2010年高考物理试卷汇编（必修二）.doc

1、2010 年高考物理试卷汇编（必修二）曲线运动 万有引力1、 （全国卷）18一水平抛出的小球落到一倾角为 的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如右图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为A Btan2tanC D 1【答案 】D【解析】如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角 ，有：。则下落高度与水平射程之比为 ，0tanvgt20011tangtyxvD 正确。2、 （全国卷）25如右图，质量分别为 m 和 M 的两个星球 A 和 B 在引力作用下都绕 O 点做匀速圆周运动，星球 A 和 B 两者中心之间的距离为 L。已知 A、B 的中心和 O 三点始终共

2、线，A 和 B 分别在 O 的两侧。引力常数为 G。（1）求两星球做圆周运动的周期：（2）在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A 和 B，月球绕其轨道中心运行的周期为 T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为 T2。已知地球和月球的质量分别为 5.981024kg 和 7.351022kg。求 T2 与 T1 两者平方之比。 （结果保留 3 位小数）【答案】 1.0132()LTGMm【解析】 A 和 B 绕 O 做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则 A 和 B 的 向心力相等。且 A 和 B 和 O 始终共线，

3、说明 A 和 B 有相同的角速度和周期。则有： ， ，解得 ，22mrRrLmRLMrL对 A 根据牛顿第二定律和万有引力定律得 22()GT化简得 32()TGMm将地月看成双星，由得312()LT将月球看作绕地心 做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律得 22()GMmLT化简得 32LTGM所以两种周期的平方比值为242215.98107.35() 1.0TmM3、 （全国卷）21已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的 6 倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的 2.5 倍，则该行星的自转周期约为A6 小时 B. 12 小时 C. 24

4、小时 D. 36 小时【答案】B【解析】地球的同步卫星的周期为 T1=24 小时，轨道半径为 r1=7R1，密度 1。某行星的同步卫星周期为T2，轨道半径为 r2=3.5R2，密度 2。根据牛顿第二定律和万有引力定律分别有3112124()GmRrr32224()GmRrrT两式化简得 T2=T1/2=12 小时，选项 B 正确。4、 （新课标卷）20太阳系中的 8 大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列 4 幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是 ,纵轴是 ;这里 T 和 R分别是lg(/)OTlg(/)OR行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径， 和 分别是水

5、星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。O0R下列 4 幅图中正确的是【答案】B【解析】根据开普勒周期定律： ， 两式相除后取对数，得： ，整理得：23TkR230 2300lglTR，选项 B 正确。002lg3lTR5、 （北京卷）16一物体静置在平均密度为 的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为 G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为A. B. C. D.1243G1234G12123G【答案】D【解析】球形天体表面的赤道上，物体对天体表面压力恰好为零，说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体运动所需的向心力，有 ，解得： 。正确选项为 D。3224()Rm

6、GT3TG6、 （北京卷）21如图，跳台滑雪运动员经过一段加速滑 行后从 O 点水平飞出，经过 3.0 s 落到斜坡上的A 点。已知 O 点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角 37，运动员的质量 m50 kg。不计空气阻力。（取 sin370.60 ，cos370.80;g 取 10 m/s2）求（1）A 点与 O 点的距离 L;（2）运动员离开 O 点时的速度大小 ; （3）运动员落到 A 点时的动能。【答案】（1）75m （2）20m/s （3）32500J【解析】（1）运动员在竖直方向做自由落体运动，有021sin37LgtA 点与 O 点的距离 2075sin3tLm（2）设运动员离开

7、O 点的速度为 v0，运动员在水平方向做匀速直线运动，即 0cos37Lvt解得：002/mst（3）由机械能守恒，取 A 点为重力势能零点，运动员落到 A 点时的动能为20135kAEmghvJ7、 （上海理综）8如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为 108m，直径是98m。一质量为 50kg 的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的（取 g=10m/s2） （ ） 。A重力势能为 5.4104J，角速度为 0.2rad/sB重力势能为 4.9104J，角速度为 0.2rad/sC重力势能为 5.4104J，角速度为 4.210-3rad/

