2024高考物理二輪復(fù)習(xí)專題分層突破練3力與曲線運(yùn)動(dòng)含解析

PAGE8-專題分層突破練3力與曲線運(yùn)動(dòng)A組1.(2024福建廈門模擬)在演示“做曲線運(yùn)動(dòng)的條件”的試驗(yàn)中,有一個(gè)在水平桌面上向右做直線運(yùn)動(dòng)的小鐵球,第一次在其速度方向上放置條形磁鐵,其次次在其速度方向上的一側(cè)放置條形磁鐵,如圖所示,虛線表示小鐵球的運(yùn)動(dòng)軌跡。視察試驗(yàn)現(xiàn)象,以下敘述正確的是()A.第一次試驗(yàn)中,小鐵球的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)B.其次次試驗(yàn)中,小鐵球的運(yùn)動(dòng)是類平拋運(yùn)動(dòng),其軌跡是一條拋物線C.該試驗(yàn)說(shuō)明做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向沿軌跡的切線方向D.該試驗(yàn)說(shuō)明物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是物體受到的合外力的方向與速度方向不在同始終線上2.(2024湖南常德高三二模)投壺是古代士大夫宴飲時(shí)做的一種投擲嬉戲,也是一種禮儀。某人向放在水平地面的正前方壺中水平投箭(很短,可看作質(zhì)點(diǎn)),結(jié)果箭劃著一條弧線提前落地了。不計(jì)空氣阻力,為了能把箭拋進(jìn)壺中,則下次再水平拋箭時(shí),他可能做出的調(diào)整為()A.減小初速度,拋出點(diǎn)高度變小B.減小初速度,拋出點(diǎn)高度不變C.初速度大小不變,降低拋出點(diǎn)高度D.初速度大小不變,提高拋出點(diǎn)高度3.(2024北京密云高三下學(xué)期模擬)如圖所示是一個(gè)探討向心力與哪些因素有關(guān)的DIS試驗(yàn)裝置示意圖,其中質(zhì)量為m的圓柱體放置在未畫出的光滑圓盤邊緣,繩子跨過(guò)處于圓盤圓心且能隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的無(wú)摩擦滑輪,一端連接小圓柱體,另一端連接力傳感器,使圓柱體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,光電傳感器測(cè)定的是圓柱體的線速度,要求畫出的圖像便于探討。關(guān)于這個(gè)試驗(yàn)下列說(shuō)法不正確的是()A.探討向心力與半徑的關(guān)系時(shí),保持圓柱體線速度和質(zhì)量肯定,應(yīng)畫F-r圖像B.探討向心力與線速度的關(guān)系時(shí),保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑肯定,應(yīng)畫F-v2圖像C.探討向心力與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),保持圓柱體線速度和運(yùn)動(dòng)半徑肯定,應(yīng)畫F-m圖像D.如能保證兩個(gè)傳感器同步記錄,則圓筒不做勻速圓周運(yùn)動(dòng)同樣可以完成該試驗(yàn)?zāi)康?.(2024山東濟(jì)南期末)如圖所示為固定在水平地面上的圓弧形容器,容器兩端A、C在同一高度上,B為容器的最低點(diǎn),圓弧上E、F兩點(diǎn)也處在同一高度,容器的AB段粗糙,BC段光滑。一個(gè)可以看成質(zhì)點(diǎn)的小球,從容器內(nèi)的A點(diǎn)由靜止釋放后沿容器內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)到F以上、C點(diǎn)以下的H點(diǎn)(圖中未畫出),則()A.小球運(yùn)動(dòng)到H點(diǎn)時(shí)加速度為零B.小球運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí)的向心加速度與運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)時(shí)大小相等C.小球運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí)的切向加速度與運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)時(shí)大小相等D.小球運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí)的切向加速度比運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)時(shí)的小5.(2024山東濟(jì)寧高三下學(xué)期5月模擬)如圖所示,小球甲從A點(diǎn)水平拋出,小球乙從B點(diǎn)自由釋放,兩小球先后經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度大小相等,方向夾角為45°,已知A、C高度差為h,不計(jì)空氣阻力,由以上條件可知B、A兩點(diǎn)高度差為()A.14h B.12h C.h6.(2024山東青島高三下學(xué)期統(tǒng)一質(zhì)量檢測(cè))全國(guó)多地在歡迎援鄂抗疫英雄凱旋時(shí)實(shí)行了“飛機(jī)過(guò)水門”的高級(jí)別禮儀,寓意為“接風(fēng)洗塵”。