【物理】2020届一轮复习人教新课标曲线运动专题练（解析版) 13页

‎2020年高考物理考点精选精炼：曲线运动（基础卷)（解析版)‎ ‎1．高140米，直径达120米的超梦幻摩天轮已经成为了阜阳生态园的新名片，“摩天轮”静静地伫立在生态园湖心岛之上，当齿轮转动，随之高度缓缓上升，摩天轮带您领略“极目楚天舒”的人生大境，透过缆车窗户观赏方圆数十公里的景致，该是何等壮阔、何等浪漫的体验！假设乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动．下列说法正确的是(　　)‎ A．在摩天轮转动的过程中，乘客机械能始终保持不变 B．在最低点时，乘客所受重力大于座椅对他的支持力 C．在摩天轮转动一周的过程中，合力对乘客做功为零 D．在摩天轮转动的过程中，乘客重力的功率保持不变 ‎2．如图所示，甲、乙两同学从河中 O 点出发，分别沿直线游到 A 点和 B 点后，立即沿原路线返回到 O 点，OA、OB 分别与水流方向平行和垂直，且 OA=OB．若水流速度不变，两人在静水中游速相等，则他们所用时间 t 甲、t 乙的大小关系为（ ）‎ A． B． C． D．无法确定 ‎3．两个物体A、B，以相同的速率v0在同一位置向相反的方向水平抛出，经时间t，A的速度方向与B的位移方向相互垂直，则t为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎4．一辆汽车在水平公路上减速转弯，从俯视图中可以看到汽车沿曲线由N向M行驶。下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，正确的是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎5．如图为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间．假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则他（ ）‎ A．所受的合力变化，做变加速运动 B．所受的合力恒定，做匀加速运动 C．所受的合力恒定，做变加速运动 D．所受的合力为零，做匀速运动 ‎6．在某一高度以6m/s的速度沿水平方向抛出一物体，忽略空气阻力，当物体的速度为10m/s时，其竖直方向的分速度为（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎7．（多选）如图，一小球从某固定位置以一定初速度水平抛出，已知当抛出速度为v0时，小球落到一倾角为θ=60°的斜面上，球发生的位移最小，不计空气阻力。则（　　）‎ A．小球从抛出到达斜面的时间为 B．小球从抛出到达斜面的时间为 C．小球从抛出点到斜面的距离为 D．小球从抛出点到斜面的距离为 ‎8．（多选）哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是（ ）‎ A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率 B.彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度 C.彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度 D.若彗星周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的76倍 ‎9．（多选）如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d．现将环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），下列说法正确的是（重力加速度为g）‎ A．环刚释放时轻绳中的张力大于2mg B．环到达B处时，重物上升的高度为d C．环在B处的速度与重物上升的速度大小之比为 D．环减少的机械能大于重物增加的机械能 ‎10．（多选）如图所示，放置在竖直平面内的内壁光滑的弯管AB，是按照某质点以水平初速度大小v0做平抛运动的轨迹制成的，A端为抛出点，B端为终止点，A、B的水平距离为d。现将一小球由静止从A端滑入弯管，经时间t后恰好以v0从B端射出，小球直径略小于弯管内径，重力加速度为g，不计空气阻力，则(　　)‎ A．v0＝ B．v0＝ C．t＝ D．t＞‎ ‎11．某同学利用如图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示．图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10 m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等．完成下列填空：(重力加速度取10 m/s2)‎ ‎（1）设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3.从图乙中可读出|y1－y2|＝____m，|y1－y3|＝________m，|x1－x2|＝________m．(保留两位小数)‎ ‎（2）若已知抛出后小球在水平方向上做匀速运动．利用(1)中读取的数据，求出小球从P1运动到P2所用的时间为________s，小球抛出后的水平速度为________m/s.‎ ‎12．用如图所示装置研究平地运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。‎ ‎（1）下列实验条件必须满足的有____________。‎ A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 ‎（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。‎ a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行。‎ b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则______（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为____________‎ ‎（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。