2019年高考物理 真題和模擬題分項(xiàng)匯編 專題05 曲線運(yùn)動(dòng)(含解析)
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1、曲線運(yùn)動(dòng) 1.(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)如圖(a),在跳臺(tái)滑雪比賽中,運(yùn)動(dòng)員在空中滑翔時(shí)身體的姿態(tài)會(huì)影響其下落的速度和滑翔的距離。某運(yùn)動(dòng)員先后兩次從同一跳臺(tái)起跳,每次都從離開(kāi)跳臺(tái)開(kāi)始計(jì)時(shí),用v表示他在豎直方向的速度,其v–t圖像如圖(b)所示,t1和t2是他落在傾斜雪道上的時(shí)刻。則 A.第二次滑翔過(guò)程中在豎直方向上的位移比第一次的小 B.第二次滑翔過(guò)程中在水平方向上的位移比第一次的大 C.第二次滑翔過(guò)程中在豎直方向上的平均加速度比第一次的大 D.豎直方向速度大小為v1時(shí),第二次滑翔在豎直方向上所受阻力比第一次的大 【答案】BD 【解析】A.由v–t圖面積易知第二次面積大于等
2、于第一次面積,故第二次豎直方向下落距離大于第一次下落距離,所以,A錯(cuò)誤;B.由于第二次豎直方向下落距離大,由于位移方向不變,故第二次水平方向位移大,故B正確C.由于v–t斜率知第一次大、第二次小,斜率越大,加速度越大,或由,易知a1>a2,故C錯(cuò)誤;D.由圖像斜率,速度為v1時(shí),第一次圖像陡峭,第二次圖像相對(duì)平緩,故a1>a2,由G–fy=ma,可知,fy1 3、的大小始終為mg
D.所受合力的大小始終為mω2R
【答案】BD
【解析】由于座艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由公式,解得:,故A錯(cuò)誤;由圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與角速度的關(guān)系可知,,故B正確;由于座艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以座艙受到摩天輪的作用力是變力,不可能始終為,故C錯(cuò)誤;由勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力提供向心力可得:,故D正確。
3.(2019·浙江選考)一質(zhì)量為2.0×103 kg的汽車(chē)在水平公路上行駛,路面對(duì)輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104 N,當(dāng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)半徑為80 m的彎道時(shí),下列判斷正確的是
A.汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力
B.汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時(shí)所需的向心力 4、為1.4×104 N
C.汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時(shí)汽車(chē)會(huì)發(fā)生側(cè)滑
D.汽車(chē)能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0 m/s2
【答案】D
【解析】汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)受到重力,地面的支持力,以及地面給的摩擦力,其中摩擦力充當(dāng)向心力,A錯(cuò)誤;當(dāng)最大靜摩擦力充當(dāng)向心力時(shí),速度為臨界速度,大于這個(gè)速度則發(fā)生側(cè)滑,根據(jù)牛頓第二定律可得,解得,所以汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時(shí),所需的向心力小于1.4×104 N,汽車(chē)不會(huì)發(fā)生側(cè)滑,BC錯(cuò)誤;汽車(chē)能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度,即汽車(chē)能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過(guò)7.0 m/s2,D正確。
4.(2019·山東省德州市高三模擬)中國(guó)的面食文化博大精深,種類繁多,其 5、中“山西刀削面”堪稱天下一絕,傳統(tǒng)的操作手法是一手托面,一手拿刀,直接將面削到開(kāi)水鍋里。如圖所示,小面圈剛被削離時(shí)距開(kāi)水鍋的高度為h,與鍋沿的水平距離為L(zhǎng),鍋的半徑也為L(zhǎng),將削出的小面圈的運(yùn)動(dòng)視為平拋運(yùn)動(dòng),且小面圈都落入鍋中,重力加速度為g,則下列關(guān)于所有小面圈在空中運(yùn)動(dòng)的描述錯(cuò)誤的是
A.運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相同
B.速度的變化量都相同
C.落入鍋中時(shí),最大速度是最小速度的3倍
D.若初速度為v0,則
【答案】C