8、sD重力势能为 4.9104J，角速度为 4.210-3rad/s【答案】C【解析】以地面为零势能面，E p=mgh=5010108J=5.4104J，角速度 =2/T且 T=1/(2560)s,所以角速度=4.210-3rad/s，C 正确。8、 （上海物理）12降落伞在匀速下落过程中遇到水平方向吹来的风，若风速越大，则降落伞（ ）（A）下落的时间越短 （B）下落的时间越长（C）落地时速度越小 （D）落地时速度越大【答案】D【解析】根据 ，下落的时间不变；根据 ，若风速越大， 越大，则降落伞落地21Hgt2xyvyv时速度越大；选项 D 正确。9、 （上海物理）15月球绕地球做匀速圆周运动的

9、向心加速度大小为 a，设月球表面的重力加速度大小为g1，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的重力加速度为 g2。则（ ）（A）g 1a （B）g 2a（C）g 1g 2a （D）g 2g 1a【答案】B【解析】根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，选项 B 正确。10、 （上海物理）24如图，三个质点 a、b、c 质量分别为m1、m 2、M （M m1，Mm 2） ，在 c 的万有引力作用下，a 、b 在同一平面内绕 c 沿逆时针方向做匀速圆周运动，轨道半径之比为 ra:rb1:4，则它们的周期之比Ta:Tb_，从图示位置开始，在 b 转动一周的过程中，a、b、c 共线有_次

10、。【答案】 8【解析】根据 ，得 ,所以 ，在 b 运动一周的过程中，a 运动 8 周，22m4GrrT234rGM18abT由于共线不单指在同一侧还有异侧，所以在 b 转动一周的过程中 a、b、c 共线了 14 次。11、 （上海物理）30如图，ABC 和 ABD 为两个光滑固定轨道，A、B、E 在同一水平面上，C、D、E 在同一竖直线上，D 点距水平面的高度为 h，C 点的高度为 2h，一滑块从 A 点以初速度 v0 分别沿两轨道滑行到 C 或 D 处后水平抛出。（1）求滑块落到水平面时，落点与 E 点间的距离 sC 和 sD；（2）为实现 sCs D，v 0 应满足什么条件？【答案】 （

11、1） （2）22416hg204vhg06ghv【解析】(1)根据机械能守恒， , 201mC2201mDv根据平抛运动规律： , 2Cht2Dht, 2SvSv综合得 ， .220416CvhSg204DvhSg(2) 为实现 ，即 ,得 ，D2202006vgh但滑块从 A 点以初速度 分别沿两轨道滑行到 C 或 D 处后水平抛出，要求 ，0v 02vgh所以 。026gh12、 （上海物理）31倾角 37，质量 M5kg 的粗糙斜面位于水平地面上。质量 m2kg 的木块置于斜顶端，从静止开始匀加速下滑，经 t2s 到达底端，运动路程 L4m ，在此过程中斜面保持静止（sin370.6，

12、cos370.8， g 取 10m/s2） 。求： （1）地面对斜面的摩擦力大小与方向；（2）地面对斜面的支持力大小；（3）通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。【答案】 （1）3.2N 向左（ 2）67.6N （3）见解析【解析】 （1）隔离法：对木块： ，1mgsinfa1cos0mgN因 ，得2at2/s所以， ,18fN16对斜面：设摩擦力 向左，则 ,方向向左。f11sincos3.2fNfN（如果设摩擦力 向右，则 ，同样方向向左。 ）（2）地面对斜面的支持力大小 。11csin67.ff（3）木快受两个力做功。重力做功： =GWsin48mghJ摩擦力做功： 32f合力做功或外

