高考物理二輪復習專題一第3講力與物體的曲線運動練習(含解析)

這是一份高考物理二輪復習專題一第3講力與物體的曲線運動練習(含解析)，共8頁。試卷主要包含了單項選擇題，多項選擇題，非選擇題等內容，歡迎下載使用。
力與物體的曲線運動一、單項選擇題1．(濱州二模)2022年冬奧會將在中國舉辦的消息吸引了大量愛好者投入到冰雪運動中．若跳臺滑雪比賽運動員從平臺飛出后可視為平拋運動，現運動員甲以一定的初速度從平臺飛出，軌跡為圖中實線①所示，則質量比甲大的運動員乙以相同的初速度從同一位置飛出，其運動軌跡應為圖中的(　　)A．①　 B．②C．③ D．④解析：選A.根據平拋運動規(guī)律可知，平拋運動軌跡只與初速度有關，與物體質量無關，所以質量比甲大的運動員乙以相同的初速度從同一位置飛出時，其運動軌跡應為圖中的①，選項A正確．2．如圖所示，河的寬度為L，河水流速為u，甲、乙兩船均以靜水中的速度v同時渡河．出發(fā)時兩船相距2L，甲、乙船頭均與岸邊成60°角，且乙船恰好能直達正對岸的A點．則下列判斷正確的是(　　)A．甲船正好也在A點靠岸B．甲船在A點下游靠岸C．甲、乙兩船到達對岸的時間相等D．甲、乙兩船可能在未到達對岸前相遇解析：選C.甲、乙兩船在垂直河岸方向的分速度均為vsin  60°，過河時間均為t＝，故C正確；由乙恰好到達A點知，u＝vsin  30°＝v，則甲沿河岸方向的速度為u＋v＝v，沿河岸方向的位移為v·t＝<2L，故A、B、D錯誤．3．(棗莊一模)如圖所示，物體A、B經無摩擦的定滑輪用細線連在一起，A物體受水平向右的力F的作用，此時B勻速下降，A水平向左運動，可知(　　)A．物體 A 做勻速運動B．物體 A 做加速運動C．物體 A 所受摩擦力逐漸增大D．物體 A 所受摩擦力不變解析：選B. 把 A 向左的速度v沿細線方向和垂直細線方向分解，設細線與水平方向夾角為α，沿細線方向的分速度為vcos   α，B勻速，則v cos  α不變，而α角增大，cos  α減小，則v增大，所以 A 做加速運動，選項B正確，A錯誤；由于A對地面的壓力逐漸減小，所以物體 A 所受摩擦力逐漸減小，選項 C、D錯誤．4．(2017·高考全國卷Ⅱ) 如圖，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內，在大圓環(huán)上套著一個小環(huán)．小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對它的作用力(　　)A．一直不做功  B．一直做正功C．始終指向大圓環(huán)圓心  D．始終背離大圓環(huán)圓心解析：選A.由于大圓環(huán)是光滑的，因此小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對小環(huán)的作用力方向始終與速度方向垂直，因此作用力不做功，A項正確，B項錯誤；小環(huán)剛下滑時，大圓環(huán)對小環(huán)的作用力背離大圓環(huán)的圓心，滑到大圓環(huán)圓心以下的位置時，大圓環(huán)對小環(huán)的作用力指向大圓環(huán)的圓心，C、D項錯誤．5．如圖所示，小球從斜面的頂端以不同的初速度沿水平方向拋出，落在傾角一定、足夠長的斜面上．不計空氣阻力，下列說法正確的是(　　)A．初速度越大，小球落到斜面上時的速度方向與水平方向的夾角越大B．小球落到斜面上時的速度大小與初速度的大小成正比C．小球運動到距離斜面最遠處所用的時間與初速度的大小無關D．當用一束平行光垂直照射斜面時，小球在斜面上的投影做勻速運動解析：選B.