广东省惠州市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-02曲线运动、万有引力与航天
一、单选题
1．（2022·广东惠州·统考一模）如图，塔的水平吊臂上装有小车A，小车用吊钩钩住物体B，当二者以相同的水平速度沿吊臂匀速运动时，绳索将B向上吊起，A、B之间的距离以d＝H－t2规律变化，式中H为常量，t为时间，则物体B做（ ）
A．匀加速直线运动
B．速度大小不变的曲线运动
C．加速度不变的曲线运动
D．加速度大小为的曲线运动
2．（2022·广东惠州·统考一模）2022年3月23日，在距地表约400公里做圆周运动的中国空间站上，三名航天员圆满完成了“天宫课堂”第二课，如图所示，以下关于本次授课所做实验及中国空间站相关知识，说法中正确的是（ ）
A．空间站在轨道上飞行的速度小于
B．航天员将乒乓球缓慢塞进装满水的瓶内，乒乓球会自动上浮
C．航天员将奥运顶流“冰墩墩”水平抛出，“冰墩墩”将做平抛运动
D．后续载人飞船从空间站脱离返回后，空间站轨道半径将一定增大
3．（2022·广东惠州·统考二模）2021年，中国的载人飞船成功与天和核心舱（距离地球表面约400km的高度）对接，中国人首次进入自己的空间站。关于地球的卫星及飞船空间站的运动，下列说法正确的是（ ）
A．地球卫星的运行轨道可以与地球表面任一纬线所决定的圆是共面同心圆
B．地球同步卫星的向心加速度与赤道上物体的向心加速度相同
C．该载人飞船的发射速度应大于地球的第一宇宙速度
D．飞船与空间站对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
4．（2021·广东惠州·统考模拟预测）2021年6月11日，国家航天局在北京举行“天问一号”探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，标志着我因首次火星探测任务取得圆满成功。已知火星直径约为地球直径的50%，火星质量约为地球质量的10%，探测器在地球表而的环绕周期约为85min，地球表面的重力加速度取g=9.8m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．“天问一号”的发射速度为7.9km/s
B．火星与地球的第一宇宙速度的比值为
C．火星表面的重力加速度大小约为3.92m/s2
D．“天问一号”绕火星表面运行的周期小于85min
5．（2021·广东惠州·统考模拟预测）如图所示，是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是（ ）
A．根据，线速度大小关系：
B．根据万有引力定律可知，所受的万有引力：
C．向心加速度大小关系：
D．角速度大小关系：
6．（2021·广东惠州·统考模拟预测）图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（ ）
A．游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大
B．游客始终处于平衡状态
C．游客受到魔盘的支持力缓慢增大
D．游客受到的合外力大小不变
7．（2021·广东惠州·统考模拟预测）如图所示，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个圆弧形的坑。若摩托车从与圆心O等高的a点以初速度v水平飞出，落在坑中。关于该过程，下列说法中正确的是（ ）
A．摩托车的初速度越大，飞行时间越长
B．当摩托车落入圆弧形的坑最底部时，飞行时间最长
C．摩托车的位移大小与其初速度大小无关
D．摩托车的初速度越小，位移越大
8．（2021·广东惠州·统考模拟预测）中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下一绝，如图甲所示，传统的操作手法是一手托面，一手拿刀，直接将面削到开水锅里。如图乙所示，小面圈刚被削离时距开水锅的高度为h，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，将削出的小面圈的运动视为平抛运动，且小面圈都落入锅中，重力加速度为g，则下列关于所有小面圈在空中运动的描述错误的是（ ）
A．若初速度为v0，则L＜v0＜3L
B．落入锅中时，最大速度是最小速度的3倍