13、力对木块做的总功 16GfWJ动能的变化 221()kEmvat所以，合力做功或外力对木块做的总功等于动能的变化（增加） ，证毕。13、 （安徽卷）17为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于 2011 年 10 月发射第一颗火星探测器“萤火一号” 。假设探测器在离火星表面高度分别为 h1 和 h2 的圆轨道上运动时，周期分别为 T1 和T2。火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为 G。仅利用以上数据，可以计算出A火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的质量和火星对“ 萤火一号”的引力C火星的半径和“ 萤火一号”的质量D火星表 面的重力加速度和火星对“萤火一

14、号”的引力【答案】A【解析】由于万有引力提供探测器做圆周运动的向心力，则有 ；21211()()MmGRhRhT，可求得火星的质量 和火星的半径22()()MmGRhRhT 2332144T，根据密度公式得： 。在火星表面的物体有 ，2311231T 334MVR 2MmGgR可得火星表面的重力加速度 ，故选项 A 正确。2GgR14、 （江苏卷）1如图所示，一块橡皮用细线悬挂于 O 点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度（A）大小和方向均不变（B）大小不变，方向改变（C）大小改变，方向不变（D）大小和方向均改变【答案】A【解析】橡皮在水平方向匀速运动

15、，在竖直方向匀速运动，合运动是匀速运动15、 （江苏卷）62009 年 5 月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在 A 点从圆形轨道进入椭圆轨道，B 为轨道 上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（A）在轨道上经过 A 的速度小于经过 B 的速度（B）在轨道上经过 A 的动能小于在轨道上经过 A 的动能（C）在轨道上运动的周期小于在轨道 上运动的周期（D）在轨道上经过 A 的加速度小于在轨道上经过 A 的加速度【答案】ABC【解析】根据开普勒定律，近地点的速度大于远地点的速度，A 正确。由 I 轨道变到 II 轨道要减速，所以 B 正确。根据开普勒定律， ， ，

16、所以 。C 正确。根据 得：32RcT T 2MmGaR,又 ，所以 ，D 错误2GMaR a 16、 （江苏卷）14在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示，他们将选手简化为质量 m=60kg 的指点， 选手抓住绳由静止开始摆动，此事绳与竖直方向夹角 =300， 绳的悬挂点 O 距水面的高度为 H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。取中立加速度 g=10m/s2，sin53 0=0.8，cos53 0=0.6（1）求选手摆到最低点时对绳拉力的大小 F；（2）若绳长 l=2m, 选手摆到最高点时松手落入

17、手中。设水碓选手的平均浮力 f1=800N，平均阻力 f2=700N，求选手落入水中的深度 d；（3）若选手摆到最低点时松手， 小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点。【答案】 （1）1080N （2） 1.2m （3）见解析【解析】 （1）机械能守恒 21(cos)mglv圆周运动 Fmgm2l解得 F（32cos ） mg人对绳的拉力 FF则 F1080N（2）动能定理 12(cos)()0gHldf则 d= 12)mf解得 d=1.2m（3）选手从最低点开始做平抛运动 xvt21Hlg且由式解得： 2()cos)xl当 时，x 有

18、最大值 解得Hl 1.5lm因此，两人的看法均不正确当绳长越接近 1 . 5m 时，落点距岸边越远。17、 （海南卷）10火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的 1.5 倍。根据以上数据，以下说法正确的是A火星表面重力加速度的数值比地球表面小B火星公转的周期比地球的长C火星公转的线速度比地球的大D火星公转的向心加速度比地球的大 【答案】AB 【解析】由 得 ，计算得火星表面的重力加速度约为地球表面的 ，A 正确；由2MmGgR2R 25得 ，公转轨道半径大的周期长，B 对；周期长的线速度小，(或由2()rT3rG判断轨道半径大的线速度小)，C

19、错；公转向心加速度 ，D 错。GMrv 2MaGr18、 （重庆卷）16月球与地球质量之比约为 1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成 的双星系统，它们都围绕月地连线上某点 O 做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕 O 点运动的线速度大小之比约为A 1：6400 B 1：80 C 80：1 D 6400：1【答案】C 【解析】月球和地球构成的双星系统绕某点 O 做匀速圆周运动，彼此间的万有引力提供向心力。由得 ，正确答案是 C2GMmvl801月 地月地19、 （重庆卷）24小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为 m 的小球，甩动手腕，使球在竖直

