上海6年(2017-2022)物理高考等级考真题分类汇编专题02 曲线运动 万有引力 功和能(含详解).pdf

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1、专题2曲 线 运 动 万 有 引 力 功 和 能（原卷版）一6年（2017-2022）上海市等级考物理试题分类解析江苏省特级教师戴儒京解析2022第 6 题6.运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该运动员滑行的速率保持不变，角速度为0,向心加速度为a,则A。3变小，a 变小B。变小，a 变大C o。变大，a 变小Do co变大，a 变大2022第 10题10.木卫一和木卫二都绕木星做匀速圆周运动，它们的周期分别为42h46min和 85h22min,它们的轨道半径分别为幻和&，线速度分别为3和也。则（）A.RiR?，VV2B.，V 1R2,V 1V 2D.Ri 也2022第19题19.如图所示，

2、A B 为平直轨道，长 为 L,物块与导轨之间的动摩擦因数为囚8 c 为光滑曲面。A 与地面之间的高度差为必，5 c 之间的高度差为蛇，一个质量为m 的物块在水平恒力作用下，从 A 静止开始运动，到达B 点时撤去恒力，物块经过C 点后落地。已知重力加速度为g。2021年高考等级考第7题.有一个圆形的光滑轨道.一个质点以v产 后 的速度从轨道底部驶入，当到达与圆心等高的点时，关于它的速度v 与加速度a.下列说法中正确的是（）A.V=0,a=0B.VwO,a=OC.V=O,arOD.VHO,awO2021年高考等级考第17题、在测量引力常量G 的实验中。小球（可视为质点）偏离竖直方向一个小角度。.

3、两球心之间距离为r,质量为M 的均匀圆球快速移开后，小球（填 写“可以”或“不可以”）视为简谐运动，若测量出圆球质量M、小球偏离坚直方向的水平距离d 和小球摆动的周期T,则引力常量G 可以表示为（当 9 很小时sin 6=tan 9）年高考等级考第19题、（14分）如图，在倾角为9 的斜面ABC上，AB光滑且长为L,BC段粗糙（摩擦因数恒定）且足够长。一质量为m 的物体在平行于斜面的力F 作用下，从静止开始运动，A B段做匀加速直线运动，经过to到达B 点。重力加速度为g,求：AB段的拉力F 的大小；物体运动到B 点时拉力的功率PB;（3）若 BC段拉力的功率恒为PB,且物体做减速运动，定性画

4、出物体由A 运动到C 的 v-t图像。2 0 2 0 年 3 题、一辆电动车在水平面上以恒定速率行驶，如图所示。在 a b.c 三点的向心力大小分别是（）（A）FFaFb.（B）FaFcFb,（C）FcFaFcFb2 0 2 0 年 10题、在某次碰撞试验中，质量均 为 1.2X 105kg的两火车头从长为6.4km的直轨道两端同时由静止开始以0.25m/s2相向而行。它们碰擦前瞬间的总动能为()(A)0(B)9.6X107J(C)1.92X108J(D)3.84X 108J2 0 2 0 年 20题、(15分)足够长的斜面与水平之间的倾角为37”。质量为2kg物体静止在斜面底端。在平行于斜面

5、向上的外力F=24N的作用下沿斜面向上运动，经过2s后撒去外力F.物体与斜面间的滑动摩擦系数为0.5,且最大静摩擦力可近似等于滑动摩擦力。求：(1)物体在斜面上向上滑行的时间。(2)求上行过程中撤去F 前后物块受到的摩擦力做功之比k.在 S-t图像中画出减速阶段的图线。(t=0时，物体在S=0处)(4)分析说明为什么物块动能与势能相等的位置仅出现在物体沿斜面下滑的过程中，并求出该位置离斜面底墙的距离L.(取斜面底端为零势能面)2019年 I 题.以下运动中加速度保持不变的是()A.简谐振动 B.匀速圆周运动 C.竖直上抛运动 D.加速直线运动2019年 6 题.以 A、8 为轴的圆盘，A 以线