C．速度的变化量都相同
D．运动的时间都相同
9．（2021·广东惠州·统考模拟预测）质量为m的物体P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向右做匀速直线运动。当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ2时（如图），下列判断正确的是（ ）
A．P的速率为v B．P的速率为vsin θ2 C．P处于超重状态 D．P处于失重状态
二、多选题
10．（2022·广东惠州·统考二模）如图所示，可视为质点的a、b两球的质量均为，a球从倾角为的光滑固定斜面顶端无初速度下滑，b球同时从斜面顶端以速度水平抛出，以下说法正确的是（ ）
A．落地前，a、b两球都做匀变速运动
B．落地前的瞬间，a球的速率小于b球的速率
C．落地前的运动过程中，二者加速度始终相同
D．a、b两球同时落地
11．（2022·广东惠州·统考二模）如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（ ）
A．过山车在过最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来
B．人在最高点时对座位可能产生大小为mg的压力
C．人在最低点时对座位的压力等于mg
D．人在最低点时对座位的压力大于mg
12．（2021·广东惠州·统考模拟预测）2020年11日，我国在海南文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功将“嫦娥五号”探测器送入预定轨道。嫦娥五号在进入环月圆轨道前要进行两次“刹车”。如图所示，第一次“刹车”是在P点让其进入环月大椭圆轨道，第二次是在P点让其进入环月轨道。下列说法正确的是（ ）
A．探测器在不同轨道上经过P点时所受万有引力相同
B．探测器在环月大椭圆轨道运动时的线速度大小不变
C．探测器在环月轨道上运行周期比在大椭圆轨道上运行周期小
D．探测器在环月轨道上运动的机械能比在大椭圆轨道上运动的大
13．（2021·广东惠州·统考模拟预测）如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔（小孔光滑）的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆）。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动（图中P′位置），两次金属块Q都静止在桌面上的同一点，则后一种情况与原来相比较，下列判断中正确的是（ ）
A．细线所受的拉力变小 B．小球P运动的角速度变小
C．Q受到桌面的静摩擦力变大 D．Q受到桌面的支持力不变
三、解答题
14．（2021·广东惠州·统考模拟预测）如图所示为直升机运送救灾物资的情形。直升机下面用绳子悬吊着质量为m的箱子（箱子可以视为质点）。直升机在水平方向.上做直线运动，绳子与竖直方向的夹角始终为，箱子与直升机始终保持相对静止，箱子离地面的高度为h，直升机的质量为M，重力加速度为g，不计空气对箱子的作用力。
（1）求直升机的加速度大小；
（2）某时刻，当直升机的速度大小为v时，绳子断开，直升机仍以原加速度沿水平方向做加速直线运动。求箱于落地时，箱子与直升机间的水平距离。
15．（2021·广东惠州·统考模拟预测）一个可视作质点的小物块自A点水平抛出，恰好落于斜面顶端处，并且速度方向与斜面平行．物块沿斜面下滑与固定于斜面底端处且垂直于斜面的挡板发生弹性碰撞后反向弹回，第一次恰好能返回到点．已知点间距，两点水平高度差，间的长度为，，忽略空气阻力，，，求：
（1）物块自A点抛出时的初速度；
（2）物体与斜面间的动摩擦因数。
16．（2021·广东惠州·统考模拟预测）极限运动是一种深受年轻人喜爱的运动，如图甲是极限运动中滑板、轮滑等运动常用的比赛场地U形池，现有某U形池场地示意图如图乙所示，该场地由两段可视为光滑的圆弧形滑道AB和CD以及粗糙程度相同的水平滑道BC构成，图中，某次滑板比赛中质量为（含滑板）的运动员从A点由静止出发，通过AB、BC滑道，冲向CD滑道，到达圆弧CD滑道的最高位置D时速度恰好为零（运动员和滑板整体近似看做质点，空气阻力不计，g取）.
(1)求该运动员在圆弧形滑道AB上下滑至B点时对圆弧形滑道的压力.
