高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練3 力與物體的曲線運(yùn)動(dòng)（含解析）-人教版高三物理試題

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1、專題能力訓(xùn)練3　力與物體的曲線運(yùn)動(dòng) (時(shí)間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~4題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,5~7題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得8分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分) 1.如圖所示,小船過(guò)河時(shí),船頭偏向上游與水流方向成α角,船相對(duì)于靜水的速度為v,其航線恰好垂直于河岸?，F(xiàn)水流速度稍有增大,為保持航線不變,且準(zhǔn)時(shí)到達(dá)對(duì)岸,下列措施可行的是(　　) A.減小α角,增大船速v B.增大α角,增大船速v C.減小α角,保持船速v不變 D.增大α角,保持船速v不變 答案:B 解析:由

2、題圖可知,水流速度稍有增大,為保持航線不變,可增大α角;要求準(zhǔn)時(shí)到達(dá)對(duì)岸,可增大船速v,選項(xiàng)B正確。 2.如圖所示,小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),內(nèi)側(cè)壁半徑為R,小球半徑為r,則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin=g(R+r) B.小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin=gR C.小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無(wú)作用力 D.小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力 答案:C 解析:小球在最高點(diǎn),由于外管或內(nèi)管都可以產(chǎn)生彈力作用,當(dāng)小球的速度等于0時(shí),內(nèi)管對(duì)小球產(chǎn)生彈力,大小為mg,故最小速度為

3、0,A、B錯(cuò)誤。小球在水平線ab以下管道運(yùn)動(dòng),由于沿半徑方向的合力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,所以外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力,而內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無(wú)作用力,故C正確。小球在水平線ab以上管道運(yùn)動(dòng),由于沿半徑方向的合力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,當(dāng)速度非常大時(shí),內(nèi)側(cè)管壁可以沒(méi)有作用力,此時(shí)外側(cè)管壁有作用力,當(dāng)速度比較小時(shí),內(nèi)側(cè)管壁有作用力,故D錯(cuò)誤。 3.(2019·廣東六校聯(lián)考)如圖所示,質(zhì)量為m的物體P置于傾角為θ1的固定光滑斜面上,斜面足夠長(zhǎng),輕細(xì)繩跨過(guò)光滑定滑輪分別連接著P與動(dòng)力小車(chē),P與滑輪間的細(xì)繩平行于斜面,小車(chē)帶動(dòng)物體P以速率v沿斜面勻速運(yùn)動(dòng),下列判斷正確的是(　　) A.小車(chē)的速

4、率為v B.小車(chē)的速率為vcos θ1 C.小車(chē)速率始終大于物體P的速率 D.小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng) 答案:C 解析:將小車(chē)的速度沿繩子方向和垂直于繩子方向分解,沿繩子方向的速度大小等于P的速度大小,則有v=v車(chē)cosθ2,可知小車(chē)的速率與θ2有關(guān),不是勻變速運(yùn)動(dòng),且始終大于物體P的速率,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 4.如圖所示,在足夠長(zhǎng)的斜面上A點(diǎn),以水平速度v0拋出一個(gè)小球,不計(jì)空氣阻力,它落到斜面上的水平距離為x1。若將此球改用2v0水平速度拋出,落到斜面上的水平距離為x2,則x1∶x2為(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 答案:D 解析:設(shè)斜面傾

5、角為θ,則tanθ=yx=12gt2v0t=gt2v0,故t=2v0tanθg,水平位移x=v0t=2v02tanθg∝v02,故當(dāng)水平初速度由v0變?yōu)?v0后,水平位移變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,D項(xiàng)正確。 5.(2018·福建仙游模擬)如圖所示,用通過(guò)定滑輪的細(xì)繩拉動(dòng)穿在光滑固定豎直桿上的滑塊P,使滑塊向上做勻速運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.拉細(xì)繩的力越來(lái)越大 B.拉細(xì)繩的速度越來(lái)越大 C.拉細(xì)繩的力做的功大于克服滑塊重力做的功 D.拉細(xì)繩的力的功率等于克服滑塊重力做功的功率 答案:AD 解析:設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ,滑塊向上做勻速運(yùn)動(dòng),細(xì)繩拉力沿豎直向上的分力等

