高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天习题课新教材真情境折射出的命题新导向学案新人教版

这是一份高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天习题课新教材真情境折射出的命题新导向学案新人教版，共7页。
习题课　新教材、真情境折射出的命题新导向 (一)运动的合成与分解实例探究(选自人教版新教材必修第二册P6)在一端封闭、长约1 m的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做的小圆柱体A，将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧(图甲)。把玻璃管倒置(图乙)，蜡块A沿玻璃管上升。如果在玻璃管旁边竖立一把刻度尺，可以看到，蜡块上升的速度大致不变，即蜡块做匀速直线运动。在蜡块匀速上升的同时，将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀速移动(图丙)，观察蜡块的运动情况。　　[精要解读]1．运动的合成与分解遵循平行四边形定则。2．合运动与分运动之间具有等时性、等效性和独立性。 [创新训练]1．如图所示为某人游珠江，他以一定的速度且面部始终垂直于河岸向对岸游去，设江中各处水流速度相等，他游过的路程、过河所用的时间与水速的关系是(　　)A．水速大时，路程长，时间长B．水速大时，路程长，时间不变C．水速大时，路程长，时间短D．路程、时间与水速无关解析：选B　游泳者相对于岸的速度为他相对于水的速度和水流速度的合速度，水流速度越大，其合速度与岸的夹角越小，路程越长，但过河时间t＝，与水速无关，故A、C、D均错误，B正确。2．蜡块能沿玻璃管匀速上升(如图甲所示)，如果在蜡块以速度v0上升的同时，将玻璃管沿水平方向以加速度a向右匀加速移动(如图乙所示)，则：(1)蜡块在竖直方向做什么运动？在水平方向做什么运动？(2)蜡块实际运动的性质是什么？(3)求t时间内蜡块的位移和速度。解析：(1)蜡块参与了两个运动：水平方向的匀加速直线运动和竖直方向的匀速直线运动。(2)蜡块实际上做类平抛运动。(3)经过时间t，蜡块水平方向的位移x＝at2，速度vx＝at；蜡块竖直方向的位移y＝v0t，速度为v0，则：蜡块的位移大小s＝＝ 设位移与水平方向的夹角为α，则tan α＝＝蜡块的速度大小v＝ ＝ 设速度与水平方向的夹角为β，则tan β＝＝。答案：见解析(二)生活中圆周运动的实例分析(选自人教版新教材必修第二册P23)将自行车后轮架起，转动脚踏板，注意观察：大、小两个齿轮边缘上的点，哪个运动得更快些？同一个齿轮上到转轴的距离不同的点，哪个运动得更快些？你能说出判断运动快慢的依据吗？　　 [精要解读]判断圆周运动中两个点某个物理量(角速度、线速度、周期等)的大小，要注意区分是同轴传动还是皮带传动(摩擦传动)：1．同轴传动中两个点的角速度大小相等；2．皮带传动(摩擦传动)中两轮边缘位置线速度大小相等。[创新训练]1.某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸(20 cm)的蛋糕，在蛋糕上每隔4 s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则下列说法正确的是(　　)A．圆盘转动的转速约为2π r/minB．圆盘转动的角速度大小为 rad/sC．蛋糕边缘的奶油线速度大小约为 m/sD．蛋糕边缘的奶油向心加速度约为 m/s2解析：选B　由题意可知圆盘转一圈所需时间T＝15×4 s＝60 s，故转速为1 r/min，故A选项错误；由ω＝可得ω＝ rad/s，B选项正确；蛋糕边缘的奶油线速度大小v＝ωr＝ m/s，向心加速度a＝ω2r＝ m/s2，故C、D选项错误。2.(多选)变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度。如图所示是某一变速自行车齿轮转动结构示意图，图中A轮有48齿，B轮有42齿，C轮有18齿，D轮有12齿，则(　　)A．该自行车可变换两种不同挡位B．该自行车可变换四种不同挡位C．当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA：ωD＝1∶4D．当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA：ωD＝4∶1解析：选BC　该自行车可变换四种不同挡位，分别为A与C、A与D、B与C、B与D，A错误，B正确；当A轮与D轮组合时，由两轮齿数可知，当A轮转动一周时，D轮要转动四周，故ωA∶ωD＝1∶4，C正确，D错误。 (一)体育运动中的抛体运动——STSE问题篮球、足球、乒乓球是人们喜爱的体育运动，而体育运动中的很多过程可以抽象为平抛运动，因此我们可以用平抛运动的规律来分析这些问题。　　  [创新训练]1．一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2，中间球网高度为h。发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h。不计空气的作用，重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v的最大取值范围是(　　)A. <v<L1B. <v< C. <v< D. <v< 解析：选D　设以速率v1发射乒乓球，经过时间t1刚好落到球网正中间。