高考物理二轮复习 专题一 力和运动 第3讲 平抛运动与圆周运动自主演练-人教版高三全册物理试题.doc

第3讲 平抛运动与圆周运动1(多选)一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则()A质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D质点单位时间内速率的变化量总是不变解析：质点一开始做匀速直线运动，处于平衡状态，施加恒力后，则该质点所受的合外力为该恒力，若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点做曲线运动，质点速度方向与恒力方向不同，故A错误；若F的方向某一时刻与质点运动方向垂直，之后质点作曲线运动，力与速度方向不再垂直，例如平抛运动，故B正确；由牛顿第二定律可知，质点加速度方向总是与其所受合外力方向相同，C正确；根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，而速率变化量不一定相同，故D错误答案：BC2(多选)如图所示，从半径为R1 m的半圆AB上的A点水平抛出一个可视为质点的小球，经t0.4 s小球落到半圆上，已知当地的重力加速度g取10 m/s2，则小球的初速度v0可能为()(导学号 57180017)A1 m/sB2 m/sC3 m/s D4 m/s解析：小球下降的高度hgt2×10×0.420.8(m)若小球落在左边四分之一圆弧上，根据几何关系有：R2h2(Rx)2，解得水平位移x0.4 m，则初速度v0 m/s1 m/s.若小球落在右边四分之一圆弧上，根据几何关系有：R2h2(xR)2，解得x1.6 m，初速v0 m/s4 m/s，故A、D正确，B、C错误故选AD.答案：AD3如图所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则()A绳的张力可能为零B桶对物块的弹力不可能为零C随着转动的角速度增大，绳的张力保持不变D随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大解析：当物块随圆桶做圆周运动时，绳的拉力的竖直分力与物块的重力保持平衡，因此绳的张力为一定值，且不可能为零，A、D项错误，C项正确；当绳的水平分力提供向心力的时候，桶对物块的弹力恰好为零，B项错误答案：C4.如图所示，在竖直平面内，滑道ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用的时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则()At1t2 Bt1t2Ct1t2 D无法比较t1、t2的大小解析：在AB段，根据牛顿第二定律mgFNm，速度越大，滑块受支持力越小，摩擦力就越小，在BC段，根据牛顿第二定律FNmgm，速度越大，滑块受支持力越大，摩擦力就越大，由题意知从A运动到C相比从C到A，在AB段速度较大，在BC段速度较小，所以从A到C运动过程受摩擦力较小，用时短，所以A正确答案：A一、单项选择题1(2017·杭州模拟)雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来，如图所示，图中a、b为后轮轮胎边缘上的最高点与最低点，c、d为飞轮边缘上的两点，则下列说法正确的是()A飞轮上c、d两点的向心加速度相同B后轮边缘a、b两点线速度相同C泥巴在图中的b点比在a点更容易被甩下来Da点的角速度大于d点的角速度解析：c、d共轴转动，角速度相等，半径也相等，根据公式ar2分析知它们的向心加速度大小都相等，但方向相反，故A错误；a、b共轴转动，角速度相等，半径也相等，但位置不同，所以线速度的方向不同，故B错误；泥块做圆周运动，合力提供向心力，根据Fm2r知，泥块在车轮上每一个位置的向心力相等，当提供的合力小于向心力时做离心运动，所以能提供的合力越小越容易飞出去，最低点，重力向下，附着力向上，合力等于附着力减重力，最高点，重力向下，附着力向下，合力为重力加附着力，在线速度竖直向上或向下时，合力等于附着力，所以在最低点c合力最小，最容易飞出去，故C正确；a、b、c、d共轴转动，角速度相等，故D错误答案：C2.(2017·江苏卷)如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为()AtB.tC. D.解析：设A、B两小球分别以速度vA、vB水平抛出时，经过时间t相遇，则根据平抛运动在水平方向做匀速直线运动，有vAtvBtd(d为两小球间的水平距离)设当A、B两小球速度都变为原来的2倍时，经过时间t相遇，则2vAt2vBtd联立解得t，选项C正确答案：C3如图所示，窗子上、下沿间的高度H1.6 m，墙的厚度d0.4 m，某人在离墙壁距离L1.4 m、距窗子上沿h0.2 m处的P点，将可视为质点的小物件以v的速度水平抛出，小物件直接穿过窗口并落在水平地面上，取g10 m/s2.