2022高考物理第一轮复习 04 曲线运动

试卷更新日期：2021-10-07 类型：一轮复习

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一、单选题

1. 某人造卫星绕火星做圆周运动的周期为48小时，火星质量约为地球质量的 $\frac{1}{10}$ ，则该卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为（）

A、 $\sqrt[3]{4}$ B、 $\sqrt[3]{\frac{1}{4}}$ C、 $\sqrt[3]{\frac{2}{5}}$ D、 $\sqrt[3]{\frac{5}{2}}$

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2. 如图所示，一牵引车沿水平面以 $v = 5 m/s$ 的速度向左运动，牵引车连接轻绳跨过滑轮拉升重物，使重物沿竖直杆上升。某一时刻拴在车上的绳子与水平方向的夹角 $θ = 37 °$ ，跨过滑轮的绳子恰好相互垂直，此时重物的速度大小为（）

A、 $5 m/s$ B、 $4 m/s$ C、 $3 m/s$ D、 $3.2 m/s$

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3. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船发射升空并与空间站天和核心舱顺利对接。已知空间站天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为 $r_{1}$ ，地球同步卫星轨道半径为 $r_{2}$ ，且 $r_{1} < r_{2}$ ，不考虑地球自转，下列说法正确的是（）

A、空间站的运行周期大于地球同步卫星的运行周期 B、空间站的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度 C、空间站的线速度小于地球同步卫星的线速度 D、空间站的角速度小于地球同步卫星的角速度

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4. 2021年6月17日，“神舟十二号”飞船成功发射，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，并与“天和”核心舱顺利对接，如图所示对接前，它们在离地面高约为 $400km$ 的同一轨道上一前一后绕地球做匀速圆周运动，则此时“神舟十二号”与“天和”核心舱（）

A、均处于平衡状态 B、向心加速度均小于 $9 {.8m/s}^{2}$ C、运行周期均大于 $24h$ D、运行速度均大于 $7 .9km/s$

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5. 在《愤怒的小鸟》游戏中，为了报复偷走鸟蛋的肥猪们，小鸟以自己的身体为武器，像炮弹一样去攻击肥猪们的堡垒。小鸟从到堡垒（竖直墙壁）的水平距离为x处水平“射”出，一段时间后击中堡垒。重力加速度大小为g，不计空气阻力。若堡垒与小鸟“射”出的位置均足够高，则小鸟击中堡垒时的最小速度为（）

A、 $\sqrt{g x}$ B、 $\sqrt{2 g x}$ C、 $\sqrt{3 g x}$ D、 $2 \sqrt{g x}$

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6. 我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射的北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星为地球同步卫星，关于这颗卫星，下列说法正确的是（）

A、它可以绕地球自转轴上任意-一点转动，但轨道半径是一定的 B、它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 C、它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值 D、它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的

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7. 2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（）

A、核心舱的质量和绕地半径 B、核心舱的质量和绕地周期 C、核心舱的绕地角速度和绕地周期 D、核心舱的绕地线速度和绕地半径

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8. 由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆 $O P$ 与横杆 $P Q$ 链接而成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆 $P Q$ 始终保持水平。杆 $O P$ 绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是（）

A、P点的线速度大小不变 B、P点的加速度方向不变 C、Q点在竖直方向做匀速运动 D、Q点在水平方向做匀速运动

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9. 科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为 $1000AU$ （太阳到地球的距离为 $1AU$ ）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为（）

A、 $4 \times 10^{4} M$ B、 $4 \times 10^{6} M$ C、 $4 \times 10^{8} M$ D、 $4 \times 10^{10} M$

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10. 2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×10⁵s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×10⁵m。已知火星半径约为3.4×10⁶m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s² ，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（）

A、6×10⁵m B、6×10⁶m C、6×10⁷m D、6×10⁸m

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11. “旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50r/s，此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为（）

A、10m/s² B、100m/s² C、1000m/s² D、10000m/s²

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12. “祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为（　　）

A、 $\sqrt[3]{4}$ B、 $\sqrt[3]{\frac{1}{4}}$ C、 $\sqrt[3]{\frac{5}{2}}$ D、 $\sqrt[3]{\frac{2}{5}}$

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13. 2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8×10²km、远火点距离火星表面5.9×10⁵km，则“天问一号” （）

A、在近火点的加速度比远火点的小 B、在近火点的运行速度比远火点的小 C、在近火点的机械能比远火点的小 D、在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动

