2020屆高考物理 力與運動專題強化（8）曲線運動B

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1、曲線運動B 1、根據(jù)高中所學(xué)知識可知,做自由落體運動的小球,將落在正下方位置。但實際上,赤道上方200m處無初速下落的小球?qū)⒙湓谡路轿恢闷珫|約6cm處,這一現(xiàn)象可解釋為,除重力外,由于地球自轉(zhuǎn),下落過程小球還受到一個水平向東的“力”,該“力”與豎直方向的速度大小成正比,現(xiàn)將小球從赤道地面豎直上拋,考慮對稱性,上升過程該“力”水平向西,則小球(?? ) A.到最高點時,水平方向的加速度和速度均為零 B.到最高點時,水平方向的加速度和速度均不為零 C.落地點在拋出點東側(cè) D.落地點在拋出點西側(cè) 2、如圖所示,P是水平面上的圓弧凹槽。從高臺邊B點以某速度水平飛出的小球,恰能從固定在某位

2、置的凹槽的圓弧軌道的左端A點沿圓弧切線方向進(jìn)入軌道。O是圓弧的圓心,是OA與豎直方向的夾角,是BA與豎直方向的夾角。則( ) A. B. C. D. 3、高明同學(xué)撐一把雨傘雜在水平地面上,傘面邊緣點所圍圓形的半徑為R,現(xiàn)將雨傘繞豎直傘桿勻速轉(zhuǎn)動,傘邊緣上的水滴落到地面,落點形成一個半徑為r的圓形,傘邊緣距離地面的高度為h,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,則( ) A.雨滴著地時的速度大小為 B.雨滴著地時的速度大小為 C.雨傘轉(zhuǎn)動的角速度大小為 D.雨傘轉(zhuǎn)動的角速度大小為 4、如圖所示，直角斜面體ABC固定在水平地面上,斜面的高AB為,傾角為 (),且D是斜面的中點,在A點

3、和 D點分別以相同的初速度水平拋出一個小球,結(jié)果兩個小球恰能落在地面上的同一點,則落地點到C點的水平距離為( ) A. B. C. D. 5、已知排球場總長為18m,網(wǎng)的上端距地面2m。若某球員站在離網(wǎng)3m的線上(圖中虛線所示)正對網(wǎng)前跳起將球水平擊出(速度方向垂直于球網(wǎng)),設(shè)擊球點在3m線正上方且擊球高度為3m處,球員擊球的速度在什么范圍內(nèi)才能使球既不觸網(wǎng)也不越界(不計空氣阻力,重力加速度大小g取)( ) A. B. C. D. 6、如圖所示,ABC為豎直放置的光滑半圓環(huán),O為圓心,B為最低點。AB為固定在環(huán)上的光滑直桿。在AB直桿上和半圓環(huán)的BC部分分別套著

4、兩個相同的小環(huán)P、Q,現(xiàn)讓半圓環(huán)繞對稱軸OB勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)角速度為ω1時,小環(huán)P在A、B之間的中間位置與直桿保持相對靜止;當(dāng)角速度為ω2時,小環(huán)Q在B、C之間的中間位置與半圓環(huán)保持相對靜止。則與之比為(?? ) A. B.1:1 C. D. 7、如圖甲所示,輕桿一端固定在O點,另一端固定一小球,現(xiàn)讓小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運動。小球運動到最高點時,桿與小球間彈力大小為F,小球在最高點的速度大小為v,其圖像如圖乙所示。則( ) A.小球的質(zhì)量為 B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮? C.時,桿對小球的彈力方向向上 D.時,桿對小球的彈力大小為 8、如圖所示，在水平

5、路面上做勻速直線運動的小車上有一固定的豎直桿，其上的三個水平支架上有三個完全相同的小球A、B、C，它們離地面的高度分別為3h、2h和h,當(dāng)小車遇到障礙物P時，立即停下來，三 個小球同時從支架上水平拋出，先后落到水平路面上.則下列說法正確的是( ) A.三個小球落地時間差與車速有關(guān) B.三個小球落地點的間隔距離 C.三個小球落地點的間隔距離 D.三個小球落地點的間隔距離 9、小河寬80m,河中各點水流速度與各點到較近河岸邊的距離關(guān)系為,一小船以4m/s速度垂直河岸渡河,則下列說法中正確的是( ) A.小船渡河時的軌跡為宵線 B.小船渡河時的軌跡為曲線 C.小船到達(dá)距河對岸

6、20m處,船的渡河速度大小為 D.小船到達(dá)距河對岸50m處,船的渡河速度大小為5m/s 10、如圖所示,兩個質(zhì)量均為m的小木塊A和B(可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上,A與轉(zhuǎn)軸的距離為與轉(zhuǎn)軸的距離為。小木塊與圓盤間的最大靜摩擦力均為木塊所受重力的k倍,重力加速度的大小為g。間系一根長度為l的輕繩,且輕繩恰好伸直。若圓盤從靜止開始繞軸緩慢加速轉(zhuǎn)動,用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度,下列說法正確的是( ) A.所受的摩擦力始終相等 B.當(dāng)時,繩才有拉力 C.當(dāng)時,B所受摩擦力的大小為 D.當(dāng)時,A所受摩擦力的大小為 11、如圖所示,空間有一底面處于水平地面上的正方體框架ABCD—A1B1C

