2022年高考物理二輪復習 專題強化四 曲線運動

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1、2022年高考物理二輪復習 專題強化四 曲線運動 一、選擇題：本題共10小題，每小題5分，在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求的，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分． 1．[2018·棠湖中學第二次模擬]如圖所示，“倫敦眼”(The London Eye)是世界著名的觀景摩天輪，它總高度135米(443英尺)，屹立于倫敦泰晤士河南畔的蘭貝斯區(qū)．現(xiàn)假設摩天輪正繞中間的固定軸做勻速圓周運動，則對于坐在座椅上觀光的游客來說，正確的說法是(　　) A．因為摩天輪做勻速轉動，所以游客受力平衡 B．當摩天輪轉到最高點時，游客處于失重狀態(tài) C．因為摩天輪做勻速轉動，所

2、以游客的機械能守恒 D．當摩天輪轉到最低點時，座椅對游客的支持力小于所受的重力 2．(多選)[2018·蚌埠市第一次質(zhì)檢]運動軌跡既不是拋物線也不是圓周的曲線運動，稱為一般的曲線運動，研究一般的曲線運動，可以把曲線分隔成許多小段，分析質(zhì)點在每一小段的運動時，下列方法錯誤的是(　　) A．每一小段的運動可以看成直線運動 B．每一小段運動中物體受到的合力為零 C．每一小段運動中物體受到恒力的作用 D．每一小段運動可以看成圓周運動的一部分 3．[2018·黃山市一模]小趙同學在研究某物體運動時，正確地畫出了右圖的運動軌跡圖象，經(jīng)判斷軌跡為二次函數(shù)圖象．已知該物體在某方向做勻速直線運

3、動，則下列關于物體可能的運動情況描述(圖線)，正確的是(　　) 4．[2018·天津市和平區(qū)一模]某人站在地面上斜向上拋出一小球，球離手時的速度為v0，落地時的速度為vt.忽略空氣阻力，下圖中能正確描述速度矢量變化過程的是(　　) 5．[2018·北京市密云一模]應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入．例如你用手掌平托一蘋果，保持這樣的姿勢在豎直平面內(nèi)按順時針方向做勻速圓周運動．關于蘋果從最高點c到最右側點d運動的過程，下列說法中正確的是(　　) A．手掌對蘋果的摩擦力越來越大 B．蘋果先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài) C．手掌對蘋果的支持力越來越

4、小 D．蘋果所受的合外力越來越大 6．[2018·天水市第一中學二模]如圖所示，A、B兩小球從相同髙度，以相同速率、同時水平相向拋出．經(jīng)過時間t在空中相遇，若不改變兩球拋出點的位置和拋出的方向，A球的拋出速率變?yōu)樵瓉淼?B球的拋出速率變?yōu)樵瓉淼?倍，則兩球從拋出到相遇經(jīng)過的時間為(　　) A.t B.t C．t D. t 7．[2018·河南一模]繩索套馬原是蒙古牧民的生產(chǎn)方式，近些年來逐漸演化為體育活動．套馬過程可簡化為如圖所示的物理模型，套馬者騎在馬背上以速度v追趕提前釋放的烈馬，同時揮動套馬圈使套馬圈圍繞套馬者在水平面內(nèi)做角速度為ω，半徑為r的勻速圓周運動，追逐一段時間

5、后套馬者和烈馬的距離s保持不變，待套馬圈運動到烈馬正后方時，套馬者松開套馬圈，最終成功套住烈馬，已知運動過程中，套馬者和烈馬行進路線平行，松手后套馬圈在空中的運動可以看成平拋運動，重力加速度為g，下列說法正確的是(　　) A．套馬圈平拋運動的時間為 B．套馬圈平拋運動的時間為 C．套馬圈平拋運動的初速度為v＋rω D．套馬圈平拋運動的初速度為 8．[2018·四川省高三“聯(lián)測促改”二模]如圖所示，天花板上有一可自由轉動的光滑小環(huán)Q，一輕繩穿過Q，兩端分別連接質(zhì)量為m1、m2的A、B小球．兩小球分別在各自的水平面內(nèi)做圓周運動，它們周期相等．則A、B小球到Q的距離l1、l2的比值

