2022年高三物理一輪復習備考 第五單元 拋體運動 圓周運動 滬科版

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1、2022年高三物理一輪復習備考 第五單元 拋體運動 圓周運動 滬科版 選擇題部分共13小題。在每小題給出的四個選項中,1~8小題只有一個選項正確,9~13小題有多個選項正確;全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯或不答的得0分。 1.圖為某運動員在水平冰面上滑行時的運動軌跡,圖中關于運動員的速度方向和合力方向的畫法可能正確的是 解析:曲線運動的速度方向沿軌跡的切線方向,合力方向指向軌跡的凹面,選項D正確。 答案:D 2.天車吊著貨物沿水平方向向右勻速行駛,同時天車上的起吊電動機吊著貨物正在勻速上升,則地面上的人觀察到貨物運動的軌跡,可能是下列圖中的 解析:兩個勻速直線運

2、動的合運動是勻速直線運動,選項C正確。 答案:C 3.降落傘在勻速下降過程中遇到水平方向吹來的風,若風速越大,則降落傘 A.下落的時間越短　　　　　　　　　　B.下落的時間越長 C.落地時的速度越小 D.落地時的速度越大 解析:由運動的獨立性知水平方向風速的大小對豎直運動沒有影響,降落傘下落的時間不變,選項A、B錯誤;水平速度大一些,合速度也大一些,選項D正確、C錯誤。 答案:D 4.如圖所示,一質量為m的小滑塊從半徑為R的固定的粗糙圓弧形軌道的a點勻速率滑到b點,則下列說法中正確的是 A.它所受的合力的大小是恒定的 B.向心力的大小逐漸增大 C.向心力的大小逐漸減小

3、 D.向心加速度逐漸增大 解析:滑塊勻速率下滑,合力提供向心力,故滑塊的合力、向心力、向心加速度的大小均不變,選項A正確。 答案:A 5.一個質量為m的小鐵球從半徑為R的固定半圓形軌道上端邊緣由靜止下滑,當滑到半圓形軌道底部時,半圓形軌道底部所受壓力為鐵球重力的3倍,則此時鐵球的瞬時速度大小為 A.Rg　　　　　B.　　　　　C.　　　　　D. 解析:鐵球滑到底部時,支持力與重力的合力提供向心力,有3mg-mg=,解得v=,選項C正確。 答案:C 6.某人在距地面某一高度處以初速度v水平拋出一物體,物體落地時的速度大小為2v,則它在空中飛行的時間及拋出點距地面的高度分別為

4、 A., B., C., D., 解析:物體落地時,有(2v)2=v2+,得v豎=v,由于豎直方向的分運動是自由落體運動,得=2gh, v豎=gt,解得h=,t=,選項D正確。 答案:D 7.如圖所示,一個內壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動,有兩個質量相同的小球A和B緊貼著內壁分別在圖中所示的水平面內做勻速圓周運動,則 A.小球A的線速度必定大于小球B的線速度 B.小球A的角速度必定大于小球B的角速度 C.小球A的角速度必定等于小球B的角速度 D.小球A的線速度必定等于小球B的線速度 解析:A、B兩球的受力情況相同,也即A、B兩球的向心力相等,由F向==m

5、ω2r,知r越大、v越大,r越大、ω越小,選項A正確。 答案:A 8.某綜合娛樂節(jié)目中有這樣一種項目,選手需要借助懸掛在高處的繩飛躍到鴻溝對面的平臺上,如果已知選手的質量為m,選手抓住繩由靜止開始擺動,此時繩與豎直方向的夾角為α,如圖所示,不考慮空氣的阻力和繩的質量,選手可極視為質點。下列說法正確的是 A.選手擺到最低點時,繩子對選手的拉力大于mg B.選手擺到最低點時,繩子對選手的拉力大于選手對繩子的拉力 C.選手從初始位置擺到最低點的運動過程中所受重力的功率一直增大 D.選手從初始位置擺到最低點的運動過程為勻變速曲線運動 解析:選手擺到最低點時,繩子的拉力與重力的合力提供