则v的取值范围是()Av7 m/s Bv2.3 m/sC3 m/sv7 m/s D2.3 m/sv3 m/s解析：当小物件从窗子右侧上沿经过时，平抛的初速度为v1，则Lv1t1，hgt，解以上两式得v17 m/s；当物件恰好从窗子左侧下沿经过时，抛出的初速度为v2，则Ldv2t2，hHgt，解以上两式得v23 m/s，故v的取值范围为：3 m/sv7 m/s，C项正确答案：C4(2017·温州模拟)水平抛出的小球，t秒末的速度方向与水平方向的夹角为1，tt0秒末的总位移方向与水平方向的夹角为2，重力加速度为g，忽略空气阻力，则小球初速度的大小可表示为()A. B.C. D.解析：t秒末的速度方向与水平方向的夹角为1，则tan 1tt0秒内位移方向与水平方向的夹角为2，则tan 2联立式解得v0，故D正确，A、B、C错误，故选D.答案：D5.(2017·桂林模拟)如图是德国物理学家史特恩设计的最早测定气体分子速率的示意图M、N是两个共轴圆筒的横截面，外筒N的半径为R，内筒的半径比R小得多，可忽略不计筒的两端封闭，两筒之间抽成真空，两筒以相同角速度绕其中心轴线匀速转动M筒开有与转轴平行的狭缝S，且不断沿半径方向向外射出速率分别为v1和v2的分子，分子到达N筒后被吸附，如果R、v1、v2保持不变，取某合适值，则以下结论中正确的是()(导学号 57180099)A当n时(n为正整数)，分子落在不同的狭条上B当n时(n为正整数)，分子落在同一个狭条上C只要时间足够长，N筒上到处都落有分子D分子不可能落在N筒上某两处且与S平行的狭条上解析：由题意知，微粒从M到N运动的时间t，在此时间内筒转过的角度t，微粒以不同速度运动，两次运动时间内筒转过的角度不是相差2的整数倍，即当n时(n为正整数)，分子落在不同的狭条上，所以A正确，D错误；若相差2的整数倍，则落在一处，即当n时(n为正整数)，分子落在同一个狭条上，所以B错误；若微粒运动的时间为筒转动周期的整数倍，微粒只能到达筒上固定的位置，所以C错误答案：A6.如图所示，一高度为h的光滑水平面与一倾角为的斜面连接，一小球以速度v从水平面的右端P点向右水平抛出则小球在空中运动的时间()A一定与v的大小有关B一定与v的大小无关C当v大于 cot 时，t与v无关D当v小于 cot 时，t与v无关解析：当小球落到斜面上时有：tan ，因为斜面和水平方向夹角为定值，因此下落时间和初速度v成正比；但小球刚好落到斜面底端时：xvt，yhgt2，由此可解得vcot ，因此当速度大于cot 时，小球落到地面上，下落时间为定值，与v无关，当速度小于 cos 时落到斜面上，下落时间和v成正比，故A、B、D错误，C正确答案：C二、多项选择题7(2017·怀化模拟)如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()AA、B都有沿切线方向向后滑动的趋势BB的向心力等于A的向心力C圆盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍D若B相对圆盘先滑动，则A、B间的动摩擦因数A小于盘与B间的动摩擦因数B解析：A所受的静摩擦力方向指向圆心，可知A有沿半径向外滑动的趋势，B受到盘的静摩擦力方向指向圆心，有沿半径向外滑动的趋势，故A错误因为A、B两物体的角速度大小相等，根据Fnmr2，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，质量相等，则向心力相等，故B正确对A、B整体分析，盘对B的摩擦力FfB2mr2，对A分析，B对A的摩擦力FfAmr2，可知盘对B的摩擦力是B对A摩擦力的2倍，故C正确对A、B整体分析，B·2mg2m· r，解得B，对A分析，Amgmr，解得A，因为B先滑动，可知B先达到临界角速度，可知B的临界角速度较小，即BA，故D错误故选BC.答案：BC8(2017·六安模拟)摩擦传动是传动装置中的一个重要模型，如图所示，甲、乙两个水平放置的轮盘靠摩擦传动，其中O、O分别为两轮盘的轴心，已知r甲r乙31，且在正常工作时两轮盘不打滑今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A、B，两滑块与轮盘间的动摩擦因数相等，两滑块到轴心O、O的距离分别为RA、RB，且RA2RB.若轮盘乙由静止开始缓慢地转动，且转速逐渐增大，则下列叙述正确的是()A滑块相对轮盘开始滑动前，A、B的角速度大小之比为AB13B滑块相对轮盘开始滑动前，A、B的向心加速度大小之比为aAaB13C转速增大后最终滑块A先发生相对滑动D转速增大后最终滑块B先发生相对滑动解析：A.