登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
2022年全国高考物理真题汇编：曲线运动
一、单选题
1．（2022·河北）2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为（ ）
A． B．2 C． D．
【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】万有引力提供做圆周运动向心力。
对地球：，，
同理
代入题中所给数据
故选C
【分析】万有引力提供做圆周运动向心力。代入题中所给数据，化简求值。
2．（2022·湖北）2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是（ ）
A．组合体中的货物处于超重状态
B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度
C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
【答案】C
【知识点】第一、第二和第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A．组合体在天上做匀速圆周运动只受万有引力的作用，则组合体中的货物处于完全失重状态，A错误；
B．第一宇宙速度为绕地球做圆周运动卫星最大的环绕速度，则组合体的速度大小略小于第一宇宙速度，B错误；
C．已知同步卫星的周期为24h，则根据角速度和周期的关系有
由于T同 > T组合体，则组合体的角速度大小比地球同步卫星的大，C正确；
D．由题知组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，有
，
整理有，，大对应r小，a大。
所以，r同 > r组合体，a同 < a组合体 ，D错误。
故选C。
【分析】对于卫星，万有引力提供做圆周运动的向心力。代入圆周运动相关物理量的关系式求解。
3．（2022·浙江）神州十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（ ）
A．天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大
B．返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力
C．质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行
D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒
【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A．根据万有引力提供向心力，可得，可知圆轨道距地面高度越高，环绕速度越小；而只要环绕速度相同，返回舱和天和核心舱可以在同一轨道运行，与返回舱和天和核心舱的质量无关，故A错误。
B．返回舱中的宇航员只受到地球引力作用，地球的引力提供宇航员绕地球运动的向心力，故B错误；
C.由A可知速度与质量无关，故质量不同的返回舱和核心舱可以在同一轨道上运动，故C正确
D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，克服空气阻力做功产生热量，内能增加，机械能减小，故D错误。
故答案为：C。
【分析】根据卫星围绕地球运动时，地球与卫星之间的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，再由功能关系分析求解。
4．（2022·山东）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈。已知地球半径为地轴R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用；天体的匀速圆周运动的模型；卫星问题
【解析】【解答】根据题意可知，卫星的周期是，在星球表面，
设卫星离地高度为h，万有引力提供向心力，
联立解得 .
故选C。
【分析】首先算出卫星的周期，对卫星分析，万有引力等于向心力，然后在星球表面，万有引力等于向心力，最后联立两式即可解得卫星离地高度。
5．（2022·山东）无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为 的半圆弧 与长 的直线路径 相切于B点，与半径为 的半圆弧 相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过 和 。为保证安全，小车速率最大为 ．在 段的加速度最大为 ， 段的加速度最大为 ．小车视为质点，小车从A到D所需最短时间t及在 段做匀速直线运动的最长距离l为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】自由落体运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】小车在BC和CD段做圆周运动，根据解得，小车在BC段的最大线速度为，在CD段的最大线速度为，根据题意可知小车在BCD段做圆周运动的速度为，运动时间为，要求从A到B的运动时间最短，须先匀速运动，然后减速运动，到B点是速度恰好是2m/s，减速运动的时间为，位移为，所以匀速运动的位移为，时间为，
故小车从A到D的最短时间为最短距离.
