小按图乙所示随时间t变化的拉力F，时撤去力F。已知物块与水平面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（    ） A．物块运动过程中，加速度逐渐增大 B．0～2s内拉力的冲量大小为8N·s C．2s末物块的速度大小为 D．5s末物块重新回到静止状态 7．如图甲，质量的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力（F）随位移（x）变化的图像如图乙。已知物体与地面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（    ） A．在0～10m的过程中，推力F对物体所做的功为1000J B．在0～10m的过程中，滑动摩擦力对物体所做的功为500J C．物体的位移时，其速度大小为5m/s D．物体的位移时，其速度大小为10m/s 8．有一部关于星际大战的电影，里面有一个片段，位于与地球类似的星球的“赤道”的实验室里，有一个固定的竖直光滑圆轨道，内侧有一个小球恰能做完整的圆周运动，一侧的仪器数据显示：该运动的轨道半径为r，最高点的速度为v。若真存在这样的星球，而且该星球的半径为R，自转可忽略，万有引力常量为G，则以下说法正确的是（    ） A．该星球的质量为 B．该星球的质量为 C．该星球的第一宇宙速度为 D．该星球的近地卫星速度为 【直线运动、牛顿定律、万有引力定律、机械能】 【答案】5．C 6．BD 7．C 8．AC 【解析】5．x-t图像的斜率表示速度。 A．时间内，图线斜率增大，则v增大，电梯竖直向上做加速运动，对乘客根据牛顿第二定律有 所以 故A错误； B．时间内，图线斜率不变，则v不变，乘客处于平衡状态，所以 故B错误； CD．时间内，图线斜率减小，则v减小，电梯竖直向上做减速运动，对乘客根据牛顿第二定律有 所以 故C正确，D错误。 故选C。 6．A.因为物块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，故物块受到的摩擦力为 f=μmg =1.6N 前2s拉力随时间一直增大，物块的加速度逐渐增大，2s以后到物块停止运动前，物块的合外力等于摩擦力，加速度不变，所以物块运动过程中，加速度不是逐渐增大，故A错误； B.根据冲量的定义可得 I= Ft 所以拉力与时间的图像面积代表冲量，故0~2s内拉力的冲量大小为 故B正确； C.根据动量定理得 I 1-μmgt=mv-0 解得 v = 6m/s 故C错误； D.设撤去拉力以后物块的加速度为大小a，则 μmg = ma 解得 设撤去拉力以后到物块停止运动所用的时间为 ，则 所以5s末物块重新回到静止状态，故D正确。 故选BD。 7．A.根据图像可知F-x图像围成的面积表示 推力F做的功，所以 故A错误； B.在0～10m的过程中，滑动摩擦力对物体所做的功为 Wf=-fx=-μmgx = -500J 摩擦力做负功，故B错误； C.由图可知运动位移为5m过程中力F做的功 摩擦力做功 根据动能定理 解得 v=5m/s 故C正确； D.由AB选项可知，当物体运动位移为10m时 WF=500J Wf=-500J 由动能定理可知 所以 故D错误。 故选C。 8．AB.在该运动的轨道的最高点，该星球上的重力提供向心力有 在该星球表面，万有引力等于重力，则有 联立可得，该星球的质量为 故A正确，B错误； CD.在该星球表面，万有引力提供向心力有 则该星球的第一宇宙速度为 因为该星球的近地卫星速度约第一宇宙速度。 故C正确，D错误。 故选AC。 （上海市虹口区2024届高三物理一模试卷）一、“嫦娥”探月 2004年，国务院批准绕月探测工程立项，命名为“嫦娥工程”。2020年12月17日凌晨，“嫦娥五号”携带1731克月球样品满载而归，标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成。 1．2007年10月24日我国首个月球探测器“嫦娥一号”成功发射，于11月7日进入离月球表面200公里的圆形工作轨道匀速绕行。“嫦娥一号”（　　） A．处于平衡状态 B．做匀变速运动 C．受到月球引力和向心力两个力的作用 D．受到月球的引力作为向心力 2．如图，“嫦娥”探测器前往月球的过程中，首先进入“停泊轨道”绕地球旋转，在P点变速进入“地月转移轨道”，接近月球时，被月球引力“俘获”，再在“工作轨道”上匀速绕月飞行，然后择机降落。则探测器（　　） A．在“停泊轨道”上的绕行速度大于7.9km/s B．在P点加速，然后变轨到转移轨道 C．在Q点向后喷气，然后变轨到工作轨道 D．在转移轨道上关闭发动机运行时，动量不变 3．“嫦娥三号”探测器到达距离月球表面5km的位置，立即开动发动机，向 （选填“上”、“下”）喷气，减速下行，实施“软着陆”。该过程中，探测器的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 4．如图，静止的“玉兔”月球车在高度h=0.8m的位置，将一质量m=0.02kg的小物体以v0=2m/s的速度沿水平方向弹射出去，测出小物体的水平射程x=2m。求： （1）弹射器对物块所做的功W； （2）月球表面的重力加速度g月。 【万有引力定律、牛顿定律、机械能、动量、平抛运动】 【答案】1．D 2．B 3．下 减小 4．（1）0.04J；（2）1.6m/s2 【解析】1．A．“嫦娥一号”在离月球表面200公里的圆形工作轨道匀速绕行，速度方向不断改变，即运动状态不断在改变，故A错误； B．加速度恒定不变时才做匀变速运动。但匀速圆周运动的向心加速度的方向不断在改变，故B错误； CD．“嫦娥一号”只受到月球的引力，月球的引力提供向心力，故C错误，D正确。 故选D。 2．A．在地球表面的轨道卫星有 可得 而“停泊轨道”的轨道半径大于地球半径R，则探测器在“停泊轨道”上的绕行速度小于7.9km/s，故A错误； B．探测器在“停泊轨道”上的P点点火加速，做离心运动，然后变轨到转移轨道，故B正确； C．在Q点需要减速，然后变轨到工作轨道，所以是向前喷气，故C错误； D．在转移轨道上关闭发动机运行时，速度方向始终在改变，所以动量也在改变，故D错误。 故选B。 3．[1]要减速下行，实施“软着陆”，则需要立即开动发动机，向下喷气，获得向上的反作用力。 [2]“软着陆”的过程中，探测器高度降低，重力势能减小，探测器速度也在减小，则动能也减小，则探测器的机械能减小。 4．（1）根据动能定理可得，弹射器对物块所做的功为 （2）根据平抛运动规律有 联立解得 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$