7、1D1,從頂點A沿不同方向平拋一小球(可視為質(zhì)點)。關(guān)于小球的運動,下列說法正確的是(?? ) A.落點在A1B1C1D1內(nèi)的小球,落在C1點時平拋的初速度最小 B.落點在B1D1上的小球,平拋初速度的最小值與最大值之比是 C.運動軌跡與AC1相交的小球,在交點處的速度方向都相同 D.運動軌跡與A1C相交的小球,在交點處的速度方向都相同 12、豎直平面內(nèi)有一半徑為R的光滑半圓形軌道,圓心為O,一小球以某一水平速度從最高點A出發(fā)沿圓軌道運動,至B點時脫離軌道,最終落在水平面上的C點,和間的夾角為θ,不計空氣阻力。下列說法正確的是( ) A. B.在B點時,小球的速度為

8、 C.A到B過程中,小球水平方向的加速度先增大后減小 D.A到C過程中,小球運動時間大于 13、某同學(xué)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)生活中橋梁形狀多是凸形的,凹形橋很少,于是設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時對橋的壓力試驗。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器。該同學(xué)先用托盤秤測出凹形橋模擬器和玩具小車的質(zhì)量分別為和。然后將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè),此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示(重力加速度大小取)。 序號 1 2 3 4 5 m/kg 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90

9、 (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力_________N;從測量結(jié)果可看出小車經(jīng)過凹形橋最低點時處于_________(填“超重”或“失重”)狀態(tài)。 (2)如果凹形橋模擬器圓弧部分的半徑,則小車通過最低點時的速度大小_________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 14、飛鏢運動起源于十五世紀(jì)的英格蘭,現(xiàn)在飛鏢已成為非常普及的大眾運動。如圖所示,一位同學(xué)在投擲鏢時,投擲點與半徑為R的飛鏢盤的最高處P點位置等高,投擲點與飛鏢盤所在平面的水平距離為L。飛鏢以初速度垂直盤面瞄準(zhǔn)P點水平拋出的同時,飛鏢盤繞經(jīng)過盤心O點的水平軸在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動。忽略空氣阻力,重力加

10、速度為g,飛鏢可視為質(zhì)點。求: (1)若飛鏢能擊中O點,求投擲飛鏢的初速度。 (2)若投擲飛鏢時方向出現(xiàn)偏移,雖然是水平飛出,卻擊中飛鏢盤的最右側(cè),并且恰好P點轉(zhuǎn)到此位置,求飛鏢投擲的初速度大小和P點轉(zhuǎn)動的線速度大小。 15、如圖所示,豎直面內(nèi)的一半徑的光滑圓弧槽為圓弧槽的最低點。傾角為60°的斜面與圓弧槽相切于B點,一水平面與圓弧槽相接于D點。現(xiàn)將一質(zhì)量的小球從距斜面底端高為處的光滑斜面上的A點由靜止釋放,由B點進(jìn)入圓弧槽,從D點飛出后落在水平面上的Q點,間的距離,小球從D點飛出后的運動過程中相對于水平面上升的最大高度,g取,不計空氣阻力。求: (1)小球經(jīng)過C點時軌道對它的

11、支持力大小; (2)小球經(jīng)過最高點P的速度大小; (3)D點與圓心O的高度差。 答案以及解析 1答案及解析： 答案：D 解析：小球在上升過程中,水平方向的“力”向西,豎直方向受到豎直向下的重力,當(dāng)小球運動到最高點時豎直方向的速度為零,由水平方向小球受到的“力”與豎直方向的速度大小成正比知,到最高點時小球在水平方向上受到的力為零,故水平方向的加速度為零,由于小球在上升過程中水平方向的“力”方向不變,故到最高點時小球在水平方向的速度最大,不為零,選項A、B錯誤;小球在下落過程中,水平方向的“力”向東,

12、則小球在水平方向上做減速運動,由對稱性知,小球返回地面時水平方向的速度為零,故小球落在拋出點的西側(cè),選項C錯誤,D正確. 2答案及解析： 答案：B 解析：平拋運動在水平方向上做勻速直線運動,在豎直方向上做自由落體運動.速度與水平方向的夾角為,.位移與豎直方向的夾角為,,則,所以B選項是正確的,A、C、D錯誤.所以選B. 3答案及解析： 答案：B 解析：根據(jù),解得,根據(jù)幾何關(guān)系得,平拋運動的水平位移為,所以,下落的過程中機械能守恒,所以,聯(lián)立以上方程解得;根據(jù)公式得,聯(lián)立得,故B正確,A、C、D錯誤。 4答案及解析： 答案：D 解析：設(shè)

