2019高考物理二轮复习第4讲力与曲线运动专题训练(含答案).pdf

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1、1 第 4 讲力与曲线运动一、选择题(每小题 6 分,共 48 分)1.(2018浙江绍兴模拟)对于课本上的一些图片,下列说法正确的是()A.图甲中,有些火星的轨迹不是直线,说明炽热微粒不是沿砂轮的切线方向飞出的B.图乙中,两个影子在x、y 轴上的运动就是物体的两个分运动C.图丙中,小锤用较大的力去打击弹性金属片,A、B两球可以不同时落地D.图丁中,做变速圆周运动的物体所受合外力F 在半径方向的分力大于所需要的向心力2.有一个质量为3 kg 的质点在直角坐标系xOy 所在的平面内运动,x 方向的速度-时间图像和y 方向的位移-时间图像分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是()A.质点做匀变速直线

2、运动B.质点所受的合外力为3 N C.质点的初速度大小为5 m/s D.质点初速度的方向与合外力的方向垂直3.(2018广东四校联考)从同一高度同时将a、b 两个完全相同的小球分别竖直上抛和斜上抛,它们的初速度大小相同;若不计空气阻力,则以下说法中正确的是()A.在空中运动的过程中,两球的加速度相同B.两球触地时的瞬时速率不同C.两球在空中运动的时间相同D.两球运动的位移相同2 4.(2018江苏单科,6,4分)(多选)火车以 60 m/s 的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在 10 s 内匀速转过了约10。在此10 s 时间内,火车()A.运动路程为600 m B.加速度为零C

3、.角速度约为1 rad/s D.转弯半径约为3.4 km 5.(2018江西赣中南五校二联)如图所示为厦门胡里山炮台的一门大炮。假设炮弹水平射出,以海平面为参考平面,炮弹射出时的动能恰好为重力势能的3 倍,不计空气阻力,则炮弹落到海平面时速度方向与海平面的夹角为()A.30B.45C.60D.756.(2018广东五校一联)某科技比赛中,参赛者设计了一个轨道模型,如图所示。模型放到80 cm高的桌子上,最高点距离地面2 m,右端出口水平。现让小球由最高点静止释放,忽略阻力作用,为使小球飞得最远,右端出口距离桌面的高度应设计为()A.0 m B.0.1 m C.0.2 m D.0.3 m 7.(

4、多选)质量为 m的小球由轻绳a 和 b 分别系于一轻质细杆的A点和 B点,如图所示,绳 a 与水平方向成 角,绳 b 在水平方向且长为l,当轻杆绕轴AB以角速度 匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.a 绳的张力不可能为零B.a 绳的张力随角速度的增大而增大C.当角速度,b 绳将出现弹力D.若 b 绳突然被剪断,则 a 绳的弹力一定发生变化3 8.用如图(a)所示的圆弧斜面装置研究平抛运动,每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧轨道不同位置静止释放,并在圆弧轨道最低点装有压力传感器测出小球对轨道压力的大小F。已知斜面与水平地面之间的夹角=45,实验时获得小球

5、在斜面上的不同水平射程x,最后作出了如图(b)所示的 F-x图像,g 取 10 m/s2,则由图可求得圆弧轨道的半径R为()A.0.125 m B.0.25 m C.0.50 m D.1.0 m 二、非选择题(每小题 11 分,共 22 分)9.(2018福建百校联考)图甲中表演的水流星是一项中国传统民间杂技艺术,在一根绳子上系着两个装满水的桶,表演者把它甩动转起来,犹如流星般,而水不会流出来。图乙为水流星的简化示意图,在某次表演中,当桶 A在最高点时,桶 B恰好在最低点,若演员仅控制住绳的中点O不动,而水桶 A、B(均可视为质点)都恰好能通过最高点,已知绳长l=1.6 m,两水桶(含水)的质

6、量均为m=0.5 kg,不计空气阻力及绳重,取g=10 m/s2。(1)求水桶在最高点和最低点的速度大小;(2)求图示位置时,手对绳子的力的大小。4 10.(2017云南玉溪模拟)如图所示,半径 R=0.5 m 的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙直轨道CD在 C处平滑连接,O 为圆弧轨道ABC的圆心,B 点为圆弧轨道的最低点,半径 OA、OC与 OB的夹角分别为53和37。将一个质量m=0.5 kg 的物体(视为质点)从 A点左侧高为h=0.8 m 处的 P点水平抛出,恰从 A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物体与轨道CD间的动摩擦因数=0.8,重力加速度g=10 m/s2,sin 37=0.6