假定轮盘乙的半径为r，由题意可知两轮盘边缘的线速度v大小相等，由vr，r甲r乙31，可得甲乙13，所以滑块相对轮盘滑动前，A、B的角速度之比为13，故A正确；B滑块相对盘开始滑动前，根据aR2和RARB21，AB13，得A、B的向心加速度之比为aAaB29，故B错误；CD.据题意可得物块的最大静摩擦力分别为FfAmAg，FfBmBg，最大静摩擦力之比为FfAFfBmAmB，转动中所受的静摩擦力之比为FfAFfBmAaAmBaBmA4.5mB；综上分析可得滑块B先达到最大静摩擦力，先开始滑动，故D正确，C错误答案：AD9.如图所示，A、D分别是斜面的顶端、底端，B、C是斜面上的两个点，ABBCCD，E点在D点的正上方，与A等高从E点以一定的水平速度抛出质量相等的两个小球，球1落在B点，球2落在C点，关于球1和球2从抛出到落在斜面上的运动过程()(导学号 57180100)A球1和球2运动的时间之比为21B球1和球2动能增加量之比为12C球1和球2抛出时初速度之比为21D球1和球2运动时的加速度之比为12解析：因为AC2AB，则AC的高度差是AB高度差的2倍，根据hgt2得t，解得运动的时间比为1，故A错误；根据动能定理得mghEk，知球1和球2动能增加量之比为12，故B正确；EB在水平方向上的位移是EC在水平方向位移的2倍，结合xv0t，解得初速度之比为21，故C正确；平抛运动的加速度均为g，两球的加速度相同，故D错误答案：BC10.如图所示，半径为R的圆弧轨道与半径为的光滑半圆弧轨道通过图示方式组合在一起，A、B分别为半圆弧轨道的最高点和最低点，O为半圆弧的圆心现让一可视为质点的小球从B点以一定的初速度沿半圆弧轨道运动，恰好通过最高点A后落在圆弧轨道上的C点，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是()(导学号 57180101)A小球运动到A点时所受合力为零B小球从B点出发时的初速度大小为 CC点与A点的高度差为D小球到达C点时的动能为mgR解析：由于小球刚好能通过半圆弧轨道的最高点A，故小球在A点由重力提供其做圆周运动的向心力，选项A错误；在A点时，有mgm，其中r，解得vA，由机械能守恒定律可得mvmgRmv，代入数据可解得vB，选项B正确；由平抛运动规律可得：xvAt，ygt2，由几何关系可得x2y2R2，联立求解得y，故C点与A点的高度差为，选项C错误；由动能定理可知EkCmvmgy，解得EkCmgR，选项D正确答案：BD三、计算题11(2017·铁岭模拟)在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图所示P是一个微粒源，能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒高度为h的探测屏AB竖直放置，离P点的水平距离为L，上端A与P的高度差也为h.(导学号 57180102)(1)若微粒打在探测屏AB的中点，求微粒在空中飞行的时间；(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围；(3)若打在探测屏A、B两点的微粒的动能相等，求L与h的关系解析：(1)若微粒打在探测屏AB的中点，则有gt2，解得t.(2)设打在B点的微粒的初速度为v1，则有Lv1t1，2hgt，解得v1L同理，打在A点的微粒初速度为v2L所以微粒的初速度范围为LvL.(3)打在A和B两点的动能一样，则有mvmghmv2mgh联立解得L2h.答案：(1)(2)LvL(3)L2h12如图所示，半径为R1 m内径很小的粗糙半圆管竖直放置，一直径略小于半圆管内径、质量为m1 kg的小球，在水平恒力F N的作用下由静止沿光滑水平面从A点运动到B点，A、B两点间的距离x m，当小球运动到B点时撤去外力F，小球经半圆管道运动到最高点C，此时球对外轨的压力FN2.6mg，然后垂直打在倾角为45°的斜面上D处(g取10 m/s2)求：(导学号 57180103)(1)小球在B点时的速度的大小；(2)小球在C点时的速度的大小；(3)小球由B到C的过程中克服摩擦力做的功；(4)D点距地面的高度解析：(1)小球从A到B过程，由动能定理得Fxmv解得vB10 m/s.(2)在C点，由牛顿第二定律得mgFNm又据题有FN2.6mg解得vC6 m/s.(3)由B到C过程，由动能定理得mg·2RWmvmv解得克服摩擦力做的功W12 J.(4)设小球从C点做平抛运动垂直打在斜面上D点经历的时间为t，D点距离地面的高度为h，则在竖直方向上有2Rhgt2由小球垂直打在斜面上可知tan 45°联立解得h0.2 m.答案：(1)10 m/s(2)6 m/s(3)12 J(4)0.2 m