2020屆高考物理 力與運動專題強化（7）曲線運動A

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1、曲線運動A 1、某質(zhì)點在幾個恒力作用下做勻速直線運動,現(xiàn)突然將與質(zhì)點速度方向相反的一個力旋轉(zhuǎn)90°,則關(guān)于質(zhì)點運動狀況的敘述正確的是( ) A.質(zhì)點的速度一定越來越小 B.質(zhì)點的速度可能先變大后變小 C.質(zhì)點一定做勻變速曲線運動 D.因慣性質(zhì)點繼續(xù)保持勻速直線運動 2、如圖,窗子上.下沿間的高度,墻的厚度,某人在離墻壁距離 .距窗子上沿高處的P點,將可視為質(zhì)點的小物體以速度v垂直于墻 壁水平拋出,小物體直接穿過窗口并落在水平地面上,取,則v的取值范圍是 （ ） A. B. C. D. 3、如圖所示,一根長為L的輕桿OA,O端用鉸鏈固定,輕桿靠在一個

2、高為h的物塊上,某時桿與水平方向的夾角為θ,物塊向右運動的速度為v,則此時A點速度為( ) A. B. C. D. 4、如圖所示,甲、乙、丙三個輪子依靠摩擦轉(zhuǎn)動,相互之間不打滑,其半徑之比,則關(guān)于三個輪子的角速度的大小、輪邊緣向心加速度的大小和線速度的大小的比值,下列表達式正確的是( ) A. B. C. D. 5、如圖所示，長為L的懸線固定在O點，在O點正下方有一釘子C，OC距離為，把 懸線另一端的小球m拉到跟懸點在同一水平面上無初速度釋放，小球運動到懸點正下 方時懸線碰到釘子，則小球的（ ） A.線速度突然增大為原來的2倍 B.角速度突

3、然增大為原來的2倍 C.向心加速度突然增大為原來的4倍 D.懸線拉力突然增大為原來的2倍 6、一只小船渡河,運動軌跡如圖所示.水流速度各處相同且恒定不變,方向平行于岸邊;小船相對于靜水分別做勻加速、勻減速、勻速直線運動,船相對于靜水的初速度大小均相同、方向垂直于岸邊,且船在渡河過程中船頭方向始終不變.由此可以確定( ) A.船沿軌跡運動時,船相對于靜水做勻加速直線運動 B.船沿三條不同路徑渡河的時間相同 C.船沿軌跡渡河所用的時間最短 D.船沿軌跡到達對岸前瞬間的速度最大 7、如圖,一半徑為的球面固定于水平面的點,頂端放一質(zhì)量為的物塊,現(xiàn)給物塊一初速度,則(

4、?? ) A.若,則物塊落地點離點 B.若球面是粗糙的,當(dāng)時,物塊一定會沿球面下滑一段,再斜拋離開球面 C.若,則物塊落地點離點為 D.若,則物塊落地點離點至少為2 8、如圖所示,兩個可視為質(zhì)點的相同的木塊A和B放在水平轉(zhuǎn)盤上,兩者用長為L的細繩連接,木塊與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力均為各自重力的k倍,A放在距離轉(zhuǎn)軸L處,整個裝置能繞通過轉(zhuǎn)盤中心的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。開始時,繩恰好伸直但無彈力,現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動,使角速度緩慢增大,以下說法不正確的是( ) A.當(dāng)時,相對于轉(zhuǎn)盤會滑動 B.當(dāng)時,繩子一定有彈力 C.當(dāng)ω在范圍內(nèi)增大時,B所受摩擦力變大 D.當(dāng)ω在范圍內(nèi)增大時

5、,A所受摩擦力一直變大 9、如圖所示,一托盤托著一個質(zhì)量為m的物體一起在豎直平面內(nèi)沿逆時針方向做勻速圓周運動,分別是軌跡圓的最低點和最高點,B與軌跡圓心等高。下列說法正確的是( ) A.物體在B處受到的摩擦力最大 B.物體在C處受到的支持力最小 C.從A向B運動過程中,物體受到的摩擦力和支持力均增大 D.從B向C運動過程中,物體受到的摩擦力和支持力均減小 10、如圖所示,一輛貨車利用跨過光滑定滑輪的輕質(zhì)纜繩提升一箱貨物,已知貨箱的質(zhì)量為M,貨物的質(zhì)量為m,貨車以速度v向左做勻速直線運動,重力加速度為g,則在將貨物提升到圖示的位置時,下列說法正確的是( ) A.貨箱

