五年高考物理曲线运动.pdf
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1、五年高考三年联考绝对突破系列新课标:必修2第04单元曲线运动近 5年来,本考点知识已成为高考的热点内容之一,有时为选择题,有时以计算题形式出现,重点考查的内容有:平抛运动的规律及其研究方法,圆周运动的角度、线速度、向心加速度,做圆周运动的物体的受力与运动的关系,同时,还可以与带电粒子的电磁场的运动等知识进行综合考查;重点考查的方法有运动的合成与分解,竖直平面内的圆周运动应掌握最高点和最低点的处理方法.第一部分五年高考题荟萃两年高考.精 选(20082009)考 点 1曲线运动、平抛运动1.(0 9 上 海 4 3)右图为-种早期的自行车,这 种 F 带链条传动的自行车前轮的直径很大,这样的设计
2、在当时主要是为了(A )A.提高速度B.提高稳定性c.骑行方便D.减小阻力【答案】A【解析】这种老式不带链条的自行车,驱动轮在前轮,人蹬车的角速度一定的情况下,线速度y=(y/,可见自行车的速度就很大,所以A正确。2.(0 9 广东理科基础 7)滑雪运动员以2 0 m/s 的速度从-平台水平飞出,落地点与飞出点的高度差3.2 m。不计空气阻力,g 取 1 0 m/一。运动员飞过的水平距离为s,所用时间为 t,则下列结果正确的是(B )A.s=1 6 m,t=0.5 0 sB.s=1 6 m,t=0.8 0 sC.s 二 2 0 m,t=0.5 0 sD.s=2 0 m.t=0.8 0 s解析:
3、做平抛运动的物体运动时间由高度决定,根据竖直方向做自由落体运动得=0.8 0 s o根据水平方向做匀速宜线运动可知s =u/=2 0 x0.8 0 6 m ,B正确。3.(0 9 天 津 1 1)(1 8分)如图所示,直角坐标系xO y位于竖直,平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为 4 kM HB,方向垂直xO y平面向里,电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为,q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进 *入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为 不计空气阻
4、力,重力加速度为g,求(1)电场强度E的大小和方向;(2)小球从A点抛出时初速度V。的大小;(3)A点到x轴的高度h.答案:(1)坐,方向竖直向上(2)%c o t。(3)总二q 2 m Sm g解析:本题考查平抛运动和带电小球在复合场中的运动。(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡(恒力不能充当圆周运动的向心力),有qE=m g 重力的方向竖直向下,电场力方向只能向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上。(2)小球做匀速圆周运动,0 为圆心,V为弦长,N M O P =e,如图所示。设半径为r,由几何关系知=sin。小球做匀速圆周运动的向心力山洛仑兹力白II提
5、供,设小球做圆周运动的速率为匕有由速度的合成与分解知=cos V由式得%-cot 0 2m(3)设小球到M 点忖的竖直分速度为匕,它与水平分速度的关系为vy=v0 tan 0 由匀变速直线运动规律v2=2 gh 由式得4.(0 9 福 建 2 0)(1 5 分)如图所示,射击枪水平放置,射击枪与目标靶中心位于离地面足够高的同一水平线上,枪口与目标靶之间的距离s=1 0 0 m,子弹射出的水平速度v=2 0 0 m/s,子弹从枪口射出的瞬间目标靶由静止开始释放,不计空气阻力,取重力加速度g为 1 0 m/s2,求:(1)从子弹由枪口射出开始计时,经多长时间子弹击中目标靶?(2)目标靶由静止开始释
6、放到被子弹击中,下落的距离h 为多少?目标靶射击枪答案:(1)0.5 s (2)1.2 5 m解析:本题考查的平抛运动的知识。(1)子弹做平抛运动,它在水平方向的分运动是匀速直线运动,设子弹经r 时间集中目标靶,则s廿一V代入数据得片0.5 s1 ,(2)H标靶做自由落体运动,则/F/g/代入数据得A=l.2 5 m5.(0 9 四 川 2 5)(2 0 分)如图所示,轻弹簧一端连于固定点 0,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量0 1=2 X1 0-k g,电荷量q=0.2 C.将弹簧拉至水平后,以初速度Vo=2 Om/s 竖直向下射出小球P,小球P 到达0点的正下方0,点