某次儀式中,水從兩輛大型消防車中斜向上射出,經(jīng)過(guò)3s水到達(dá)最高點(diǎn),不計(jì)空氣阻力和水柱間的相互影響,若水射出后第1s內(nèi)上上升度為h,g取10m/s2,則水通過(guò)前15h段用時(shí)為(A.0.5s B.(2-3)sC.(3-22)s D.0.2s7.游樂(lè)場(chǎng)有一種叫作“歡樂(lè)飛機(jī)”的游樂(lè)項(xiàng)目,模型如圖所示。已知模型飛機(jī)質(zhì)量為m,固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)的旋臂上,旋臂與豎直方向夾角為θ,當(dāng)模型飛機(jī)以角速度ω繞中心軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.模型飛機(jī)受到重力、旋臂的作用力和向心力B.旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力方向肯定與旋臂垂直C.旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力大小為mgD.若夾角θ增大,則旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力減小B組8.(2024山東濟(jì)南高三下學(xué)期模擬)獰貓彈跳力驚人,棲息在干燥的曠野和沙漠,擅長(zhǎng)捕獲鳥(niǎo)類。一只獰貓以某一初速度斜向上與水平地面成θ角跳離地面,落地前其最大高度為h,最大水平位移為x。不考慮空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是()A.保持起跳速度大小不變,增大θ角,獰貓?jiān)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間不變B.保持起跳速度大小不變,增大θ角,獰貓?jiān)诳罩械淖畲蟾叨萮增大C.保持起跳角度θ不變,增大起跳速度,x與h的比值減小D.保持起跳角度θ不變,增大起跳速度,x與h的比值增大9.如圖所示,水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的小物體A、B通過(guò)輕彈簧連接,并靜止在轉(zhuǎn)臺(tái)上,現(xiàn)從靜止起先緩慢增大轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速(在每個(gè)轉(zhuǎn)速下都可認(rèn)為轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)),已知A、B的質(zhì)量分別為m、2m,A、B與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,A、B離轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離分別為1.5r、r,已知彈簧的原長(zhǎng)為1.5r,勁度系數(shù)為k,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,以下說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)B受到的摩擦力為零時(shí),A受到的摩擦力方向沿半徑指向轉(zhuǎn)臺(tái)中心B.B先相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)生滑動(dòng)C.當(dāng)A、B均相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí),允許的最大角速度為kD.A剛好要滑動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為210.(多選)如圖所示,長(zhǎng)為l的輕桿,一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,另一端接有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸O,輕桿可在豎直面內(nèi)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)。質(zhì)量為m的物塊放置在光滑水平面上。起先時(shí),使小球靠在物塊的光滑側(cè)面上,輕桿與水平面夾角45°,用手限制物塊靜止。然后釋放物塊,在之后球與物塊運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.球與物塊分別前,球與物塊速度相等B.球與物塊分別前,物塊速度漸漸增大C.球與物塊分別前,桿上彈力漸漸增大D.球與物塊分別瞬間,球加速度等于重力加速度g11.如圖甲所示,陀螺可在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落,似乎軌道對(duì)它施加了魔法一樣,被稱為“魔力陀螺”。它可等效為一質(zhì)點(diǎn)在圓軌道外側(cè)運(yùn)動(dòng)的模型,如圖乙所示。