高考物理经典问题的妙解策略专题04曲线运动与万有引力与航天

2019年高考物理经典问题的妙解策略专题04曲线运动与万有引力与航天本文简介：专题04曲线运动与万有引力与航天考点分类：考点分类见下表考点内容考点分析与常见题型两卫星的位置关系和相遇问题选择题体育运动中的平抛运动问题选择题、计算题斜面上圆周运动的临界问题选择题、计算题万有引力定律与几何知识的结合选择题考点一两卫星的位置关系和相遇问题(1)两卫星相距最近的含义:两卫星和中心天体

2019年高考物理经典问题的妙解策略专题04曲线运动与万有引力与航天本文内容：

专题04

曲线运动与万有引力与航天

考点分类：考点分类见下表

考点内容

考点分析与常见题型

两卫星的位置关系和相遇问题

选择题

体育运动中的平抛运动问题

选择题、计算题

斜面上圆周运动的临界问题

选择题、计算题

万有引力定律与几何知识的结合

选择题

考点一

两卫星的位置关系和相遇问题

(1)两卫星相距最近的含义:两卫星和中心天体处在一条直线上,且两个卫星在中心天体的同侧;

(2)两卫星相距最远的含义:两卫星和中心天体处在一条直线上,且两个卫星在中心天体的两侧.

(3)两卫星相邻两次相遇的含义:初始位置两卫星相距最近,下一位置两卫星还是相距最近,实际上内轨道的卫星所转过的圆心角比外轨道卫星所转过的圆心角多2π.

考点二

体育运动中的平抛运动问题

在体育运动中，像乒乓球、排球、网球等都有中间网及边界问题，要求球既能过网，又不出边界，某物理量(尤其是球速)往往要有一定的范围限制，在这类问题中，确定临界状态，画好临界轨迹，是解决问题的关键点．

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.

B.

C.

D.

【答案】D

【解析】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＝gt①，水平方向上有＝v1t1②.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＝gt③，在水平方向有＝v2t2④.由③④两式可得v2＝.则v的最大取值范围为v1

1.(多选)宇宙飞船以周期T绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，如图所示．已知地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看做平行光，宇航员在A点测出的张角为α，则(

)

A．飞船绕地球运动的线速度为

B．一天内飞船经历“日全食”的次数为

C．飞船每次经历“日全食”过程的时间为

D．飞船周期为T＝

【答案】AD

2.如图建筑是厄瓜多尔境内的“赤道纪念碑”。设某人造地球卫星在赤道上空飞行，卫星的轨道平面与地球赤道重合，飞行高度低于地球同步卫星。已知卫星轨道半径为r，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为ω0，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，某时刻卫星通过这一赤道纪念碑的正上方，该卫星过多长时间再次经过这个位置(

)

A.

B.

C.

D.

【参考答案】D

3、(2017·四川省遂宁市高三二诊)如图所示，质量相同的三颗卫星a、b、c绕地球做匀速圆周运动，其中b、c在地球的同步轨道上，a距离地球表面的高度为R，此时a、b恰好相距最近．已知地球质量为M、半径为R、地球自转的角速度为ω.万有引力常量为G，则(

)

A．发射卫星b时速度要大于11.2

km/s

B．卫星a的机械能大于卫星b的机械能

C．卫星a和b下一次相距最近还需经过t＝

D．若要卫星c沿同步轨道与b实现对接，可让卫星c加速

【参考答案】C

4、(2017·广东省深圳市高三第一次调研)人造卫星a的圆形轨道离地面高度为h，地球同步卫星b离地面高度为H，h＜H，两卫星共面且旋转方向相同．某时刻卫星a恰好出现在赤道上某建筑物c的正上方，设地球赤道半径为R，地面重力加速度为g，则(

)

A．a、b线速度大小之比为

B．a、c角速度之比为

C．b、c向心加速度大小之比

D．a下一次通过c正上方所需时间等于t＝2π

【参考答案】C

【名师解析】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，根据牛顿运动定律求解卫星的角速度．卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2π时，卫星再次出现在建筑物上空．绕地球运行的卫星，地球对卫星的万有引力提供向心力，设卫星的线速度为v，则：G＝m，所以v＝，可知a、b线速度大小之比为.故A错误；设卫星的角速度为ω，G＝mω2r，得ω＝，所以：＝，又由于同步卫星b的角速度与c的角速度相同，所以＝，故B错误；同步卫星b的角速度与c的角速度相同，根据：a＝ω2r可得：＝，故C正确；设经过时间t卫星a再次通过建筑物c上方，根据几何关系有：

(ωa－ωc)t＝2π，又mg＝，联立解得：t＝＝＝

，故D错误．

5.如图所示,球网高出桌面H,网到桌边的距离为L,某人在乒乓球训练中,从左侧

处,将球沿垂直于网的方向水平击出,球恰好通过网的上沿落到右侧边缘,设乒乓球的运动为平抛运动,下列判断正确的是(

)

A.击球点的高度与网高度之比为2∶1

B.乒乓球在网左右两侧运动时间之比为2∶1

C.乒乓球过网时与落到右侧桌边缘时速率之比为1∶2

D.乒乓球在左、右两侧运动速度变化量之比为1∶2

【答案】D

6.（2018福建质检）轰炸机进行实弹训练，在一定高度沿水平方向匀速飞行，某时刻释放炸弹，一段时间后击中竖直悬崖上的目标P点。不计空气阻力，下列判断正确的是

A．若轰炸机提前释放炸弹，则炸弹将击中P点上方

B．若轰炸机延后释放炸弹，则炸弹将击中P点下方

C．若轰炸机在更高的高度提前释放炸弹，则炸弹仍可能击中P点

D．若轰炸机在更高的高度延后释放炸弹，则炸弹仍可能击中P点

【参考答案】

C

【考查内容】

本题以轰炸机进行实弹训练为情境，主要考查运动的合成和分解以及抛体运动规律等知识。侧重考查理解能力，要求考生深刻理解平抛运动的等时性原理，运用运动合成与分解的方法解决实际问题。体现运动观念、建立平抛运动模型等物理核心素养的考查。

10.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有一长为l的细绳,细绳的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,已知O点到斜面底边的距离sOC=L,求:

(1)小球通过最高点A时的速度vA;

(2)在最高点A和最低点B时细绳上拉力之差;

(3)小球运动到A点或B点时细绳断裂,小球滑落到斜面底边时到C点的距离相等,则l和L应满足什么关系?

【答案】(1)

vA=;(2)6mgsin

θ;

(3)

L=l.

【解析】

(1)小球恰好在斜面上做完整的圆周运动

mgsin

θ=m,vA=.

11.

一位网球运动员以拍击球,使网球沿水平方向飞出.第一只球飞出时的初速度为v1,落在自己一方场地B点后,弹跳起来,刚好擦网而过,落在对方场地的A点处.如图所示,第二只球飞出时的初速度为v2,直接擦网而过,也落在A点处.设球与地面碰撞时没有能量损失,且不计空气阻力,求:

(1)网球两次飞出时的初速度之比v1∶v2;

(2)运动员击球点的高度H、网高h之比H∶h.

【答案】(1)v1∶v2=1∶3；(2)H∶h=4∶3.

【解析】

(1)第一、二两只球被击出后都做平抛运动,由平抛运动的规律可知,两球分别被击出至各自第一次落地的时间是相等的.由题意知水平射程之比为x1∶x2=1∶3,故平抛运动的初速度之比为v1∶v2=1∶3.