6、速度v转动，并带动8 转动，4、8 之间没有相A.A、8 转动方向相同，周期不同B.A、5 转动方向不同，周期不同C.4、8 转动方向相同，周期相同D.A、8 转动方向不同，周期相同2019年 7 题.一只甲虫沿着树枝缓慢地从A 点爬到B 点，此过程中树枝对甲虫作用力大小()A.变大B.变小C.保持不变D.无法判断2019年20题.如图，光滑轨道H e固定在竖直平面内，c点与粗糙水平轨道cd相切，一质量为m的小球A从高出静止落下，在b处与一质量为m的滑块B相撞后小球A静止，小球A的动能全部传递给滑块8,随后滑块8从c处运动到d处，且cd高，2,滑 块8通过在cd段所用时间为f。求：(1)cd处

7、的动摩擦因数();(2)若将此过程类比为光电效应的过程，则：A为；B 为；分析说明：_ _ _ _ _ _ _ _ _类比为极限频率%。2 0 1 8年8题.行星绕着恒星做圆周运动，则它的线速度与()有关A.行星的质量B.行星的质量与行星的轨道半径C.恒星的质量和行星的轨道半径 D.恒星的质量和恒星的半径2 0 1 8年11题.撑杆运动员借助撑杆跳跳到最高点后放开撑杆，并水平越过撑杆，若以地面处重力势能为零，在运动员放手瞬间，撑杆的弹性势能、运动员的重力势能和动能相对 大 小 是()A.运动员和撑杆既具有动能又具有弹性势能B运动员具有动能和重力势能，撑杆具有弹性势能和动能C.运动员和撑杆都只具

8、有弹性势能D运动员和撑杆都只具有动能2 0 1 8 年 2 0 题、汽车速度v0=7 2 k m /h时，汽车功率分配情况如下图。热功率RP。为输出功率空气阻力功率P2地面阻力功率P3空气阻力和速度平方成正比f=k V 2,地面阻力恒定。第一问：求 K的单位。第二问：求汽车的P。第三问：泵的功率不变，求车的牵引力第四问：已知车的最大功率P*=3P”能否3V。的速度开车。2017年17题.如图,光滑固定斜面的倾角为30,A、B两物体的质量之比为4：1 B用不可伸长的轻绳分别与A和地面相连，开始时A、B离地高度相同。在C处剪断轻绳，当B落地前瞬间，A、B的 速 度 大 小 之 比 为,机械能之比为

9、（以地面为零势能面）。A02017年1 9题.（1 4分）如图，与水平面夹角9=3 7 的斜面和半径R=0.4m的光滑圆轨道相切于B点，且固定于竖直平面内。滑块从斜面上的A点由静止释放，经B点后沿圆轨道运动，通过最高点C时轨道对滑块的弹力为零。已知滑块与斜面间动摩擦因数U=0.25。（g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8）求：（1）滑块在C点的速度大小vc；（2）滑块在B点的速度大小VB;（3）A、B两点间的高度差h2017年及格考11.物体沿斜面匀速下滑，在此过程中物体的()(A)机械能守恒(B)机械能增加(C)重力势能增加(D)重力势能减少18.汽车以80kW的功率在水

10、平公路上匀速行驶，速度大小为2 0 m/s,则汽车行驶过程中受到的阻力大小为()(A)4N(B)40N(C)400N(D)4000N19.如图，两质量不等的小球分别从光滑斜面顶端由静止释放。若以地面为零势能面，不计空气阻力，则两小球达到斜面底端时具有相同的()(A)速度(B)动能(C)重力势能(D)机械能24.质量为m 的物体在地球表面受到地球的万有引力大小为F o 质量为2m 的卫星在离地高度为为地球半径的2 倍处，受到地球的万有引力大小为3(A)F/9(B)2F/9(C)F/3.(D)2F/327.如图，地球表面a、b 两点因地球自转而做圆周运动，转动周期分别为Ta、T b,线速度分别为V

11、a、vb,则()I(A)TaTb，VaVb(B)Ta,VaVb(C)Ta=Tb，VaVb(D)Ta=Tb，Va=Vb30.把一物体匀速搬到某高度，第一次所用时间为5 s,克服重力做功为W 1,对应的功率为 Pl;第二次所用时间为8 s,克服重力做功为W2,对应的功率为P2。则()(A)W1=W2,P1P2(C)W1 W2,P1=P240.(5分)如图，竖直平面内有一光滑轨道abc。小球从a 点静止释放，沿轨道在a、c 两点间往复运动(不计空气阻力)(1)小球从a 下降至b 的过程中，动能和机械能是如何变化的？(2)比较a、c 两点的高度，并说明原因。专题2曲线运动 万有引力 功和能一6年（20