6、為(　　) A. B. C. D. 9．[2018·湖北省八校聯(lián)考]如圖，小球甲從A點水平拋出，同時將小球乙從B點自由釋放，兩小球先后經(jīng)過C點時速度大小相等，方向夾角為30°，已知B、C高度差為h，兩小球質(zhì)量相等，不計空氣阻力，由以上條件可知(　　) A．小球甲做平拋運動的初速度大小為2 B．甲、乙兩小球到達C點所用時間之比為1： C．A、B兩點高度差為 D．兩小球在C點時重力的瞬時功率大小相等 10．(多選)[2018·安徽三模]如圖所示，一根輕桿，在其B點系上一根細線，細線長為R，在細線下端連上一質(zhì)量為m小球．以輕桿的A點為頂點，使輕桿旋轉起來，其B點在

7、水平面內(nèi)做勻速圓周運動，輕桿的軌跡為一個母線長為L的圓錐，輕桿與中心軸AO間的夾角為α.同時小球在細線的約束下開始做圓周運動，輕桿旋轉的角速度為ω，小球穩(wěn)定后，細線與輕桿間的夾角β＝2α.重力加速度用g表示，則下列說法錯誤的是(　　) A．細線對小球的拉力為 B．小球做圓周運動的周期為 C．小球做圓周運動的線速度與角速度的乘積為gtan2α D．小球做圓周運動的線速度與角速度的比值為(L＋R)sinα 二、實驗題：本題1小題，共6分． 11．[2018·湖南師大附中模擬]一個噴漆桶能夠向外噴射不同速度的油漆霧滴，某同學決定測量霧滴的噴射速度，他采用如圖1所示的裝置，一個直徑為d＝4

8、0 cm的紙帶環(huán)，安放在一個可以按照不同轉速轉動的固定轉臺上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫A，在狹縫A的正對面畫一條標志線，如圖1所示．在轉臺開始轉動達到穩(wěn)定轉速時，向側面同樣開有狹縫B的固定紙盒中噴射油漆霧滴，當狹縫A轉至與狹縫B正對平行時，霧滴便通過狹縫A勻速運動打在紙帶的內(nèi)側面留下痕跡(若此過程轉臺轉過不到一圈)．將紙帶從轉臺上取下來，展開平放，并與毫米刻度尺對齊，如圖2所示． (1)設噴射到紙帶上的油漆霧滴痕跡到標志線的距離為s，則從圖2可知，其中速度最大的霧滴到標志線的距離s＝________cm. (2)如果轉臺轉動的周期為T，則這些霧滴噴射速度的計算表達式為v0＝________

9、________________________________________________________________(用字母表示)． (3)如果以縱坐標表示霧滴的速度v0，橫坐標表示霧滴距標志線距離的倒數(shù)，畫出v0－圖線，如圖3所示，則可知轉臺轉動的周期為T＝________s. 三、計算題：本題共4小題，共44分． 12．(12分)[2018·佛山市順德區(qū)一模]如圖，兩條長直相交匯成直角的摩托車水平賽道，寬均為6 m，圓弧PQ、MN與賽道外邊緣的兩條直線相切，圓弧PQ經(jīng)過賽道內(nèi)邊緣兩條直線的交點O2，雨后路面比較濕滑，摩托車與賽道間的動摩擦因數(shù)為0.6，設最大靜摩擦力等于滑

10、動摩擦力，賽車手(可視為質(zhì)點)在直道上做直線運動，彎道上做勻速圓周運動，重力加速度g＝10 m/s2，＝1.4，＝2.6. (1)若以最短時間從P點運動到Q點，應選A路線還是B路線？(不用說明理由) (2)沿著A路線通過彎道MN的最大速率不能超過多少？ (3)以30 m/s的速度在直線賽道上沿箭頭方向勻速行駛，若要沿B路線安全行駛，則進入P點前至少多遠開始剎車？ 13．(10分)[2018·貴州省黔東南州二模]如圖所示，讓擺球從圖中的C位置由靜止開始擺下，擺到最低點D處，擺線剛好拉斷，小球在粗糙的水平面上由D點向右做勻減速運動滑向

11、A點，到達A孔進入半徑R＝0.3 m的豎直放置的光滑圓弧軌道，當擺球進入圓軌道立即關閉A孔，已知擺線長為L＝2.5 m，θ＝60°，小球質(zhì)量為m＝1 kg，小球可視為質(zhì)點，D點與小孔A的水平距離s＝2 m，g取10 m/s2，試求： (1)擺線能承受的最大拉力為多大？ (2)要使擺球能進入圓軌道并能通過圓軌道的最高點，求粗糙水平面摩擦因數(shù)μ的范圍． 14．(12分)[2018·濟南一模]如圖所示，在水平面內(nèi)有一平臺可繞豎直的中心軸以角速度ω＝3.14 rad/s旋轉．在平臺內(nèi)沿半徑方向開兩個溝槽，質(zhì)量為0.01 kg的小球A放置在粗糙的溝槽內(nèi)，球與