【解析】A、根據(jù)可得運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,所有小面圈在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相同,故選項(xiàng)A正確;B、根據(jù)可得所有小面圈的速度的變化量都相同,故選項(xiàng)B正確;CD、因?yàn)樗轿灰频姆秶鸀椋瑒t水平 6、最小初速度為,水平最大初速度為:,則水平初速度速度的范圍為:;落入鍋中時(shí),最大速度,最小速度為,故選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤。故選C。
5.(2019·湖南省衡陽(yáng)市三模)如圖所示,地面上固定有一半徑為R的半圓形凹槽,O為圓心、AB為水平直徑,現(xiàn)將小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從A處以初速度v1水平拋出后恰好落到D點(diǎn):若將該小球從A處以初速度v2水平拋出后恰好落到C點(diǎn),C、D兩點(diǎn)等高,OC與水平方向的夾角θ=60°,不計(jì)空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是
A.v1:v2=1:4
B.小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到落到凹槽上的過(guò)程中,其兩次的動(dòng)量變化量相同
C.小球落在凹槽上時(shí),其兩次的重力的瞬時(shí)功率不同
D.小球落到C點(diǎn) 7、時(shí),速度方向可能與該處凹槽切面垂直
【答案】B
【解析】過(guò)C與D分別做AB的垂線,交AB分別與M點(diǎn)與N點(diǎn),如圖:
則OM=ON=R·cos60°=0.5R;所以AM=0.5R,AN=1.5R;由于C與D點(diǎn)的高度是相等的,由:h=gt2可知二者運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是相等的。由水平方向的位移為:x=v0t,可得,故A錯(cuò)誤;它們速度的變化量:△v=gt,二者運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是相等的,則它們速度的變化量也相等,根據(jù)P=mv可知?jiǎng)恿孔兓肯嗟?。故B正確;兩次的位移分別為:AD和AC,顯然AC≠2AD,所以前后兩次的平均速度之比不等于1:2,故C錯(cuò)誤;球落到C點(diǎn)時(shí),若速度方向與該處凹槽切面垂直則速度方向?yàn)镺C, 8、O點(diǎn)應(yīng)為AM的中點(diǎn),顯然不是,故D錯(cuò)誤。
6.(2019·福建省廈門(mén)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三最后一模)如圖所示,三個(gè)質(zhì)量相等的小球A、B、C從圖示位置分別以相同的速度v0水平向左拋出,最終都能到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O。不計(jì)空氣阻力,x軸所在處為地面,則可判斷A、B、C三個(gè)小球
A.在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,重力做功之比為1:2:3
B.在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,動(dòng)量變化率之比為1:2:3
C.初始時(shí)刻縱坐標(biāo)之比為1:4:9
D.到達(dá)O點(diǎn)時(shí),速度方向與水平方向夾角的正切值之比為1:4:9
【答案】C
【解析】AC項(xiàng):根據(jù)x=v0t,水平初速度相同,A、B、C水平位移之比為1:2:3,所以它們?cè)诳罩羞\(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為 9、1:2:3,初始時(shí)刻縱坐標(biāo)之比既該過(guò)程小球的下落高度之比,根據(jù),初始時(shí)刻縱坐標(biāo)之比為1:4:9,重力做功之比為h之比,即為1:4:9,故A錯(cuò)誤,C正確;B項(xiàng):動(dòng)量的變化率為合外力即重力,重力相同,則動(dòng)量的變化率相等,故B錯(cuò)誤;D項(xiàng):豎直向速度之比為1:2:3,水平向速度相向,而速度方向與水平方向夾角的正切值為,則其比值為1:2:3,故D錯(cuò)誤。
7.(2019·東北三省四市高考二模)在水平地面上有相距為L(zhǎng)的A、B兩點(diǎn),甲小球以v1=10 m/s的初速度,從A點(diǎn)沿與水平方向成30°角的方向斜向上拋出,同時(shí),乙小球以v2的初速度從B點(diǎn)豎直向上拋出。若甲在最高點(diǎn)時(shí)與乙相遇,重力加速度g取10 m/s 10、2,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.乙球的初速度v2一定是5 m/s
B.相遇前甲球的速度可能小于乙球的速度
C.L為2.5m
D.甲球與乙球始終在同一水平面上
【答案】B
【解析】甲球豎直方向的初速度vy=v1sin30°=5 m/s,水平方向的初速度v0=v1cos30°=5m/s。甲球在最高點(diǎn)與乙球相遇,說(shuō)明甲球和乙球在豎直方向具有相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,則乙球的初速度v2=vy=5 m/s,故A正確;相遇前甲球的水平速度不為零,豎直方向與乙球的速度相同,所以在相遇前甲球的速度不可能小于乙球的速度,故B錯(cuò)誤;相遇時(shí)間t==0.5s,則L=v0t=2.5m,故C正確;由于甲球和乙球豎直方向 11、的運(yùn)動(dòng)情況相同,所以甲球與乙球始終在同一水平面上,故D正確。本題選錯(cuò)誤的,故選B。
