2022年高考沖刺物理百題精練 專題03 拋體運(yùn)動、圓周運(yùn)動、天體運(yùn)動（含解析）

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1、2022年高考沖刺物理百題精練 專題03 拋體運(yùn)動、圓周運(yùn)動、天體運(yùn)動（含解析） 1．如圖所示，光滑圓弧軌道最低點(diǎn)與光滑斜面在B點(diǎn)用一段光滑小圓弧平滑連接，可認(rèn)為沒有能量的損失，圓弧半徑為R=0.5m，斜面的傾角為450，現(xiàn)有一個可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m=0.1kg的小球從斜面上A點(diǎn)由靜止釋放，通過圓弧軌道最低點(diǎn)B時對軌道的壓力為6N．以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系如圖所示(g=l0m/s2)求： （1）小球最初自由釋放位置A離最低點(diǎn)B的高度h. （2）小球運(yùn)動到C點(diǎn)時對軌道的壓力的大??； （3）小球從離開C點(diǎn)至第一次落回到斜面上，落點(diǎn)的坐標(biāo)是多少? 1.【解析】 考點(diǎn)：本題旨在考

2、查豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動、動能定理、平拋運(yùn)動。 2．如圖所示，參加某電視臺娛樂節(jié)目的選手從較高的平臺以v0=8m/s的速度從A點(diǎn)水平躍出后，沿B點(diǎn)切線方向進(jìn)入光滑圓弧軌道，沿軌道滑到C點(diǎn)后離開軌道。已知A、B之間的豎直高度H=1.8m，圓弧軌道半徑R=10m，選手質(zhì)量50kg，不計(jì)空氣阻力，g=10m/s2，求： （1）選手從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的時間及到達(dá)B點(diǎn)的速度； （2）選手到達(dá)C時對軌道的壓力。 2. 【解析】 3．如圖所示為車站使用的水平傳送帶裝置的示意圖?？嚲o的傳送帶始終保持3.0m/s的恒定速率運(yùn)行，傳送帶的水平部分AB距水平地面的高度為h=0.45m?，F(xiàn)有一行李包(

3、可視為質(zhì)點(diǎn))由A端被傳送到B端，且傳送到B端時沒有被及時取下，行李包從B端水平拋出(不計(jì)空氣阻力，g取l0m/s2)則： （1）若行李包從B端水平拋出的初速度v=3.0m/s，求它在空中運(yùn)動的時間和飛出的水平距離； （2）若行李包以V0=1.0m／s的初速度從A端向右滑行，包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0．20，要使它從 B端拋出后，飛出的水平距離等于（1）問中所求的水平距離，求傳送帶的長度L應(yīng)滿足的條件。 3.【解析】 試題分析：（1）行李包從B端水平拋出后有

4、 運(yùn)動時間t=0.3s 水平距離 x=0.9m （2）方法一：由牛頓定律μmg=ma 和運(yùn)動學(xué)公式 解得L=2m 傳送帶的長度 方法二：由動能定理 解得 考點(diǎn)：牛頓第二定律；動能定理. 4．一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上沿半徑開有一條寬度

5、為2mm的均勻狹縫．將激光器與傳感器上下對準(zhǔn)，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束．在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時，傳感器接收到一個激光信號，并將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后畫出相應(yīng)圖線。圖（a）為該裝置示意圖，圖（b)為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號強(qiáng)度，圖中Δt1=1.0×10-3s，Δt2=0.8×10-3s。 （1）利用圖(b)中的數(shù)據(jù)求1s時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度； （2）說明激光器和傳感器沿半徑移動的方向； （3）求圖(b)中第三個激光信號的寬度Δt3。

6、 4. 【解析】 試題分析：（1）由圖線讀得，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動周期T＝0.8s　　　　　　① 角速度 　　 　?、? （2）激光器和探測器沿半徑由中心向邊緣移動(理由為：由于脈沖寬度在逐漸變窄，表明光信號能通過狹縫的時間逐漸減少，即圓盤上對應(yīng)探測器所在位置的線速度逐漸增加，因此激光器和探測器沿半徑由中心向邊緣移動)。 （3）設(shè)狹縫寬度為d，探測器接收到第i個脈沖時距轉(zhuǎn)軸的距離為r1，第i個脈沖的寬度為△ti，激光器和探測器沿半徑的運(yùn)動速度為v． 　　　　　　　　 ③ r3－r2＝r2－r1＝vT 　　　　　　　?、?

