2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題沖刺 考前基礎(chǔ)回扣練四 曲線運(yùn)動(dòng)(含解析)

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1、四 曲線運(yùn)動(dòng) 1. (人教版必修2 P7第2題改編)(多選)跳傘表演是人們普遍喜歡的觀賞性體育項(xiàng)目,如圖所示,當(dāng)跳傘員從直升機(jī)上由靜止跳下后,在下落過(guò)程中將會(huì)受到水平風(fēng)力的影響,下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.風(fēng)力越大,跳傘員下落時(shí)間越長(zhǎng),跳傘員可完成更多的動(dòng)作 B.風(fēng)力越大,跳傘員著地速度越大,有可能對(duì)跳傘員造成傷害 C.跳傘員下落時(shí)間與風(fēng)力無(wú)關(guān) D.跳傘員著地速度與風(fēng)力無(wú)關(guān) 答案 BC 解析 風(fēng)力是水平的,不改變豎直方向的運(yùn)動(dòng),所以跳傘員下落時(shí)間與風(fēng)力無(wú)關(guān),A錯(cuò)誤,C正確;跳傘員落地速度是水平速度與豎直速度的合成,二者相互垂直,風(fēng)力越大,水平速度越大,合速度越大,有可能對(duì)

2、跳傘員造成傷害,B正確,D錯(cuò)誤。 2.(教科版必修2 P18第2題)一架投放救援物資的飛機(jī)在某個(gè)受援區(qū)域的上空水平地勻速飛行,從飛機(jī)上每隔1 s投下1包救援物資,先后共投下4包,若不計(jì)空氣阻力,則4包物資落地前(  ) A.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線,它們的落地點(diǎn)是等間距的 B.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線,它們的落地點(diǎn)不是等間距的 C.在空中任何時(shí)刻總在飛機(jī)正下方排成豎直的直線,它們的落地點(diǎn)是等間距的 D.在空中任何時(shí)刻總在飛機(jī)正下方排成豎直的直線,它們的落地點(diǎn)不是等間距的 答案 C 解析 以勻速飛行的飛機(jī)為參考系,物資包做自由落體運(yùn)動(dòng),在空中任何時(shí)刻總在飛機(jī)正下方排成豎直的

3、直線,落地點(diǎn)間的距離x=v0t,其中v0是飛機(jī)的水平速度,t是1 s的時(shí)間間隔,可知它們的落地點(diǎn)是等間距的,C正確。 3. (人教版必修2 P25第3題改編)如圖所示,小物體A與水平圓盤保持相對(duì)靜止,跟著圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則A受力情況是(  ) A.重力、支持力 B.重力、向心力 C.重力、支持力、指向圓心的摩擦力 D.重力、支持力、向心力、摩擦力 答案 C 解析 物體受到重力、支持力、靜摩擦力,其中,指向圓心的靜摩擦力提供向心力,C正確。 4.(多選)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本模型,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.如圖a,汽車通過(guò)拱橋的最高點(diǎn)處于超重狀態(tài) B.如圖b所

4、示是一圓錐擺,增大θ,若保持圓錐的高不變,則圓錐擺的角速度不變 C.如圖c,汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)不需要限速 D.如圖d,汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎超過(guò)規(guī)定速度行駛時(shí),會(huì)向外側(cè)發(fā)生側(cè)滑 答案 BD 解析 汽車在拱橋最高點(diǎn),mg-FN=,知FN

5、摩擦力后也不足以充當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎的向心力,汽車會(huì)向外側(cè)發(fā)生側(cè)滑,D正確。 5.(源于人教版必修2 P26“插圖”)在修筑鐵路時(shí),彎道處的外軌會(huì)略高于內(nèi)軌。如圖所示,當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時(shí),內(nèi)、外軌均不會(huì)受到輪緣的擠壓,設(shè)此時(shí)的速度大小為v,重力加速度為g,兩軌所在面的傾角為θ,則(  ) A.該彎道的半徑r= B.當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí),規(guī)定的行駛速度大小改變 C.當(dāng)火車速率大于v時(shí),內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓 D.當(dāng)火車速率小于v時(shí),外軌將受到輪緣的擠壓 答案 A 解析 火車以規(guī)定速度拐彎時(shí)不側(cè)向擠壓車輪輪緣,靠重力和支持力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得mgtanθ=m,解得r

6、=,故A正確;根據(jù)牛頓第二定律得mgtanθ=m,解得v=,可知火車規(guī)定的行駛速度與質(zhì)量無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;當(dāng)火車速率大于v時(shí),重力和支持力的合力不夠提供向心力,此時(shí)外軌對(duì)火車有側(cè)壓力,輪緣擠壓外軌,故C錯(cuò)誤;當(dāng)火車速率小于v時(shí),重力和支持力的合力大于所需的向心力,此時(shí)內(nèi)軌對(duì)火車有側(cè)壓力,輪緣擠壓內(nèi)軌,故D錯(cuò)誤。 6.(人教版必修2 P25第2題改編)如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動(dòng),有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則以下說(shuō)法中正確的是(  ) A.A球的角速度等于B球的角速度 B.A球的線速度大于B球的線速度

7、 C.A球的運(yùn)動(dòng)周期小于B球的運(yùn)動(dòng)周期 D.A球?qū)ν脖诘膲毫Υ笥贐球?qū)ν脖诘膲毫? 答案 B 解析 先對(duì)小球受力分析,如圖所示,由圖可知,兩球的向心力都來(lái)源于重力mg和支持力FN的合力,建立如圖所示的坐標(biāo)系,則有: FNsinθ=mg① FNcosθ=mrω2=mr② 由①得FN=,小球A和B受到的支持力FN相等,由牛頓第三定律知,D錯(cuò)誤。由于支持力FN相等,結(jié)合②式知,A球運(yùn)動(dòng)的半徑大于B球運(yùn)動(dòng)的半徑,故A球的角速度小于B球的角速度,A球的運(yùn)動(dòng)周期大于B球的運(yùn)動(dòng)周期,A、C錯(cuò)誤。又根據(jù)FNcosθ=m,可知A球的線速度大于B球的線速度,B正確。 7.(多選)摩擦傳動(dòng)是傳動(dòng)裝