6、向心力,故拉力大于重力,選項A正確;繩子對選手的拉力與選手對繩子的拉力是一對作用力與反作用力,大小相等,選項B錯誤;選手在擺動過程中,剛開始時,由于v為零,故重力的功率為零,到最低點時,因v與重力的方向垂直,重力的功率也為零,故重力的功率是先增大后減小,選項C錯誤;在下擺過程中,選手受到的合力是變化的,故不是勻變速曲線運動,選項D錯誤。 答案:A 9.如圖所示,“旋轉秋千”中的A、B兩個座椅質量相等,通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉圓盤上。不考慮空氣阻力的影響,當旋轉圓盤繞豎直的中心軸勻速轉動時,下列說法正確的是 A.A的線速度比B的小 B.A的周期比B的小 C.A與B的向心加速度

7、大小相等 D.懸掛A的纜繩所受的拉力比B的小 解析:A、B運動的角速度相同,周期也相同,而A的半徑小,故A的線速度較小,選項A正確、B錯誤;由a心=ω2r知ω相同,r越大、a心也越大,所需向心力也越大一些,可知繩對B的拉力大一些,選項C錯誤、D正確。 答案:AD 10.一個質點受到兩個互成銳角的力F1、F2的作用,由靜止開始運動,若保持二力的方向不變,某時刻將F1突然增大為2F1,則質點 A.一定做曲線運動 B.一定做勻變速運動 C.可能做勻速直線運動 D.可能做勻變速直線運動 解析:物體在恒力作用下做勻加速直線運動,當F1變?yōu)?F1時,合力的方向與原合力的方向不同,即此時的合

8、力方向與速度方向不同(成一夾角),故物體一定做曲線運動,合力仍為恒力,是勻變速運動,選項A、B正確。 答案:AB 11.輕桿的一端可繞光滑轉動軸O自由轉動,另一端固定一個小球。給小球一個初速度,使小球能在豎直面內繞O做圓周運動。a、b分別是小球運動軌跡的最高點和最低點。在a、b兩點處,輕桿對球的作用力效果可能為 A.a處為壓力,b處為壓力 B.a處為拉力,b處為拉力 C.a處為壓力,b處為拉力 D.a處和b處的作用力都為零 解析:在最低點b處,輕桿對小球的拉力和小球的重力的合力提供向心力,故在此處輕桿對小球必為拉力;在最高點a處,小球的運動速度大于時,輕桿對小球的力為拉力,小于時,輕

9、桿對小球的力為壓力,故選項B、C正確。 答案:BC 12.如圖甲所示,用一輕質繩拴著一質量為m的小球在豎直平面內做圓周運動(不計一切阻力),小球運動到最高點時繩對小球的拉力為T,小球在最高點的速度大小為v,其T-v2圖象如圖乙所示,則 甲　　　　　　　　　　乙 A.輕質繩長為 B.當地的重力加速度為 C.當v2=c時,輕質繩的拉力大小為+a D.當v2=c時,輕質繩的拉力大小為-a 解析:當v2=0時,繩對小球的拉力應為-mg,即有-mg=-a,得g=,選項B錯誤;當v2=b時,繩的拉力為零,重力提供向心力,即有mg=,得L==,選項A正確;當v2=c時,有F+mg=,有

10、F=-mg=-a,選項C錯誤、D正確。 答案:AD 13.如圖甲所示,質量相等、大小可忽略的a、b兩小球用不可伸長的等長輕質細線懸掛起來,使小球a在豎直平面內來回擺動,小球b在水平面內做勻速圓周運動,連接小球b的繩子與豎直方向的夾角和小球a擺動時繩子偏離豎直方向的最大夾角都為θ,運動過程中兩繩子的拉力大小隨時間變化的關系如圖乙中c、d所示。則下列說法正確的是 A.圖乙中直線d表示繩子對小球a的拉力大小隨時間變化的關系 B.圖乙中曲線c表示繩子對小球a的拉力大小隨時間變化的關系 C.θ可以是任意值 D.θ應為60° 解析:a球在擺動過程中拉力的大小是變化的,而b球在運動過程中的

11、拉力大小是保持不變的,故選項B正確、A錯誤;繩對a球的拉力的最大值與繩對b球的拉力大小要相等,有mg+=,即mg+m×2g(1-cos θ)=,解得θ=60°,選項D正確、C錯誤。 答案:BD 第Ⅱ卷　(非選擇題　共48分) 非選擇題部分共4小題,把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位。 14.(10分)如圖所示,一小球自平臺上水平拋出,恰好落在臨近平臺的一傾角為α=53°的光滑斜面頂端,并剛好沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平臺的高度差h=0.8 m,g=1

