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2023届高考物理一轮基础巩固题：曲线运动、万有引力与航天含答
案
一、选择题。
1、如图所示，两个啮合齿轮，小齿轮半径为10 cm，大齿轮半径为20 cm，大
齿轮上C点到圆心O 的距离为10 cm，A、B分别为两个齿轮边缘上的点，则
2
A、B、C三点的( )
A．线速度之比为1∶1∶1 B．角速度之比为1∶1∶1
C．线速度之比为2∶2∶1 D．转动周期之比为2∶1∶1
2、某轰炸机在演习轰炸地面目标时，将炸弹以某一速度水平射出，地面监视系
统显示出炸弹从B点水平飞出后的运行轨迹如图所示，已知炸弹从B点到C点
与从C点到D点的时间相等，如果只考虑炸弹的重力作用，则下列说法中正确
的是( )
A．炸弹从B点到C点和从C点到D点重力做功之比为1∶1
B．炸弹从B点到C点和从C点到D点重力做功的平均功率之比为1∶3
C．炸弹运动到C点和D点重力的瞬时功率之比为1∶3
D．炸弹从B点到C点与从C点到D点的动能改变量之比为1∶2
3、关于地球同步卫星，下列说法中正确的是( )
A.卫星的轨道半径可以不同
B.卫星的速率可以不同
C.卫星的质量可以不同
D.卫星的周期可以不同
4、21世纪初我国成功发射北斗三号组网卫星．如图为发射卫星的示意图，先
将卫星发射到半径为r的圆轨道上做圆周运动，到A点时使卫星加速进入椭圆
轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度，使卫星进入半径为
2r的圆轨道．已知卫星在椭圆轨道时距地球的距离与速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上A点时的速度为v，卫星的质量为m，地球的质量为M，引力常
量为G，则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为(忽略卫星
的质量变化)( )
A．mv2－ B．mv2－
C．mv2＋ D．mv2＋
5、(双选)在一个光滑水平面内建立平面直角坐标系，一物体从t＝0时刻起，由
坐标原点O(0,0)开始运动，其沿x轴和y轴方向运动的速度—时间图象如图甲、
乙所示，下列说法中正确的是( )
A．前2 s内物体沿x轴做匀加速直线运动
B．后2 s内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿y轴方向
C．4 s末物体坐标为(4 m,4 m)
D．4 s末物体坐标为(6 m,2 m)
6、（双选）21世纪初某年的2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一
号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测
卫星的国家之一．通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半
径和地球表面处的重力加速度．若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，
且不考虑地球自转的影响，根据以上数据可以计算出卫星的( )
A．密度 B．向心力的大小
C．离地高度 D．线速度的大小
7、质量为m的物体P置于倾角为θ 的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑
1
轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向
右做匀速直线运动．当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ 时(如图)，下
2列判断正确的是( )
A．P的速率为v B．P的速率为vcos θ
2
C．绳的拉力等于mgsin θ D．绳的拉力小于mgsin θ
1 1
8、一个半径为R的半圆柱体沿水平方向向右以速度v匀速运动．在半圆柱体上
搁置一根竖直杆，此杆只能沿竖直方向运动，如图所示．当杆与半圆柱体的接
触点P与柱心的连线与竖直方向的夹角为θ时，竖直杆运动的速度为( )
A. B．vtan θ C．vcos θ D．vsin θ
9、如图所示，从倾角为θ且足够长的斜面的顶点A，先后将同一小球以不同的
初速度水平向右抛出，第一次初速度为v ，小球落到斜面上前一瞬间的速度方
1
向与斜面的夹角为φ ，第二次初速度为v ，小球落在斜面上前一瞬间的速度方
1 2
向与斜面间的夹角为φ ，若v >v ，则φ 和φ 的大小关系是( )