8、置中的一個(gè)重要模型,如圖所示的兩個(gè)水平放置的輪盤靠摩擦力傳動(dòng),其中O、O′分別為兩輪盤的軸心。已知兩個(gè)輪盤的半徑比r甲∶r乙=3∶1,且在正常工作時(shí)兩輪盤不打滑。今在兩輪盤上分別放置兩個(gè)同種材料制成的滑塊A、B,兩滑塊與輪盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,兩滑塊距離軸心O、O′的間距RA=2RB。若輪盤乙由靜止開始緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),且轉(zhuǎn)速逐漸增加,則下列敘述正確的是(  ) A.滑塊A和B在與輪盤相對(duì)靜止時(shí),角速度之比為ωA∶ωB=1∶3 B.滑塊A和B在與輪盤相對(duì)靜止時(shí),向心加速度的比值為aA∶aB=2∶9 C.轉(zhuǎn)速增加后滑塊B先發(fā)生滑動(dòng) D.轉(zhuǎn)速增加后兩滑塊一起發(fā)生滑動(dòng) 答案 ABC 解

9、析 假設(shè)輪盤乙的半徑為R,由題意可知兩輪盤邊緣的線速度大小相等,有ω甲·3R=ω乙R,得ω甲∶ω乙=1∶3,所以滑塊相對(duì)輪盤滑動(dòng)前,A、B的角速度之比為1∶3,A正確;滑塊相對(duì)輪盤滑動(dòng)前,根據(jù)a=ω2r得A、B的向心加速度之比為aA∶aB=2∶9,B正確;據(jù)題意可得滑塊A、B的最大靜摩擦力分別為FfA=μmAg,F(xiàn)fB=μmBg,最大靜摩擦力之比為FfA∶FfB=mA∶mB,滑塊相對(duì)輪盤滑動(dòng)前所受的靜摩擦力之比為FfA′∶FfB′=(mAaA)∶(mBaB)=mA∶(4.5mB),兩滑塊隨輪盤做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力由靜摩擦力提供,當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí),滑塊B先達(dá)到最大靜摩擦力,先開始滑動(dòng),C正確,D

10、錯(cuò)誤。 8.如圖所示,兩個(gè)四分之三豎直圓弧軌道固定在同一水平地面上,半徑R相同,左側(cè)軌道由金屬凹槽制成,右側(cè)軌道由金屬圓管制成,均可視為光滑軌道。在兩軌道右側(cè)的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放,小球距離地面的高度分別為hA、hB,若使小球沿軌道運(yùn)動(dòng)并且到達(dá)軌道最高點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是(  ) A.兩球釋放的最小高度hA

11、點(diǎn)的速度vA=,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mg(hA-2R)=mv,解得hA=R?、?,若小球B恰好能到右側(cè)軌道的最高點(diǎn),在最高點(diǎn)的速度vB=0,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得hB=2R?、冢蔴A>hB, A錯(cuò)誤;在軌道最低點(diǎn),小球受到的支持力最小時(shí),釋放高度是最小的,即對(duì)左側(cè)軌道來(lái)說(shuō),在最低點(diǎn)mghA=mv?、?,由牛頓第二定律有FNA-mg=m ④,聯(lián)立①③④得FNA=6mg,對(duì)右側(cè)軌道來(lái)說(shuō),在最低點(diǎn)有mghB=mv?、?,根據(jù)牛頓第二定律有FNB-mg=m?、蓿?lián)立②⑤⑥得FNB=5mg,故B正確,C錯(cuò)誤;小球A從最高點(diǎn)以最小速度vA=的速度飛出后做平拋運(yùn)動(dòng),下落的高度為R時(shí),水平位移xA=vA=·=R>

12、R,增大hA,則xA將增大,所以小球A一定落在軌道右端開口外側(cè),而適當(dāng)調(diào)整hB,B可以落在軌道右端開口處,D錯(cuò)誤。 9.如圖所示,一質(zhì)量為m=0.5 kg的小球,用長(zhǎng)為0.4 m的輕繩拴著在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),g取10 m/s2,求: (1)小球要做完整的圓周運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn)的速度至少為多大? (2)當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度為4 m/s時(shí),輕繩拉力多大? (3)若輕繩能承受的最大張力為45 N,小球的速度不能超過(guò)多大? 答案 (1)2 m/s (2)15 N (3)4 m/s 解析 (1)在最高點(diǎn),對(duì)小球受力分析如圖甲,由牛頓第二定律得mg+F=① 由于輕繩對(duì)小球只能提供指向圓心的拉力,即F不可能取負(fù)值, 亦即F≥0② 聯(lián)立①②得v≥, 代入數(shù)值得v≥2 m/s 所以,小球要做完整的圓周運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn)時(shí),只有重力充當(dāng)向心力,即F1=0時(shí),v1=2 m/s,即在最高點(diǎn)的速度至少為2 m/s。 (2)將v2=4 m/s代入①得,F(xiàn)2=15 N。 (3)由分析可知,小球在最低點(diǎn)時(shí)速度最大,繩的張力最大,對(duì)小球受力分析如圖乙,由牛頓第二定律得F3-mg=③ 將F3=45 N代入③得v3=4 m/s, 即小球的速度不能超過(guò)4 m/s。 - 7 -

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