故选B。
【分析】首先根据圆周运动算出经过BCD段时的最大速率，然后算出圆周运动的时间，最后计算AB段运动的最短时间及匀速运动的最大位移。
6．（2022·湖南）2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】曲线运动的条件；曲线运动
【解析】【解答】将飘带分割成无数个小段，根据题意可知每一小段飘带所受的重力和风力均相等，由力的平行四边形定则可知，每一小段所受重力和风力的合力方向均相同，所以飘带的形态为一条倾斜的直线。
故答案为：A
【分析】本题主要考察微元法的应用，将飘带分割为无数个小段受力分析进行求解。
7．（2022·广东）如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈， ，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
【答案】B
【知识点】电功率和电功；匀速圆周运动；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】 AD、根据运动的周期性可知， 两个线圈位置的磁通量变化率都相等，根据法拉第电磁感应定律 ，因两个线圈的匝数不等，所以产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等，根据，可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误；
B、在匀速圆周运动中，磁铁的周期固定，则线圈产生的交流电频率也相等，故B正确；
C、电动势达到最大值时磁通量最小，结合题图可知，两个线圈的磁通量无法同时达到最大(或最小)，故产生的电动势无法同时达到最大值，故C错误；
故选：B。
【分析】 ABD、匀速圆周运动的周期和频率恒定，根据法拉第电磁感应定律可定性地分析出感应电动势的大小，结合功率的公式分析出功率的关系；C、根据不同位置的磁通量的变化特点分析出线圈是否能同时达到最大值。
8．（2022·广东）“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（ ）
A．火星公转的线速度比地球的大 B．火星公转的角速度比地球的大
C．火星公转的半径比地球的小 D．火星公转的加速度比地球的小
【答案】D
【知识点】万有引力定律及其应用；天体的匀速圆周运动的模型；卫星问题
【解析】【解答】由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期，
根据万有引力充当向心力得：
得，
因此可以得出火星的公转半径比地球的公转半径大，所以选项C错误。
再结合向心力的公式，解得，，
可以得出公转半径越大，线速度、角速度、公转加速度都在减小。所以AB选项错误，D选项正确.
故答案为：D。
【分析】根据万有引力充当向心力规律，先利用周期关系得出半径关系就可以得出各个参数关系。
9．（2022·广东）如图所示，在竖直平面内，截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处，一玩具枪的枪口与小积木上P点等高且相距为L。当玩具子弹以水平速度v从枪口向P点射出时，小积木恰好由静止释放，子弹从射出至击中积木所用时间为t。不计空气阻力。下列关于子弹的说法正确的是（ ）
A．将击中P点，t大于 B．将击中P点，t等于
C．将击中P点上方，t大于 D．将击中P点下方，t等于
【答案】B
【知识点】自由落体运动；平抛运动
【解析】【解答】由题意知枪口与P点等高，子弹和小积木在竖直方向上做自由落体运动，当子弹击中积木时子弹和积木运动时间相同，根据自由落体规律h=gt2可知下落高度相同，所以将击中P点；又由于初始状态子弹到P点的水平距离为L，子弹在水平方向上做匀速直线运动t=。
故答案为：B。
【分析】 本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据子弹和积木在竖直方向的运动特点可知在竖直方向上保持相对静止，结合水平方向的运动特点得出击中的时间和位置，同时要注意运动的相对性和独立性，结合运动学公式即可完成分析。
10．（2022·广东）如图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律；平抛运动；运动学v-t 图像
【解析】【解答】设斜坡倾角为θ，运动员在斜坡MN段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可得mgsinθ = ma1，即a1=gsinθ
当他运动到NP段时，从图中可看到这一段做匀速直线运动，则加速度a2=0
从P点飞出后，其做平抛运动，加速度为a3=g。
设在P点的速度为v0，从P点飞出后速度大小为，
根据以上分析可以知道速度-时间图像不可能为直线，A、B错误；
，则C正确，D错误.
故选C。
【分析】 根据运动员在不同运动过程的受力特点得出加速度的变化，从而分析出速度的变化，结合图像完成分析。
11．（2022·全国甲卷）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过一点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】动能定理的综合应用；机械能综合应用；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】从a到c，根据动能定理可得，在c点根据受力分析可得，
联立两式解得.
故选D。
【分析】首先根据动能定理算出c点速度，然后在c点受力分析，求出半径最小值。
12．（2022·全国乙卷）固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于（ ）
A．它滑过的弧长 B．它下降的高度
C．它到P点的距离 D．它与P点的连线扫过的面积
【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】设大圆环的半径为R，P点正下方与圆的交点为A，小环下落到Q点，下落高度为h，根据动能定理可知；
连接PQ，PA，AQ，过Q做AP垂线，根据数学几何关系可知，联立两式解得，所以小环的速率与小环到P点的距离成正比.