6、于重力,Fcosθ=mg,θ增大,拉力F增大,選項(xiàng)A正確;滑塊向上的速度v沿繩子和垂直繩子分解,沿繩子方向的分速度為vcosθ,θ增大,拉細(xì)繩的速度越來(lái)越小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因?yàn)榛瑝K勻速運(yùn)動(dòng),合外力做功為零,拉細(xì)繩的力做的功等于克服滑塊重力做的功,拉細(xì)繩的力的功率等于克服滑塊重力做功的功率,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 6.右圖是一固定的半圓形豎直軌道,AB為水平直徑,O為圓心,同時(shí)從A點(diǎn)水平拋出甲、乙兩個(gè)小球,速度分別為v1、v2,分別落在C、D兩點(diǎn),OC、OD與豎直方向的夾角均為37°,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)則(　　) A.甲、乙兩球下落到軌道的時(shí)間相等 B.甲、

7、乙兩球下落到軌道的速度變化量不相等 C.v1∶v2=1∶3 D.v1∶v2=1∶4 答案:AD 解析:由題圖可知,兩個(gè)物體下落的高度是相等的,根據(jù)h=12gt2可知,甲、乙兩球下落到軌道的時(shí)間相等,速度變化量Δv=gt相同,故A正確,B錯(cuò)誤;設(shè)圓形軌道的半徑為R,則A到C的水平位移分別為x1=R-Rsin37°=0.4R,x2=R+Rsin37°=1.6R,則x2=4x1;由v=xt可知,v2=4v1,故C錯(cuò)誤,D正確。 7.如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤(pán)上,沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A和B,它們與盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要發(fā)生滑動(dòng)時(shí),燒斷細(xì)線

8、,則 (　　) A.兩物體均沿切線方向滑動(dòng) B.物體B仍隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),同時(shí)所受摩擦力減小 C.兩物體仍隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),不會(huì)發(fā)生滑動(dòng) D.物體B仍隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),物體A發(fā)生滑動(dòng),離圓盤(pán)圓心越來(lái)越遠(yuǎn) 答案:BD 解析:當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要發(fā)生滑動(dòng)時(shí),A物體靠細(xì)線的拉力與圓盤(pán)的最大靜摩擦力的合力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng),B靠指向圓心的靜摩擦力和拉力的合力提供向心力,所以燒斷細(xì)線后,A所受最大靜摩擦力不足以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力,A要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),離圓盤(pán)圓心越來(lái)越遠(yuǎn),但是A所需要的向心力小于B的最大靜摩擦力,所以B仍保持相對(duì)圓盤(pán)靜止?fàn)顟B(tài),做

9、勻速圓周運(yùn)動(dòng),且靜摩擦力比繩子燒斷前減小,故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。故選B、D。 二、非選擇題(本題共3小題,共44分) 8.(13分)如圖所示,在水平地面上固定一傾角θ=37°、表面光滑的斜面,物體A以初速度v1沿斜面上滑,同時(shí)在物體A的正上方,有一物體B以初速度v2=2.4 m/s水平拋出。如果當(dāng)A上滑到最高點(diǎn)時(shí)恰好被B物體擊中。A、B均可看作質(zhì)點(diǎn),sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。求: (1)物體A上滑時(shí)的初速度v1; (2)物體A、B間初始位置的高度差h。 答案:(1)6 m/s　(2)6.8 m 解析:(1)物體A上滑過(guò)程中,由牛頓第

10、二定律得mgsinθ=ma① 設(shè)物體A滑到最高點(diǎn)所用時(shí)間為t,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式0=v1-at② 物體B做平拋運(yùn)動(dòng),如圖所示,由幾何關(guān)系可得 x=12v1tcos37°③ 其在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),則 x=v2t④ 聯(lián)立可得v1=6m/s。⑤ (2)物體B在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),則hB=12gt2⑥ 物體A在豎直方向的位移 hA=12v1tsin37°⑦ 如圖所示,由幾何關(guān)系可得 h=hA+hB⑧ 聯(lián)立得h=6.8m。⑨ 9.(14分)某電視臺(tái)策劃的娛樂(lè)節(jié)目的場(chǎng)地設(shè)施如圖所示,AB為水平直軌道,上面安裝有電動(dòng)懸掛器,可以載人運(yùn)動(dòng),下方水面上漂浮著一個(gè)半徑為R,鋪有海