13、從A拋出的小球下落高度為h,因為D是斜面的中點.則從D點拋出的小球下落高度為，由，兩球下落的時間之比為，由知，兩球的水平位移之比為，設(shè)落地點到C點的水平距離為x,根據(jù)幾何知識知，，由以上三式解得,選項D正確.ABC錯誤. 5答案及解析： 答案：A 解析：球被擊出后做平拋運動,根據(jù)得,,擊球的最大速度;為了使球不觸網(wǎng),則,解得,則擊球的最小速度為,則擊球的速度范圍為,A正確。 6答案及解析： 答案：A 解析：P點的小球受到重力和桿的支持力,在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,合力的方向沿水平方向,則有 ,解得; 同理,Q點的小球受到重力和桿的支持力,在水平面內(nèi)做勻

14、速圓周運動,合力的方向沿水平方向,OQ與豎直方向之間的夾角為θ=45°,則有,解得,所以,故A正確,B、C、D錯誤;故選A。 7答案及解析： 答案：A 解析：在最高點,若,則;若,則,解得,,故A正確,B錯誤;由題圖可知時,桿對小球的彈力方向向上,當(dāng)時,桿對小球的彈力方向向下,所以當(dāng)時,桿對小球的彈力方向向下,故C錯誤;當(dāng)時,桿對小球的彈力大小為0,故D錯誤。 8答案及解析： 答案：C 解析：由平拋運動規(guī)律得.三小球下落時間分別為,三小球落地的時間差,故三小球落地的時間差與車速無關(guān)，選項A錯誤：由平拋運動規(guī)律知.小球在水平方向上做勻速直線運動，則，因為C

15、，所以，選項C正確，選項BD錯誤. 9答案及解析： 答案：BD 解析：小船的速度為船速和水流速度的矢量和,而兩個分速度互相垂直,故馬水流速度最大時,合速度最大,合速度的方向隨水流速度的變化而變化,故小船到達(dá)河中心時速度最大,且運動軌跡為曲線,故A錯誤,B正確。小船到達(dá)距河對岸20m處時,水流速度,所以船的渡河速度大小,故C錯誤;小船到達(dá)距河對岸50m處,即時,水流速度,所以船的渡河速度大小,故D正確。 10答案及解析： 答案：BD 解析：在A和B未滑動前,小木塊B需要的向心力大,故B受到的摩擦力先達(dá)到最大,A項錯誤;當(dāng)達(dá)到最大摩擦力時,,解得,B項正確;

16、當(dāng)時,B所受摩擦力為靜摩擦力,且大小小于,C項錯誤;當(dāng)A受到的靜摩擦力恰好達(dá)到最大時,整體分析有,解得,D項正確。 11答案及解析： 答案：BC 解析：小球落到內(nèi)時下落的豎直高度都相同,根據(jù)h= gt2可知,時間相同,落在C1點時水平位移最大,則平拋的初速度最大,選項A錯誤;落點在上的小球,最近的水平位移為,最遠(yuǎn)的水平位移為a(a為正方體的邊長),則平拋初速度的最小值與最大值之比是,選項B正確;設(shè)的傾角為α,軌跡與線段相交的小球,在交點處的速度方向與水平方向的夾角為θ.則有,則 tanθ=2tanα,可知θ一定,則軌跡與線段相交的小球,在交點處的速度方向相同,故C正確;運動

17、軌跡與相交的小球,在交點處的位置不同,則豎直高度不同,根據(jù)可知豎直速度不同,因水平速度相同,可知速度方向都不相同,D錯誤。故選BC. 12答案及解析： 答案：BCD 解析：小球下滑到B的過程中,根據(jù)動能定理可知,在B點根據(jù)牛頓第二定律可知,即,聯(lián)立解得,故A錯誤,B正確;在最高點,水平方向的加速度為零,在下落到B之前,在水平方向有加速度,到達(dá)B點時,加速度為零,故小球從A到B的過程中,小球水平方向的加速度先增大后減小,故C正確;從A到C做自由落體運動的時間為,小球從A到B的過程中,在豎直方向的加速度小于g,故從A到C過程中小球運動時間,故D正確。 13答案及

18、解析： 答案：(1)7.94;超重 (2)1.4 解析：(1)每次記錄的托盤秤示數(shù)并不相同,為減小誤差,取平均值,模擬器的重力為,故小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力;小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力大于重力,處于超重狀態(tài)。 (2)根據(jù)牛頓運動定律有,解得。 14答案及解析： 答案：(1)飛鏢投擲后做平拋運動,根據(jù)運動的分解。 在水平方向有, 在豎直方向有, 解得。 (2)若飛鏢做平拋運動在飛鏢盤的最右側(cè)擊中P點,對于飛鏢在水平方向有, 在豎直方向有, 解得,, 對于做勻速圓周運動的P點有,。 解析： 15答案及解析： 答案：(1)4.5N (2)3.0m/s (3)0.65m 解析：(1)設(shè)小球經(jīng)過C點的速度為,由機械能守恒定律得,在C點,由牛頓第二定律有,代入數(shù)據(jù)解得。 (2)小球由P到Q做平拋運動,則有 豎直方向,水平方向,代入數(shù)據(jù)解得。 (3)從A點到B點的過程中,由機械能守恒得,由B點到D點過程,由機械能守恒得,由D到P過程,有,代入數(shù)據(jù)解得,由幾何關(guān)系得。 13