8.(2019·遼寧省沈陽(yáng)市三模)如圖所示,水平地面上有一光滑弧形軌道與半徑為r的光滑圓軌道相連,且固定在同一個(gè)豎直面內(nèi)。將一只質(zhì)量為m的小球由圓弧軌道上某一高度處無(wú)初速釋放。為使小球在沿圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)始終不脫離軌道,這個(gè)高度h的取值可為
A.2.2r B.1.2r C.1.6r D.0.8r
【答案】D
【解析】小球可能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),剛好不脫離圓軌時(shí),在圓軌道最高點(diǎn)重力提供向心力:;由機(jī)械能守恒得:,解得:h=2.5r。也可能不超過(guò)與圓心等高處,由機(jī)械能守恒得:mgh=mg·r,得:h=r,綜上 12、得為使小球在沿圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)始終不離開(kāi)軌道,h的范圍為:h≤r或h≥2.5r;故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。故選D。
9.(2019·廣東省高三下學(xué)期第一次模擬考試)如圖所示,某同學(xué)將三個(gè)完全相同的物體從A點(diǎn)沿三條不同的路徑拋出,最終落在與A點(diǎn)同高度的三個(gè)不同位置,三條路徑的最高點(diǎn)是等高的,忽略空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是
A.三個(gè)物體拋出時(shí)初速度的水平分量相等
B.沿路徑3拋出的物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)
C.該同學(xué)對(duì)三個(gè)物體做的功相等
D.三個(gè)物體落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率一樣大
【答案】D
【解析】根據(jù)斜拋的運(yùn)動(dòng)規(guī)律知,三條路徑的最高點(diǎn)是等高的,故三個(gè)物體的豎直方向上面分速度相同,其總 13、的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,也相同,水平位移大的水平分速度大,AB錯(cuò)誤;同學(xué)對(duì)小球做功,小球獲得初動(dòng)能,由于三個(gè)小球豎直方向分速度相同,第3個(gè)小球水平位移大,則第3個(gè)小球水平分速度大,故第3個(gè)小球合初速度大,故第3個(gè)小球的初動(dòng)能大,人對(duì)它做功最多,C錯(cuò)誤;由于斜拋的時(shí)候,豎直分初速度相同,落地時(shí)的豎直方向分速度也相同,均等于,所以落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率一樣大,D正確。
10.(2019·山東省聊城市高三下學(xué)期三模)為了研究平拋物體的運(yùn)動(dòng),用兩個(gè)完全相同的小球A、B做下面的實(shí)驗(yàn):如圖所示,用小錘打擊彈性金屬片,A球立即水平飛出,同時(shí)B球被松開(kāi),做自由落體運(yùn)動(dòng),兩球同時(shí)落地。A、B兩小球自開(kāi)始下落到落地前的過(guò)程中 14、,兩球的
A.速率變化量相同 B.速度變化率不同
C.動(dòng)量變化量相同 D.動(dòng)能變化量不同
【答案】C
【解析】速率是標(biāo)量,其變化量直接相減,A的速率變化量等于末速度的大小減小水平方向初速度的大小,B的速率變化量等于落地時(shí)豎直方向的速度大小,兩者大小不相等,A錯(cuò)誤;速度變化率指的就是兩球的加速度,均為g,相同,B錯(cuò)誤;兩個(gè)小球所受重力相同,落地時(shí)間相同,動(dòng)量的變化量相同為mgt,C正確;下落高度相同,重力做功相同,動(dòng)能的變化量等于重力做功,相同,D錯(cuò)誤。
11.(2019·安徽省安慶市市示范中學(xué)高三聯(lián)考)乘坐摩天輪觀光是廣大青少年喜愛(ài)的一種戶外娛樂(lè)活動(dòng),如圖所示,某同學(xué)乘坐摩天輪隨 15、座艙在豎直而內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是
A.該同學(xué)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),座椅對(duì)他的支持力大于其所受重力
B.摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,該同學(xué)所受合外力為零
C.摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,該同學(xué)的機(jī)械能守恒
D.摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)–周的過(guò)程中,該同學(xué)所受重力的沖量為零
【答案】A
【解析】圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由重力和支持力的合力提供向心力F,在最低點(diǎn),向心力指向上方,所以F=N–mg,則支持力N=mg+F,所以支持力大于重力,故A正確,B錯(cuò)誤;機(jī)械能等于重力勢(shì)能和動(dòng)能之和,摩天輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,做勻速圓周運(yùn)動(dòng),乘客的速度大小不變,則動(dòng)能不變,但高度變化,所以機(jī)械能在變化,故C錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)動(dòng)一周,重力的沖量為I=m 16、gT,不為零,故D錯(cuò)誤。