在豎直平面內(nèi)固定的強(qiáng)磁性圓軌道半徑為R,A、B兩點(diǎn)分別為軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)沿軌道外側(cè)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),受圓軌道的強(qiáng)磁性引力始終指向圓心O且大小恒為F,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)以速率v=gR通過(guò)A點(diǎn)時(shí),對(duì)軌道的壓力為其重力的7倍,不計(jì)摩擦和空氣阻力,重力加速度為g。(1)求質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量;(2)質(zhì)點(diǎn)能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,若磁性引力大小恒定(大小未知),試證明質(zhì)點(diǎn)對(duì)A、B兩點(diǎn)的壓力差為定值;(3)若磁性引力大小恒為2F,為確保質(zhì)點(diǎn)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),求質(zhì)點(diǎn)通過(guò)B點(diǎn)最大速率。12.(2024北京人大附中高三下學(xué)期質(zhì)檢)某游樂(lè)設(shè)施如圖所示,由半圓形APB和直線形BC細(xì)圓管組成的細(xì)圓管軌道固定在水平桌面上(圓半徑比細(xì)圓管內(nèi)徑大得多),軌道內(nèi)壁光滑。已知APB部分的半徑R=0.8m,BC段長(zhǎng)L=1.6m。彈射裝置將一質(zhì)量m=0.2kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速度v0從A點(diǎn)彈入軌道,小球從C點(diǎn)離開(kāi)軌道水平拋出,落地點(diǎn)D離C點(diǎn)的水平距離為s=1.6m,桌子的高度h=0.8m,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2。求:(1)小球水平初速度v0的大小。(2)小球在半圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的角速度ω的大小以及從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間t。(3)小球在半圓形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)圓管對(duì)小球的作用力F的大小。參考答案專題分層突破練3力與曲線運(yùn)動(dòng)1.D解析第一次試驗(yàn)中,小鐵球受到沿著速度方向的引力作用,做直線運(yùn)動(dòng),并且引力隨著距離的減小而變大,加速度變大,則小鐵球的運(yùn)動(dòng)是非勻變速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;其次次試驗(yàn)中,小鐵球所受的磁鐵的引力方向總是指向磁鐵,是變力,故小球的運(yùn)動(dòng)不是類平拋運(yùn)動(dòng),其軌跡也不是一條拋物線,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;該試驗(yàn)說(shuō)明物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是物體受到的合外力的方向與速度方向不在同始終線上,但是不能說(shuō)明做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向沿軌跡的切線方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。2.D解析設(shè)小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0,拋出點(diǎn)離壺的高度為h,水平位移為x,則平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=2hg,水平位移為x=v0t=v02hg,由題可知,要使水平位移增大,則當(dāng)減小初速度或初速度大小不變時(shí),3.A解析依據(jù)向心力公式結(jié)合牛頓其次定律有F=mv2r,可知探討向心力與半徑的關(guān)系時(shí),保持圓柱體線速度和質(zhì)量肯定,應(yīng)畫F-1r圖像,二者為線性關(guān)系,便于探討,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;探討向心力與線速度的關(guān)系時(shí),保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑肯定,應(yīng)畫F-v2圖像,選項(xiàng)B正確;探討向心力與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),保持圓柱體線速度和運(yùn)動(dòng)半徑肯定,應(yīng)畫F-m4.D解析小球運(yùn)動(dòng)到H點(diǎn)時(shí),所受合外力不為零,則加速度不為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小球運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí)的速度和運