故选C。
【分析】首先根据动能定理求出速度表达式，然后作图根据几何关系求出下落高度的表达式，最后求出速率与距离的关系。
13．（2022·全国乙卷）2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约 的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（ ）
A．所受地球引力的大小近似为零
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用；天体的匀速圆周运动的模型
【解析】【解答】宇航宇受到地球的引力提供其绕地球运动的向心力，航天员处于完全失重状态，所以航天员可以自由漂浮，故A错误；
当航天员与飞船不接触时，飞船对航天员无力的作用，故B错误；
航天员跟飞船一起绕着地球做匀速圆周运动，航天员所受地球引力提供其做圆周运动的向心力，故C正确；
根据可知，在地球表面上所受引力的大小大于其随飞船运动所需向心力的大小，故D错误；
故选C。
【分析】本题主要考查万有引力基础问题，首先对宇航宇的运动及受力进行分析，然后根据其做圆周运动可知其万有引力提供向心力。
二、多选题
14．（2022·辽宁）如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球—水星连线与地球—太阳连线夹角 ，地球—金星连线与地球—太阳连线夹角 ，两角最大值分别为 、 则（ ）
A．水星的公转周期比金星的大
B．水星的公转向心加速度比金星的大
C．水星与金星的公转轨道半径之比为
D．水星与金星的公转线速度之比为
【答案】B,C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】对于围绕同一中心天体做匀速圆周运动的卫星或行星有“近大远小”的规律，即离中心天体越近，线速度，角速度，向心加速度都较大，周期小。所以A错B对。
设地球公转半径为R，水星公转半径为，金星公转半径为。
则有，，
所以，C正确。
利用对水星有，，
同理，
所以，所以D错误。
故答案为：BC
【分析】对于围绕同一中心天体做匀速圆周运动的卫星或行星有“近大远小”的规律，结合相关几何关系求解。
15．（2022·河北）如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以 为圆心、 和 为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用 、 、 和 、 、 表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．若 ，则
B．若 ，则
C．若 ， ，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同
D．若 ，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则
【答案】B,D
【知识点】平抛运动；匀速圆周运动
【解析】【解答】
若 ，则，A错误。
若，则，B正确
若，， 喷水嘴各转动一周，喷出水总量一样，但平均落入每个花盆的水量不相同 ，C错。
，水下落时间相同则，。给浇水转动一周总时间为，
总水量为，
同理，
其中S为水管横截面积，若落入每个花盆的水量相同，则，
联立几个等量关系得，D正确。
故选BD
【分析】利用平抛运动和圆周运动相关知识求解。结合相关几何关系。
16．（2022·山东）如图所示，某同学将离地 的网球以 的速度斜向上击出，击球点到竖直墙壁的距离 ．当网球竖直分速度为零时，击中墙壁上离地高度为 的P点。网球与墙壁碰撞后，垂直墙面速度分量大小变为碰前的0.75倍．平行墙面的速度分量不变．重力加速度g取 ，网球碰墙后的速度大小v和着地点到墙壁的距离d分别为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B,D
【知识点】位移的合成与分解；速度的合成与分解；平抛运动
【解析】【解答】设网球飞出时的速度为，则竖直方向速度为，竖直方向有，
代入可得，网球运动到P点时，所用时间为，所以
网球出发时水平方向速度为，根据将水平速度分解到垂直墙壁的速度为，分解至平行于墙壁方向的速度为，
根据题意可知，当网球与墙壁碰撞后水平方向速度，竖直方向速度为零，故网球碰墙后的速度大小为，网球从P点开始下落的时间为，落地点到墙壁的距离，故AC错误，BD正确，故故选BD。
【分析】首先根据题意将速度进行分解至三个方向，然后算出到达最高点所用的时间，算出每个方向速度的大小，算出与墙壁碰撞后的速度，最后算出下落的时间，从而算出着地点到墙壁的距离。
17．（2022·湖南）如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（ ）
A．火星的公转周期大约是地球的 倍
B．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行
C．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行
D．在冲日处，火星相对于地球的速度最小
【答案】C,D
【知识点】天体的匀速圆周运动的模型
【解析】【解答】A 根据开普勒第三定律可知，可得，故A错误。
BC 由万有引力提供向心力可得，可知轨道半径越大，线速度越小，故火星线速度小于地球，所以冲日处火星相对于地球由东向西运动，故B错误，C正确。
D 由于火星和地球线速度均保持不变，在冲日处两者速度方向相同，故此时相对速度最小，所以D正确。
故答案为：CD。
【分析】根据万有引力定律和开普勒行星运动定律结合相对速度的分析方法进行求解。
三、综合题
18．（2022·辽宁）2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力决赛中，我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金。
（1）如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员加速到速度 时，滑过的距离 ，求加速度的大小；
（2）如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为 ，滑行速率分别为 ，求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位运动员先出弯道。
【答案】（1）设加速度为a。
由
得
（2）根据向心加速度表达式可得：
同理
所以
同理
，所以甲先出弯道。
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；向心加速度；线速度、角速度和周期、转速
【解析】【分析】（1）利用匀变速直线运动的速度位移关系代入数据即可。