2 2 1 1 2
A．φ ＞φ B．φ ＜φ C．φ ＝φ D．无法确定
1 2 1 2 1 2
10、（双选）如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有
一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做
平抛运动，经过0.3 s后又恰好与倾角为45°的斜面垂直相碰．已知半圆形管道
的半径为R＝1 m，小球可看做质点且其质量为m＝1 kg，g取10 m/s2.则(
)
A．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9 m
B．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是1.9 m
C．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力F 的大小是1 N
NBD．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力F 的大小是2 N
NB
11、(双选)如图所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分
别为R 、R 、R ，已知R ＝R ＝，若在传动过程中，皮带不打滑。则( )
A B C B C
A．A点与C点的角速度大小相等
B．A点与C点的线速度大小相等
C．B点与C点的角速度大小之比为2∶1
D．B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4
12、（双选）“嫦娥五号”的主要任务是月球取样返回．“嫦娥五号”要面对
取样、上升、对接和高速再入等四个主要技术难题，要进行多次变轨飞行．如
图所示是“嫦娥五号”绕月球飞行的三条轨道，1轨道是贴近月球表面的圆形
轨道，2和3轨道是变轨后的椭圆轨道．A点是2轨道的近月点，B点是2轨道
的远月点．“嫦娥五号”在轨道1的运行速率为1.8 km/s，则下列说法中正确
的是( )
A．“嫦娥五号”在2轨道经过A点时的速率一定大于1.8 km/s
B．“嫦娥五号”在2轨道经过B点时的速率一定小于1.8 km/s
C．“嫦娥五号”在3轨道所具有的机械能小于在2轨道所具有的机械能
D．“嫦娥五号”在3轨道所具有的最大速率小于在2轨道所具有的最大速率
二、填空含实验题。
13、半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圆盘边缘上一点．
在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速度v水平抛出时，半径OA方向
恰好与v的方向相同，如图所示．若小球与圆盘只碰一次，且落在A点，重力
加速度为g，则小球抛出时距O的高度h＝________，圆盘转动的角速度大小ω
＝________。14、某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨
迹后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点，如图所示(轨迹已擦去)，已知小方
格纸的边长L＝2.5 cm，g取10 m/s2，请你根据小方格纸上的信息，通过分析
计算完成下面几个问题：
(1)小球从a→b，b→c，c→d所经历的时间________ (填“相等”或“不相
等”)；
(2)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，根据小球从a→b，b→c，c→d的竖
直方向位移差，求出小球从a→b，b→c，c→d所经历的时间是________；
(3)根据水平位移，求出小球平抛运动的初速度v ＝________；
0
(4)从抛出点到b点所经历的时间是________．
三、解答类题。
15、（计算题）如图所示，在水平放置的圆盘上，其边缘C点固定一个小桶，
桶的高度不计，圆盘半径为R＝1 m，在圆盘直径CD的正上方，与CD平行放
置一条水平滑道AB，滑道右端B与圆盘圆心O在同一竖直线上，且B点距离
圆盘圆心的竖直高度h＝1.25 m，在滑道左端静止放置质量为m＝0.4 kg的物块
(可视为质点)，物块与滑道的动摩擦因数为μ＝0.2，现用力F＝4 N的水平作用
力拉动物块，同时圆盘从图示位置，以角速度ω＝2π rad/s，绕通过圆心O的竖
直轴匀速转动，拉力作用在物块一段时间后撤掉，最终物块由B点水平抛出，
恰好落入圆盘边缘的小桶内．重力加速度g取10 m/s2.