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14. 如图所示，圆盘在水平面内以角速度ω绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴r处的P点有一质量为m的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由P点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是（）

A、圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向 B、圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为 $2 m ω r$ C、圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动 D、圆盘停止转动后，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 $m ω r$

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15. 从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为（）

A、9∶1 B、9∶2 C、36∶1 D、72∶1

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16. 天问一号火星探测器经过190多天的飞行，跋涉4.5亿千米，终于抵达火星附近的椭圆停泊轨道，开启了近2个月的环绕火星的任务。已知天问一号在椭圆停泊轨道的运行周期为T，火星质量为地球质量的 $\frac{1}{10}$ ，地球自转周期为 $\frac{T}{2}$ ，地球同步卫星的轨道半径为r，则此椭圆停泊轨道的半长轴为（）

A、 $\sqrt[3]{\frac{2}{5}} r$ B、 $\sqrt[3]{\frac{4}{5}} r$ C、 $\sqrt[3]{\frac{1}{10}} r$ D、 $\sqrt[3]{4} r$

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17. 如图，小明在游乐园乘坐摩天轮。已知摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动。当小明从最低点a处转动到水平位置d处的过程中，小明（）

A、对座舱的压力大小不变 B、所受合外力的大小逐渐变大 C、在水平方向的受力大小逐渐变大 D、在水平方向的受力大小保持不变

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18. 我国自1970年4月24日成功发射东方红一号卫星后，中国航天事业飞速发展。先后发射了一般轨道、同步轨道、极地轨道卫星，这些卫星可用在资源、气象、通讯、导航、海洋等方面。下列关于地球同步卫星说法中正确的是（）

A、所有同步卫星的向心力大小相等 B、同步卫星的向心加速度比月球绕地球运动的向心加速度小 C、同步卫星的发射速度小于7.9km/s D、同步卫星的角速度与茂名市政府大楼的角速度相同

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19. 如图，救援演习中通过绳索悬挂货物的飞机以4m/s的速度水平匀速飞行。T=0时刻起，开始匀加速收拢绳提升货物，忽略空气对货物的影响，在t=ls时，货物的速度大小为5m/s，则货物的加速度大小为（）

A、1m/s² B、3m/s² C、4m/s² D、5m/s²

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20. 一个轨道半径等于地球半径2倍的地球卫星，绕地球转120°的时间为t，已知地球表面重力加速度为g，引力常量为G，由此可求得（）

A、地球半径为 $\frac{9 g t^{2}}{8 π^{2}}$ B、地球半径为 $\frac{9 g t}{32 π}$ C、地球的密度为 $\frac{8 π}{3 G t^{2}}$ D、地球的密度为 $\frac{4 π}{3 g t^{2}}$

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21. 2021年2月10日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成为人造火星卫星。环绕火星时由赤道轨道变为极地轨道，由高空轨道变为低空轨道，分别在赤道轨道远火点Q调整和在极地轨道近火点P调整，下列说法正确的是（）

A、“天问一号”由赤道轨道变为极地轨道1，需要在Q点朝运动的前方喷气 B、“天问一号”在极地轨道1和极地轨道2的P点加速度相同 C、“天问一号”由极地轨道2变为极地轨道3需要在P点加速 D、若忽略变轨过程喷气导致卫星的质量变化，“天问一号”在极地轨道2具有的机械能比在极地轨道1具有的机械能大

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22. 2020年12月19日，嫦娥五号采集的质量为1731克月壤正式交接，实现了我国首次地外天体样品储存、分析和研究工作。随着科技的进步，世界各航天强国将相继登月，采样回地球。假设月、地间距离不变，若干年后（）

A、月球绕地球周期变大 B、月球绕地球角速度变小 C、月球绕地球线速度变小 D、月球受到地球的引力变小

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23. “辞别月宫去，采得月壤归”－北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。如图所示是嫦娥五号卫星绕月球运行的三条轨道，轨道1是近月圆轨道，轨道2和3是变轨后的椭圆轨道。轨道1上的A点也是轨道2、3的近月点，B点是轨道2的远月点，C点是轨道3的远月点。则下列说法中正确的是（）

A、卫星在轨道2的周期大于在轨道3的周期 B、卫星在轨道2经过A点时的速率小于在轨道1经过A点时的速率 C、卫星在轨道2经过A点时的加速度大于在轨道3经过A点时的加速度 D、卫星在轨道2上B点所具有的机械能小于在轨道3上C点所具有的机械能