（2）代入匀速圆周运动向心加速度公式以及时间求解公式即可。
19．（2022·湖北）如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为 d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。
已知水的折射率n= ，求：
（1）tanθ的值；
（2）B位置到水面的距离H。
【答案】（1）小球做平抛运动。在水平分析做匀速直线运动：，
竖直方向做自由落体运动：
（2）设入射角为，入射角是入射光线和法线夹角，则，
设光到达水面位置与A正下方距离为X。
则，
【知识点】平抛运动；光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）利用平抛运动规律求解。
（2）入射角是入射光线和法线夹角，反射角是反射光线和法线夹角。结合几何关系求解。
四、解答题
20．（2022·全国甲卷）将一小球水平抛出，使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔 发出一次闪光。某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段的长度 和 之比为3：7。重力加速度大小取 ，忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。
【答案】根据题意可知，每两个小球影像之间的时间间隔为，设水平方向的速度为，
将第一段位移分解至水平方向和竖直方向，分别为，
第二段位移分解至水平方向和竖直方向，分别为，
又，
联立数式可以解得m/s。
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】首先根据题意，算出两小球影像的时间间隔，将第一段位移和第二段位移进行分解，根据平抛运动特点表示出水平方向位移和竖直方向位移，最后根据总位移的比值算出初速度大小。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
2022年全国高考物理真题汇编：曲线运动
一、单选题
1．（2022·河北）2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为（ ）
A． B．2 C． D．
2．（2022·湖北）2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是（ ）
A．组合体中的货物处于超重状态
B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度
C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
3．（2022·浙江）神州十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（ ）
A．天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大
B．返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力
C．质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行
D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒
4．（2022·山东）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈。已知地球半径为地轴R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为（ ）
A． B．
C． D．
5．（2022·山东）无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为 的半圆弧 与长 的直线路径 相切于B点，与半径为 的半圆弧 相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过 和 。为保证安全，小车速率最大为 ．在 段的加速度最大为 ， 段的加速度最大为 ．小车视为质点，小车从A到D所需最短时间t及在 段做匀速直线运动的最长距离l为（ ）
A． B．
C． D．
6．（2022·湖南）2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是（ ）
A． B． C． D．
7．（2022·广东）如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈， ，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
8．（2022·广东）“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（ ）
A．火星公转的线速度比地球的大 B．火星公转的角速度比地球的大
C．火星公转的半径比地球的小 D．火星公转的加速度比地球的小
9．（2022·广东）如图所示，在竖直平面内，截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处，一玩具枪的枪口与小积木上P点等高且相距为L。当玩具子弹以水平速度v从枪口向P点射出时，小积木恰好由静止释放，子弹从射出至击中积木所用时间为t。不计空气阻力。下列关于子弹的说法正确的是（ ）
A．将击中P点，t大于 B．将击中P点，t等于
C．将击中P点上方，t大于 D．将击中P点下方，t等于
10．（2022·广东）如图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是（ ）
A． B．
C． D．
11．（2022·全国甲卷）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过一点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（ ）
A． B． C． D．
12．（2022·全国乙卷）固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于（ ）
A．它滑过的弧长 B．它下降的高度
C．它到P点的距离 D．它与P点的连线扫过的面积
13．（2022·全国乙卷）2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约 的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（ ）
A．所受地球引力的大小近似为零
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