做平拋運動的物體落到斜面上時，設其末速度方向與水平方向的夾角為α，位移與水平方向的夾角(即斜面傾角)為θ，根據平拋運動規(guī)律有tan α＝，tan θ＝＝，所以tan α＝2tan θ，由此可知，小球落到斜面上時的速度方向與水平方向的夾角與初速度無關，即無論初速度多大，小球落在斜面上時的速度方向與水平方向的夾角都相等，選項A錯誤；設小球落在斜面上時的速度大小為v，根據平拋運動規(guī)律，y＝gt2，x＝v0t，tan θ＝，vy＝gt，聯立解得vy＝2tan θ×v0，小球落在斜面上時的速度大小v＝＝×v0，即小球落在斜面上時的速度大小與初速度的大小成正比，選項B正確；初速度越大，小球運動到距離斜面最遠處所用的時間越長，選項C錯誤；若把平拋運動分解為沿斜面方向和垂直于斜面方向的兩個分運動，則小球在沿斜面方向的分運動為勻加速直線運動，當用一束平行光垂直照射斜面時，小球在斜面上的投影做勻加速直線運動，選項D錯誤．6．小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質量大于Q球的質量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短．將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示．將兩球由靜止釋放．在各自軌跡的最低點，(　　)A．P球的速度一定大于Q球的速度B．P球的動能一定小于Q球的動能C．P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度解析：選C.小球從釋放到最低點的過程中，只有重力做功，由機械能守恒定律可知，mgL＝mv2，v＝，繩長L越長，小球到最低點時的速度越大，A項錯誤；由于P球的質量大于Q球的質量，由Ek＝mv2可知，不能確定兩球動能的大小關系，B項錯誤；在最低點，根據牛頓第二定律可知，F－mg＝m，求得F＝3mg，由于P球的質量大于Q球的質量，因此C項正確；由a＝＝2g可知，兩球在最低點的向心加速度相等，D項錯誤．7．(青島段考)如圖所示，一半圓柱體放在地面上，橫截面半徑為 R，圓心為 O，在半圓柱體的右側 B 點正上方離地面高為2R 處的A點水平向左拋出一個小球，小球恰好能垂直打在半圓柱體上，小球從拋出到落到半圓柱體上所用的時間為 t，重力加速度為g，則小球拋出的初速度大小為(　　)A． B．C． D．解析：選A.由題意及平拋運動的規(guī)律知，小球垂直打在半圓柱體上時速度方向的延長線過圓心，反向延長線過水平位移的中點，設小球運動過程中下落的高度為y，水平位移為x，則＝，x＝v0t，y＝gt2解得v0＝，A 項正確．8．如圖所示，一輕繩一端連接在懸點O，另一端連著一個質量為m的小球，將球放在與O點等高的位置，繩子剛好拉直，繩長為L，在O點正下方 處的A點有一釘子，球由靜止釋放后下落到最低點，繩與釘子相碰后沒有斷，球繼續(xù)運動，不計空氣阻力，忽略繩經過A點時的機械能損失，則 (　　)A．球運動到與 A點等高的 B 點時，繩對懸點 O 的拉力大小等于mgB．球運動到與 A 點等高的 B 點時，繩對釘子的作用力大小等于 mgC．球剛好能運動到懸點 O 點D．球運動到與 A 點等高的 B 點時，剪斷繩子，球能運動到與O點等高的位置解析：選D.小球從由靜止釋放至運動到B點的過程中機械能守恒，mg×L＝mv2，則繩的拉力F＝m＝2mg，A項錯誤；此時繩對釘子的作用力為兩邊繩上張力的合力，即2mg，B項錯誤；根據機械能守恒定律可知，如果球剛好能運動到O點，則到 O點時的速度為零，在繩模型的圓周運動中這是不可能的，因此C項錯誤；若運動到B點時剪斷繩子，球將做豎直上拋運動，過程中機械能守恒，球能運動到與O點等高的位置，D項正確．二、多項選擇題9．一質點做勻速直線運動．現對其施加一恒力，且原來作用在質點上的力不發(fā)生改變，則(　　)A．質點速度的方向總是與該恒力的方向相同B．質點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C．質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D．質點單位時間內速率的變化量總是不變解析：選BC.