7、 r2－r1＝　　　　　　　　　　　 　　　　　　　?、? r3－r2＝ 　　　　　　　　⑥ 由④、⑤、⑥式解得： 5．如圖是利用傳送帶裝運(yùn)煤塊的示意圖。其中，傳送帶的從動輪與主動輪圓心之間的距離為s=3m，傳送帶與水平方向間的夾角θ=37°，煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.8，傳送帶的主動輪和從動輪半徑相等，主動輪軸頂端與運(yùn)煤車底板間的豎直高度H = 1.8 m ，與運(yùn)煤車車箱中心的水平距離x = 0.6m?，F(xiàn)在傳送帶底端由靜止釋放一煤塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）。煤塊恰好在輪的最高點(diǎn)水平拋出并落在車箱中心，取g = 10 m/s2，sin37°=

8、0.6 , cos37°= 0.8，求： （l）主動輪的半徑； （2）傳送帶勻速運(yùn)動的速度； （3）煤塊在傳送帶上直線部分運(yùn)動的時間。 5. 【解析】 試題分析：（1）要使煤塊在輪的最高點(diǎn)做平拋運(yùn)動，則煤塊到達(dá)輪的最高點(diǎn)時對輪的壓力為零，由牛頓第二定律，得 代人數(shù)據(jù)得R=0.1m (2）由平拋運(yùn)動的公式，得 代入數(shù)據(jù)解得 v=1m/s 由牛頓第二定律得 代入數(shù)據(jù)解得a=0.4m/s2 由 得s1=1.25m

9、煤塊加速運(yùn)動的時間t1=2.5s 煤塊勻速運(yùn)動的位移為 s2=s-s1=1.75m, ( 1 分)可求得煤塊勻速運(yùn)動的時間t2=1.75s 煤塊在傳送帶上直線部分運(yùn)動的時間 t=t1+t2 解得 t=4.25s 考點(diǎn)：牛頓第二定律的應(yīng)用. 6．如圖所示，ABCD豎直放置的光滑絕緣細(xì)管道，其中AB部分是半徑為R的圓弧形管道，BCD部分是固定的水平管道，兩部分管道恰好相切于B。水平面內(nèi)的M、N、B三點(diǎn)連線構(gòu)成邊長為L等邊三角形，MN連線過C點(diǎn)且垂直于BCD。兩個帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷分別固定在M、N兩點(diǎn)，電荷量分別為和?，F(xiàn)把質(zhì)量為、電荷

10、量為的小球（小球直徑略小于管道內(nèi)徑，小球可視為點(diǎn)電荷），由管道的A處靜止釋放，已知靜電力常量為，重力加速度為。求： （1）小球運(yùn)動到B處時受到電場力的大?。? （2）小球運(yùn)動到C處時的速度大?。? （3）小球運(yùn)動到圓弧最低點(diǎn)B處時，小球?qū)艿缐毫Φ拇笮　? 6. 【解析】 試題分析：（1）設(shè)小球在圓弧形管道最低點(diǎn)B處分別受到和的庫侖力分別為F1和F2。則 ① 小球沿水平方向受到的電場力為F1和F2的合力F,由平行四邊形定則得 ② 聯(lián)立①②得 ③ （2）管道所在的豎直平面是和形成的合電場的一個等勢面，小球在管道中運(yùn)動時，小球受到

11、的電場力和管道對它的彈力都不做功，只有重力對小球做功，小球的機(jī)械能守恒，有 ④ 解得 ⑤ （3）設(shè)在B點(diǎn)管道對小球沿豎直方向的壓力的分力為，在豎直方向?qū)π∏驊?yīng)用牛頓第二定律得 ⑥ ⑦ 聯(lián)立⑤⑥⑦解得 ⑧ 設(shè)在B點(diǎn)管道對小球在水平方向的壓力的分力為，則 ⑨ 圓弧形管道最低點(diǎn)B處對小球的壓力大小為 ⑩ 由牛頓第三定律可得小球?qū)A弧管道最低點(diǎn)B的壓力大小為： 考點(diǎn)：庫侖定律；機(jī)械能守恒定律；牛頓定律。 7．如圖所示，光滑斜面傾角為30

12、°，與粗糙的水平面AB平滑相接，水平軌道右側(cè)有一個豎直固定半圓軌道BCD（C為BD的中點(diǎn)），與水平面相切于B點(diǎn)，水平面B點(diǎn)放置一個質(zhì)量為2m的物塊2，現(xiàn)有質(zhì)量為m的物塊1從斜面的P點(diǎn)由靜止釋放，下滑到斜面底端A點(diǎn)時的速度為7m/s，物塊1與物塊2正碰后以1m/s速度反彈，設(shè)碰撞時間極短，已知物塊1與水平面AB間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4，AB的長度l=3m， g=10m/s2，求： （1）物塊1由靜止釋放下滑到斜面底端所用的時間； （2）物塊1與物塊2碰撞后，物塊2速度的大小； （3）若要使物塊2沿半圓軌道運(yùn)動時不脫離軌道，半圓軌道半徑取值條件。 7.【解析】 試題分析：（1）設(shè)物