11、綿墊的轉(zhuǎn)盤(pán),AB向下的投影通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的中心,轉(zhuǎn)盤(pán)軸心離平臺(tái)的水平距離為l,平臺(tái)邊緣與轉(zhuǎn)盤(pán)平面的高度差為h。選手抓住懸掛器后,按動(dòng)開(kāi)關(guān),在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下從A點(diǎn)沿軌道做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。起動(dòng)后2 s懸掛器脫落。設(shè)人的質(zhì)量為m(看作質(zhì)點(diǎn)),人與轉(zhuǎn)盤(pán)間的最大靜摩擦力為μmg,重力加速度為g。 (1)假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤(pán)上瞬間相對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)速度立即變?yōu)榱?為保證他落在任何位置都不會(huì)被甩下轉(zhuǎn)盤(pán),轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍? (2)已知h=3.2 m,R=0.9 m,g取10 m/s2,當(dāng)a=2 m/s2時(shí)選手恰好落到轉(zhuǎn)盤(pán)的圓心上,求l。 答案:(1)ω≤μgR　(2)7.2 m

12、解析:(1)設(shè)人落在圓盤(pán)邊緣處不致被甩下,臨界情況下,最大靜摩擦力提供向心力,則有μmg=mω2R 解得ω=μgR 故ω限制的范圍為ω≤μgR。 (2)勻加速過(guò)程 x1=12at2=12×2×22m=4m vC=at=4m/s 平拋過(guò)程h=12gt22得 t2=0.8s x2=vCt2=4×0.8m=3.2m 故l=x1+x2=7.2m。 10.(17分)(2019·湖北武漢部分高三聯(lián)考)如圖甲所示,固定的光滑半圓軌道的直徑PQ沿豎直方向,其半徑R的大小可以連續(xù)調(diào)節(jié),軌道N處裝有壓力傳感器,其位置始終與圓心O等高。質(zhì)量m車(chē)=1 kg、長(zhǎng)度l=3 m的小車(chē)靜置在光滑水平地面上

13、,小車(chē)上表面與P點(diǎn)等高,小車(chē)右端與P點(diǎn)的距離s=2 m。一質(zhì)量m=2 kg的小滑塊以v0=6 m/s的水平初速度從左端滑上小車(chē),當(dāng)小車(chē)與墻壁碰撞后小車(chē)立即停止運(yùn)動(dòng)。在R取不同值時(shí),壓力傳感器讀數(shù)F與1R的關(guān)系如圖乙所示。已知小滑塊與小車(chē)表面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,重力加速度g取10 m/s2。求: (1)小滑塊到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度v1的大小; (2)圖乙中a和b的值。 答案:(1)4 m/s　(2)a=1.25,b=40 解析:(1)小滑塊滑上小車(chē)后將做勻減速直線運(yùn)動(dòng),小車(chē)將做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)小滑塊的加速度大小為a1,小車(chē)加速度的大小為a2,由牛頓第二定律得 對(duì)小滑塊有μmg=ma

14、1,則a1=2m/s2 對(duì)小車(chē)有μmg=m車(chē)a2,則a2=4m/s2 設(shè)小車(chē)與滑塊經(jīng)時(shí)間t速度相等,則v0-a1t=a2t 滑塊的位移x1=v0t-12a1t2 小車(chē)的位移x2=12a2t2 代入數(shù)據(jù)解得t=1s,x1=5m,x2=2m 由于x2=s,x1=l+s,說(shuō)明小滑塊恰到小車(chē)的最右端時(shí),小滑塊與小車(chē)共速,車(chē)與墻相碰,即小滑塊到達(dá)P點(diǎn)的速度v1=v0-a1t=4m/s。 (2)設(shè)小滑塊到達(dá)N點(diǎn)的速度為vN,對(duì)此時(shí)的滑塊受力分析,由牛頓第二定律可得F=mvN2R 對(duì)小滑塊從P點(diǎn)到N點(diǎn)過(guò)程,應(yīng)用機(jī)械能守恒定律可得mgR=12mv12?12mvN2 聯(lián)立解得F=mv12R-2mg 則圖乙中的b=2mg=40 圖線斜率k=ba=mv12=32,解得a=1.25。