20、平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离 d 后落地。如题 24图所示。已知握绳的手离地面高度为 d，手与球之间的绳长为 d,重力加速34度为 g。忽略手的运动半径和空气阻力。（1）求绳断时球的速度大小 和球落地时的速度大小 v2。1v（2）向绳能承受的最大拉力多大？（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应是多少？最大水平距离为多少？【答案】 （1） （2） （3）【解析】 （1）设绳断后球飞行时间为 t，由平抛运动规律，有竖直方向 d= gt2，水平方向 d=v1t4得 v 1= g由机械能守恒定律，有 +m

21、g2m21v34d得 v2= 5g（2）设绳子承受的最大拉力为 T，这也是球受到绳的最大拉力，球做圆周运动的半径34Rd由向心力公式 21vTmgmg（3）设绳长为 l,绳断时球的速度大小为 v ，绳承受的最大拉力不变，有得 v3= 23vTmgl8gl绳断后球做平抛运动，竖直 位移为 dl,水平位移为 x，时间为 t1，有 dl= x=v3t121t得 x4 ()l当 l 时，x 有极大值 xmax d2d2320、 （四川卷）17 a 是地球赤道上一栋建筑，b 是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面 9.6 m 的610卫星，c 是地球同步卫星，某一时刻 b、c 刚好位于 a 的正上方（如图

22、甲所示） ，经 48h，a、b、c 的大致位置是图乙中的 （取地球半径 R=6.4 m，地球表面重力加速度 g=10m/ ， = ）6102s【答案】B【解析】b、c 都是地球卫星，共同遵循地球对它们的万有引力提供向心力，c 是地球同步卫星，c 在 a 的正上方，对 b 有 ， ，联立可得：22()()MmGRhRhT2MmGg，经 48h，b 转过的圈数 ，选项 B 正确。34210Tsg48360.1n21、 （天津卷）6探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比A轨道半径变小 B向心加速度变小C线速度变小 D角速度变小【答案】A【解析】由于

23、 ，所以 ，T 变小，r 变小，A 正确。又 ，22()MmGrrT234GM 2nMmGar，2nar 变小，a n 增大，B 错误。由 ， ，r 变小，v 增大，C 错误。由 ，22vr 22r，r 变小， 增大，D 错误3GM22、 （福建卷）14火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期 ，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道1T运行周期为 ，火星质量与地球质量之比为 p，火星半径与地球半径之比为 q，则 与 之比为 2T 1T2A B C D3pq31pq3q3p【答案】D【解析】设中心天体的质量为 ，半径

24、为 ，当航天器在星球表面飞行时，由 和MR 22()MmGRT解得 ，即 ；又因为 ，所以34MVR2GT3134V， 。选项 D 正确。3T312qp23、 （山东卷）181970 年 4 月 24 日，我过自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元。 “东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点的 和远地点的M的高度分别为 439km 和 2384km，则NA.卫星在 点的势能大于 点的势能MNB.卫星在 点的角速度大于 点的角速度C.卫星在 点的加速度大于 点的加速度D.卫星在 点的速度大于 7.9km/s【答案】BC【解析】根据 ,得在 M 点

25、速度大于在 N 点速度，根据机械能守恒，所以卫星在 点22GmvarR M的势能小于 点的势能，A 错误，C 正确；根据 ，得 B 正确；D 错误。NvR24、 （浙江卷）20宇宙飞船以周期为 T 绕地球作圆周运动时，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 T。太阳光可看作平行光，宇航员在 A 点测出地球的张角为 ，则A. 飞船绕地球运动的线速度为 2sin()B. 一天内飞船经历“ 日全食”的次数为 T/T0C. 飞船每次“日全食 ”过程的时间为 ()aD. 飞船周期为 T= 2sin()sin(2)RGMRO A