二、多选题
14．（2022·辽宁）如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球—水星连线与地球—太阳连线夹角 ，地球—金星连线与地球—太阳连线夹角 ，两角最大值分别为 、 则（ ）
A．水星的公转周期比金星的大
B．水星的公转向心加速度比金星的大
C．水星与金星的公转轨道半径之比为
D．水星与金星的公转线速度之比为
15．（2022·河北）如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以 为圆心、 和 为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用 、 、 和 、 、 表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．若 ，则
B．若 ，则
C．若 ， ，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同
D．若 ，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则
16．（2022·山东）如图所示，某同学将离地 的网球以 的速度斜向上击出，击球点到竖直墙壁的距离 ．当网球竖直分速度为零时，击中墙壁上离地高度为 的P点。网球与墙壁碰撞后，垂直墙面速度分量大小变为碰前的0.75倍．平行墙面的速度分量不变．重力加速度g取 ，网球碰墙后的速度大小v和着地点到墙壁的距离d分别为（ ）
A． B． C． D．
17．（2022·湖南）如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（ ）
A．火星的公转周期大约是地球的 倍
B．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行
C．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行
D．在冲日处，火星相对于地球的速度最小
三、综合题
18．（2022·辽宁）2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力决赛中，我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金。
（1）如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员加速到速度 时，滑过的距离 ，求加速度的大小；
（2）如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为 ，滑行速率分别为 ，求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位运动员先出弯道。
19．（2022·湖北）如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为 d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。
已知水的折射率n= ，求：
（1）tanθ的值；
（2）B位置到水面的距离H。
四、解答题
20．（2022·全国甲卷）将一小球水平抛出，使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔 发出一次闪光。某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段的长度 和 之比为3：7。重力加速度大小取 ，忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】万有引力提供做圆周运动向心力。
对地球：，，
同理
代入题中所给数据
故选C
【分析】万有引力提供做圆周运动向心力。代入题中所给数据，化简求值。
2．【答案】C
【知识点】第一、第二和第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A．组合体在天上做匀速圆周运动只受万有引力的作用，则组合体中的货物处于完全失重状态，A错误；
B．第一宇宙速度为绕地球做圆周运动卫星最大的环绕速度，则组合体的速度大小略小于第一宇宙速度，B错误；
C．已知同步卫星的周期为24h，则根据角速度和周期的关系有
由于T同 > T组合体，则组合体的角速度大小比地球同步卫星的大，C正确；
D．由题知组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，有
，
整理有，，大对应r小，a大。
所以，r同 > r组合体，a同 < a组合体 ，D错误。
故选C。
【分析】对于卫星，万有引力提供做圆周运动的向心力。代入圆周运动相关物理量的关系式求解。
3．【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A．根据万有引力提供向心力，可得，可知圆轨道距地面高度越高，环绕速度越小；而只要环绕速度相同，返回舱和天和核心舱可以在同一轨道运行，与返回舱和天和核心舱的质量无关，故A错误。
B．返回舱中的宇航员只受到地球引力作用，地球的引力提供宇航员绕地球运动的向心力，故B错误；
C.由A可知速度与质量无关，故质量不同的返回舱和核心舱可以在同一轨道上运动，故C正确
D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，克服空气阻力做功产生热量，内能增加，机械能减小，故D错误。
故答案为：C。
【分析】根据卫星围绕地球运动时，地球与卫星之间的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，再由功能关系分析求解。
4．【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用；天体的匀速圆周运动的模型；卫星问题
【解析】【解答】根据题意可知，卫星的周期是，在星球表面，
设卫星离地高度为h，万有引力提供向心力，
联立解得 .
故选C。
【分析】首先算出卫星的周期，对卫星分析，万有引力等于向心力，然后在星球表面，万有引力等于向心力，最后联立两式即可解得卫星离地高度。
5．【答案】B
【知识点】自由落体运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】小车在BC和CD段做圆周运动，根据解得，小车在BC段的最大线速度为，在CD段的最大线速度为，根据题意可知小车在BCD段做圆周运动的速度为，运动时间为，要求从A到B的运动时间最短，须先匀速运动，然后减速运动，到B点是速度恰好是2m/s，减速运动的时间为，位移为，所以匀速运动的位移为，时间为，
故小车从A到D的最短时间为最短距离.