则竖直方向上有3h－h＝gt12　①，水平方向上有＝v1t1　②。由①②两式可得v1＝ 。设以速率v2发射乒乓球，经过时间t2刚好落到球网右侧台面的两角处，在竖直方向有3h＝gt22　③，在水平方向有 ＝v2t2　④。由③④两式可得v2＝ 。则v的最大取值范围为v1<v<v2。故选项D正确。2.(2021·潍坊一模)某同学练习定点投篮，篮球从同一位置出手，两次均垂直撞在竖直篮板上，其运动轨迹如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)A．第1次击中篮板时的速度小B．两次击中篮板时的速度相等C．球在空中运动过程第1次速度变化快D．球在空中运动过程第2次速度变化快解析：选A　将篮球的运动逆向处理，即为平抛运动，平抛运动在水平方向做匀速直线运动，水平射程相等，但第1次用的时间较长，故第1次水平分速度较小，即篮球第1次击中篮板时速度小，故选项A正确，B错误；两次球在运动过程中的加速度均为重力加速度，两次速度变化一样快，故选项C、D错误。(二)生活中的圆周运动火车转弯、滚筒洗衣机脱水等，和圆周运动的知识密切联系，因此可以用圆周运动的规律分析解决这类问题。　　 [创新训练]1．(多选)如图所示，洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是(　　)A．脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的B．水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C．加快脱水桶转动的角速度，脱水效果会更好D．靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好解析：选ACD　脱水过程中，衣物做离心运动而甩向桶壁，所以衣物是紧贴桶壁的，故选项A正确；水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉，故B错误；F＝ma＝mω2R，ω增大会使向心力F增大，而转筒有洞，不能提供足够大的向心力，水滴就会被甩出去，增大向心力，会使更多水滴被甩出去，故C正确；靠近中心的衣服，R比较小，当角速度ω相同时向心力小，脱水效果差，故D正确。2.近年来我国高速铁路发展迅速，现已知某新型国产机车总质量为m，如图已知两轨间宽度为L，内外轨高度差为h，重力加速度为g，如果机车要进入半径为R的弯道，请问，该弯道处的设计速度最为适宜的是(　　)A.    B. C.    D. 解析：选A　列车转弯时的向心力由列车的重力和轨道对火车的支持力的合力提供，根据牛顿第二定律可知：mg·＝m，解得v＝，选项A正确。(三)嫦娥五号、黑洞[材料解读]高考对天体运动知识的考查，常结合最新航天科技成果和最新发现进行考查。解答此类问题关键在于提取有效信息，将新情景转化为物理模型进行处理。 [创新训练]1．(2021·浙江1月选考)嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器，由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，地球质量m1＝6.0×1024 kg，月球质量m2＝7.3×1022 kg，月地距离r1＝3.8×105 km，月球半径r2＝1.7×103 km。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200 km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为(　　)A．16 m/s  B．1.1×102 m/sC．1.6×103 m/s  D．1.4×104 m/s解析：选C　根据万有引力提供向心力＝m，可知v＝＝m/s＝1.6×103 m/s，因此选项C正确。2．(多选)天文学家在召开的全球新闻发布会上宣布了首次直接拍摄到黑洞的照片如图所示。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸(光速为c)。若黑洞的质量为M，半径为R，引力常量为G，其逃逸速度公式为v′＝。如果天文学家观测到一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动，则下列说法正确的有(　　)A．M＝B．M＝Gv2rC．该黑洞的最大半径为D．该黑洞的最小半径为解析：选AC　根据万有引力提供向心力有：G＝m，得黑洞的质量M＝，故A正确，B错误；根据逃逸速度公式v′＝ ，得R＝，黑洞的最大半径Rm＝，故C正确，D错误。3．经典的“黑洞”理论认为，当恒星收缩到一定程度时，会变成密度非常大的天体，这种天体的逃逸速度非常大，大到光从旁边经过时都不能逃逸，也就是其第二宇宙速度大于等于光速，此时该天体就变成了一个黑洞。已知太阳的质量为M，光速为c，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，引力常量为G，若太阳演变成一个黑洞，其密度ρ至少达到(　　)A.   B.C.   D.解析：选B　根据万有引力提供向心力有＝m，得太阳的第一宇宙速度v1＝(式中R为太阳的半径)，因第二宇宙速度v2是第一宇宙速度v1的倍，可得v2＝v1＝ ，由题意可知 ≥c，得R≤，太阳变为黑洞后，其密度ρ＝＝≥，选项B正确。