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1、专题强化训练5圆周运动万有引力与航天一、选择题(17题为单项选择题，89题为多项选择题)12022广东卷“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22022全国冲刺卷人类是在不断的科学探究中经历着成功与失败，每一次的成功与失败都是人类向真理迈进的一大步.2022年3月23日15时40分，中国航天“天宫课堂”第二课开课了
2、，这次在距离地面约400 km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空科学探究授课期间，航天员演示了“水油分离实验”和“太空抛物实验”等，并与地面课堂的师生就实验现象进行了充分讨论，以下说法正确的是()A在“天宫”中水和油由于没有受到地球引力而处于漂浮状态B“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间C在“天宫”中“水油实验”的原理是水和油密度不同，使其旋转做圆周运动，利用离心作用使水油分离D在“天宫”中“太空抛物实验”的冰墩墩被抛出后，做平抛运动32022河北卷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HD1734
3、16b，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“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()A22 B2 C2 D2 242022山东冲刺卷如图所示，同一水平面皮带轮A、B通过不打滑的皮带传动，A轮的半径是B轮的2倍在皮带轮各自的轴上用长度相同的轻绳分别悬挂质量为m甲和m乙的甲、乙两个小球，二者质量关系满足m甲4m乙两轻绳上端的悬挂点足够高且在同一水平面上，通过外力驱动A轮，待系统稳定转动后，两轻绳与轴的夹角分别为和.下列说法正确的是()A甲、乙两球转动的
4、角速度之比为21B甲、乙两球在同一水平面上C因为m甲4m乙，所以D甲、乙两球受到细绳的拉力大小相等52022全国冲刺卷2021年1月，“天通一号”03星发射成功发射过程简化为如图所示：火箭先把卫星送上轨道1(椭圆轨道，P、Q是远地点和近地点)后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2(圆轨道)；卫星最后变轨到轨道3(同步圆轨道)轨道1、2相切于P点，轨道2、3相交于M、N两点忽略卫星质量变化则下列说法正确的是()A卫星在三个轨道上的周期T3T2T1B由轨道1变至轨道2，卫星在P点向前喷气C卫星在三个轨道上机械能E3E2E1D轨道1在Q点的线速度小于轨道3的线速度62022湖北押题卷如图所示，用两根轻绳将
5、一小球悬挂在两悬点O1、O2之间，图中左、右两段轻绳分别与水平方向、竖直方向的夹角均为30，整个系统静止，这时左段轻绳中的拉力为FT，现将右段轻绳剪断，当小球运动至最低点时，轻绳中的拉力为FT，关于FT、FT的大小关系，下列判断正确的是()AFT(31)FT BFT(23)FTCFT13FT DFT27FT72022浙江1月天问一号从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号()A.发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B从P点转移到Q点的时间小于6个月C在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D在地火转移轨道运
6、动时的速度均大于地球绕太阳的速度8.2022辽宁卷如图所示，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m、m，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sin msin mD水星与金星的公转线速度之比为sin msin m92022福建押题卷2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱已知空间站离地面高度约为400 km，地球半径约6 400 km，地球表面重力加速度g
7、10 m/s2，sin 700.94，空间站可看成绕地球做匀速圆周运动，太阳光可近似为平行光，以下说法正确的是()A空间站绕地球公转周期约3 hB航天员在空间站中每天能看到约16次日出C空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比约为1617D空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比约为117二、非选择题10.2022全国冲刺卷如图所示，粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上的A点质量为m的小球和轻弹簧套在轻杆上，小球与轻杆间的动摩擦因数为415，弹簧原长为0.6L，左端固定在A点，右端与小球相连长为L的细线一端系住小球，另一端系在转轴上的B点，AB间距离为0.6L.装置静止时将小球向左
8、缓慢推到距A点0.4L处时松手，小球恰能保持静止接着使装置由静止缓慢加速转动已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，不计转轴所受摩擦(1)求弹簧的劲度系数k；(2)求小球与轻杆间恰无弹力时装置转动的角速度；(3)从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力的过程中，外界提供给系统的能量为E，求该过程摩擦力对小球做的功W.11雪车比赛是2022年北京冬奥会一项惊险刺激的竞技类项目，部分赛道如图所示，半径R90 m的圆弧AOB与一倾斜直轨道BC相切于B点，直轨道与水平面间的夹角37，运动员俯卧在雪车上沿轨道滑动，运动员和雪车的总质量m200 kg，经过最低点O时速度v030 m/s，再经过B
9、点时的速度vB20 m/s，已知雪车与轨道之间的动摩擦因数0.025，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.(1)求经最低点O时轨道对雪车的支持力大小；(2)求从最低点O运动到B点过程中雪车克服轨道摩擦力做的功；(3)若雪车到达直轨道最高点C时速度刚好减为零，则BC轨道的长度为多少？专题强化训练5圆周运动万有引力与航天1解析：根据题述，火星冬季时长为地球的1.88倍，可知火星绕太阳运动的周期是地球的1.88倍，由开普勒第三定律可知，火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径比地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径大，C项错误；由万有引力提供向心力有GMmr2mv2r，解得vG
10、Mr，由r火r地可得v火r地可得火r地可得a火v地火Q，根据v GMr可知地球绕太阳的速度大于火星绕太阳的速度，即v地v火，所以v地v火v地火Q，即天问一号在地火转移轨道上并不是每一点的速度都比地球绕太阳的速度大，故选项D错误答案：C8解析：天体运动，万有引力提供向心力有，GMmR2m42T2Rma可解得T2 R3GM，aGMR2.因为水星的公转半径比金星小，故可知水星的公转周期比金星小；水星的公转向心加速度比金星的大，A错误，B正确；设水星的公转半径为R水，地球的公转半径为R地，当角最大时有sin mR水R地，同理可知有sin mR金R地所以水星与金星的公转半径之比为R水R金sinm:sin
11、m，C正确；根据万有引力提供向心力，GMmR2mv2R，可得vGMR，由vGMR，R水R金sin msin m联立解得v水v金sinmsinm，D错误答案：BC9解析：空间站所受万有引力提供向心力GMmR+H2m42R+HT2，解得T1.5 h，故A选项错误；航天员看日出的次数n为n24 h1.5 h16，故B选项正确；空间站运行的向心加速度aGMR+H2则空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比agR2R+H216172，故C选项错误；如图所示，空间站每天没有阳光照射的时间对应角度为sin 2RR+H，解得140空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比为36014014011
12、7，故D选项正确答案：BD10解析：(1)依题意，有k(0.6L0.4L)mg解得k4mg3L(2)小球与轻杆间恰无弹力时受力情况如图所示此时弹簧长度为0.8L有T sin 37mgT cos 37k(0.8L0.6L)0.8m2L解得 2gL(3)题设过程中初始时弹簧的压缩量与最终状态时的伸长量相等，故弹性势能改变量Ep0设小球克服摩擦力做功为W，则由功能关系有EW12mv2其中v0.8L解得WE6+8mgL15过程摩擦力对小球做的功W16mgL25E答案：(1)4mg3L(2) 2gL(3)16mgL25E11解析：(1)在O点，由牛顿第二定律FNmgmv02 R解得FN4 000 N(2)在从O至B的过程中，设克服摩擦力做的功为Wf由动能定理得：mgR(1cos )Wf12mvB212mv02解得Wf1.4104J(3)从B到坡顶的过程中，由动能定理得：(mg sin 37mg cos 37)d012mvB2联立解得d32.26 m.答案：(1)4 000 N(2)1.4104J(3)32.26 m