12、0 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,求: (1)小球水平拋出時的初速度v0的大小是多少。 (2)斜面頂端與平臺邊緣的水平距離s是多少。 解:(1)小球落到斜面頂端時的豎直分速度為: v豎==4 m/s　(2分) 而小球的初速度v0等于此時的水平分速度,有: v0=v平==3 m/s?！?3分) (2)從拋出到運動到斜面頂端的時間t==0.4 s　(3分) 故斜面頂端與平臺邊緣的水平距離s=v0t=1.2 m。　(2分) 15.(10分)如圖所示,長為L的細繩上端系一質量不計的環(huán),環(huán)套在光滑水平桿上,在細線的下端吊一個質量為m的鐵球(可視作質點),

13、球離地面的高度h=L?，F讓環(huán)與球一起以v=的速度向右運動,在A處環(huán)被擋住后立即停止。已知A離右墻的水平距離也為L,當地的重力加速度為g,不計空氣阻力。 (1)在環(huán)被擋住立即停止時,則繩對小球的拉力為多大? (2)若在環(huán)被擋住的瞬間細線突然斷裂,則在以后的運動過程中,球的第一次碰撞點離墻角B點的距離是多少? 解:(1)在環(huán)被擋住而立即停止時,小球立即以速率v繞A點做圓周運動,根據牛頓第二定律和圓周運動的向心力公式,有: F-mg=　(2分) 解得:F=3mg。　(2分) (2)細繩斷裂后,小球做平拋運動。假設小球直接落到地面上,則: h=L=gt2　(1分) 球的水平位移x=vt

14、=2L>L　(1分) 故實際上小球應先碰到右墻,則L=vt'　(1分) 小球下落的高度h'=gt'2=　(1分) 所以球的第一次碰撞點距B的距離為:H=L-=L?！?2分) 16.(13分)為了研究過山車的原理,某同學提出下列設想:取一個與水平方向夾角α=37°、長L=2.0 m的粗糙傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連,出口為水平軌道DE,整個軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接,如圖所示。一個質量m=0.5 kg的小物塊以初速度v0=4.0 m/s,從某一高處水平拋出,到A點時的速度方向恰沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下,已知物塊與傾斜軌道間的動摩

15、擦因數μ=0.5。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)求小物塊到達B點時的速度大小。 (2)若小物塊在圓軌道最高點P處恰好無壓力,且在圓軌道最低點D時對D點的壓力為30 N,求圓軌道的半徑和小物塊在P處的速度大小。 解:(1)由A點時的速度方向恰沿AB方向,得: vA==5 m/s　(1分) 小物塊從A運動到B的過程,有: 2as=-　(2分) mgsin 37°-μmgcos 37°=ma　(2分) 解得:vB= m/s。　(2分) (2)小物塊對D點的壓力為30 N,有: FND-mg=m　(2分) vD=vB 可解得圓軌道

16、的半徑r=0.66 m　(1分) 小物塊對P點無壓力,有: mg=m　(2分) 解得小物塊在P處的速度大小vP= m/s。　(1分) 17.(15分)小明站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質量為m的小球,甩動手腕,使球在豎直平面內做圓周運動。當球某次運動到最低點時,繩突然斷掉,球飛行水平距離d后落地,如圖所示。已知握繩的手離地面的高度為d,手與球之間的繩長為d,重力加速度為g,忽略手的運動半徑和空氣阻力。 (1)求繩斷時球的速度大小v。 (2)問繩能承受的最大拉力為多大? (3)改變繩長,使球重復上述運動,若繩仍在球運動到最低點時斷掉,要使球拋出的水平距離

17、最大,繩長應是多少?最大水平距離為多少? 解:(1)設繩斷后球的飛行時間為t,由平拋運動的規(guī)律,有: 在豎直方向上,有d=gt2　(2分) 在水平方向上,有d=vt　(2分) 得v=?！?1分) (2)設繩能承受的最大拉力大小為T,這也是球受到繩的最大拉力的大小 球做圓周運動的半徑R=d 由圓周運動的向心力公式,有 T-mg=m　(2分) 得T=mg?！?2分) (3)設繩長為l,繩斷時球的速度大小為v3,繩能承受的最大拉力不變,有: T-mg=　(1分) 得v3=　(1分) 繩斷后球做平拋運動,豎直位移為d-l,設水平位移為x,時間為t1,則: d-l=g　(1分) x=v3t1　(1分) 得x=4　(1分) 當l=時,x有最大值xmax=d?！?1分)