2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 第4講 力與曲線運(yùn)動(dòng)專題訓(xùn)練.docx

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第4講　力與曲線運(yùn)動(dòng) 一、選擇題(每小題6分,共48分) 1.(2018浙江紹興模擬)對(duì)于課本上的一些圖片,下列說(shuō)法正確的是　(　　) A.圖甲中,有些火星的軌跡不是直線,說(shuō)明熾熱微粒不是沿砂輪的切線方向飛出的 B.圖乙中,兩個(gè)影子在x、y軸上的運(yùn)動(dòng)就是物體的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng) C.圖丙中,小錘用較大的力去打擊彈性金屬片,A、B兩球可以不同時(shí)落地 D.圖丁中,做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力F在半徑方向的分力大于所需要的向心力 2.有一個(gè)質(zhì)量為3 kg的質(zhì)點(diǎn)在直角坐標(biāo)系xOy所在的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),x方向的速度-時(shí)間圖像和y方向的位移-時(shí)間圖像分別如圖甲、乙所示,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng) B.質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為3 N C.質(zhì)點(diǎn)的初速度大小為5 m/s D.質(zhì)點(diǎn)初速度的方向與合外力的方向垂直 3.(2018廣東四校聯(lián)考)從同一高度同時(shí)將a、b兩個(gè)完全相同的小球分別豎直上拋和斜上拋,它們的初速度大小相同;若不計(jì)空氣阻力,則以下說(shuō)法中正確的是(　　) A.在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,兩球的加速度相同 B.兩球觸地時(shí)的瞬時(shí)速率不同 C.兩球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同 D.兩球運(yùn)動(dòng)的位移相同 4.(2018江蘇單科,6,4分)(多選)火車以60 m/s的速率轉(zhuǎn)過(guò)一段彎道,某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10 s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過(guò)了約10。在此10 s時(shí)間內(nèi),火車(　　) A.運(yùn)動(dòng)路程為600 m B.加速度為零 C.角速度約為1 rad/s D.轉(zhuǎn)彎半徑約為3.4 km 5.(2018江西贛中南五校二聯(lián))如圖所示為廈門胡里山炮臺(tái)的一門大炮。假設(shè)炮彈水平射出,以海平面為參考平面,炮彈射出時(shí)的動(dòng)能恰好為重力勢(shì)能的3倍,不計(jì)空氣阻力,則炮彈落到海平面時(shí)速度方向與海平面的夾角為(　　) A.30 B.45 C.60 D.75 6.(2018廣東五校一聯(lián))某科技比賽中,參賽者設(shè)計(jì)了一個(gè)軌道模型,如圖所示。模型放到80 cm高的桌子上,最高點(diǎn)距離地面2 m,右端出口水平?，F(xiàn)讓小球由最高點(diǎn)靜止釋放,忽略阻力作用,為使小球飛得最遠(yuǎn),右端出口距離桌面的高度應(yīng)設(shè)計(jì)為　(　　) A.0 m B.0.1 m C.0.2 m D.0.3 m 7.(多選)質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細(xì)桿的A點(diǎn)和B點(diǎn),如圖所示,繩a與水平方向成θ角,繩b在水平方向且長(zhǎng)為l,當(dāng)輕桿繞軸AB以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.a繩的張力不可能為零 B.a繩的張力隨角速度的增大而增大 C.當(dāng)角速度ω>gltanθ,b繩將出現(xiàn)彈力 D.若b繩突然被剪斷,則a繩的彈力一定發(fā)生變化 8.用如圖(a)所示的圓弧—斜面裝置研究平拋運(yùn)動(dòng),每次將質(zhì)量為m的小球從半徑為R的四分之一圓弧軌道不同位置靜止釋放,并在圓弧軌道最低點(diǎn)裝有壓力傳感器測(cè)出小球?qū)壍缐毫Φ拇笮。已知斜面與水平地面之間的夾角θ=45,實(shí)驗(yàn)時(shí)獲得小球在斜面上的不同水平射程x,最后作出了如圖(b)所示的F-x圖像,g取10 m/s2,則由圖可求得圓弧軌道的半徑R為(　　) A.0.125 m B.0.25 m C.0.50 m D.1.0 m 二、非選擇題(每小題11分,共22分) 9.