7、,cos 37=0.8。求:(1)物体水平抛出时的初速度大小v0;(2)物体经过B点时,对圆弧轨道的压力大小FN;(3)物体在轨道CD上运动的距离x。(结果保留三位有效数字)5 6 答案精解精析一、选择题1.B 题图甲中炽热微粒是沿砂轮的切线方向飞出的,但是由于重力及其他微粒的碰撞而改变了方向,选项 A错误;题图乙中沿y 轴的平行光照射时,在 x 轴上的影子就是x 轴方向的分运动,同理沿 x 轴的平行光照射时,在 y 轴上的影子就是y 轴方向的分运动,选项 B正确;无论小锤用多大的力去打击弹性金属片,只会使得小球A的水平速度发生变化,而两小球落地的时间是由两球离地面的高度决定的,所以 A、B两

8、球总是同时落地,选项 C错误;做变速圆周运动的物体所受合外力F在半径方向的分力等于所需要的向心力,选项 D错误。2.C 从题图甲可知质点在x 方向上做初速度v0=3 m/s 的匀加速直线运动,加速度为a=1.5 m/s2,从题图乙可知,质点在 y 方向上做匀速直线运动,vy=4 m/s,所以质点受到的合外力恒定,但初速度方向和合外力方向不共线,质点做匀变速曲线运动,A 错误;根据牛顿第二定律可得质点受到的合外力为F=ma=4.5 N,B错误;质点的初速度大小为v=5 m/s,质点的合外力方向沿x 轴正方向,初速度方向在x 轴与 y 轴之间,故二者夹角不为90,C 正确,D 错误。3.A 两球在

9、空中都只受重力作用,两球的加速度都为重力加速度g,A 项正确。因两球都只受重力,则机械能均守恒,据机械能守恒定律有m+mgh=m,可知两球触地时的速率相同,B 项错误。因两球以相同的速率分别竖直上抛和斜上抛,则知两球在空中运动时间不同,两球运动的位移不同,C、D项错误。4.AD 火车的角速度=rad/s=rad/s,选项 C错误;火车做匀速圆周运动,其受到的合外力等于向心力,加速度不为零,选项 B错误;火车在 10 s 内运动路程s=vt=600 m,选项 A正确;火车转弯半径R=m3.4 km,选项 D正确。5.A 设炮弹射出时距海平面的高度为y,由题意知m=3mgy,得 v0=。炮弹射出后

10、做平抛运动,落到海平面时速度的竖直分量vy=,炮弹落到海平面时速度方向与海平面夹角的正切值tan=,则=30,选项 A正确。7 6.C 从最高点到出口,满足机械能守恒,有(H-h)mg=mv2,从出口飞出后小球做平抛运动,有 x=vt,h=gt2,可得 x=2,根据数学知识知,当 H-h=h 时,x 最大,即 h=1 m时,小球飞得最远,此时出口距离桌面高度为 h=1 m-0.8 m=0.2 m。7.AC 对小球受力分析可得a 绳的弹力在竖直方向的分力平衡了小球的重力,解得 Ta=,为定值,A 正确,B 错误。当 Tacos=m 2l,即=时,b 绳的弹力为零,若角速度大于该值,则绳 b 将出

11、现弹力,C正确。由于b 绳可能没有弹力,故绳 b 突然被剪断,则 a 绳的弹力可能不变,D 错误。8.B 设小球在圆弧轨道最低点的速度为v0,由牛顿第二定律得F-mg=m,由平抛运动规律有,小球的水平位移 x=v0t,小球的竖直位移y=gt2,由几何关系有y=x tan,联立可得x=,则 F=mg+x,由图像知 mg=5.0 N,解得 R=0.25 m,故选项 B正确。二、非选择题9.答案(1)2 m/s 2 m/s(2)30 N 解析(1)设最高点的速度为v1,最低点的速度为v2,水桶做圆周运动的半径R=0.8 m(1分)水桶恰通过最高点时绳上的拉力为零,有 mg=m(2 分)解得 v1=2

12、 m/s(1分)水桶从最高点运动到最低点有mgl+m=m(2 分)解得 v2=2 m/s(1分)(2)绳 OA对水桶 A的拉力为零,对最低点的桶B受力分析可得FOB-mg=m(2 分)解得 FOB=30 N(2 分)所以,手对绳子的力的大小为30 N 8 10.答案(1)3 m/s(2)34 N(3)1.09 m 解析(1)由平抛运动规律知=2gh 竖直分速度vy=4 m/s 初速度 v0=vy tan 37=3 m/s(2)从 P点至 B点的过程,由机械能守恒定律有mg(h+R-R cos 53)=m-m经过 B点时,由向心力公式有FN-mg=m解得 FN=34 N 由牛顿第三定律知,物体对轨道的压力大小为FN=FN=34 N(3)因 mg cos 37 mg sin 37,物体沿轨道CD向上做匀减速运动,速度减为零后不会下滑从 B点到上滑至最高点的过程,由动能定理有-mgR(1-cos 37)-(mg sin 37+mg cos 37)x=0-m解得 x=m1.09 m