12、溝槽的動摩擦因數(shù)為0.5；質(zhì)量為0.04 kg的小球B放置在另一光滑的溝槽內(nèi)．長度為1 m的細線繞過平臺的中心軸，其兩端與兩球相連．設平臺中心軸是半徑可忽略的細軸，且光滑，球A始終相對圓盤保持靜止．(g＝3.142 m/s2.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)求： (1)球A到軸O的距離多大時，小球A恰好不受摩擦力？ (2)球A到軸O的最大距離為多少？ 15．(10分)[2018·洛陽市模擬]如圖所示，一光滑水平的平臺AB右端連接有一內(nèi)壁光滑的細圓管軌道BCD，其中BC和CD均為半徑R＝0.5 m的1/4圓周．D端與水平光滑地面DE相接．E端通過光滑

13、小圓弧與一粗糙斜面EF相接，斜面與水平面的傾角可在銳角范圍內(nèi)變化(調(diào)節(jié)好后即保持不變)．一質(zhì)量為m＝0.1 kg的小物塊(大小略小于細圓管道內(nèi)徑)以v0＝5 m/s進入管道．小物塊與斜面的滑動摩擦系數(shù)為μ＝，g取10 m/s2，不計空氣阻力． (1)求物塊通過B點時對細管道的壓力大小和方向； (2)當θ取何值時，小物塊在EF上向上運動的位移最??？求出最小位移． 專題強化四　曲線運動 1．B　摩天輪做勻速轉動，合力充當向心力，受力不平衡，A選項錯誤；當摩天輪轉到最高點時，向心加速度向下，游客處于失重狀態(tài)，B選項正確；摩天輪做勻速轉動，動

14、能不變，重力勢能變化，游客的機械能不守恒，C選項錯誤；當摩天輪轉到最低點時，向心加速度向上，座椅對游客的支持力大于所受的重力，D選項錯誤． 2．BC　根據(jù)微元法可知，把曲線分隔成許多小段，每一小段的運動可以看成直線運動，根據(jù)曲線運動的規(guī)律可知，物體受到的合力不為零，物體不能受到恒力作用，B、C選項錯誤；每一小段運動也可以看成圓周運動的一部分，D選項正確． 3．A　分析運動軌跡圖象可知，物體做曲線運動，受力指向軌跡的內(nèi)側，A選項中，y軸正方向的分速度逐漸減小，故合力指向y軸負方向，符合題意；B選項中，y軸負方向的分速度逐漸減小，故合力指向y軸正方向，不符合題意；C選項中，x軸正方向的分速度先

15、增大后減小，合力先是指向x軸正方向逐漸減小，后是指向x軸負方向逐漸增大，不符合題意；同理，D選項中，合力先是指向x軸正方向，后是指向x軸負方向，不符合題意． 4．C　小球做斜上拋運動，根據(jù)運動的合成與分解知識可知，水平方向上做勻速直線運動，豎直方向上做豎直上拋運動，速度的變化發(fā)生在豎直方向上，根據(jù)矢量三角形可知，矢量的變化方向應沿豎直方向，C選項正確． 5．A　蘋果做勻速圓周運動，從c到d的過程中，加速度始終指向圓心，大小不變，在水平方向上的分加速度逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律知，摩擦力越來越大，A選項正確；從c到d的過程中，豎直方向的加速度向下，故蘋果處于失重狀態(tài)，B選項錯誤；從c到d的過

16、程中，豎直向下的加速度逐漸減小，即重力和支持力的合力逐漸減小，支持力越來越大，C選項錯誤；蘋果做勻速圓周運動，合外力大小不變，D選項錯誤． 6．B　兩球在空中相遇，即在同一時間，豎直方向上下降相同的高度，水平方向上運動相同的距離，x＝2vt，若不改變兩球拋出點的位置和拋出的方向，A球的拋出速率變?yōu)樵瓉淼?，B球的拋出速率變?yōu)樵瓉淼?倍，則x＝vt′＋2vt′，解得，t′＝t，B選項正確． 7．C　分析題意可知，如圖所示： 根據(jù)幾何關系可知，套馬圈水平方向上的位移x＝，套馬圈相對于烈馬的水平速度v0＝rω，套馬圈做平拋運動的時間t＝＝，A、B選項錯誤；套馬者和烈馬的距離s保持不變，即套馬