(2018福建百校聯(lián)考)圖甲中表演的水流星是一項(xiàng)中國(guó)傳統(tǒng)民間雜技藝術(shù),在一根繩子上系著兩個(gè)裝滿水的桶,表演者把它甩動(dòng)轉(zhuǎn)起來(lái),猶如流星般,而水不會(huì)流出來(lái)。圖乙為水流星的簡(jiǎn)化示意圖,在某次表演中,當(dāng)桶A在最高點(diǎn)時(shí),桶B恰好在最低點(diǎn),若演員僅控制住繩的中點(diǎn)O不動(dòng),而水桶A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn))都恰好能通過(guò)最高點(diǎn),已知繩長(zhǎng)l=1.6 m,兩水桶(含水)的質(zhì)量均為m=0.5 kg,不計(jì)空氣阻力及繩重,取g=10 m/s2。 (1)求水桶在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度大小; (2)求圖示位置時(shí),手對(duì)繩子的力的大小。 10.(2017云南玉溪模擬)如圖所示,半徑R=0.5 m的光滑圓弧軌道ABC與足夠長(zhǎng)的粗糙直軌道CD在C處平滑連接,O為圓弧軌道ABC的圓心,B點(diǎn)為圓弧軌道的最低點(diǎn),半徑OA、OC與OB的夾角分別為53和37。將一個(gè)質(zhì)量m=0.5 kg的物體(視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)左側(cè)高為h=0.8 m處的P點(diǎn)水平拋出,恰從A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧軌道。已知物體與軌道CD間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8,重力加速度g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求: (1)物體水平拋出時(shí)的初速度大小v0; (2)物體經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí),對(duì)圓弧軌道的壓力大小FN; (3)物體在軌道CD上運(yùn)動(dòng)的距離x。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)  答案精解精析 一、選擇題 1.B　題圖甲中熾熱微粒是沿砂輪的切線方向飛出的,但是由于重力及其他微粒的碰撞而改變了方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;題圖乙中沿y軸的平行光照射時(shí),在x軸上的影子就是x軸方向的分運(yùn)動(dòng),同理沿x軸的平行光照射時(shí),在y軸上的影子就是y軸方向的分運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;無(wú)論小錘用多大的力去打擊彈性金屬片,只會(huì)使得小球A的水平速度發(fā)生變化,而兩小球落地的時(shí)間是由兩球離地面的高度決定的,所以A、B兩球總是同時(shí)落地,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力F在半徑方向的分力等于所需要的向心力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.C　從題圖甲可知質(zhì)點(diǎn)在x方向上做初速度v0=3 m/s的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a=1.5 m/s2,從題圖乙可知,質(zhì)點(diǎn)在y方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),vy=4 m/s,所以質(zhì)點(diǎn)受到的合外力恒定,但初速度方向和合外力方向不共線,質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律可得質(zhì)點(diǎn)受到的合外力為F=ma=4.5 N,B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)的初速度大小為v=v02+vy2=5 m/s,質(zhì)點(diǎn)的合外力方向沿x軸正方向,初速度方向在x軸與y軸之間,故二者夾角不為90,C正確,D錯(cuò)誤。 3.A　兩球在空中都只受重力作用,兩球的加速度都為重力加速度g,A項(xiàng)正確。因兩球都只受重力,則機(jī)械能均守恒,據(jù)機(jī)械能守恒定律有12mv02+mgh=12mvt2,可知兩球觸地時(shí)的速率相同,B項(xiàng)錯(cuò)誤。