2024-2025学年高一下学期物理暑假作业-圆周运动与宇宙航行（山东适用）

高一物理暑假作业——B2圆周运动与宇宙航行（6、7） 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.一个行星，其半径比地球的半径大2倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的(　　) A. 6倍 B. 4倍 C. 倍 D. 12倍 2.“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号(　　) A. 发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间 B. 从P点转移到Q点的时间小于6个月 C. 在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小 D. 在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度 3.如图所示，质量为1.6 kg，半径为0.5 m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径。它们的质量分别为mA＝1 kg、mB＝2 kg。某时刻，小球A、B分别位于圆管最低点和最高点，A的速度大小为vA＝3 m/s，B球的速度大小vB＝5 m/s，则此时杆对圆管的弹力为(取g＝10 m/s2)(　　) A. 36 N B. 70 N C. 26 N D. 54 N 4.如图所示，长为L的细绳上端固定在天花板上，下端拴一个可视为质点的小球，小球在水平面内做匀速圆周运动。细绳跟竖直方向的夹角为θ，小球做匀速圆周运动的角速度为ω。当小球以不同的角速度ω做匀速圆周运动时，细绳与竖直方向的夹角θ随之变化，已知当地的重力加速度大小为g，下列关于θ与ω的关系图像可能正确的是(　　) A. B. C. D. 5.图甲是正在做送餐工作的“机器人服务员”，该机器人正在沿图乙中ABCD曲线给16号桌送餐，已知弧长和半径均为的圆弧BC与直线路径AB、CD相切，AB段长度也为，CD段长度为，机器人从A点由静止匀加速出发，到达B点时速率恰好达到1m/s，接着以1m/s的速率匀速通过BC弧段，通过C点以1m/s的速率匀速运动到某位置后开始做匀减速直线运动，最终停在16号桌旁的D点。已知餐盘与托盘间的动摩擦因数，关于该机器人送餐运动的说法正确的是(　　) A. 从B运动到C过程中机器人的向心加速度 B. 为防止餐盘与水平托盘之间发生相对滑动，机器人在BC段运动的最大速率为4m/s C. 从A点运动到B点过程中机器人的加速度且餐盘和水平托盘不会发生相对滑动 D. 餐盘和水平托盘不发生相对滑动的情况下，机器人从C点到D点的最短时间秒 6.发射地球静止卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3(如图所示)。则卫星分别在1、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是(　　) A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B. 卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度 C. 卫星在轨道3上P点加速度大于它在轨道2上P点的加速度 D. 卫星在轨道3上速度大于它在轨道2上P点的速度 7.如图甲所示，A、B两颗卫星在同一平面内围绕中心天体做匀速圆周运动，且绕行方向相同，图乙是两颗卫星之间的距离随时间t的变化图像，时刻A、B两颗卫星相距最近。已知卫星B的周期，则A、B两颗卫星运行轨道半径之比为(　　) A. 1∶7 B. 1∶4 C. D. 1∶2 8.双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动．研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化．若某双星系统中两星做匀速圆周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时匀速圆周运动的周期为(　　) A. T B. T C. T D. T 二、多项选择题（本题共4个小题，每小题4分，共16分；全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分） 9.2023年10月26日，神舟十七号航天员乘组进驻中国空间站，航天员汤洪波、唐胜杰和江新林承担着多项空间实验任务。若中国空间站绕地球做匀速圆周运动，一名航天员手拿一个小球“静立”在“舱底面”上，如图所示。下列说法正确的是(　　) A. 航天员不受地球引力的作用 B. 航天员处于完全失重状态，对“舱底面”的压力为零 C. 若航天员相对于太空舱无初速度地释放小球，小球将做自由落体运动 D. 空间站运行的线速度小于第一宇宙速度 10.在如图所示的水平转盘上，沿半径方向放着质量分别为m、2m的两物块A和B(均可视为质点)，它们用不可伸长的轻质细线相连，到圆心的距离分别为2r、3r，A、B两物块与转盘之间的动摩擦因数分别为μ、，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。现缓慢加快转盘的转速，当两物块相对转盘将要发生滑动时，保持转盘的转速不变，下列说法正确的是(　　) A. 此时转盘的角速度大小为 B. 此时细线中的张力大小为μmg C. 此时烧断细线，烧断细线后的瞬间，B的加速度大小为μg D. 此时烧断细线，烧断细线后的瞬间，A、B的加速度大小相等 11.载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹如图，其中轨道I、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ 为圆，探测器经轨道I、Ⅱ、Ⅲ 运动后在Q点登陆火星，O点是轨道I、Ⅱ、Ⅲ 的交点，轨道上的O、P、Q三点与火星中心在同一直线上，O、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ 的远火星点和近火星点。已知火星的半径为R，OQ=4R，轨道Ⅱ上经过O点的速度为v，下列说法正确的有（　　） A. 在相等时间内，轨道I上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积相等 B. 探测器在轨道I上运动时，经过O点的速度大于v C. 探测器在轨道Ⅲ上运动时，经过O点的加速度小于 D. 