6、向上運動的速度大于v B.纜繩中的拉力大于 C.貨箱向上運動的速度等于 D.貨物對貨箱底部的壓力等于 11、如圖所示,排球場總長為18m,網(wǎng)的上端距地面2m,運動員站在離網(wǎng)3m遠的線上正對網(wǎng)前豎直跳起,在高為2.5m處把視作質(zhì)點的排球垂直于網(wǎng)水平擊出。(空氣阻力不計,重力加速度g取)則( ) A.若排球未觸網(wǎng),排球飛行時間為 B.擊球速度大于20m/s,排球必定會出界 C.擊球速度小于10m/s,排球必定會觸網(wǎng) D.只要擊球點高于2m,且擊球速度合適,排球總可以落到對方界內(nèi) 12、如圖所示,物體P用兩根長度相等不可伸長的細線系于豎直桿上,它們隨桿轉(zhuǎn)動,若轉(zhuǎn)動角速度為,則（

7、 ） A.只有超過某一值時,繩子AP才有拉力 B.繩BP的拉力隨的增大而增大 C.繩BP的張力一定大于繩子AP的張力 D.當(dāng)增大到一定程度時,繩子AP的張力大于BP的張力 13、在做“研究平拋運動”的實驗中,為了確定小球不同時刻在空中所通過的位置,實驗時用了如圖甲所示的裝置。先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平,在一塊平整的木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙。將該木板豎直立于水平地面上,使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A;將木板向遠離槽口方向平移距離x,再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,小球撞在木板上得到痕跡B;又將木板再向遠離槽口方向平移

8、距離x,小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,再得到痕跡C。 若測得木板每次移動距離,間距離,間距離,重力加速度,請回答以下問題: (1)為什么每次都要使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放? 答:_____________________________________。 (2)根據(jù)以上直接測量的物理量來求得小球的初速度___________m/s。(保留3位有效數(shù)字) (3)如果將木板向遠離槽口方向平移的同時還將木板向圖甲中垂直紙面方向等間距平移,可以得到幾個痕跡點,用平滑的線連起來就是小球平拋運動的軌跡。在軌跡上取一些點,以平拋起點O為坐標原點,測量它們的水平坐標x和豎直坐標y,

9、下列中能說明平拋小球的運動軌跡為拋物線的是( ) A. B. C. D. 14、如圖所示,傾角為37°的粗糙斜面的底端有一質(zhì)量的帶有凹槽的小滑塊,小滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)?，F(xiàn)讓小滑塊以某一初速度v從斜面底端上滑,同時在斜面底端正上方有一小球以初速度水平拋出,經(jīng)過0.4s,小球恰好垂直斜面方向落入凹槽,此時,小滑塊還在上滑過程中。已知,,g取,求: (1)小球水平拋出的速度; (2)小滑塊的初速度v。 15、如圖甲所示,用一根長為的細線,一端系一質(zhì)量為的小球(可視為質(zhì)點),另一端固定在一光滑錐體頂端,錐面與豎直方向的夾角,當(dāng)小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運動的角速度為ω時

10、,細線的張力為T。(g取,,。計算結(jié)果可用根式表)。 (1)小球剛要離開錐面時小球的角速度為多大? (2)若細線與豎直方向的夾角為60°,則小球的角速度ω’為多大? (3)細線張力T與小球勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω有關(guān),請通過計算求解T與的關(guān)系,并在圖乙坐標紙上作出的圖像,標明關(guān)鍵點的坐標值。 答案以及解析 1答案及解析： 答案：C 解析：將與質(zhì)點速度方向相反的作用力F旋轉(zhuǎn)90°時,該力與其余力的合力夾角為90°,這時質(zhì)點所受的合力大小為,方向與速度的夾角為45°,質(zhì)點受力的方向與運動的方向之間的夾角是銳角,所以質(zhì)

