（通用版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題分層突破練3 力與曲線運動（含解析）

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1、專題分層突破練3力與曲線運動A組1.某同學(xué)在體育場上拋出鉛球,鉛球的運動軌跡如圖所示。已知鉛球在B點時的速度與加速度方向相互垂直,且AB、BC、CD間的高度差之比為112。忽略空氣阻力,下列說法正確的是()A.鉛球在AB與BC間速度的變化量不同B.鉛球在BC間速度的變化量大于在CD間速度的變化量C.從A到D,鉛球的水平分速度先減小后增大D.從A到D,鉛球速度與加速度方向間的夾角先增大后減小2.(2019山東濱州二模)如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一曲面,曲面方程為y=x2,在y軸上有一點P,坐標(biāo)為(0,6 m)。從P點將一小球水平拋出,初速度為1 m/s。則小球第一次打在曲面上的位置為(不計空氣阻力

2、,g取10 m/s2)()A.(3 m,3 m)B.(2 m,4 m)C.(1 m,1 m)D.(1 m,2 m)3.(2019山東德州二模)中國的面食文化博大精深,種類繁多,其中“山西刀削面”堪稱天下一絕,傳統(tǒng)的操作手法是一手托面,一手拿刀,直接將面削到圓柱狀開水鍋里。示意圖如圖所示,小面圈剛被削離時距開水鍋的高度為h,與鍋沿的水平距離為L,鍋的半徑也為L,將削出的小面圈的運動視為平拋運動,且小面圈都落入鍋中,重力加速度為g,則下列關(guān)于所有小面圈在空中運動的描述錯誤的是()A.運動的時間都相同B.速度的變化量都相同C.落入鍋中時,最大速度是最小速度的3倍D.若初速度為v0,則Lg2hv03L

3、g2h4.如圖,從O點以初速度v1、v2拋出兩個小球(可視為質(zhì)點),最終它們分別落在圓弧上的A點和B點,已知OA與OB互相垂直,且OA與豎直方向成角,則兩小球初速度之比v1v2為()A.tan B.cot C.tan tanD.cos tan5.(2019四川廣元三模)如圖所示為用絞車拖物塊的示意圖。連接物塊的細(xì)線被纏繞在輪軸上,輪軸逆時針轉(zhuǎn)動從而拖動物塊。已知輪軸的半徑R=0.5 m,細(xì)線始終保持水平;被拖動物塊質(zhì)量m=1 kg,與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5,細(xì)線能承受的最大拉力為10 N;輪軸的角速度隨時間變化的關(guān)系是=kt,k=2 rad/s2,g取10 m/s2,以下判斷正確的是()A

4、.細(xì)線對物塊的拉力是5 NB.當(dāng)物塊的速度增大到某一值后,細(xì)線將被拉斷C.物塊做勻速直線運動D.物塊做勻加速直線運動,加速度大小是1 m/s26.(2019湖北荊州沙市中學(xué)沖刺卷)如圖,兩小球P、Q從同一高度分別以v1和v2的初速度水平拋出,都落在了傾角=37的斜面上的A點,其中小球P垂直打到斜面上,則v1、v2大小之比為()A.98B.89C.32D.237.(2019遼寧大連二模)游樂場有一種叫做“快樂飛機”的游樂項目,模型如圖所示。已知模型飛機質(zhì)量為m固定在長為L的旋臂上,旋臂與豎直方向夾角為,當(dāng)模型飛機以角速度繞中央軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時,下列說法正確的是()A.模型飛機受到重力

5、、旋臂的作用力和向心力B.旋臂對模型飛機的作用力方向一定與旋臂垂直C.旋臂對模型飛機的作用力大小為mg2+4L2sin2D.若夾角增大,則旋臂對模型飛機的作用力減小8.(多選)質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b系于一輕質(zhì)木架上的A點和C點,如圖所示。當(dāng)輕桿繞軸BC以角速度勻速轉(zhuǎn)動時,小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,繩a在豎直方向、繩b在水平方向。當(dāng)小球運動到圖示位置時,繩b被燒斷,同時桿也停止轉(zhuǎn)動,則()A.小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運動B.在繩被燒斷瞬間,a繩中張力突然減小C.若角速度較小,小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動D.若角速度較大,小球可以在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)做圓周運動9.(多