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24. 截至2020年11月，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）已取得一系列重大科学成果，发现脉冲星数量超过240颗。脉冲星就是旋转的中子星，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若观测到某个中子星发射电磁脉冲信号的周期为 $T$ ，该中子星的半径为 $R$ ，已知万有引力常量为 $G$ ，中子星可视为匀质球体，由以上物理量可以求出（）

A、该中子星的质量 B、该中子星的第一宇宙速度 C、该中子星赤道表面的重力加速度 D、该中子星赤道上的物体随中子星转动的向心加速度

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25. 如图所示，竖直线MN中点O处有一倾斜挡板，现从M点由静止释放一小球，在O点被挡板反弹，速度方向变为水平，大小不变，然后落到地面上的P点。已知P、N在同一条水平线上，则MN与NP的长度之比为（）

A、1︰1 B、2︰1 C、3︰2 D、4︰3

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26. 2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国海南文昌航天发射场成功发射，飞行约2200秒后，顺利将探月工程嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号飞行轨迹可以简化为如图所示，首先进入圆轨道I，在P点进入椭圆轨道II，到达远地点Q后进入地月转移轨道，到达月球附近后进入环月轨道II。圆轨道I的半径为r₁ ，周期为T₁ ，椭圆轨道II的半长轴为a，周期为T₂ ，环月轨道II的半径为r₃ ，周期为T₃ ，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。忽略地球自转和太阳引力的影响。下列说法正确的是（）

A、 $\frac{r_{1}^{3}}{T_{1}^{2}} = \frac{a^{3}}{T_{2}^{2}} = \frac{r_{3}^{3}}{T_{3}^{2}}$ B、嫦娥五号在轨道I运行速度等于 $\sqrt{g r_{1}}$ C、嫦娥五号在轨道I的P点和椭圆轨道II的P点加速度相同 D、嫦娥五号在椭圆轨道II的Q点运行速度大于在圆轨道I的运行速度

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27. 在一斜面顶端，将甲、乙两个小球分别以v和2v的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时与乙球落至斜面时相比较（）

A、速度方向不同 B、下落高度为 $1 ： 2$ C、速率之比为 $1 ： 2$ D、水平距离之比为 $1 ： 2$

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28. 如图所示是卫星绕不同行星在不同轨道上运动的 $\lg T - \lg r$ 图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a，卫星N绕行星Q运动的图线是b，若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动，则（）

A、直线a的斜率与行星P质量有关 B、行星P的质量大于行星Q的质量 C、卫星M在1处的向心加速度小于在2处的向心加速度 D、卫星M在2处的向心加速度小于卫星N在3处的向心加速度

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29. 科学研究显示，从2020年6月以来，地球自转速率呈加快趋势。假想地球自转的速率持续不断地增大，则（）

A、深圳市的物体所受重力与地心引力的夹角会发生改变 B、赤道表面重力加速度大小不变 C、第一宇宙速度减小 D、同步卫星的高度变大

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30. 天问一号任务是中国独立开展星际探测的第一步，将通过一次发射实现对火星的“绕、着、巡”，即火星环绕、火星着陆、火面巡视。如图所示，“天问一号”探测器被火星捕获之后，沿轨道Ⅰ绕火星做匀速圆周运动。探测器在A点减速后，可沿椭圆轨道Ⅱ到达火星表面C点。已知O为火星中心，A、O、C、B在同一直线上，火星可视为质量分布均匀的球体，不计探测器受到的阻力。则探测器（）

A、由A点运动到C点，速度逐渐减小 B、由A点运动到C点，加速度逐渐减小 C、在轨道Ⅱ由A点运动到C点的时间小于在轨道Ⅰ由A点沿半圆运动到B点的时间 D、在轨道Ⅰ运动的向心加速度大于火星表面重力加速度

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二、多选题

31. 如图为用于超重耐力训练的离心机。航天员需要在高速旋转的座舱内完成超重耐力训练。这种训练的目的是为了锻炼航天员在承受巨大过载的情况下仍能保持清醒，并能进行正确操作。离心机拥有长18m的巨型旋转臂，在训练中产生8g的向心加速度，航天员的质量为70kg，可视为质点， $g = 10 m / s^{2}$ ，则下列说法正确的是（）

A、离心机旋转的角速度为 $\frac{2 \sqrt{10}}{3} rad/s$ B、离心机旋转的角速度为 $\frac{40}{9} rad/s$ C、座椅对航天员的作用力约为5600N D、座椅对航天员的作用力约为5644N