(1)若拉力作用时间为0.5 s，求所需滑道的长度；
(2)求拉力作用的最短时间．
16、（计算类）如图所示，细绳一端系着质量M＝8 kg的物体，静止在水平桌
面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m＝2 kg的物体，M与圆孔的距离r＝0.5
m，已知M与桌面间的动摩擦因数为0.2(设物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，现使物体M随转台绕中心轴转动，问转台角速度ω在什么范围时m
会处于静止状态(g＝10 m/s2)．
17、一小船渡河，河宽d=180 m，水流速度v =2.5 m/s。
1
(1)若船在静水中的速度为v =5 m/s，求：
2
①欲使船在最短的时间内渡河，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？
②欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？
(2)若船在静水中的速度v =1.5 m/s，要使船渡河的航程最短，船头应朝什么方
2
向？用多长时间？位移是多少？
2023届高考物理一轮基础巩固题：曲线运动、万有引力与航天含答
案
一、选择题。
1、如图所示，两个啮合齿轮，小齿轮半径为10 cm，大齿轮半径为20 cm，大
齿轮上C点到圆心O 的距离为10 cm，A、B分别为两个齿轮边缘上的点，则
2
A、B、C三点的( )
A．线速度之比为1∶1∶1 B．角速度之比为1∶1∶1
C．线速度之比为2∶2∶1 D．转动周期之比为2∶1∶1
【答案】C
2、某轰炸机在演习轰炸地面目标时，将炸弹以某一速度水平射出，地面监视系统显示出炸弹从B点水平飞出后的运行轨迹如图所示，已知炸弹从B点到C点
与从C点到D点的时间相等，如果只考虑炸弹的重力作用，则下列说法中正确
的是( )
A．炸弹从B点到C点和从C点到D点重力做功之比为1∶1
B．炸弹从B点到C点和从C点到D点重力做功的平均功率之比为1∶3
C．炸弹运动到C点和D点重力的瞬时功率之比为1∶3
D．炸弹从B点到C点与从C点到D点的动能改变量之比为1∶2
【答案】B
3、关于地球同步卫星，下列说法中正确的是( )
A.卫星的轨道半径可以不同
B.卫星的速率可以不同
C.卫星的质量可以不同
D.卫星的周期可以不同
【答案】C。
4、21世纪初我国成功发射北斗三号组网卫星．如图为发射卫星的示意图，先
将卫星发射到半径为r的圆轨道上做圆周运动，到A点时使卫星加速进入椭圆
轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度，使卫星进入半径为
2r的圆轨道．已知卫星在椭圆轨道时距地球的距离与速度的乘积为定值，卫星
在椭圆轨道上A点时的速度为v，卫星的质量为m，地球的质量为M，引力常
量为G，则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为(忽略卫星
的质量变化)( )
A．mv2－ B．mv2－
C．mv2＋ D．mv2＋
【答案】B
5、(双选)在一个光滑水平面内建立平面直角坐标系，一物体从t＝0时刻起，由
坐标原点O(0,0)开始运动，其沿x轴和y轴方向运动的速度—时间图象如图甲、
乙所示，下列说法中正确的是( )A．前2 s内物体沿x轴做匀加速直线运动
B．后2 s内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿y轴方向
C．4 s末物体坐标为(4 m,4 m)
D．4 s末物体坐标为(6 m,2 m)
【答案】AD
6、（双选）21世纪初某年的2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一
号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测
卫星的国家之一．通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半
径和地球表面处的重力加速度．若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，
且不考虑地球自转的影响，根据以上数据可以计算出卫星的( )
A．密度 B．向心力的大小
C．离地高度 D．线速度的大小
【答案】CD
7、质量为m的物体P置于倾角为θ 的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑
1
轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向
右做匀速直线运动．当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ 时(如图)，下
2
列判断正确的是( )
A．P的速率为v B．P的速率为vcos θ
2
C．绳的拉力等于mgsin θ D．绳的拉力小于mgsin θ
1 1
【答案】B
8、一个半径为R的半圆柱体沿水平方向向右以速度v匀速运动．在半圆柱体上
搁置一根竖直杆，此杆只能沿竖直方向运动，如图所示．当杆与半圆柱体的接触点P与柱心的连线与竖直方向的夹角为θ时，竖直杆运动的速度为( )
A. B．vtan θ C．vcos θ D．vsin θ
【答案】B.
9、如图所示，从倾角为θ且足够长的斜面的顶点A，先后将同一小球以不同的
初速度水平向右抛出，第一次初速度为v ，小球落到斜面上前一瞬间的速度方
1
向与斜面的夹角为φ ，第二次初速度为v ，小球落在斜面上前一瞬间的速度方
1 2
向与斜面间的夹角为φ ，若v >v ，则φ 和φ 的大小关系是( )
2 2 1 1 2
A．φ ＞φ B．φ ＜φ C．φ ＝φ D．无法确定
1 2 1 2 1 2
【答案】C
10、（双选）如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有
一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做
平抛运动，经过0.3 s后又恰好与倾角为45°的斜面垂直相碰．已知半圆形管道
的半径为R＝1 m，小球可看做质点且其质量为m＝1 kg，g取10 m/s2.则(
)
A．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9 m
B．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是1.9 m
C．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力F 的大小是1 N
NB
D．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力F 的大小是2 N
NB
【答案】AC.