因兩球以相同的速率分別豎直上拋和斜上拋,則知兩球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同,兩球運(yùn)動(dòng)的位移不同,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.AD　火車的角速度ω=θt=2π1036010 rad/s=π180 rad/s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;火車做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其受到的合外力等于向心力,加速度不為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;火車在10 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)路程s=vt=600 m,選項(xiàng)A正確;火車轉(zhuǎn)彎半徑R=vω=60π180 m≈3.4 km,選項(xiàng)D正確。 5.A　設(shè)炮彈射出時(shí)距海平面的高度為y,由題意知12mv02=3mgy,得v0=6gy。炮彈射出后做平拋運(yùn)動(dòng),落到海平面時(shí)速度的豎直分量vy=2gy,炮彈落到海平面時(shí)速度方向與海平面夾角的正切值tan α=vyv0=2gy6gy=33,則α=30,選項(xiàng)A正確。 6.C　從最高點(diǎn)到出口,滿足機(jī)械能守恒,有(H-h)mg=12mv2,從出口飛出后小球做平拋運(yùn)動(dòng),有x=vt,h=12gt2,可得x=2(H-h)h,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)知,當(dāng)H-h=h時(shí),x最大,即h=1 m時(shí),小球飛得最遠(yuǎn),此時(shí)出口距離桌面高度為Δh=1 m-0.8 m=0.2 m。 7.AC　對(duì)小球受力分析可得a繩的彈力在豎直方向的分力平衡了小球的重力,解得Ta=mgsinθ,為定值,A正確,B錯(cuò)誤。當(dāng)Ta cos θ=mω2l,即ω=gltanθ時(shí),b繩的彈力為零,若角速度大于該值,則繩b將出現(xiàn)彈力,C正確。由于b繩可能沒(méi)有彈力,故繩b突然被剪斷,則a繩的彈力可能不變,D錯(cuò)誤。 8.B　設(shè)小球在圓弧軌道最低點(diǎn)的速度為v0,由牛頓第二定律得F-mg=mv02R,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有,小球的水平位移x=v0t,小球的豎直位移y=12gt2,由幾何關(guān)系有y=x tan θ,聯(lián)立可得x=2v02tanθg,則F=mg+mg2Rtanθx,由圖像知mg=5.0 N,解得R=0.25 m,故選項(xiàng)B正確。 二、非選擇題 9.答案　(1)22 m/s　210 m/s　(2)30 N 解析　(1)設(shè)最高點(diǎn)的速度為v1,最低點(diǎn)的速度為v2,水桶做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=l2=0.8 m(1分) 水桶恰通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)繩上的拉力為零,有mg=mv12R(2分) 解得v1=22 m/s(1分) 水桶從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)有mgl+12mv12=12mv22(2分) 解得v2=210 m/s(1分) (2)繩OA對(duì)水桶A的拉力為零,對(duì)最低點(diǎn)的桶B受力分析可得FOB-mg=mv22R(2分) 解得FOB=30 N(2分) 所以,手對(duì)繩子的力的大小為30 N 10.答案　(1)3 m/s　(2)34 N　(3)1.09 m 解析　(1)由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知vy2=2gh 豎直分速度vy=2gh=4 m/s 初速度v0=vy tan 37=3 m/s (2)從P點(diǎn)至B點(diǎn)的過(guò)程,由機(jī)械能守恒定律有 mg(h+R-R cos 53)=12mvB2-12mv02 經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí),由向心力公式有FN-mg=mvB2R 解得FN=34 N 由牛頓第三定律知,物體對(duì)軌道的壓力大小為FN=FN=34 N (3)因μmg cos 37>mg sin 37,物體沿軌道CD向上做勻減速運(yùn)動(dòng),速度減為零后不會(huì)下滑 從B點(diǎn)到上滑至最高點(diǎn)的過(guò)程,由動(dòng)能定理有 -mgR(1-cos 37)-(mg sin 37+μmg cos 37)x=0-12mvB2 解得x=135124 m≈1.09 m