11、點做速度增大的曲線運動,故A、B錯誤;根據(jù)牛頓第二定律得加速度,所以質(zhì)點做勻變速曲線運動,故C正確,D錯誤。 2答案及解析： 答案：C 解析：小物體做平拋運動,恰好擦著窗子上沿右側(cè)穿過時v最大.此時有 ? 代入計算得出 恰好擦著窗口下沿左側(cè)時速度v最小,則有 ?, 計算得出 故v的取值范圍是 所以C選項是正確的。 3答案及解析： 答案：C 解析：當(dāng)物塊以速度v向右運動至桿與水平方向夾角為θ時,B點的線速度等于木塊的速度在垂直于桿子方向上的分速度,,則桿子的角速度,則小球A的線速度,故C正確,A、B、D錯誤。

12、 4答案及解析： 答案：D 解析：由三個輪子相互間不打滑可知三個輪子邊緣的線速度大小相等,根據(jù)角速度公式可得,根據(jù)加速度公式可得,故D項正確。 5答案及解析： 答案：B 解析：A、懸線與釘子碰撞前后瞬間，線速度大小不變，故A錯誤． B、根據(jù)知，懸線與釘子碰撞前后瞬間，線速度大小不變，半徑減半，則角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，故B正確． C、根據(jù)知，線速度大小不變，半徑減半，則向心加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯誤． D、根據(jù)牛頓第二定律得，，解得，線速度大小不變，半徑減半，拉力不是原來的2倍，故D錯誤．故選：B 解題指導(dǎo)：碰到釘子的瞬間，根據(jù)慣性可知，小球的

13、速度不能發(fā)生突變，小球碰到釘子后仍做圓周運動，由向心力公式可得出繩子的拉力與小球轉(zhuǎn)動半徑的關(guān)系；由圓周運動的性質(zhì)可知其線速度、角速度及向心加速度的大小關(guān)系． 6答案及解析： 答案：D 解析：當(dāng)船沿軌跡運動時,加速度方向與船在靜水中的速度方向相反,因此船相對于靜水做勻減速直線運動,故A錯誤;船相對于水的初速度大小均相同,方向垂直于岸邊,因運動的性質(zhì)不同,則渡河的時間也不同,故B錯誤;沿軌跡,船做勻速直線運動,則渡河所用的時間大于沿軌跡渡河所用的時間,故C錯誤;沿軌跡,船做勻加速運動,船到達對岸前瞬間的速度最大,故D正確。 7答案及解析： 答案：D 解析：當(dāng)

14、,物塊將離開球面做平拋運動,由,,得,A錯誤,D正確;若,物塊將沿球面下滑,若摩擦力足夠大,則物塊可能下滑一段后停下來,若摩擦力較小,物塊在圓心上方球面上某處離開,斜向下拋,落地點離點距離大于,B、C錯誤。 8答案及解析： 答案：C 解析：當(dāng)A所受的摩擦力達到最大靜摩擦力時,相對于轉(zhuǎn)盤會滑動,對A有,對B有,解得,當(dāng)時,相對于轉(zhuǎn)盤會滑動,故A正確;當(dāng)B達到最大靜摩擦力時,繩子將要產(chǎn)生彈力,,解得,知時,繩子一定有彈力,故B正確;當(dāng)ω在范圍內(nèi)增大時,B所受摩擦力變大,當(dāng)ω在范圍內(nèi)增大時,B所受摩擦力不變,故C錯誤;當(dāng)ω在范圍內(nèi)增大時,A所受摩擦力一直增大,故D正確。本題選錯誤

15、的,故選C。 9答案及解析： 答案：ABD 解析：物體在運動過程中受重力、支持力、靜摩擦力,三個力的合力提供向心力。因為做勻速圓周運動,所以受到的合力大小不變,方向時刻指向圓心,合力沿水平方向的分力等于物體所受的摩擦力,合力沿豎直方向的分力等于重力和支持力的合力,從A到B再到C的過程中,設(shè)向心力與水平方向的夾角為θ,摩擦力,運動過程中θ先減小后增大,故摩擦力先增大后減小,在B處最大,A正確;從A向B運動過程中,重力和支持力的合力,故兩者的合力減小,即減小,重力不變,所以支持力減小,從B向C運動過程中,重力和支持力的合力,增大,即增大,重力不變,所以支持力減小,物體在C處受到