11、(双选)如图所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分
别为R 、R 、R ，已知R ＝R ＝，若在传动过程中，皮带不打滑。则( )
A B C B CA．A点与C点的角速度大小相等
B．A点与C点的线速度大小相等
C．B点与C点的角速度大小之比为2∶1
D．B点与C点的向心加速度大小之比为1∶4
【答案】BD
12、（双选）“嫦娥五号”的主要任务是月球取样返回．“嫦娥五号”要面对
取样、上升、对接和高速再入等四个主要技术难题，要进行多次变轨飞行．如
图所示是“嫦娥五号”绕月球飞行的三条轨道，1轨道是贴近月球表面的圆形
轨道，2和3轨道是变轨后的椭圆轨道．A点是2轨道的近月点，B点是2轨道
的远月点．“嫦娥五号”在轨道1的运行速率为1.8 km/s，则下列说法中正确
的是( )
A．“嫦娥五号”在2轨道经过A点时的速率一定大于1.8 km/s
B．“嫦娥五号”在2轨道经过B点时的速率一定小于1.8 km/s
C．“嫦娥五号”在3轨道所具有的机械能小于在2轨道所具有的机械能
D．“嫦娥五号”在3轨道所具有的最大速率小于在2轨道所具有的最大速率
【答案】AB.
二、填空含实验题。
13、半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圆盘边缘上一点．
在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速度v水平抛出时，半径OA方向
恰好与v的方向相同，如图所示．若小球与圆盘只碰一次，且落在A点，重力
加速度为g，则小球抛出时距O的高度h＝________，圆盘转动的角速度大小ω
＝________。
【答案】 (n＝1,2,3，…)【解析】小球做平抛运动：h＝gt2、R＝vt，解得h＝.由题意知ωt＝
2π×n(n∈N*)，故联立R＝vt可得ω＝(n＝1,2,3，…)．
14、某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨
迹后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点，如图所示(轨迹已擦去)，已知小方
格纸的边长L＝2.5 cm，g取10 m/s2，请你根据小方格纸上的信息，通过分析
计算完成下面几个问题：
(1)小球从a→b，b→c，c→d所经历的时间________ (填“相等”或“不相
等”)；
(2)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，根据小球从a→b，b→c，c→d的竖
直方向位移差，求出小球从a→b，b→c，c→d所经历的时间是________；
(3)根据水平位移，求出小球平抛运动的初速度v ＝________；
0
(4)从抛出点到b点所经历的时间是________．
【答案】(1)相等 (2)0.05 s (3)1 m/s (4)0.075 s
【解析】(1)平抛运动在水平方向做匀速直线运动，a→b，b→c，c→d水平位移
相等，所需时间相等. (2)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，a→b，
b→c竖直方向位移差Δy＝aT2＝gT2，T＝＝＝＝0.05 s. (3)水平方向x＝v T，
0
v ＝＝＝＝1 m/s.
0
(4)设b点竖直方向的分速度v ，则v ＝＝＝0.75 m/s，又由v ＝gt，得t＝
y y y
0.075 s.