故选B。
【分析】首先根据圆周运动算出经过BCD段时的最大速率，然后算出圆周运动的时间，最后计算AB段运动的最短时间及匀速运动的最大位移。
6．【答案】A
【知识点】曲线运动的条件；曲线运动
【解析】【解答】将飘带分割成无数个小段，根据题意可知每一小段飘带所受的重力和风力均相等，由力的平行四边形定则可知，每一小段所受重力和风力的合力方向均相同，所以飘带的形态为一条倾斜的直线。
故答案为：A
【分析】本题主要考察微元法的应用，将飘带分割为无数个小段受力分析进行求解。
7．【答案】B
【知识点】电功率和电功；匀速圆周运动；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】 AD、根据运动的周期性可知， 两个线圈位置的磁通量变化率都相等，根据法拉第电磁感应定律 ，因两个线圈的匝数不等，所以产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等，根据，可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误；
B、在匀速圆周运动中，磁铁的周期固定，则线圈产生的交流电频率也相等，故B正确；
C、电动势达到最大值时磁通量最小，结合题图可知，两个线圈的磁通量无法同时达到最大(或最小)，故产生的电动势无法同时达到最大值，故C错误；
故选：B。
【分析】 ABD、匀速圆周运动的周期和频率恒定，根据法拉第电磁感应定律可定性地分析出感应电动势的大小，结合功率的公式分析出功率的关系；C、根据不同位置的磁通量的变化特点分析出线圈是否能同时达到最大值。
8．【答案】D
【知识点】万有引力定律及其应用；天体的匀速圆周运动的模型；卫星问题
【解析】【解答】由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期，
根据万有引力充当向心力得：
得，
因此可以得出火星的公转半径比地球的公转半径大，所以选项C错误。
再结合向心力的公式，解得，，
可以得出公转半径越大，线速度、角速度、公转加速度都在减小。所以AB选项错误，D选项正确.
故答案为：D。
【分析】根据万有引力充当向心力规律，先利用周期关系得出半径关系就可以得出各个参数关系。
9．【答案】B
【知识点】自由落体运动；平抛运动
【解析】【解答】由题意知枪口与P点等高，子弹和小积木在竖直方向上做自由落体运动，当子弹击中积木时子弹和积木运动时间相同，根据自由落体规律h=gt2可知下落高度相同，所以将击中P点；又由于初始状态子弹到P点的水平距离为L，子弹在水平方向上做匀速直线运动t=。
故答案为：B。
【分析】 本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据子弹和积木在竖直方向的运动特点可知在竖直方向上保持相对静止，结合水平方向的运动特点得出击中的时间和位置，同时要注意运动的相对性和独立性，结合运动学公式即可完成分析。
10．【答案】C
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律；平抛运动；运动学v-t 图像
【解析】【解答】设斜坡倾角为θ，运动员在斜坡MN段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可得mgsinθ = ma1，即a1=gsinθ
当他运动到NP段时，从图中可看到这一段做匀速直线运动，则加速度a2=0
从P点飞出后，其做平抛运动，加速度为a3=g。
设在P点的速度为v0，从P点飞出后速度大小为，
根据以上分析可以知道速度-时间图像不可能为直线，A、B错误；
，则C正确，D错误.
故选C。
【分析】 根据运动员在不同运动过程的受力特点得出加速度的变化，从而分析出速度的变化，结合图像完成分析。
11．【答案】D
【知识点】动能定理的综合应用；机械能综合应用；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】从a到c，根据动能定理可得，在c点根据受力分析可得，
联立两式解得.
故选D。
【分析】首先根据动能定理算出c点速度，然后在c点受力分析，求出半径最小值。
12．【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】设大圆环的半径为R，P点正下方与圆的交点为A，小环下落到Q点，下落高度为h，根据动能定理可知；
连接PQ，PA，AQ，过Q做AP垂线，根据数学几何关系可知，联立两式解得，所以小环的速率与小环到P点的距离成正比.
