全国高校强基计划入门试题第15讲必修二综合提升（原卷版）.docx

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第15讲必修二综合提升全国高校强基计划入门试题精编一、单选题1．2019年3月10日，长征三号乙运载火箭将“中星”通信卫星（记为卫星Ⅰ）送入地球同步轨道上，主要为我国、东南亚、澳洲和南太平洋岛国等地区提供通信与广播业务。在同平面内的圆轨道上有一颗中轨道卫星Ⅱ，它运动的每个周期内都有一段时间（未知）无法直接接收到卫星Ⅰ发出的电磁波信号，因为其轨道上总有一段区域没有被卫星Ⅰ发出的电磁波信号覆盖到，这段区域对应的圆心角为。已知卫星Ⅰ对地球的张角为，地球自转周期为，万有引力常量为，则根据题中条件，可求出（）A．地球的平均密度为B．卫星Ⅰ、Ⅱ的角速度之比为C．卫星Ⅱ的周期为D．题中时间为2．某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星，春分那天（太阳光直射赤道）在日落12小时内有时间该观察者看不见此卫星。已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，地球自转周期为T，卫星的绕地方向与地球转动方向相同，不考虑大气对光的折射。下列说法中正确的是（）A．同步卫星离地高度为B．同步卫星加速度小于赤道上物体向心加速度C．D．同步卫星的加速度大于近地卫星的加速度3．2015年9月14日，美国的LIGO探测设施接收到一个来自GW150914的引力波信号，此信号是由两个黑洞的合并过程产生的。如果将某个双黑洞系统简化为如图所示的圆周运动模型，两黑洞绕O点做匀速圆周运动。在相互强大的引力作用下，两黑洞间的距离逐渐减小，在此过程中，两黑洞做圆周运动的（）A．向心力均逐渐减小B．线速度均逐渐减小C．周期均不变D．角速度均逐渐增大4．2020年7月31日，北斗闪耀，泽沐八方。北斗三号全球卫星导航系统（如图甲所示）建成暨开通仪式在北京举行。如图乙所示为55颗卫星绕地球在不同轨道上运动的图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径，1和2为其中的两颗卫星。已知引力常量为G，下列说法正确的是（）A．地球的半径为B．地球质量为C．卫星1和2运动的线速度大小之比为D．卫星1和2向心加速度大小之比为5．地球质量大约是月球质量的81倍，地月距离约为38万千米，两者中心连线上有一个被称作“拉格朗日点”的位置，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动，则这个点到地球的距离约为（）A．3.8万千米B．5.8万千米C．32万千米D．34万千米6．2019年12月7日，“长征三号”运载火箭在中国文昌发射场发射升空，将卫星送入预定轨道。图为该卫星绕地球运动示意图，测得卫星在t时间内沿逆时针从P点运动到Q点，这段圆弧对应的圆心角为θ。已知地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，则该卫星运动的（）A．线速度为B．周期为C．向心加速度为D．轨道半径为二、多选题7．如图为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动的示意图，若A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星的总质量M，双星间的距离为L，其运动周期为T，则（）A．A的质量一定大于B的质量B．A的加速度一定大于B的加速度C．L一定时，M越小，T越大D．L一定时，A的质量减小Δm而B的质量增加Δm，它们的向心力减小8．如图所示，轻质弹簧下端固定在水平面上，弹簧原长为L，质量为m的小球从距弹簧上端高度为h的P点由静止释放，小球与弹簧接触后立即与弹簧上端粘连，并在竖直方向上运动。一段时间后，小球静止在O点，此时，弹簧长度为，弹簧的弹性势能为，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（）A．弹簧的劲度系数为B．小球在运动过程中，球与弹簧组成的系统机械能守恒C．小球第一次下落过程中速度最大位置在O点D．9．如图甲所示，质量为m=0.1kg的滑块（可视为质点），在内壁光滑、固定的水平筒内压缩弹簧，弹簧原长小于筒长，且弹簧与滑块不拴接。滑块由静止释放，离开筒后立即滑上位于水平面上的木板左端，此后木板的速度-时间图象如图乙所示，已知木板质量M=0.2kg，最终滑块恰好没有离开木板，重力加速度g取10m/s2，则（）A．滑块与木板之间的动摩擦因数为0.1 B．木板长度为0.75m C．释放滑块时弹簧的弹性势能为0.45J D．木板与水平面间因摩擦产生的热量为0.375J 10．如图所示，在倾角为的斜面上，轻质弹簧一端连接固定在斜面底端的挡板C上，另一端连接滑块A，一轻细绳通过斜面顶端的定滑轮（质量忽略不计），一端系在物体A上，另一端与小球B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住球B，此时弹簧刚好处于原长，滑块A刚要沿斜面向上运动。现在由静止释放球B，不计轻绳与滑轮间的摩擦。已知，弹簧的劲度系数为，滑块A与斜面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。下列说法中正确的是（）A．释放B球前手受到B球的压力为B．滑块A向上滑行时速度最大C．滑块A向上滑行时最大速度为D．滑块A向上滑行的最大距离为11．如图所示，一竖直轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端与质量为m的物块a连接，初始时a保持静止。现有一质量为m的物块b从距a正上方h处自由释放，与a发生碰撞后一起运动但不粘连，压缩弹簧至最低点，然后一起上升到最高点时物块b恰好不离开物块a。物块a、b均可视为质点，弹簧始终处于弹性限度内，其弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．