‎ ‎（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____________。‎ A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹 B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹 C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹 ‎13．A、B两小球同时从距地面高为h=15m处的同一点抛出，初速度大小均为v0=10m/s，A竖直向下抛出，B则水平抛出，忽略空气阻力，g取10m/s2。求：‎ ‎⑴A球经过多长时间落地？‎ ‎⑵A球落地时，A、B两球间的距离时多少？‎ ‎14．一辆质量为 1 000 kg 的汽车，在半径为 50 m 的水平圆形跑道上以速率为 15m/s 做圆周运动，已知汽车与地面的最大静摩擦力为车重的 0.7 倍，g 取 10 m/s2。求：‎ ‎(1)汽车的角速度；‎ ‎(2)汽车需要的向心力；‎ ‎(3)要使汽车不打滑，则其速度最大不能超过多少。‎ ‎15．如图所示，平台上的小球从A点水平抛出，恰能无碰撞地进入刚好光滑的斜面BC，经C点进入光滑水平面CD时速率不变，最后进入悬挂在O点并与水平面等高的弧形轻质筐内。已知小球质量为m，A、B两点高度差h，BC斜面高2h，倾角α=45°，悬挂弧筐的轻绳长为3h，小球看成质点，轻质筐的重力忽略不计，弧形轻质筐的大小远小于悬线长度，重力加速度为g，试求：‎ ‎(1)B点与抛出点A的水平距离x；‎ ‎(2)小球运动至C点的速度vc大小；‎ ‎(3)小球进入轻质筐后瞬间，小球所受弹力F的大小。‎ ‎16．游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形简化成如图所示的模型：弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接，使小球从弧形轨道上端滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。实验发现，只要h大于一定值，小球就可以顺利通过圆轨道的最高点，不考虑摩擦等阻力。‎ ‎(1)如果已知圆轨道半径为R，h至少多大？‎ ‎(2)若h′=5R，则小球在通过圆轨道的最高点时对轨道的压力是多少？‎ ‎ 参考答案 ‎1．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A项：机械能等于重力势能和动能之和，摩天轮在运动过程中做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，则动能不变，但高度变化，重力势能在变化，所以机械能在变化，故A错误；‎ B项：在最低点时，由于重力和支持力的合力提供向心力F，向心力指向上方，所以，所以座椅对他的支持力大于重力，故B错误；‎ C项：在摩天轮转动一周的过程中，动能的变化量为零，由动能定理可知，合力对乘客做功为零，故C正确；‎ D项：在摩天轮转动的过程中，乘客的重力不变，速度大小不变，但速度方向时刻改变，竖直分速度在变化，所以重力的瞬时功率在变化，故D错误。‎ ‎2．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 设游速为v，水速为v0，OA=OB=l，则甲整个过程所用时间：，乙为了沿OB运动，速度合成如图：‎ ‎ 则乙整个过程所用时间：，因为，则t甲＞t乙，选A正确，选项BCD错误。‎ ‎3．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 两球以相同的初速度向相反方向做平抛运动，两球在同一时刻，速度方向与水平方向的夹角相等，位移方向与水平方向的夹角也相等，某时刻速度方向与水平方向的夹角α的正切值是位移与水平方向夹角β的正切值的2倍，因为α+β=90°，，tanα=2tanβ=2tan（90°﹣α），即：， ，根据得：，故D正确。‎ ‎4．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 汽车做曲线运动，它受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧，由于汽车是从M向N运动的，并且做减速运动，所以合力与汽车的速度方向的夹角要大于90°，故C项正确，ABD错误。‎ ‎5．A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 匀速圆周运动的过程中，线速度的大小不变，方向时刻改变，向心加速度、向心力的方向始终指向圆心.‎ ‎【详解】‎ 匀速圆周运动过程中，线速度大小不变，方向改变，向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，向心力大小不变，方向始终指向圆心。故物体做变加速运动，故A正确，BCD错误。‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键知道匀速圆周运动的性质，明确线速度、向心加速度、向心力是矢量，矢量只有在大小和方向都不变时，该量才是不变的。‎ ‎6．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动，竖直方向的自由落体运动，根据平行四边形定则得：v2=v02+vy2，解得当物体的速度为10m/s时，其竖直方向的分速度为：，故选D.‎ ‎7．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB、过抛出点A作斜面的垂线AB，如图所示： 当小球落在斜面上的B点时，位移最小，设运动的时间为t，则 水平方向：x=v0t 竖直方向：y=gt2 根据几何关系有：=tanθ 则=tanθ 解得：t=．A错误，B正确。 CD、水平位移x=v0t，小球到从抛出斜面的距离 联立解得，故C正确，D错误。‎ ‎8．ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.根据开普勒第二定律，为使相等时间内扫过的留积相等，则应保证近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大，因此在近日点彗星的线速度（即速率）、角速度都较大，选项A、B符合题意。