12、17-2022）上海市等级考物理试题分类解析江苏省特级教师戴儒京解析2022第6题6.运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该运动员滑行的速率保持不变，角速度为0,向心加速度为a,则A。3变小，a变小B。变小，a变大C o。变大，a变小Do co变大，a变大【答案】D【知识点】本题考查匀速圆周运动+模型思想+微元思想【名师解析】运动员滑行的速率不变，做匀速率曲线运动，每一小段的运动都可以视为匀速圆周运动，根据v=3r可知，r减小，角速度3增大；根据向心加速度公式a=v?/r可知，r减小，向心加速度变大，选项D正确。2022第10题1 0.木卫一和木卫二都绕木星做匀速圆周运动，它们的周期分别为42h

13、46min和85h22min,它们的轨道半径分别为R i和&，线速度分别为和也。则（）A.,V|/?2，V|V2D.，也 也【答案】D（知识点】本题考查万有引力定律+卫星的运动+匀速圆周运动+模型思维【解析】卫星绕木星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据GMm=mR可I I GMT2得 代；广，由题述可知，742h46min,T2=85h22min,力 不，根据广，V 4乃-V 47r可 知 用 V2所以选项D正确。【一题多解】由开普勒第三定律，驾=2,由于/八,所以用T；2 0 2 2 第 1 9 题1 9.如图所示，AB为平直轨道，长 为 L,物块与导轨之间的动摩擦因数为小3c为光滑曲

14、面。A与地面之间的高度差为小，8 c之间的高度差为力2,一个质量为m的物块在水平恒力作用下，从 A静止开始运动，到达B点时撤去恒力，物块经过C点后落地。已知重力加速度为g。/J L B(1)若 物 块 落 地 时 动 能 为 求 其 经 过 B点时的动能EkB；(2)若要物块落地时动能小于E”求恒力必须满足的条件。答案(D E l-mghl(2)竺 姓 土 皿 尸生5;皿L L【知识点】本题考查机械能守恒定律+动能定理+模型思想【解析】(1)从 B到落地过程中，机械能守恒，设地面为零势能面，由机械能守恒定律mg/ii+EkB=Ei解得：EkB=Ei-mghi(2)对整个过程，由动能定理,F m

15、axL小 m gL+tnghi=Ei解得：凡 让 纪丝誓皿若物块恰能到达C点，由动能定理，FminL-ntgL-mgli2=0解得：解加=巴 更:世&综上所述,恒力F必须满足的条件是：丝配产尸E +jjmgL-m g%L20 21年上海高考等级考第7题.有一个圆形的光滑轨道.一个质点以v o=J 5而的速度从轨道底部驶入，当到达与圆心等高的点时，关于它的速度v与加速度a.下列说法中正确的是()A.V=0,a=0B.VwO,a=OC.V=O,awOD.VM,aO【答案】c【解析】根据机械能守恒，；mvo=mgr+1 m v2,将 vo=2gr代 入 得 v=0.当到达与圆心等高的点时，只受重力作

16、用，加速度a=g,所以选C。2021年上海高考等级考第17题、在测量引力常量G 的实验中。小球（可视为质点）偏离竖直方向一个小角度9.两球心之间距离为r,质量为M 的均匀圆球快速移开后，小球（填 写“可以”或“不可以”）视为简谐运动，若测量出圆球质量M、小球偏离坚直方向的水平距离d 和小球摆动的周期T,则引力常量G 可以表示为（当 9 很小时sin 9=tan 9）【解析】设小球的质量为m,根据万有引力定律，M 与 m 的万有引力为F=等,根 据 m 的受力平衡，有F=mgtan。又单摆的周期公式T=从图示可以得出，单摆的摆长L=三联立以上各式得G=耳尊.2021年上海高考等级考第19题、（1

17、4分）如图，在倾角为。的斜面ABC上，AB光滑且长为L,BC段粗糙（摩擦因数恒定）且足够长。一质量为m 的物体在平行于斜面的力F 作用下，从静止开始运动，A B段做匀加速直线运动，经 过 to到达B 点。重力加速度为g,求：（D A B 段的拉力F 的大小；物体运动到B点时拉力的功率PB;(3)若BC段拉力的功率恒为PB,且物体做减速运动，定性画出物体由A运动到C的v-t图【答案】(1)F=mgsin+m.(2)p 2皿,殍(3)见最后图B S ,【解析】1L=5”坛 2.LF-ingsind=i】Qi 2 解得F=mgsin6+m 亍代入得PImgLsinO 4mL2B=W+PB=F u/u