6、選)如圖所示,質(zhì)量均為m的小木塊A和B(均可看作質(zhì)點)用長為L的輕繩連接,置于水平圓盤的同一半徑上,A與豎直軸的距離為L,此時繩子恰好伸直無彈力?，F(xiàn)讓木塊A、B隨圓盤一起以角速度繞豎直軸做勻速轉(zhuǎn)動,木塊與圓盤間的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍,重力加速度大小為g。則()A.木塊A受到的摩擦力始終指向圓心B.木塊B所受摩擦力大小總等于木塊A所受摩擦力大小的兩倍C.木塊A、B所受的摩擦力始終相等D.若=2kg3L,則木塊A、B將要相對圓盤發(fā)生滑動B組10.(多選)(2019江蘇四校聯(lián)考)如圖所示,長為l的輕桿,一端固定一個質(zhì)量為m的小球,另一端有固定轉(zhuǎn)動軸O,輕桿可在豎直面內(nèi)繞轉(zhuǎn)動軸O無摩擦轉(zhuǎn)動

7、。質(zhì)量為m的物塊放置在光滑水平面上。開始時,使小球靠在物塊的光滑側(cè)面上,輕桿與水平面夾角45,用手控制物塊靜止。然后釋放物塊,在之后球與物塊運動的過程中,下列說法正確的是()A.球與物塊分離前,球與物塊速度相等B.球與物塊分離前,物塊速度逐漸增大C.球與物塊分離前,桿上彈力逐漸增大D.球與物塊分離瞬間,球加速度等于重力加速度g11.(多選)如圖所示,將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端,輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的小環(huán),小環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上,光滑定滑輪與直桿的距離為d?，F(xiàn)將小環(huán)從與定滑輪等高的A處由靜止釋放,當(dāng)小環(huán)沿直桿下滑距離也為d時(圖中B處),下列說法正確的是()A.小環(huán)剛釋放時輕繩

8、中的張力一定大于2mgB.小環(huán)到達B處時,重物上升的高度也為dC.小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比等于2D.小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比等于2212.嘉年華上有一種回力球游戲,如圖所示,A、B分別為一固定在豎直平面內(nèi)的光滑半圓形軌道的最高點和最低點,B點距水平地面的高度為h,某人在水平地面C點處以某一初速度拋出一個質(zhì)量為m的小球,小球恰好水平進入半圓軌道內(nèi)側(cè)的最低點B,并恰好能過最高點A后水平拋出,又恰好回到C點拋球人手中。若不計空氣阻力,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,求:(1)小球剛進入半圓形軌道最低點B時軌道對小球的支持力;(2)半圓形軌道的半徑;(3)小球拋出時的初速度大小

9、。專題分層突破練3力與曲線運動1.B解析 AB與BC間的高度相同,則在AB與BC間的運動時間相同,根據(jù)v=gt可知,速度的變化量相同,選項A錯誤;BC的高度小于CD,BC與CD的高度差之比為12,則在BC之間的運動時間大于CD之間的運動時間,由v=gt可知鉛球在BC間速度的變化量大于在CD間速度的變化量,選項B正確;鉛球在水平方向做勻速運動,則從A到D,鉛球的水平分速度不變,選項C錯誤;鉛球的加速度方向豎直向下,則從A到D,鉛球速度與加速度方向間的夾角一直減小,選項D錯誤;故選B。2.C解析 設(shè)小球經(jīng)過時間t打在斜面上M(x,y)點,則水平方向:x=v0t,豎直方向上:6-y=12gt2,又因

10、為y=x2,可解得x=1m,y=1m,故C正確;A、B、D錯誤。3.C解析 運動的時間由高度決定,所有小面圈在空中運動的時間都相同,故選項A正確;根據(jù)v=gt可得所有小面圈的速度的變化量都相同,故選項B正確;因為水平位移的范圍為LxL+2R=3L,則水平最小初速度為vmin=Lt=Lg2h,水平最大初速度為:vmax=3Lt=3Lg2h,則水平初速度的范圍為:Lg2hv03Lg2h;落入鍋中時,最大速度vm=vmax2+2gh=9L2g2h+2gh,最小速度為vm=vmin2+2gh=L2g2h+2gh,故選項D正確,C錯誤。因本題選錯誤的選項,故選C。4.C解析 兩小球被拋出后都做平拋運動,

11、設(shè)容器半徑為R,兩小球運動時間分別為t1、t2。對球1:Rsin=v1t1,Rcos=12gt12,對球2:Rcos=v2t2,Rsin=12gt22,解以上四式可得:v1v2=tantan,C正確。5.D解析 由題意知,物塊的速度v=R=2t0.5=1t;又v=at,故可得a=1m/s2,故C錯誤,D正確;由牛頓第二定律可得:T-f=ma,地面摩擦阻力f=mg=0.5110N=5N,故可得物塊受繩子拉力T=6NTm=10N,則細(xì)線不會被拉斷,故A、B錯誤。6.A解析 兩球拋出后都做平拋運動,兩球從同一高度拋出落到同一點,它們在豎直方向的位移相等,小球在豎直方向做自由落體運動,由于豎直位移h相

