答案:
C
解析:
平抛运动物体下落相同的高度,水平位移越大的初速度越大,所以可判断vC>vB>vA,又物体下落的时间t仅由高度决定,所以有tA>tB>tC,故可判定C项正确.
7.如图所示,B和C是一组塔轮,即B和C半径不同,但固定在同一转动轴上,其半径之比为RB∶RC=3∶2.A轮的半径大小与C轮相同,它与B轮紧靠在一起,当A轮绕其中心的竖直轴转动时,由于摩擦作用,B轮也随之无滑动地转动起来,a、b、c分别为三轮边缘的三个点,则a、b、c三点在运动过程中的( )
A.线速度大小之比为3∶2∶2
B.角速度之比为3∶3∶2
C.转速之比为2∶3∶2
D.向心加速度大小之比为9∶6∶4
答案:
D
解析:
A、B轮边缘线速度相等,故va∶vb=1∶1,A错;B、C角速度相同,ωb∶ωc=1∶1,B错,转速n=
,又ωaRA=ωbRB,ωa/ωb=RB/RA=3/2,故na∶nb∶nc=ωa∶ωb∶ωc=3∶2∶2,C错;因a向=ωv,又va∶vb∶vc=3∶3∶2,所以a向的比值为9∶6∶4,D对.
8.(山东平度一中08~09学年高一下学期检测)宇航员在月球上做自由落体实验,将某物体由距月球表面高h处释放,经时间t后落到月球表面(设月球半径为R).据上述信息推断,飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为( )
A.
B.
C.
D.
答案:
B
解析:
由
gt2=h得,
=
,而近月卫星速度为
,故v=
=
9.(湖北省部分重点中学09~10学年高一下学期联考)“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星,目前已经完成各项技术攻关,将于今年10月份发射.“嫦娥二号”原本是“嫦娥一号”的备份卫星,因此两颗星在外形和重量上并没有太大差别.不过它的绕月飞行轨道将由“嫦娥一号”时的200公里高度降低到100公里,这样就能把月球看得更清楚.她们绕月球运动的示意图如图所示(轨道视为圆周),则下列有关探月卫星的说法正确的是( )
A.“嫦娥二号”卫星绕月球运行的速度小于“嫦娥一号”卫星绕月球的速度
B.“嫦娥二号”卫星在图示轨道上运行时的加速度大于地球表面的重力加速度
C.“嫦娥二号”卫星所在位置的重力加速度比“嫦娥一号”所在位置的重力加速度大
D.“嫦娥一号”卫星在绕月轨道上经过加速变轨可达到“嫦娥二号”的绕月轨道
答案:
C
10.如图所示,半径为R的半圆形光滑轨道AB固定在水平地面上,一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道AB,当小球将要从轨道口B飞出时,对轨道的压力恰好为零,则小球落地点C距A的距离为( )
A.R
B.1.5R
C.2R
D.2.5R
答案:
C
解析:
由小球从B飞出时对轨道的压力恰好为零可知,小球做平抛运动的初速度为v0=
①
设小球从抛出到落地的时间为t,则由平抛运动的规律可知s=v0t②
2R=
gt2③
由①②③式可得小球落地点C距A处的距离为S=2R④
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(本题共3小题,每题6分,共18分.把答案直接填在横线上)
11.毛泽东主席在七律《送瘟神》这首诗中有一句为“……坐地日行八万里,巡天遥看一千河……”,请你根据所学的知识及诗中的有用信息,估算一下身处赤道附近的人随地球自转的线速度为________m/s,并估算一下地处北纬40°的北京地区的人随地球自转的线速度为________m/s,两地区的角速度关系为________.
答案:
463 355 相等
解析:
“坐地日行八万里”,说的是:
人随地球自转每天运行约八万里,约合四万千米(指身处赤道地区的人),因此,赤道处的人随地球自转的线速度为:
v=
=
=463m/s
地球半径约为:
R=
=
=6370(km)
地球上北纬40°地区的人随地球自转的半径为:
r=R·cos40°=4879(km)
那么该处的线速度为:
v′=
=
m/s=355m/s
两地区的角速度相等.
12.如图所示是货场装卸货物装置,图中吊车向左运动的速率v恒定,使悬吊着的货物以同一速率v做水平方向的匀速运动.当货物距货车L时,吊车上的卷场机突然启动,使货物在水平方向上仍为v匀速运动的同时,又沿竖直方向作加速度为a的匀加速运动,为使货物到达货车时至少提升h高度,则v的最大值应是________.
答案:
L
解析:
分析可知货物做类似平抛运动,当货物提高h,恰到达货车时,根据平抛运动的规律,得
水平方向:
L=vt①
竖直方向:
h=
at2……②
联立①②两式得:
v=L
.
13.某同学在研究平抛运动时,发现原来的实验方法不容易确定平抛小球在运动中的准确位置.于是,如图所示,在实验中用了一块平木板附上复写纸和白纸,竖直立于正对槽口前某处,使小球从斜槽上滑下,小球撞在木板上留下痕迹A,将木板向后移距离x,再使小球从斜槽上同样高度滑下,小球撞在木板上留下痕迹B,将木板再向后移距离x,小球再从斜槽上同样高度滑下,再得到痕迹C.A、B间距离y1,A、C间距离y2.若测得木板后移距离x=10cm,测得y1=6.0cm,y2=16.0cm.