18、8-QnitSr0 r0人ma(3)mgsin0+pmgcosO-所以加速度的大小a随v，的减小而减小，物体做加速度减小的减速运动。图像如下：两种可能：左图物体最后做匀速运动，右图物体一直减速运动到C。0年3题、一辆电动车在水平面上以恒定速率行驶，如图所示。在a b.c三点的向心力大小分别是()(A)FcFaFb.(B)FaFcFb,(C)FcFaFcFb 答案A【解析】根据向心力公式?=?，v相等，因为r s r a v r b，所以R F a F b.考察知识 向心力的大小分析.核心素养 科学思维(推理分析能力)2 0 2 0年10题、在某次碰撞试验中，质量均为L 2X 1()5k g的两

19、火车头从长为6.4k m的直轨道两端同时由静止开始以0.25m/s 2相向而行。它们碰擦前瞬间的总动能为()(A)0(B)9.6 X 1 07J(C)1.9 2 X 1 08J(D)3.84 X 1 08J 答案C【解析】速度/=2 x =2 a g =2x0.2 5 x3.2 x l03(m/5)2=1.6 x lO3(w/5)2总动能 E总=2 x g 机/=i 9 2 *i()8 j 考察知识 直线运动的规律+动能，核心素养 科学思维(公式的基本应用)2 0 2 0年2 0题、(1 5分)足够长的斜面与水平之间的倾角为3 7 质量为2 k g物体静止在斜面底端。在平行于斜面向上的外力F=

20、2 4 N的作用下沿斜面向上运动，经过2 s后撒去外力F.物体与斜面间的滑动摩擦系数为0.5,且最大静摩擦力可近似等于滑动摩擦力。求：(1)物体在斜面上向上滑行的时间。(2)求上行过程中撤去F前后物块受到的摩擦力做功之比k.在S-t图像中画出减速阶段的图线。(t=0时，物体在S=0处)(4)分析说明为什么物块动能与势能相等的位置仅出现在物体沿斜面下滑的过程中，并求出该位置离斜面底墙的距离L.(取斜面底端为零势能面)【解析】(1 )加速运动阶段尸-叫5山。一咫8 5。=唐0 ,代入数据解得勾=2根/$2末速度巧=44=4m/s减速运动阶段(撤去F后)，-m g si n -/jmg c o s6

21、 =m a2,代入数据解得小=-1 0?/$2时间L =匕3=0.4 sa2物体在斜面上向上滑行的时间，=4 +巧=2.4$(2)【解 法1】公式法上行过程中撤去F前物块受到的摩擦力做功叼|=mg c o s。天其中玉=g a，：=4m上行过程中撤去F后物块受到的摩擦力做功吗、=咫c o s。马其中%-2 2 =。.8/篦或工2 =0.8m-2 -2a2所以上行过程中撤去F前后物块受到的摩擦力做功之比k=5 o【解法2】图象法v-t图象：V根据图象中的“面积法”求位移：X =,x 4 x 2，=4加，=4 x 4 x 0.4加=0.8加2-2所以上行过程中撤去F前后物块受到的摩擦力做功之比1

22、T|),VaVb(B)T aV T b，VaVb(C)Ta=Tb,VaV|)(D)Ta=T b,Va=Vb【答案】C30.把一物体匀速搬到某高度，第一次所用时间为5 s,克服重力做功为W L 对应的功率为P1;第二次所用时间为8 s,克服重力做功为W2,对应的功率为P2。则()(A)W1=W2,(B)W1=W2,(C)W1 W2,【答案】BPKP2P1P2P1=P2P1=P240.(5分)如图，竖直平面内有一光滑轨道abc。小球从a 点静止释放，沿轨道在a、c 两点间往复运动(不计空气阻力)小球从a 下降至b 的过程中，动能和机械能是如何变化的？(2)比较a、c 两点的高度，并说明原因。C【答案】小球从a 下降至b 的过程中，动能增大，机械能不变；(2)a c 两点的高度相等，因为轨道光滑且不计空气阻力，所以机械能守恒，mgha=mghc,所 以 ha=hc.