12.(2019·湖南省長(zhǎng)沙市雅禮中學(xué)高三下學(xué)期一模)從離水平地面高H處以速度v0水平拋出一個(gè)小球A,同時(shí)在其正下方地面上斜拋另一個(gè)小球B,兩球同時(shí)落到地面上同一位置,小球B在最高點(diǎn)時(shí),距地面的高度為h,速度為v,則以下關(guān)系正確的是
A.h=H,v=v0 B.h= C.h= D.h=
【答案】D
【解析】斜拋可以看成對(duì)稱的兩段平拋,則,,,得;,,則,故選D。
13.(2019·湖北省宜昌市高三模擬)如圖所示,斜面底端上方高h(yuǎn)處有一小球以水平初速度拋出,恰好垂直打在斜面上,斜面的傾角為30°,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是
A.小球打到斜面上的時(shí)間為 17、
B.要讓小球始終垂直打到斜面上,應(yīng)滿足h和成正比關(guān)系
C.要讓小球始終垂直打到斜面上,應(yīng)滿足h和的平方成正比關(guān)系
D.若高度h一定,現(xiàn)小球以不同的平拋,落到斜面上的速度最小值為
【答案】ACD
【解析】A、設(shè)小球打到斜面上的時(shí)間為t,恰好垂直打在斜面上,根據(jù)幾何關(guān)系可得,解得,故A正確;BC、要讓小球始終垂直打到斜面上,小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移,小球落在斜面上,根據(jù)幾何關(guān)系得:,代入解得:,和的平方成正比關(guān)系,故B錯(cuò)誤,C正確;D、小球落在斜面上時(shí)的豎直分速度,,由于,速度,聯(lián)立解得:,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知,積一定,當(dāng)二者相等時(shí)和有最小值,故最小值為,故D正確。
14.(2019·四川 18、省成都市高三三模)如圖,豎直平面內(nèi)有a、b、c三個(gè)點(diǎn),b點(diǎn)在a點(diǎn)正下方,b、c連線水平?,F(xiàn)準(zhǔn)備將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球從a點(diǎn)以初動(dòng)能Ek0拋出。第一次,不加電場(chǎng),沿水平方向拋出小球,經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí),小球動(dòng)能為5Ek0;第二次,加一方向平行于abc所在平面、場(chǎng)強(qiáng)大小為的勻強(qiáng)電場(chǎng),沿某一方向拋出小球,小球經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為13Ek0。不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是
A.所加電場(chǎng)的方向水平向左
B.a(chǎn)、b兩點(diǎn)之間的距離為
C.b、c兩點(diǎn)之間的距離為
D.a(chǎn)、c間的電勢(shì)差
【答案】CD
【解析】B、不加電場(chǎng)時(shí),只有重力做功,根據(jù)動(dòng)能定理得:,解得:,故B錯(cuò)誤 19、;C、不加電場(chǎng)時(shí)小球做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向:,水平方向:,又,聯(lián)立解得:,故C正確;D、加電場(chǎng)時(shí),根據(jù)動(dòng)能定理得:,解得:,故D正確;A、根據(jù)得,ac沿電場(chǎng)方向距離為:,又沿著電場(chǎng)方向電勢(shì)逐漸降低可知,電場(chǎng)方向水平向右,故A錯(cuò)誤。
15.(2019·山西省太原市第五中學(xué)高三??迹┯幂p桿通過(guò)鉸鏈相連的小球A、B、C、D、E處于豎直平面上,各段輕桿等長(zhǎng),其中小球A、B的質(zhì)量均為2m,小球C、D、E的質(zhì)量均為m?,F(xiàn)將A、B兩小球置于距地面高h(yuǎn)處,由靜止釋放,假設(shè)所有球只在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),不計(jì)一切摩擦,則在下落過(guò)程中
A.小球A、B、C、D、E組成的系統(tǒng)機(jī)械能和動(dòng)量均守恒
B.小球B的機(jī)械能一直減小
C.小球B落地的速度大小為
D.當(dāng)小球A的機(jī)械能最小時(shí),地面對(duì)小球C的支持力大小為mg
【答案】CD
【解析】小球A、B、C、D、E組成的系統(tǒng)機(jī)械能但動(dòng)量不守恒,故A錯(cuò)誤;由于D球受力平衡,所以D球在整個(gè)過(guò)程中不會(huì)動(dòng),所以輕桿DB對(duì)B不做功,而輕桿BE對(duì)B先做負(fù)功后做正功,所以小球B的機(jī)械能先減小后增加,故B錯(cuò)誤;當(dāng)B落地時(shí)小球E的速度等于零,根據(jù)功能關(guān)系可知小球B的速度為,故C正確;當(dāng)小球A的機(jī)械能最小時(shí),輕桿AC沒(méi)有力,小球C豎直方向上的力平衡,所以支持力等于重力,故D正確,故選CD。
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