7、时速度恰好水平,其大小V=1 5 m/s.若 0、Q 1 相距其1.5 m,小球P 在 0 1 点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=l.6X1 0 k g 的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P 脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场 E 和垂直于纸面的磁感应强度B=1 T 的弱强磁场。此后,小球P 在竖直平面内做半径r=0.5m的圆周运动。小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取 g=1 0m/s2o那么,(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹力做功为多少?(2)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。
8、(3)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、0 表示,其中。为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。解析:(1)设弹簧的弹力做功为W,有:m g R +W =-1 m v 2-m v2 /x代入数据,得:W=2.05J(2)由题给条件知,N碰后作平抛运动,P所受电场力和重力平衡,P带正电荷。设 P、N 碰后的速度大小分别为v i 和 V,并令水平向右为正方向,有:w=加巧MV而:V,=二 m若 P、N碰后速度同向时,计算可得V v l,这种碰撞不能实现。P、N 碰后瞬时必为反向、斗-m v +B qr Q运动。有:V =-MP
9、、N速度相同时,N经 过 的 时 间 为 P 经过的时间为%。设此时N的速度V I 的方向与水平方向的夹角为。,仃:V Vcos 0-=匕WgZ v=匕 sin 6=匕 sin 0代入数据,得:外差S对小球P,其圆周运动的周期为T,有:T =竺四B q经计算得:tN T,aP经过Zp时,对应的圆心角为a,有:tP=T2%当B的方向垂直纸面朝外时,P、N的速度相同,如图可知,有:%=万+6联立相关方程得:ZP1=5比较得,tN tpx,在此情况P、N的速度在同一时刻不可能相同。当B的方向垂直纸面朝里时,P、N的速度相同,同样由图,有:a2=K-d.jr同上得:tp2=,P2 15比较得,tN t
10、p 2,在此情况卜,P、N的速度在同一时刻也不可能相同。(3)当B的方向垂直纸面朝外时,设在t时刻P、N的速度相同,=%=/,(2 +1)乃 +6 m2g再联立解得:r=U (H=0,1,2.)B-qsm O 当B的方向乖宜纸面朝里时,设在t时亥!P、N的速度相同&=t p=t,同理得考虑圆周运动的周期性,有:(2 +1)乃 +6加2&r=口工 一(=0,1,2.)(给定的B、q、r、巾、。等物理量决定n的取值)6.(0 8 广东理科基础 4)从水平匀速速飞行的直升飞机上向外自由释放一个物体,不计空气阻力,在物体下落过程中,下 列 说 法 正 确 的 是()A.从飞机上看,物体静止B.从飞机上
11、看,物体始终在飞机的后方C.从地面上看,物体做平抛运动D.从地面上看,物体做自由落体运动答案 C解析 从飞机上看物体做自由落体运动,从地面上看物体做平抛运动.7.(0 8 全 国 I 1 4)如图所示,一物体自倾角为 的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上.物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角夕满足()A.ta n?=si n 0B.ta n?=c os 0 -C.ta n/=ta n 0 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _D.ta n ta n e答案 D解析 物体做平抛运动,水平方向上的分运动是匀速直线运动,水平分速度为V x=V o,水平分位移x=v 0
12、 t,竖直方向上做自由落体运动,竖直分速度v 尸g t,竖直分位移为y -g t2,根据平行四边形定则和几何知识得:ta n6=2=&-2 x 2v02冷 空vo vo所以:ta n0=2 la n。.8.(0 8 广 东 1 1)某同学对着墙壁练习打网球,假定球在墙面上以2 5 m/s的速度沿水平方向反弹,落地点到墙面的距离在1 0 m 至 1 5 m 之间,忽略空气阻力,取 g=1 0 m/s;球在墙面上反弹点的高度范围是()A.0.8 n l 至 1.8 m B.0.8 m 至 1.6 m C.1.0 m 至 1.6 m D.1.0 m 至 1.8 m答案 A解析 设球从反弹到落地的时间
13、为t,球在墙面上反弹点的高度为h,球反弹后做平抛运动,水 平 方 向 做 匀 速 直 线 运 动,竖 直 方 向 做 自 由 落 体 运 动.故 s /.且 =g”,所以 0.8 m h 1.8 m,故选项 A 正确,B、C、D 错误.25 25 29.(0 8 江 苏 1 3)抛体运动在各类体育运动项目中很,常见,如乒乓球运动.现讨论乒乓球发球问题,设球台长 I2 1 八 网高h,乒乓球反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反,且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力.(设重力加速度为g)(1)若球在球台边缘0 点正上方高度为X处以速度v i 水平发出,落在球台的B (如图实线所示),求