三、解答类题。
15、（计算题）如图所示，在水平放置的圆盘上，其边缘C点固定一个小桶，
桶的高度不计，圆盘半径为R＝1 m，在圆盘直径CD的正上方，与CD平行放
置一条水平滑道AB，滑道右端B与圆盘圆心O在同一竖直线上，且B点距离
圆盘圆心的竖直高度h＝1.25 m，在滑道左端静止放置质量为m＝0.4 kg的物块
(可视为质点)，物块与滑道的动摩擦因数为μ＝0.2，现用力F＝4 N的水平作用
力拉动物块，同时圆盘从图示位置，以角速度ω＝2π rad/s，绕通过圆心O的竖
直轴匀速转动，拉力作用在物块一段时间后撤掉，最终物块由B点水平抛出，
恰好落入圆盘边缘的小桶内．重力加速度g取10 m/s2.(1)若拉力作用时间为0.5 s，求所需滑道的长度；
(2)求拉力作用的最短时间．
【答案】(1)4 m (2)0.3 s
【解析】物块平抛：h＝gt2；t＝＝0.5 s
物块离开滑道时的速度：v＝＝2 m/s
拉动物块的加速度，由牛顿第二定律：F－μmg＝ma
1
得：a ＝8 m/s2
1
撤去外力后，由牛顿第二定律：－μmg＝ma
2
得：a ＝－2 m/s2
2
(1)物块加速获得速度：v ＝a t ＝4 m/s
1 1 1
则板长L＝x ＋x ＝a t＋＝4 m
1 2 1
(2)盘转过一圈时落入，拉力作用时间最短
盘转过一圈时间：T＝＝1 s
物块在滑道上先加速后减速，最终获得：v＝a t ＋a t
1 1 2 2
物块滑行时间、抛出在空中时间与圆盘周期关系：
t ＋t ＋t＝T
1 2
由以上两式得：t ＝0.3 s
1
16、（计算类）如图所示，细绳一端系着质量M＝8 kg的物体，静止在水平桌
面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m＝2 kg的物体，M与圆孔的距离r＝0.5
m，已知M与桌面间的动摩擦因数为0.2(设物体受到的最大静摩擦力等于滑动
摩擦力)，现使物体M随转台绕中心轴转动，问转台角速度ω在什么范围时m
会处于静止状态(g＝10 m/s2)．
【答案】1 rad/s≤ω≤3 rad/s
【解析】设角速度的最小值为ω ，此时M有向着圆心运动的趋势，其受到的最
1
大静摩擦力沿半径向外，由牛顿第二定律得：F －μMg＝Mωr，设角速度的最
T大值为ω ，此时M有背离圆心运动的趋势，其受到的最大静摩擦力沿半径指向
2
圆心，由牛顿第二定律得：F ＋μMg＝Mωr，要使m静止，应有F ＝mg，
T T
联立得ω ＝1 rad/s，ω ＝3 rad/s，
1 2
则1 rad/s≤ω≤3 rad/s。
17、一小船渡河，河宽d=180 m，水流速度v =2.5 m/s。
1
(1)若船在静水中的速度为v =5 m/s，求：
2
①欲使船在最短的时间内渡河，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？
②欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？
(2)若船在静水中的速度v =1.5 m/s，要使船渡河的航程最短，船头应朝什么方
2
向？用多长时间？位移是多少？
【答案】见解析。
【解析】(1)若v =5 m/s。①欲使船在最短时间内渡河，船头应朝垂直河岸方向，
2
当船头垂直河岸时，如图甲所示，合速度为倾斜方向，垂直分速度为v =5
2
m/s。
t= = s=36 s，
v = = m/s，x =v t=90 m
合 1 合
②欲使船渡河航程最短，合速度应沿垂直河岸方向。船头应朝图乙中的v 方向。
2
垂直河岸过河要求v =0，如图乙所示，有v sinα=v ，得α=30°。
水平 2 1
所以当船头与上游河岸成60°时航程最短。
x =d=180 m。
2t= = = s=24 s。
(2)若v =1.5 m/s。与(1)中②不同，因为船速小于水速，所以船一定向下游漂移，
2
设合速度方向与河岸下游方向夹角为θ，则航程x = 。欲使航程最短，需θ
3
最大，如图丙所示，由出发点A作出v 矢量，以v 矢量末端为圆心，v 大小为
1 1 2
半径作圆，A点与圆周上某点的连线即为合速度方向，欲使v 与水平方向夹角
合
最大，应使v 与圆相切，即v ⊥v 。
合 合 2
sinθ= =，得θ=37°。
所以船头应朝上游与河岸成53°方向。
t= = = s=150 s。
v =v cos37°=2 m/s，x = =300 m。
合 1 3