17、前，兩者具有相同的速度，則套馬圈平拋運動的初速度v′＝v＋rω，C選項正確，D選項錯誤． 8．D　一根繩子的張力F是相等的，對于A球，F(xiàn)sinθ1＝m12l1sinθ1，對于B球，F(xiàn)sinθ2＝m22l2sinθ2，聯(lián)立可知，m1l1＝m2l2，即＝，D選項正確． 9．C　小球乙運動到C點的速度為vC＝，小球甲做平拋運動，初速度v0＝vsin30°＝，A選項錯誤；小球甲運動到C點的豎直速度vy＝vcos30°＝，運動時間t甲＝＝·，小球乙運動到C點的時間t乙＝，之比為2，B選項錯誤；小球甲下落高度h甲＝＝h，則A、B兩點的高度差為，C選項正確；兩小球在C點的豎直分速度不等，故重力的瞬時速

18、率不等，D選項錯誤． 10．ABC　小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，根據(jù)幾何關系可知，F(xiàn)cosα＝mg，解得細線對小球的拉力F＝，A選項錯誤；小球運動的周期與輕桿旋轉的周期相同，T＝，B選項錯誤；小球做圓周運動的線速度與角速度的乘積為向心加速度，即mgtanα＝mvω，解得vω＝gtanα，C選項錯誤；小球做圓周運動的線速度與角速度的比值即是半徑，根據(jù)幾何關系可知，r＝(L＋R)sinα，D選項正確． 11．(1)2.10　(2)　(3)1.6 解析：(1)霧滴運動一直徑的長度，速度越大，運行的時間越短，轉臺轉過的弧度越小，打在紙帶上的點距離標志線的距離越小．速度最大的霧滴到標志線的距離s

19、＝2.10 cm. (2)如果轉臺轉動的周期為T，則霧滴運動的時間為t＝＝，噴槍噴出霧滴的速度v0＝＝. (3)由上式變形為，v0＝＝·，v0－圖象中斜率k＝＝，解得，T＝1.6 s. 12．(1)B路線合理　(2)6 m/s　(3)64.5 m 解析：(1)賽車手沿A、B路線運動時，線速度大小相等，故路徑短的用時較短，選B路線合理． (2)賽車手以速度v1沿著A路線通過彎道MN時，最大靜摩擦力提供向心力． μmg＝m，解得，v1＝6 m/s. (3)賽車手以速度v2沿著B路線通過彎道時，最大靜摩擦力提供向心力，μmg＝m. 根據(jù)幾何關系可知，(r2－6)＝r2. 賽車手以初

20、速度v0＝30 m/s，加速度μg，做勻減速直線運動到P點，位移為x. 根據(jù)運動學公式可知，v－v＝2ax. 聯(lián)立解得，x＝64.5 m. 13．(1)20 N　(2)μ≤0.25 解析：(1)擺球由C到D運動過程做圓周運動，擺球的機械能守恒， mgL(1－cosθ)＝mv. 擺球在D點時，由牛頓第二定律可得， Fm－mg＝m 聯(lián)立兩式解得，F(xiàn)m＝2mg＝20 N. (2)小球剛好能通過圓軌道的最高點時，在最高點由牛頓第二定律可得， mg＝m. 小球從D到圓軌道的最高點過程中，由動能定理得， －μmgs－2mgR＝mv2－mv. 解得，μ＝0.25. 即要使擺球能進

21、入圓軌道并能通過圓軌道的最高點，μ≤0.25. 14．(1)0.8 m　(2)0.9 m 解析：(1)球A恰好不受摩擦力時，細線的拉力提供向心力，F(xiàn)T＝mAω2rA. 研究球B的受力情況，F(xiàn)T＝mBω2(L－rA)． 聯(lián)立解得，rA＝0.8 m. (2)球A到軸O的距離最大時，向心力最大，即最大靜摩擦力和細線拉力的合力提供向心力， Ff＋F′T＝mAω′2rA′. 研究球B的受力情況，F(xiàn)′T＝mBω′2(L－rA′)． 聯(lián)立解得，rA′＝0.9 m. 球A到軸O的最大距離為0.9 m. 15．(1)4 N，豎直向上　(2)60°，m 解析：(1)以小球為研究對象，在B點受兩個力作用，設軌道對小球的彈力豎直向下： F＋mg＝m，得F＝4 N 由牛頓第三定律，物塊對軌道的壓力大小為 F′＝4 N，方向豎直向上 (2)設物塊到達DE時的速度大小為v，由動能定理得： mg·2R＝mv2－mv，得v＝3m/s 沿斜面上滑：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma 上滑位移大小S＝ 聯(lián)立可得S＝ 由數(shù)學知識可得，當θ＝60°時 有Smin＝m