14、Pi 点距。点的距离S i;(2)若球在0 点正上方以速度v z 水平发出,恰好在最高点时越过球网落在球台的P?点(如图虚线所示),求 V 2 的大小;(3)若球在0点正上方水平发出后,球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3处,求发球点距0点的高度h:i.答案丫呼 寺 底 /v g 2 V 26 3解析(1)如图甲所示,设发球时飞行时间为t,根据平抛运动4 1 7S FV i ti 1 忏7-2L-(2)如图甲所示,设发球高度为h2,飞行时间为t2,同理根据平抛运动T 2,且 h 2 二 h,2S2=L彳 导V2=2g2h(3)如图乙所示,设发射高度为h i,飞行时间为t 3,同理根据
15、平抛运动得h 3=L g 4 2,S 3 =V 3 7 3且 3 s 3=2 L,1 ,设球从恰好越过球网到最高点的时间为t,水平距离为1,W h3-h-g/2,/=v3/由 几 何 关 系 知,S3+1=L乙4解得h3=-/3考点2 运动的合成与分解10.(09 广东理科基础 6)船在静水中的航速为v i,水流的速度为V 2。为使船行驶到河正对岸的码头,则 V.相 对 V 2 的方向应为据运动的合成。分解的知识,可知要使船垂直达到对岸即要船的合速度指向对岸。根据平行四边行定则,C能。11.(09 广东理科基础 16)如图所示,一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图
16、中所示的运动轨迹。M和 N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右点。不计重力,下列表述正确的是(C)A.粒子在M点的速率最大B.粒子所受电场力沿电场方向C.粒子在电场中的加速度不变D.粒子在电场中的电势能始终在增加解析:根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹-侧,再结合电场力的特点可知粒子带负电,即受到的电场力方向与电场线方向相反,B错:从 N到 M电场力做负功,减速,电势能在增加,当达到M点后电场力做正功加速电势能在减小则在M点的速度最小A错,D错;在整个过程中只受电场力,根据牛顿第二定律加速度不变。考 点 3 圆周运动12.(09 广东文科基础 57)图 7 所示是一个玩具陀螺。a、b
17、 和 c 是图7陀螺上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度3 稳定旋转时,下列表述正确的是(B )A.a、b和 c 三点的线速度大小相等 B.a、b 和 c 三点的角速度相等C.a、b的角速度比c的大 D.c的线速度比a、b的大1 3.(0 9 安 徽 2 4)(2 0 分)过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,6、a 分别是三个圆形轨道的最低点,氏,间 距 与 C、间距相等,半径4=2.0 m、&=L4m。一个质量为加=1.0 k g的小球(视为质点),从轨道的左侧4点以=1 2.0 m/s 的初速度沿轨道向右运动,4、8
18、间距乙=6.0 m。小球与水平轨道间的动摩擦因数 =0.2,圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠。重力加速度取g =1 0 m/s2,计算结果保留小数点后一位数字。试求(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C 间距I应是多少;(3)在 满 足(2)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径&应满足的条件;小球最终停留点与起点/的距离。第一圈机it答案:(1)1 0.0 N;(2)1 2.5 m(3)当Ov&WO/m 时,=3 6.0 m;当1.0 m R3 2 7.9 m 时,L
19、=2 6.0 m解析:(1)设小于经过第一个圆轨道的最高点时的速度为匕根据动能定理_ f irng L、-2 m g R、=g m vf -;m v1 小球在最高点受到重力侬和轨道对它的作用力凡根据牛顿第二定律F+m g =m 由得 F=10.0N(2)设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为打,山题意mg=m-一 m g C+L)一 2mgR?-;mv;山得 A =1 2.5 m(3)要保证小球不脱离轨道,可分两种情况进行讨论:I.轨道半径较小时,小球恰能通过第三个圆轨道,设在最高点的速度为看,应满足v小mg=段-wg(L+2L)2mgR3-mv-mv1 山得&=0-4/MI I.轨道半径较大时