在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与轨道Ⅲ上第一次由O点到Q点的时间之比是3∶4 12.如图所示，在万有引力作用下，a、b两卫星在同一平面内绕某一行星c沿逆时针方向做匀速圆周运动，已知轨道半径之比为ra∶rb＝1∶4，则下列说法中正确的有(　　) A. a、b运动的周期之比为Ta∶Tb＝1∶8 B. a、b运动的周期之比为Ta∶Tb＝1∶4 C. 从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线12次 D. 从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13.某物理兴趣小组利用传感器进行“探究向心力大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系”实验，实验装置如图甲所示，装置中水平光滑直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。 (1)小组同学先让一个滑块做半经r为0.20 m的圆周运动。得到图乙中②图线。然后保持滑块质量不变。再将运动的半径r分别调整为0.14 m,0.16 m,0.18 m,0.22 m，在同一坐标系中又分别得到图乙中⑤、④、③、①四条图线。 (2)本实验所采用的实验探究方法与下列哪个实验是相同的________。 A．探究平抛运动的特点 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (3)对②图线的数据进行处理，获得了F－x图像，如图丙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是________。(用半径r、角速度ω、质量m表示) (4)对5条F－ω图线进行比较分析，作F－r图像，得到一条过坐标原点的直线，则该直线的斜率为________。(用半径r、角速度ω、质量m表示) 14.如图，一人骑摩托车做特技表演，从水平平台出发，从平台端点C水平飞出，恰好能从固定在竖直面内的圆弧轨道的D点沿切线进入轨道，并沿轨道恰好能运动到最高点B，O为圆心。已知圆弧轨道的半径，OD连线与竖直方向间夹角为，人与摩托车整体的质量，测得经过D点时对轨道的压力大小。人与摩托车整体视为质点，不计空气阻力，重力加速度，，。求： （1）人与摩托车整体经过B点时的速度大小； （2）若人与摩托车整体经过最低点A时速度为30m/s，求摩托车对轨道的压力； （3）人与摩托车整体从C点飞出时的速度大小及从C到D的飞行时间。 15.2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭成功发射。飞船由火箭送入近地点为P、远地点为Q的椭圆轨道上，飞船经t时间运行N圈后变轨进入预定圆轨道(如图所示)，已知地球半径为R，Q距地面的高度为h，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G。求： (1)地球的平均密度； (2)飞船在预定圆轨道上运行的周期； (3)近地点P距地面的高度。 16.如图为某景观水车模型，水从槽口水平流出，某时刻正好垂直落在与水平面成30°角的轮叶边缘上，轮叶在水流不断冲击下转动，稳定时轮叶边缘线速度与水流冲击的速度大小近似相等。已知槽口到水车轴O所在的水平面距离为2R，水车轮轴到轮叶边缘的距离为R。(忽略空气阻力，取重力加速度为g)。求： (1)水流的初速度的大小； (2)稳定时轮叶转动的角速度； (3)轮叶边缘上质量为m的钉子，随水车转动到与水平轴O等高的P点时，水车对钉子作用力F的大小。 17.如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，半径不计，g取10m/s2，已知最高点与最低点速度大小满足以下关系式：。 (1)求小球刚好通过最高点时的速度大小； (2)当小球通过最高点时的速度大小为时，求小球运动到最低点时绳的拉力大小； (3)若轻绳能承受的最大拉力为，求小球能做完整圆周运动时在最高点的最大速度。 18.如图所示是一把湿雨伞示意图，当雨伞绕着中心轴线旋转，雨滴跟随雨伞做圆周运动，逐渐增大角速度，当达到一定的角速度时，伞边缘的雨滴就会沿边缘切线方向甩出去做平抛运动，雨伞边缘距地面高度为H，设雨滴的质量为m的，雨伞投影半径为R，雨滴落地时距离中心伞柄的距离为r，不计空气阻力，重力加速度为g，求∶ （1）雨滴甩出后在空中飞行时间为多少？ （2）雨滴甩出时的初速度v为多少？ （3）雨滴甩出时雨伞的角速度为多少？ 参考答案 选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选项 C C A C C D B B AD BC CD AD 非选择题 13.【答案】(2)C　(3)ω2(或mω2等带ω2即可)　(4)mω2 14.【答案】（1）　　（2）15000N　　方向竖直向下　　（3） 15.【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】(1)由万有引力等于重力知，① 地球平均密度，② 解得，③ (2)飞船做圆周运动的向心力由万有引力提供，由万有引力定律和牛顿第二定律得，④ 解得，⑤ (3)设飞船沿椭圆轨道运动时的半长轴为a，根据开普勒第三定律，得，⑥ 由几何知识得，⑦ ⑧ 解得，⑨ 16.【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】(1)竖直方向根据 可得水流冲击轮叶边缘的竖直分速度 由几何关系 解得水流的初速度大小为 (2)由几何关系 可得水流冲击轮叶的速度大小为 稳定时轮叶边缘线速度与水流冲击的速度大小近似相等 则稳定时轮叶转动的角速度 解得 (3)轮叶边缘上一个质量为m的钉子 随水车转动时需要的向心力大小为 解得 水车对钉子的作用力大小为 解得 17.【答案】(1)2m/s；(2)36.25N；(3)4m/s 【解析】(1)小球刚好通过最高点时，重力恰好提供向心力，有 解得 (2)小球通过最高点时的速度大小为时，由最高点到最低点 在最低点拉力和重力的合力提供向心力，有 联立，解得 (3)分析可知小球通过最低点时绳张力最大 在最低点由牛顿第二定律得 将代入，解得 再代入 即小球在最高点速度的最大值是。 18.【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）平抛运动竖直方向有，则 。 （2）平抛运动水平方向有，且，则 。 （3）雨滴甩出时雨伞的角速度为 。 B2圆周运动与宇宙航行（6、7）第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$