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)時(shí)的速度大小不相等,依據(jù)a=v2R可知,向心加速度不相等,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)E、F兩點(diǎn)所在的曲面的切面的傾角均為θ,則在F點(diǎn)的切向加速度aF=gsinθ;在E點(diǎn)的切向加速度aE=gsinθ-μgcosθ,即小球運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí)的切向加速度比運(yùn)動(dòng)到5.C解析小球甲做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),由h=12gt2可得甲運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t甲=2hg,豎直分速度vy=gt甲=2gh,據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解可知,甲在C點(diǎn)的速度v甲=vycos45°=2gh=v乙,乙球做自由落體運(yùn)動(dòng),下落高度h'=v乙226.C解析經(jīng)過(guò)3s水到達(dá)最高點(diǎn),則水射出時(shí)豎直方向初速度為vy0=gt=10×3m/s=30m/s,第1s內(nèi)上上升度為h=vy0+vy12t1=30+(30-10×1)2×1m=25m,設(shè)水通過(guò)前15h后的豎直分速度大小為vy,則有-2g×h5=7.C解析向心力是效果力,是旋臂作用力與模型飛機(jī)重力的合力,A錯(cuò)誤;飛機(jī)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),豎直方向平衡,所以旋臂的一個(gè)分力平衡了飛機(jī)的重力,另一個(gè)分力供應(yīng)了飛機(jī)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,所以旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力方向不肯定與旋臂垂直,B錯(cuò)誤;依據(jù)B選項(xiàng)分析,旋臂對(duì)模型飛機(jī)的作用力大小:F=(mg)2+(mω8.B解析獰貓做斜拋運(yùn)動(dòng),在豎直方向上有vy=v0sinθ=gt1,獰貓?jiān)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t=2t1=2v0sinθg,保持起跳速度大小不變,增大θ角,獰貓?jiān)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;獰貓?jiān)诳罩械淖畲蟾叨萮=12gt12=v02sin9.D解析當(dāng)B受到的摩擦力為零時(shí),由彈簧彈力供應(yīng)向心力,此時(shí)彈簧的彈力為F=kr,由牛頓其次定律可得kr=2mω2r,解得ω=k2m,此時(shí)A所受的向心力大小為FA=mω2·1.5r=34kr<kr,故A受到的摩擦力方向沿半徑背離轉(zhuǎn)臺(tái)中心,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B剛好要滑動(dòng)時(shí),所受摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力,彈簧彈力與靜摩擦力的合力供應(yīng)向心力,則由牛頓其次定律可得kr+μ·2mg=2mω12r,解得ω1=k2m+μgr;A剛好要滑動(dòng)時(shí),所受摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力,彈簧彈力與靜摩擦力的合力供應(yīng)向心力,則由牛頓其次定律可得kr+μmg=mω22·1.5r,解得ω2=2k3m+2μg310.BD解析設(shè)球的速度為v,輕桿與地面夾角為θ,因?yàn)槲飰K與球的水平速度相等,由運(yùn)動(dòng)的分解:vx=vsinθ,所以分別前,球與物塊速度不相等,A錯(cuò)誤;由于地面光滑,物塊水平方向只受到球?qū)ξ飰K的彈力,所以分別前,物塊受力即加速度始終向左,始終加速,B正確;當(dāng)恰好分別時(shí),水平加速度為零,彈力為零,球只受重力,加速度為g,C錯(cuò)誤,D正確。11.答案(1)m=F7g(2)見(jiàn)解析(3)vBm解析(1)在A點(diǎn):F+mg-FN=mv依據(jù)牛頓第三定律:FN=7mg②由①②式聯(lián)立得m=F7(2)質(zhì)點(diǎn)能完成圓周運(yùn)動(dòng),在A點(diǎn),依據(jù)牛頓其次定律:F'+mg-FNA=mv依據(jù)牛頓第三定律:FNA'=FNA⑤在B點(diǎn),依據(jù)牛頓其次定律:F'-mg-FNB=mv依據(jù)牛頓第三定律:FNB'=FNB⑦從A點(diǎn)到B點(diǎn)過(guò)程,依據(jù)機(jī)械能守恒定律:mg2R=12由④⑤⑥⑦⑧聯(lián)立得FNA'-FNB'=6mg為定值,得到證明。(3)在B點(diǎn),依據(jù)牛頓其次定律:2F-mg-FNB″=m當(dāng)FNB″=0,質(zhì)點(diǎn)速度最大,vB=vBm2F-mg=mv由③⑨⑩聯(lián)立得vBm=13gR12.答案(1)4m/s(2