故选C。
【分析】首先根据动能定理求出速度表达式，然后作图根据几何关系求出下落高度的表达式，最后求出速率与距离的关系。
13．【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用；天体的匀速圆周运动的模型
【解析】【解答】宇航宇受到地球的引力提供其绕地球运动的向心力，航天员处于完全失重状态，所以航天员可以自由漂浮，故A错误；
当航天员与飞船不接触时，飞船对航天员无力的作用，故B错误；
航天员跟飞船一起绕着地球做匀速圆周运动，航天员所受地球引力提供其做圆周运动的向心力，故C正确；
根据可知，在地球表面上所受引力的大小大于其随飞船运动所需向心力的大小，故D错误；
故选C。
【分析】本题主要考查万有引力基础问题，首先对宇航宇的运动及受力进行分析，然后根据其做圆周运动可知其万有引力提供向心力。
14．【答案】B,C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】对于围绕同一中心天体做匀速圆周运动的卫星或行星有“近大远小”的规律，即离中心天体越近，线速度，角速度，向心加速度都较大，周期小。所以A错B对。
设地球公转半径为R，水星公转半径为，金星公转半径为。
则有，，
所以，C正确。
利用对水星有，，
同理，
所以，所以D错误。
故答案为：BC
【分析】对于围绕同一中心天体做匀速圆周运动的卫星或行星有“近大远小”的规律，结合相关几何关系求解。
15．【答案】B,D
【知识点】平抛运动；匀速圆周运动
【解析】【解答】
若 ，则，A错误。
若，则，B正确
若，， 喷水嘴各转动一周，喷出水总量一样，但平均落入每个花盆的水量不相同 ，C错。
，水下落时间相同则，。给浇水转动一周总时间为，
总水量为，
同理，
其中S为水管横截面积，若落入每个花盆的水量相同，则，
联立几个等量关系得，D正确。
故选BD
【分析】利用平抛运动和圆周运动相关知识求解。结合相关几何关系。
16．【答案】B,D
【知识点】位移的合成与分解；速度的合成与分解；平抛运动
【解析】【解答】设网球飞出时的速度为，则竖直方向速度为，竖直方向有，
代入可得，网球运动到P点时，所用时间为，所以
网球出发时水平方向速度为，根据将水平速度分解到垂直墙壁的速度为，分解至平行于墙壁方向的速度为，
根据题意可知，当网球与墙壁碰撞后水平方向速度，竖直方向速度为零，故网球碰墙后的速度大小为，网球从P点开始下落的时间为，落地点到墙壁的距离，故AC错误，BD正确，故故选BD。
【分析】首先根据题意将速度进行分解至三个方向，然后算出到达最高点所用的时间，算出每个方向速度的大小，算出与墙壁碰撞后的速度，最后算出下落的时间，从而算出着地点到墙壁的距离。
17．【答案】C,D
【知识点】天体的匀速圆周运动的模型
【解析】【解答】A 根据开普勒第三定律可知，可得，故A错误。
BC 由万有引力提供向心力可得，可知轨道半径越大，线速度越小，故火星线速度小于地球，所以冲日处火星相对于地球由东向西运动，故B错误，C正确。
D 由于火星和地球线速度均保持不变，在冲日处两者速度方向相同，故此时相对速度最小，所以D正确。
故答案为：CD。
【分析】根据万有引力定律和开普勒行星运动定律结合相对速度的分析方法进行求解。
18．【答案】（1）设加速度为a。
由
得
（2）根据向心加速度表达式可得：
同理
所以
同理
，所以甲先出弯道。
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；向心加速度；线速度、角速度和周期、转速
【解析】【分析】（1）利用匀变速直线运动的速度位移关系代入数据即可。
（2）代入匀速圆周运动向心加速度公式以及时间求解公式即可。
19．【答案】（1）小球做平抛运动。在水平分析做匀速直线运动：，
竖直方向做自由落体运动：
（2）设入射角为，入射角是入射光线和法线夹角，则，
设光到达水面位置与A正下方距离为X。
则，
【知识点】平抛运动；光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）利用平抛运动规律求解。
（2）入射角是入射光线和法线夹角，反射角是反射光线和法线夹角。结合几何关系求解。
20．【答案】根据题意可知，每两个小球影像之间的时间间隔为，设水平方向的速度为，
将第一段位移分解至水平方向和竖直方向，分别为，
第二段位移分解至水平方向和竖直方向，分别为，
又，
联立数式可以解得m/s。
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】首先根据题意，算出两小球影像的时间间隔，将第一段位移和第二段位移进行分解，根据平抛运动特点表示出水平方向位移和竖直方向位移，最后根据总位移的比值算出初速度大小。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1