两物块由于碰撞损失的机械能为B．从碰撞后到最高点，整个系统弹性势能的减少量为C．从碰撞后到最高点，两物块的最大动能为D．整个系统弹性势能的最大值为12．“风洞实验”指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。在下图所示的矩形风洞中存在大小恒定的水平风力，现有一小球从点竖直向上抛出，其运动轨迹大致如下图所示，其中、两点在同一水平线上，点为轨迹的最高点，小球在点动能为，在点动能为，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．小球的重力和受到的风力大小之比为B．小球落到点时的动能为C．小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为D．小球从点运动到点过程中的最小动能为三、填空题13．如图所示，是带有一白点的黑色圆盘，可绕过其中心、垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转50圈。在暗室中用每秒闪光52次的频闪光源照射圆盘，观察到白点每秒沿______方向旋转，白点转动一圈的时间为_____s。14．如图所示，在湖中固定一细长圆管（两端开口），管内有一活塞，其下端位于水面上．已知圆管竖直放置，活塞底面积，质量不计，水面的大气压．现将活塞缓慢地提高，则拉力对活塞所做的功是_________J．四、解答题15．目前人类正在设计火星探测实验室，从而在火星表面进行某些物理实验。如果火星的半径为r，某探测器在近火星表面轨道做圆周运动的周期是T，探测器着陆后，其内部有如图所示的实验装置，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切。BC为圆弧轨道的直径。O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，sinα=，一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到火星表面重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零（火星表面重力加速度g未知）。不考虑火星自转的前提下，求：(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；(2)小球从C点落至水平轨道所用的时间。16．圆弧轨道AB固定于地面上，半径R＝2 m，所对圆心角为60°，其末端与逆时针转动的水平传送带相切于B点，如图所示，传送带长l＝1.5 m，速度v＝4 m/s。一质量为m＝0.1 kg的滑块从最高点A由静止开始滑下并滑上水平传送带，运动到B点时速度＝3 m/s。（g取10 m/s2），求：（1）滑块沿圆弧从A到B运动过程中摩擦力对滑块做的功；（2）若滑块不从右端滑离传送带，滑块与传送带的动摩擦因数μ应满足什么条件？（3）若传送带与滑块的动摩擦因数μ＝0.6，求滑块从B点开始到第一次离开传送带过程中产生的热量Q？17．一游乐设施简化模型如图所示，挡板1、2分别固定在光滑斜面的顶端和底端，相距为L，A为一小滑块，B为不计质量的板（在外力的作用下可以瞬间获得或失去速度），长度，AB间的滑动摩擦力大小恒等于A的重力，A、B与挡板的碰撞都是弹性碰撞，已知斜面的倾角，重力加速度为g。（1）若将置于板上端的滑块A以初速度为零释放，求滑块A到达挡板2时的速度大小。（2）在挡板1处有发射装置，可以将置于板上端的滑块A沿平行于斜面的方向发向发射，要使滑块A恰能回到挡板1处，求滑块A需要的发射速度大小。（3）在（2）中，若使滑块A以初速度发射，求滑块A做周期性运动时的周期。18．10块同样的木板一个一个紧挨着静止放在足够大的水平地面上，每个木板质量均为、长，它们与地面之间的动摩擦因数均为。在第1块木板左端放一质量为的可视为质点的铅块，它与木板间的动摩擦因数，现给铅块一水平向右的初速度，使其在木板上方滑行。最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，，取，。求：（1）铅块刚滑过第1块木板时的速度大小（结果保留两位有效数字）；（2）铅块从左向右滑过几块木板时，下面的木板开始滑动；（3）第10块木板刚开始滑动时的加速度大小；（4）整个过程中铅块和木板间因摩擦而产生的热量Q。19．如图所示，水平传送带AB左端与水平面BC相连，BC左端是竖直光滑半圆轨道CDE，半圆形轨道半径R=0.5m，传送带AB长度L1=3m，沿逆时针方向匀速运行，运行速率为v，BC间距离L2=2m，一小物块质量m=0.4kg，从传送带A点由静止释放，该物块与传送带间的动摩擦因数为µ1=0.5，与BC面间的动摩擦因数均为µ2=0.2。重力加速度取g=10m/s2，不计空气阻力。（1）若传送带的速度大小v=3m/s，判断物块能否运动到达D点；（2）要使物块恰好通过圆形轨道的最高点E，需要在A点由静止释放物块的同时，对物块施加一水平向左的恒力F（该力一直作用在物块上），求力F的最小值；（3）在第（2）小题中，若恒力F=1N，要使物块在圆弧轨道CDE上运动不脱离轨道，则传送带运行速率v应该满足的的条件。20．如图所示，一内半径为R的圆筒（图中2R为其内直径）位于水平地面上。筒内放一矩形物。矩形物中的A、B是两根长度相等、质量皆为m的细圆棍，它们平行地固连在一质量可以不计的，长为l=R的矩形薄片的两端。初始时矩形物位于水平位置且处于静止状态，A、B皆与圆筒内表面接触。已知A、B与圆筒内表面间的静摩擦因数μ都等于1。现令圆筒绕其中心轴线非常缓慢地转动，使A逐渐升高。（1）矩形物转过多大角度后，它开始与圆筒之间不再能保持相对静止？（2）如果矩形物与圆筒之间刚不能保持相对静止时，立即令圆筒停止转动。令θ表示A的中点和B的中点的连线与竖直线之间的夹角，求此后θ等于多少度时，B相对于圆筒开始滑动。（要求在卷面上写出必要的推导过程。最后用计算器对方程式进行数值求解，最终结果要求写出三位数字。）。