13、塊在斜面上下滑的加速度為a，滑到斜面底端所用的時間為t，由牛頓第二定律得， mgsin30°=ma，① 由運(yùn)動學(xué)公式得，v=at，② 聯(lián)立①②式并代入數(shù)據(jù)解得t=1.4s．③ （2）設(shè)物塊1運(yùn)動到B點(diǎn)時速度為v1，與2碰后速度為v1′，碰后物塊2的速度為 v2， 對物塊1，由動能定理有：?μmgl＝mv12?mv2，④ 規(guī)定向右為正方向，對物塊1、2系統(tǒng)運(yùn)用動量守恒定律得，mv1=2mv2-mv1′⑤ 聯(lián)立④⑤式并代入數(shù)據(jù)解得v2=3m/s．??? ⑥ （3）滑塊2在圓周運(yùn)動上運(yùn)動時不脫離圓周，有兩種情況： ①滑塊2在圓周上運(yùn)動時不超過C點(diǎn)，設(shè)半徑為R1，滿足?2mv22≤2

14、mgR1，⑦ 代入數(shù)據(jù)解得R1≥0.45m． ②滑塊2在圓周上運(yùn)動時能通過D點(diǎn)，設(shè)半徑為R2，滿足2mg≤2m，⑧ 由能量守恒有：2mg2R2＝2mv22?2mvD2??? ⑨ 聯(lián)立⑧⑨代入數(shù)據(jù)解得R2≤0.18m． 綜上所述，要使物塊2沿半圓軌道運(yùn)動時不脫離軌道，半圓軌道半徑取值條件為：R≥0.45m或R≤0.18m． 考點(diǎn)：牛頓第二定律；動量守恒定律；能量守恒定律. 8．如圖所示，一根長為L的絕緣輕繩的一端固定在O點(diǎn)，另一端連接著一個帶正電的小球，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，其質(zhì)量為m，電荷量為q。在O點(diǎn)正上方和正下方距O點(diǎn)L處，各固定一個絕緣彈性擋板A和B，兩個擋板尺寸很小，均豎直放置

15、。此裝置處在一個豎直勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小為，方向最初豎直向上?，F(xiàn)將小球拉到O點(diǎn)右側(cè)同一高度且距O點(diǎn)L處，給它一個豎直向上的初速度 。此后小球在A、B之間的右側(cè)區(qū)域豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動，并不時與A、B擋板碰撞，在小球與A、B擋板碰撞時，通過兩擋板上安裝的傳感器和控制電路，控制電場方向在碰后瞬間反向，不計(jì)碰撞中的能量損失，重力加速度為g，求： （1）小球與A擋板第一次碰前瞬間，繩中拉力F1為多少？ （2）小球與B擋板第一次碰前瞬間，繩中的拉力F2為多少？ （3）若輕繩可以承受的最大拉力為50mg，則在繩斷之前，小球與B擋板碰撞了多少次？ 8.（1）2mg（2）12mg（3）5

16、 【解析】 試題分析：（1）小球第一次與A碰之前，且方向相反，做勻速圓周運(yùn)動 所以小球與A板第一次碰前，速度為 （2）小球從與A板第一次碰后到與B板第一次碰前的過程中 解得 小球與B板第一次碰前 解得： （3）小球從與B板第一次碰后到與A板第二次碰前，且方向相反，做勻速圓周運(yùn)動。 球與A板第二次碰前 此時細(xì)繩中拉力 小球從與A板第二次碰后到與B板第二次碰前的過程中 小球與B板第二次碰前 綜上分析可知，小球每次與A、B板碰前，繩中拉力比上一次碰前增加 小球與B檔板第n次碰面，繩中拉力 若繩斷，則 聯(lián)立得： 小球在繩斷前與B擋板碰撞了5次。

17、 考點(diǎn)：本題旨在考查豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動。 9．如圖所示，光滑半圓形軌道處于豎直平面內(nèi)，半圓軌道與光滑的水平地面相切于半圓的端點(diǎn)A。一質(zhì)量為m的小球在水平地面上的C點(diǎn)受水平向左的恒力F由靜止開始運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到A點(diǎn)時撤去恒力F，小球沿豎直半圓軌道運(yùn)動到軌道最高點(diǎn)B點(diǎn)，最后又落在水平地面上的D點(diǎn)（圖中未畫出）。已知A、C間的距離為L,重力加速度為g。 （1） 若軌道半徑為R，求小球到達(dá)圓軌道B點(diǎn)時對軌道的壓力FN; （2） 為使小球能運(yùn)動到軌道最高點(diǎn)B，求軌道半徑的最大值Rm； （3） 軌道半徑R多大時，小球在水平地面上的落點(diǎn)D到A點(diǎn)的距離最大？最大距離xm是多少？ 9. 【解析】 試題分析：（1）設(shè)小球到達(dá)B點(diǎn)時速度為vB，根據(jù)動能定理有 設(shè)B點(diǎn)時軌道對小球的壓力為，對小球在B點(diǎn)時進(jìn)行受力分析如圖，則有 根據(jù)牛頓第三定律可知小球?qū)壍赖膲毫?，方向豎直向上 （2）小球能夠到達(dá)最高點(diǎn)的條件是 故軌道半徑的最大值 （3）從B點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動，落地時間 D到A的距離 考點(diǎn)：本題考查動能定理、圓周運(yùn)動