(2)该运动员为了第一次经过D处后有时间做空中表演，求他在A点下滑的初速度大小；
(3)在(2)问的初始条件下，运动员在滑道上来回运动，最终将停在何处？
参考答案：
1．C
【详解】物体B在水平方向做匀速运动，根据A、B之间的距离d＝H－t2的变化规律，可知竖直方向做a=2m/s2的匀加速运动，则物体B做匀加速曲线运动，速度大小不断变化，则选项ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【详解】A．由于空间站绕地球作匀速圆周运动，因此只受指向地心的引力作用，万有引力提供其运动所需的向心力，所以
其中，是空间站距地面的高度。当时求得第一宇宙速度为
又因为空间站所处位置，因此
即空间站在轨道上飞行的速度小于，A正确；
B．因此空间站内是微重力环境，可以视为无重力，因此乒乓球不会自动上浮，B错误；
C．平抛运动可以视为水平方向上匀速直线运动与竖直方向上自由落体运动的合成，因为空间站内是微重力环境，可以视为无重力，即不能发生自由落体运动，因此空间站内不能发生平抛运动，C错误；
D．因为围绕中心天体转动的物体的轨道与运动速度有关，而与质量无关，D错误。
故选A。
3．C
【详解】A．因为地球卫星绕地球做匀速圆周运动需要的向心力靠万有引力来提供，万有引力必须指向地心，所以地球卫星的运行轨道的圆心必须是地心，故A错误；
B．因为地球同步卫星和赤道上物体的角速度相同，由
知半径越大，向心加速度越大，故地球同步卫星的向心加速度大于赤道上物体的向心加速度，故B错误；
C．因为地球的第一宇宙速度是近地卫星的发射速度，该载人飞船的轨道高度大于近地卫星的，所以需要更大的发射速度，故C正确；
D．因为地球的第一宇宙速度是卫星的最大绕行速度，所以飞船与空间站对接，两者运行速度的大小都应小于第一宇宙速度，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】A．地球卫星最小的发射速度是7.9km/s，“天问一号”的发射速度比7.9km/s大，达到地球的第二宇宙速度112.2km/s，故A错误；
B．由
得第一宇宙速度
火星与地球的第一宇宙速度的比值为
故B错误；
C．由
得星球表面的重力加速度为
所以
因此火星表面的重力加速度大小
故C正确；
D．由
得
所以“天问一号”绕火星表面运行的周期
故D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，可得
解得
所以线速度大小关系
故A错误；
B．由于不同的人造卫星的质量关系不知道，所以无法比较它们受到的万有引力大小关系。故B错误；
C．由公式
解得
所以加速度大小关系
故C错误；
D．由公式
解得
角速度大小关系
故D正确。
故选D。
6．A
【详解】AC．对游客受力分析如图
分别对水平和竖直方向列方程，水平方向
竖直方向
则随着魔盘转速缓慢增大，游客需要的向心力增大，但必须保证竖直方向受力平衡，因为重力不变，则f、N两个力只能一个增大一个减小，结合水平方向，只能f增大，N减小。故A正确，C错误；
BD．滑动之前，游客在竖直方向受力平衡，水平方向的向心力即为合外力，随着转速缓慢增大，需要的向心力增大，即合外力增大，故BD错误。
故选A。
7．B
【详解】AB．摩托车水平飞出后做平抛运动，由
得
可知平抛运动的时间由高度决定，与初速度大小无关，故A错误，B正确；
CD．摩托车做平抛运动的位移
可知位移与初速度和高度有关；高度相同时，初速度越大，位移越大，故CD错误。
故选B。
8．B
【详解】D．根据公式，有
可得运动的时间都相同。故D正确，与题意不符；
C．速度的变化量为
加速度相同，下落时间也相同，故速度的变化量都相同。故C正确，与题意不符；
A．小面圈水平位移的范围
根据公式
可得初速度范围
L＜v0＜3L
故A正确，与题意不符；
B．由动能定理，可得
联立，可得
故B错误，与题意相符。
故选B
9．C
【详解】AB．将小车的速度v进行分解如图所示：
则有
选项AB错误；