16、的支持力最小,B、D正確,C錯誤。 10答案及解析： 答案：BC 解析：將貨車的速度進行正交分解,如圖所示。由于纜繩不可伸長,貨箱和貨物整體向上運動的速度和貨車速度沿著纜繩方向的分量相等,故,由于θ不斷減小,故貨箱和貨物整體向上做加速運動,向上運動的速度小于v,故A錯誤,C正確;貨箱和貨物整體向上做加速運動,故纜繩中的拉力大于,故B正確;貨箱和貨物整體向上做加速運動,加速度向上,處于超重狀態(tài),故貨箱中的貨物對貨箱底部的壓力大于,故D錯誤。 11答案及解析： 答案：AB 解析：若排球未觸網(wǎng),排球做平拋運動,根據(jù)得,排球飛行時間為,故A正確;由此得排

17、球越界的臨界擊球速度為,所以擊球速度大于20m/s,排球必定會出界,故B正確;若球恰好觸網(wǎng),則球在球網(wǎng)上方運動的時間為,由此求得排球觸網(wǎng)的臨界擊球速度為,即擊球速度小于,球必定會觸網(wǎng),,故C錯誤;設(shè)擊球點的高度為h,當(dāng)h較小時,擊球速度過大會出界,擊球速度過小又會觸網(wǎng),臨界情況是球剛好擦網(wǎng)而過,落地時又恰好壓在底線上,則有,代入數(shù)據(jù)解得,擊球高度必須大于2.13m排球才可以落到對方界內(nèi),2m<2.13m,故D錯誤。 12答案及解析： 答案：ABC 解析：設(shè)BP繩與豎直方向的夾角為,AP繩與豎直方向的夾角為, 對物體P進行受力分析,根據(jù)向心力公式則有: ……① ……②

18、 A、當(dāng)較小時,BP繩在水平方向的分量可以提供向心力,此時AP繩沒有力,當(dāng)增加到某值時,BP繩在水平方向的分量不足以提供向心力,此時繩子AP才有力的作用,所以A選項是正確的; B、的增大,所需的向心力增大,繩子BP和AP的力都增大,所以B選項是正確的; C、當(dāng)AP繩子沒有拉直時,AP繩拉力等于零,BP繩肯定有拉力,當(dāng)AP繩拉直時,,由①式可以知道,繩BP的張力一定大于繩子AP的張力,所以C選項是正確的,D錯誤;所以ABC選項是正確的 13答案及解析： 答案：(1)小球離開斜槽時每次都具有相同的初速度 (2)1.00 (3)D 解析：(1)小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋

19、放是為了使小球離開斜槽時每次都具有相同的初速度。 (2)根據(jù)平拋運動規(guī)律可知,小球在水平方向上做勻速直線運動,故小球在豎直方向從A到B和從B到C運動的時間相等,設(shè)這一時間為T,根據(jù)豎直方向勻變速直線運動的推論有,且,解得,代入數(shù)據(jù)解得。 (3)小球做平拋運動的軌跡方程為,D項正確。 14答案及解析： 答案：(1)3m/s (2)5.35m/s 解析：(1)設(shè)小球落入凹槽時豎直速度為,則有 , 因此有。 (2)小球落入凹槽時的水平位移。 則小滑塊的位移為, 根據(jù)牛頓第二定律,小滑塊上滑的加速度為 , 根據(jù)公式,解得。 15答案及解析： 答案：(1) (2) (3)見解析 解析：(1)小球剛要離開錐面時所受支持力為零,根據(jù)牛頓第二定律得,,解得。 (2)若細線與豎直方向的夾角為60°時,小球離開錐面,由重力和細線拉力的合力提供向心力,由牛頓第二定律得,解得。 (3)a.當(dāng)時,,標出第一個特殊點坐標(0,8N); b.當(dāng)時,根據(jù)牛頓第二定律得,,解得。當(dāng)時,,標出第二個特殊點坐標; c.當(dāng)時,小球離開錐面,設(shè)細線與豎直方向夾角為β,,,當(dāng)時,,標出第三個特殊點坐標。 畫出圖像如圖所示。 14