‎ C.而向心加速度，在近日点，大，小，因此大，选项C符合题意。‎ D.根据开普勒第三定律，则，即，选项D不符合题意。‎ ‎9．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 环刚开始释放时，重物加速为零，因此对重物牛顿第二定律有，因此拉力等于2mg；故A错误。环到达B时，绳子收缩的长度等于重物上升的高度，所以h=d−d．故B错误。对环的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcos45°=v重物，所以．故C正确。环和重物组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒，则环减少的机械能等于重物增加的机械能。故D错误。‎ ‎10．AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 抓住小球与弯管无挤压，得出小球做平抛运动，根据水平位移和初速度求出运动的时间，从而得出下降的高度，根据动能定理求出初速度的大小；‎ ‎【详解】‎ AB.某质点以初速度水平抛出时，质点在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，从到过程质点的运动时间为，质点的下落高度为，小球由静止从端开始运动到端的过程，根据动能定理得：‎ 则有：‎ 解得，故选项A符合题意，B不符合题意；‎ CD.质点以初速度水平抛出的过程，则有：‎ 小球由静止释放至运动到B端的过程，水平方向的平均速度大小一定小于，所以，即，故选项C不符合题意，D符合题意。‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和动能定理综合求解，注意静止释放时，小球的运动不是平抛运动。‎ ‎11．（1）0.60 1.60 0.60 （2）0.20 3.0 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）根据图（2）可解得：|y1-y2|=0.60m，|y1-y3|=1.60m，|x1-x2|=0.60m。 （2）小球经过P1、P2、和P3之间的时间相等，在竖直方向有：h1=0.60m，h2=1.60-0.60=1.00m；连续相等时间内的位移差为常数：△h=gt2， 水平方向匀速运动：x=v0t 其中△h=1.00-0.60=0.40m，x=0.60m，代入数据解得：t=0.20s，v0=3.0m/s ‎12．BD 球心 需要 大于 AB ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 此题为平抛运动轨迹的研究实验，平抛运动时竖直方向的自由落体和水平方向的匀速直线运动的合运动。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)[1]A．斜槽不需要光滑，保持末端速度相同即可，不符合题意；‎ B．只要斜槽末端水平，钢球才能在竖直方向做初速度为0的自由落体运动，其轨迹为平抛运动轨迹，符合题意；‎ C．将高度等间距变化只是为了简化计算，不是必须要满足的要求，不符合题意；‎ D．每次在相同的位置释放钢球是为了保持每次都有相同的初速度，是充要条件，符合题意；‎ ‎(2)a.[2] 钢球球心对应原点；‎ ‎[3] 研究竖直方向运动规律时y轴与重锤线方向平行；‎ b.[4] 平抛运动竖直方向上为自由落体运动，初速度为0，则根据平抛运动的规律，相等时间内竖直方向通过的位移之比为：，由于A点的竖直方向速度大于0，则。‎ ‎[5]由，可知在竖直方向上：‎ ‎ 水平方向上可知：‎ 联立（1）（2）可知：‎ ‎（3）[6]‎ A．平抛运动的特性：竖直初速度为0，竖直加速度为g，细管水平喷出水柱满足要求，符合题意；‎ B．频闪照相后再将点连接可以得到平抛轨迹，符合题意；‎ C．铅笔有一定的长度和质量，在实验过程中可能会偏离运动轨迹，可行性不大，不符合题意。‎ ‎13．（1）1s,（2）10m ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)A球做竖直下抛运动：‎ 将h=15m，v0=10m/s代入，可得：t=1s 即A球经过1s时间落地.‎ ‎(2)B球做平抛运动：‎ 将v0=10m/s，t=1s代入可得：，.‎ 故两球之间的距离为.‎ ‎14．（1）ω＝0.3rad/s（2）F向＝m4500N（3）vm＝100m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由v=rω可得，角速度为 ；‎ ‎(2)汽车需要的向心力的大小为：；‎ ‎(3)汽车作圆周运动的向心力由车与地面的之间静摩擦力提供．随车速的增加，需要的向心力增大，静摩擦力随着一直增大到最大值为止．由牛顿第二定律得：‎ 联立解得，汽车过弯道的允许的最大速度为：.‎ ‎15．(1)；(2) ；(3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 解析：(1)小球至B点时速度方向与水平方向夹角为 ，设小球抛出的初速度为，A点至B点时间t，由平抛运动规律有：，得： ，又由，和，联立以上各式解得：x=2h ‎ ‎(2)设小球至B点时速度为，在斜面上运动的加速度为a, 由平抛运动规律有：，根据牛顿第二定律和运动学公式有：，，联立以上各式解得：‎ ‎(3)小球进入轻筐后做圆周运动，对小球进入轻质筐后的瞬间，由牛顿第二定律得：，解得小球所受拉力：‎ ‎16．(1)2.5R；（2）5mg；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）小球恰能通过最高点，即小球通过最高点时恰好不受轨道的压力，重力提供向心力．由牛顿运动定律有： ‎ 小球在最高点处的速度至少为： ‎ 小球由静止运动到最高点的过程中，只有重力做功．由机械能守恒定律得：‎ ‎ ‎ 联立解得：h=2.5R．‎ ‎（2）h′=5R时，小球由静止运动到最高点的过程中，由机械能守恒定律有：‎ ‎ ‎ 小球在最高点，在重力和轨道的压力作用下做圆周运动．由牛顿运动定律有：‎ 联立解得：N=5mg．‎ 根据牛顿第三定律得：小球在通过圆轨道的最高点时对轨道的压力是5mg．‎