CD．小车向右运动，减小，v不变，则v逐渐增大，说明物体P沿斜面向上做加速运动，处于超重状态，选项C正确，D错误。
故选C。
10．AB
【详解】AC．落地前，以a球为对象，根据牛顿第二定律可得a球的加速度为
以b球为对象，b球做平抛运动，加速度为
可知落地前，a、b两球都做匀变速运动，b球加速度大于a球加速度，A正确，C错误；
B．假设斜面高度为，对a球根据动能定理可得
解得
对b球根据动能定理可得
解得
可知落地前的瞬间，a球的速率小于b球的速率，B正确；
D．对a球根据运动学公式可得
解得
对b球根据运动学公式可得
解得
可知b球先落地，D错误；
故选AB。
11．BD
【详解】A．在最高点时，当人与保险带间恰好没有作用力时，人由重力提供向心力
得临界速度为
当速度时，人与座椅产出外侧挤压，没有保险带，人也不会掉下来，故A错误；
B．当人在最高点的速度时，人对座位就产生压力，当人对座椅压力为mg时，有
解得
所以当人在最高点速度为时，人在最高点对座位压力大小为mg，故B正确；
CD．人在最低点时，根据牛顿第二定律
故，由牛顿第三定律可知人对座位的压力大于mg，故C错误，D正确。
故选BD。
12．AC
【详解】A．根据万有引力表达式得
可知探测器在不同轨道上经过P点时所受万有引力相同，故A正确；
B．探测器在环月大椭圆轨道运动时的线速度大小是变化的，近月运行时速度大，远月运行时速度小，故B错误；
C．因为探测器在环月轨道上运行的轨道半径比在大椭圆轨道上运行的轨道半长轴小，根据开普勒第三定律
可知，探测器在环月轨道上运行周期比在大椭圆轨道上运行周期小，故C正确；
D．探测器从大椭圆轨道进入环月轨道，做近心运动，故需点火减速，即发动机做负功，机械能减小，故在环月轨道上运动的机械能比在大椭圆轨道上运动的小，故D错误。
故选AC。
13．CD
【详解】ABC．设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力大小为FT，细线的长度为L。P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力。如图
则有
FT=
mgtanθ=mω2Lsinθ
解得角速度
ω=
周期
T=
使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动时，θ增大，cosθ减小，则细线拉力FT增大，角速度增大，周期T减小。对Q球，由平衡条件得知，Q受到桌面的静摩擦力变大，故A、B错误，C正确；
D．金属块Q保持在桌面上静止，根据平衡条件知，Q受到桌面的支持力等于其重力，保持不变，故D正确。
故选CD。
14．（1）；（2）
【详解】（1）对箱子进行研究，设直升机和箱子的共同加速度为a，则
解得
（2）绳子断开后，箱子下落时间t
箱子落地时，飞机运动的水平距离
箱子在水平方向运动的距离
箱子与直升机的水平距离
解得
15．（1）4m/s；（2）0.5
【详解】（1）由
解得
则
（2）C点时竖直速度
可得
解得
对应用动能定理
又
解得
16．(1) 1800N，方向垂直向下；(2)10m/s；(3)运动员最终停在离B点2.5m处。
【详解】(1)运动员从A到B的过程中由动能定理得
…①
在最低点由向心力公式得
…②
联立①②得
FN=1800N
又由牛顿第三定律可得，对滑道B点的压力大小为1800N，方向垂直向下；
（2）根据运动员到D点时的速度恰好为零，由动能定理得
mgR1-Wf-mgR2=0…③
代入数据得：BC段克服摩擦力做的功
Wf=600J
运动员在空中做竖直上抛运动，上抛的初速度
…④
代入数据得
vD1=10m/s
运动员从A到D由动能定理得
…⑤
代入数据得
vA0=10m/s
(3)运动员下落后会在轨道上来回运动，直到最终静止在BC上；
分析运动的全过程由能量守恒定律得
⑥
代入数据得：运动员在BC段的总路程为
s=47.5m
又由在BC上来回运动的次数
得运动员最终停在离B点2.5m处。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