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32. 如图所示，将一个物体从坐标原点 $O$ 以速度 $v_{0}$ 水平抛出，下落 $h$ 高度后到水平地面上 $P$ 点，现将此物体以 $\frac{v_{0}}{2}$ 的速度仍从坐标原点 $O$ 水平抛出，抛出过程均不计空气阻力，则和原来相比（）

A、平抛运动的时间变为原来的一半 B、物体落地时的速度大小变为原来的一半 C、从抛出到落地，动能的变化量不变 D、物体落地时重力的瞬时功率不变

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33. 如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端栓接重物，当车轮高速旋转时，重物由于离心运动拉伸弹簧后才使触点M、N接触，从而接通电路，LED灯就会发光。下列说法正确的是（）

A、安装时A端比B端更靠近气嘴 B、转速达到一定值后LED灯才会发光 C、增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光 D、匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光

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34. 北京时间2021年7月6日23时53分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号”丙运载火箭，成功将“天链一号”05星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若卫星进入离地一定高度的预定轨道后做圆周运动，则下列说法正确的是（）

A、该卫星在发射升空的加速过程中机械能守恒 B、该卫星在轨道上运行的速度小于地球的第一宇宙速度 C、该卫星在轨道上运行时，可以在卫星内用天平测出物体的质量 D、和该卫星在同一轨道上运行的其他卫星，它们的周期相同

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35. 图甲、乙、丙、丁是圆周运动的一些基本模型，下列说法正确的有（）

A、如图甲，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态 B、如图乙，两个圆锥摆A和B处于同一水平面，两圆锥摆的角速度大小相等 C、如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对火车轮缘会有挤压作用 D、如图丁，同一小球在固定的光滑圆锥筒内的C和D位置先后做匀速圆周运动，两位置小球运动的周期相等

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36. 2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的 $\frac{1}{16}$ 。下列说法正确的是（）

A、核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的 ${(\frac{16}{17})}^{2}$ 倍 B、核心舱在轨道上飞行的速度大于 $7.9 km/s$ C、核心舱在轨道上飞行的周期小于 $24 h$ D、后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小

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37. 如图，矩形金属框 $M N Q P$ 竖直放置，其中 $M N$ 、 $P Q$ 足够长，且 $P Q$ 杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过 $P Q$ 杆，金属框绕 $M N$ 轴分别以角速度 $ω$ 和 $ω^{'}$ 匀速转动时，小球均相对 $P Q$ 杆静止，若 $ω^{'} > ω$ ，则与以 $ω$ 匀速转动时相比，以 $ω^{'}$ 匀速转动时（　　）

A、小球的高度一定降低 B、弹簧弹力的大小一定不变 C、小球对杆压力的大小一定变大 D、小球所受合外力的大小一定变大

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38. 如图（甲）所示，一小钢球从平台上的A处以速度v₀水平飞出，经t₀时间落在斜坡上B处，速度方向恰好沿斜坡向下，又经t₀时间到达坡底C处。斜坡BC与水平面夹角为30°，不计摩擦阻力和空气阻力，则小钢球从A到C的过程中水平、竖直两方向的分速度v_x、v_y随时间变化的图像是乙图中的（）

A、 B、 C、 D、

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39. 我国已经掌握高速半弹道跳跃式再入返回技术，为嫦娥五号返回奠定了基础。如图所示，虚线为地球的大气层边界，嫦娥五号返回器从a点无动力滑入大气层，然后从c点“跳”出，再从e点“跃”入，实现减速。d点为轨迹的最高点，离地心的距离为r，返回器在d点时的速度大小为v，地球质量为M，引力常量为G。则返回器（）

A、在b点处于超重状态 B、在a、c、e点时动能相等 C、在d点时的加速度大小为 $\frac{G M}{r^{2}}$ D、在d点时的速度大小 $v = \sqrt{\frac{G M}{r}}$

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三、综合题

40. 海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量 $m = 0.1 kg$ 的鸟蛤，在 $H = 20 m$ 的高度、以 $v_{0} = 15 m/s$ 的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ ，忽略空气阻力。

(1)、若鸟蛤与地面的碰撞时间 $Δ t = 0.005 s$ ，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力的大小F；（碰撞过程中不计重力）

(2)、在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度 $L = 6 m$ 的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系。若海鸥水平飞行的高度仍为 $20m$ ，速度大小在 $15m/s ~ 17m/s$ 之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围。

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