12、等,它們的運動時間t=2hg相等;對球Q:tan37=yx=12gt2v2t=gt2v2,解得:v2=23gt;球P垂直打在斜面上,則有:v1=vytan=gttan37=34gt則:v1v2=34gt23gt=98,故A正確,B、C、D錯誤。7.C解析 向心力是效果力,是合力作用,物體實際不受向心力作用,A錯誤;飛機在水平面內(nèi)勻速圓周運動,豎直方向平衡,所以桿的一個分力平衡了飛機的重力,另一個分力提供了飛機勻速圓周運動的向心力,所以旋臂對模型飛機的作用力方向不一定與旋臂垂直,B錯誤;根據(jù)B選項分析旋臂對模型飛機的作用力大小:F=(mg)2+(m2Lsin)2=mg2+4L2sin2,C正確;

13、根據(jù)選項C的分析,夾角增大,旋臂對模型飛機的作用力增大,D錯誤。8.CD解析 小球原來在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,繩b被燒斷后,小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動或做圓周運動,故A錯誤;繩b被燒斷前,小球在豎直方向沒有位移,加速度為零,a繩中張力等于重力,在繩b被燒斷瞬間,a繩中張力與重力的合力提供小球的向心力,而向心力豎直向上,繩a的張力將大于重力,即張力突然增大,故B錯誤;若角速度較小,小球原來的速度較小,小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動,故C正確;若角速度較大,小球原來的速度較大,小球可能在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)做圓周運動,故D正確。9.AD解析 當(dāng)角速度較小時,AB均靠靜

14、摩擦力提供向心力,由于B轉(zhuǎn)動的半徑較大,則B先達到最大靜摩擦力,角速度繼續(xù)增大,則繩子出現(xiàn)拉力,當(dāng)A的靜摩擦力達到最大時,角速度增大,AB開始發(fā)生滑動,可知木塊A受到的靜摩擦力方向一直指向圓心,故A正確。在繩子出現(xiàn)張力前,木塊A、B的角速度相等,半徑之比為12,則靜摩擦力之比為12,當(dāng)繩子出現(xiàn)張力后,木塊A、B的靜摩擦力之比不是12,故B、C錯誤。當(dāng)木塊A的摩擦力達到最大時,木塊A、B開始滑動,對木塊A有:kmg-T=mL2,對木塊B有:T+kmg=m2l2,解得=2kg3L,故D正確。10.BD解析 設(shè)球的速度為v,輕桿與地面夾角為,因為物塊與球的水平速度相等,由運動的分解:vx=vsin,

15、所以分離前,球與物塊速度不相等,A錯誤;由于地面光滑,球水平方向只受到桿對球的彈力,所以分離前,物塊受力即加速度始終向左,一直加速,B正確;當(dāng)恰好分離時,水平加速度為零,彈力為零,球只受重力,加速度為g,C錯誤,D正確。11.AC解析 由題意,釋放時小環(huán)向下加速運動,則重物將加速上升,對重物由牛頓第二定律可知繩中張力一定大于重力2mg,所以A正確;小環(huán)到達B處時,重物上升的高度應(yīng)為繩子豎直部分縮短的長度,即h=2d-d,所以B錯誤;根據(jù)題意,沿繩子方向的速度大小相等,將小環(huán)在B處的速度沿繩子方向與垂直于繩子方向正交分解有vBcos=v重,即vBv重=1cos=2,所以C正確,D錯誤。12.答案

16、 (1)6mg,方向為豎直向上(2)2h(3)23gh解析 (1)設(shè)半圓形軌道的半徑為R,小球經(jīng)過A點時的速度為vA,小球經(jīng)過B點時的速度為vB,小球經(jīng)過B點時軌道對小球的支持力為FN。在A點,mg=mvA2R解得vA=gR從B點到A點的過程中,根據(jù)動能定理有:-mg2R=12mvA2-12mvB2解得vB=5gR在B點,FN-mg=mvB2R解得FN=6mg,方向為豎直向上。(2)C到B的逆過程為平拋運動,有h=12gtBC2A到C的過程,有h+2R=12gtAC2又vBtBC=vAtAC解得R=2h。(3)設(shè)小球拋出時的初速度大小為v0,從C到B的過程中,根據(jù)動能定理有-mgh=12mvB2-12mv02解得v0=23gh。9