20、,小球上升的最大高度为儡根据动能定理-+2L)-2mgR=0 一 g m vo解得=1.0 m为了保证圆轨道不重叠,石最大值应满足(&+%)解得 尼=2 7.9 m综 合 I、H,要使小球不脱离轨道,则第三个圆轨道的半径须满足卜面的条件0 R3 OAm或1.0 m R 2 7.9 m当0 夫3 0.4 m时,小球最终焦停留点与起始点A的 距 离 为,则-/jmgL=0 一 ;m voA=3 6.0 m当L O m R3 由 几 何 关 系 得 t an =R联立以上各式解得。2gHR16.(0 8 宁夏理综 3 0)图示为某一皮带传动装置.主动轮的半径为n,从转动的半径为 r2.已知主动轮做顺
21、时针转动,转速为n,转动过程中皮带不打滑,下列说法正确的是()A.从动轮做顺时针转动B.从动轮做逆时针转动C.从动轮的转速为r2MD.从动轮的转速为区A答案 B C解析 因为皮带不打滑,两轮缘上各点的线速度等大,各点做圆周运动的速度方向为切线方向,则皮带上的M、N 点均沿MN方向运动,从动轮沿逆时针方向转动,B对 A 错.根据线速度与角速度的关系式:v=r。,o=2 n n所以 n :n2=r2:n,n2=C 对 D 错.r21 7.(0 8 广东理科基础7)汽车甲和汽车乙质量相等,以相等速度率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,甲车在乙车的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为FE,和F忆,以下说
22、法正确的是()A.Fr 甲小于Fr z.B.Fr 甲等于Fr z.C.Ff 中大于F叱 D.Fr 甲和Fr 乙大小均与汽车速率无关答 案 A解析 由于摩擦力提供汽车做匀速圆周运动的向心力,Fh E,=竺 ,得在速率 定的情r况下,半径越大,向心力越小,即 F 单 F忆,同一半径下速率大向心力大.1 8.(0 8 山东理综 2 4)某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道,其 中“2 0 0 8”四个等高数字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平血内,(所有数字均由圆或半圆组成,圆半径比细管的内径大得多),底端与水平地面相切,弹射装置将个小物体(可视为质点)以 vo=5m/s 的水平初速度由a点弹出
23、,从 b点进入轨道,依次经过“8 0 0 2”后从p点水平抛此小物体与地面a b 段间的动摩擦因数=0.3,不计其它机械能损失.已知a b 段长L=l.5 m,数字“0”的半径R=0.2 m,小物体质量m =0.0 1 k g,g=1 0 m/s;求:(1)小物体从p点抛出后的水平射程.(2)小物体经过数字“0”的最高点时管道对小物体作用力的大小方向.答 案(1)0.8 m (2)0.3 N 方向竖直向下解 析(1)由 a到 b点的过程中,根据牛顿第二定律可得加速度 a=g 由 v;-vj =-2 a L物体由b 至 p的过程,机械能守恒g/n vj =2mg-R+小物体自P 点做平抛运动,时
24、间设为t,水平射程为s1 ,则有 2 R=/g/s =vp-t解以上各式,代入数据可知s =0.8 m(2)设在数字“0”的最高时管道对小物体的作用力大小为F,取竖直向下为正方向代入数据解得 F =0.3 N 方向竖直向下19.(08 广 东 17)有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图所示,长 为 L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘.转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动.当转盘以角速度。匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为0.不计钢绳的重力,求转盘转动的角速度。与夹角。的关系.答案gtan。r+sin。解 析 由 向 心 力 公 式 F =m Ir得m
25、g t a n =m 2(r+L s i n 夕),则gtan尸+。sin6三年高考.集训(20052007)-、选择题1.(07 广东理科基础 6)质点从同一高度水平抛出,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.质量越大,水平位移越大 B.初速度越大,落地时竖直方向速度越大C.初速度越大,空中运动时间越长 D.初速度越大,落地速度越大答案 D解析 水平抛出的物体,在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自由落体运动,其运动规律与质量无关,由 v;=2g h,可知,vy=y2g h,落地竖直速度只与高度h有关;由 =知,=楞,落 地 时 间 也 由 高 度 决 定;落 地 速 度V =J v J+
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