(1)根据以上物理量导出测量小球初速度公式v0=________(用题中所给字母).
(2)小球初速度值为________.(保留2位有效数字,g取9.8m/s2)
答案:
(1)x
(2)1.6m/s
三、论述·计算题(共4小题,42分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14.(8分)降落伞在下落一定时间后的运动是匀速的,无风时,跳伞员着地速度为4m/s,现由于水平向东的风力影响,跳伞员的着地速度为5m/s,那么:
(1)跳伞员着地时的速度方向是怎样的?
(2)风速为多少?
答案:
(1)与竖直方向成37°角
(2)3m/s
解析:
(1)设着地速度方向与竖直方向成θ角,则有cosθ=
=
=0.8,所以θ=37°.
(2)令风速为v风,则有sin37°=
所以风速v风=v合sin37°=5×0.6m/s=3m/s.
15.(10分)1990年3月,紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2752号小行星命名为吴健雄星,其直径2R=32km,如该小行星的密度和地球的密度相同,则对该小行星而言,第一宇宙速度为多少(已知地球半径R0=6400km,地球的第一宇宙速度v1≈8km/s)?
答案:
20m/s
解析:
设小行星的第一宇宙速度为v2,质量为M,地球质量为M0.则有G
=m
,v2=
.
而v1=
,M=ρ
πR3,M0=ρ
πR
.
故
=
=
=
v2=
=
km/s=20m/s.
该小行星的第一宇宙速度为20m/s.
16.(12分)2008年9月25日21时10分04秒,“神舟”七号从酒泉卫星发射中心成功发射升空.20分钟后,“神舟”七号飞船已经进入远地点347公里、近地点200公里的预定椭圆轨道,9月26日凌晨4点,飞船在成功变轨之后,进入343公里的近圆轨道,如图所示.
“神舟”七号的发射由国家卫星气象中心负责提供空间天气保障,国家气象中心利用了风云四号同步卫星进行气象测控.已知风云四号同步卫星离地的高度为3.6×104km.(地球的半径为6.4×103km,地球表面的重力加速度g取10m/s2)
请根据以上材料回答下列问题:
(1)“神舟”七号飞船在圆轨道上运行时,质量为120kg的舱外航天服所受重力的大小;
(2)“神舟”七号飞船在椭圆轨道上运行时的周期.(保留两位有效数字)
答案:
(1)1081N
(2)1.5h
解析:
(1)在地球表面的重力加速度为g,则有gR2=GM
在圆轨道处的重力加速度为g′,则有g′(R+h1)2=GM
在圆轨道上运行时舱外航天服所受重力为G′=mg′
联立各式代入数据解得G′≈1081N
(2)风云四号卫星的周期为T0=24h
轨道半径为r0=R+h=4.24×104km
“神舟”七号飞船在椭圆轨道上运行时的半长轴为
a=
km=6673.5km
设“神舟”七号飞船在椭圆轨道上运行的周期为T,则由开普勒第三定律得
=
联立解得T=
=
×
h≈1.5h
17.(12分)据报道:
我国航天员在俄国训练时曾经“在1.5万米高空连续飞了10个抛物线,俄方的一个助理教练半途就吐得一塌糊涂.我们的小伙子是第一次做这种实际飞行实验,但一路却神情自若,失重时都纷纷飘起来,还不断做着穿、脱宇航服等动作.”设飞机的运动轨迹是如图所示的一个抛物线,接着一段120°的圆弧,再接着一个抛物线.飞机的最大速度是900km/h,在圆弧段飞机速率保持不变,被训航天员所能承受的最大示重是8g.求:
(1)在这十个连续的动作中,被训航天员处于完全失重状态的时间是多少?
(2)圆弧的最小半径是多少?
(3)完成这些动作的总时间至少是多少?
(实际上由于飞机在这期间有所调整和休息,所花总时间远大于这个时间,约是一小时)
(4)期间飞机的水平位移是多少?
(提示:
抛物线部分左右对称,上升阶段和下降阶段时间相等,水平位移相等,加速度相同,飞机在抛物线的顶端时速度在水平方向)(取g=9.75m/s2)
答案:
(1)444s
(2)915.7m (3)520.7s
(4)71360m
解析:
(1)在飞机沿着抛物线运动时被训人员处于完全失重状态,加速度为g,抛物线的后一半是平抛运动,在抛物线的末端飞机速度最大,为
v=
m/s=250m/s
竖直方向的分量vy=250cos30°m/s=216.5m/s
水平方向的分量vx=250sin30°m/s=125m/s
平抛运动的时间t=
=22.2s
水平方向的位移是s=vxt=2775m
被训航天员处于完全失重状态的总时间是t总=10×2t=444s
(2)F-mg=
由题意得F=8mg,解得r=915.7m
(3)每飞过一个120°的圆弧所用时间
t′=
=7.67s
t总′=10t′+t总=76.7s+444s=520.7s
(4)s总=10×2s+10×2rsin60°=55500m+15860m=71360m