施加一恒力后，質點的速度方向可能與該恒力的方向相同，可能與該恒力的方向相反，也可能與該恒力方向成某一角度且角度隨時間變化，但不可能總是與該恒力的方向垂直，若施加的恒力方向與質點初速度方向垂直，則質點做類平拋運動，質點速度方向與恒力方向的夾角隨時間的增大而減小，選項A錯誤，B正確；質點開始時做勻速直線運動，說明原來作用在質點上的合力為零，現對其施加一恒力，根據牛頓第二定律，質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同，且大小不變，由a＝可知，質點單位時間內速度的變化量Δv總是不變的，但速率的變化量不確定，選項C正確，D錯誤．10. 飛鏢運動正以其獨有的魅力風靡全世界，如圖所示為三個同學在游樂場中水平擲出的三支相同的飛鏢插入豎直飛鏢盤上的情況，不計空氣阻力，根據飛鏢插入盤上的位置和角度可以推斷(　　) A．若①號與②號飛鏢拋出時的速度相同，則扔②號飛鏢的同學站得離飛鏢盤更近些B．若①號與②號飛鏢從同一點拋出，則拋出時的速度滿足v1>v2C．若②號與③號飛鏢拋出時的速度相同，則在空中的運動時間t2<t3D．若②號與③號飛鏢飛行的水平距離相同，則重力對②號飛鏢做功較多解析：選BD.設飛鏢與豎直方向的夾角為θ，將平拋末速度分解，可得tan θ＝，若①號與②號飛鏢的初速度相同，則②號飛鏢的運動時間長，由x＝v0t可得②號飛鏢的水平位移長，若②號與③號飛鏢拋出時的速度相同，同理得在空中的運動時間t2>t3，可得選項 A、C 錯誤；若①號與②號飛鏢從同一點拋出，由h＝gt2，可得②號飛鏢的運動時間長，由x＝v0t可得拋出時的初速度滿足v1>v2，選項 B 正確；tan θ＝＝，若②號與③號飛鏢飛行的水平距離x相同，則②號飛鏢的豎直位移長，重力對②號飛鏢做功較多，選項 D 正確．11．如圖所示，乒乓球臺長為L，球網高為h，某乒乓球愛好者在球臺上方離球臺高度為2h處以一定的初速度水平發(fā)出一個球，結果球經球臺反彈一次后(無能量損失)剛好能貼著球網邊緣飛過球網，忽略空氣阻力，則球的初速度大小可能為(　　)A．　　　　　 B．C． D．解析：選AB.若球反彈后在上升過程中剛好能貼著球網飛過，則2h＝gt，x1 ＝ v0t1，球反彈后從飛過球網到上升至最高點的過程中 h＝gt，x2 ＝ v0t2，2x1－x2 ＝ ，解得 v0＝ ，A 正確；若球反彈后在下降過程中剛好能貼著球網飛過，2h＝gt′，x′1＝v′0t′1, 球反彈后從最高點到下降飛過球網的過程中h＝gt′，x′2 ＝ v′0t′2，2x′1＋x′2＝， 解得v′0＝，B項正確．12．(大慶二模) 如圖所示，豎直平面內的兩個半圓軌道在B點平滑相接，兩個半圓的圓心O1、O2在同一水平線上，粗糙的小半圓半徑為R，光滑的大半圓的半徑為2R；一質量為m的滑塊(可視為質點)從大的半圓一端A點以一定的初速度向上沿著半圓內壁運動，且剛好能通過大半圓的最高點，最后滑塊從小半圓的左端沖出軌道，剛好能到達大半圓的最高點，已知重力加速度為g，則(　　) A．滑塊在A點的初速度為B．滑塊在A點對半圓軌道的壓力為6mgC．滑塊第一次通過小半圓過程克服摩擦力做的功為mgRD．增大滑塊在A點的初速度，則滑塊通過小半圓克服摩擦力做的功不變解析：選AC.由于滑塊恰好能通過大的半圓的最高點，重力提供向心力，即mg＝m，解得：v＝，以AB面為參考面，根據機械能守恒定律可得：mv＝2mgR＋m()2，求得vA＝，故A正確；滑塊在A點受到圓軌道的支持力為：F＝m＝3mg，由牛頓第三定律可知B錯誤；設滑塊在O1點的速度為v1，則：v1＝＝2，在小半圓中運動的過程中，根據動能定理得Wf＝mv－mv＝mgR，故C正確；增大滑塊在A點的初速度，則滑塊在小的半圓中各個位置速度都增大，滑塊對小半圓軌道的平均壓力增大，因此克服摩擦力做的功增多，故D錯誤．三、非選擇題13．(聊城二調)如圖所示，BC為半徑等于 m、豎直放置的光滑細圓管，O為細圓管的圓心，在圓管的末端C連接傾斜角為45°、動摩擦因數為μ＝0.6的足夠長粗糙斜面，一質量為m＝0.5 kg的小球從O點正上方某處A點以速度v0水平拋出，恰好能垂直OB從B點進入圓管，OB與豎直方向的夾角為45°，小球從進入圓管開始受到始終豎直向上的F＝5 N的力的作用，當小球運動到圓管的末端C時作用力F立即消失，小球能平滑地沖上粗糙斜面．(g取10 m/s2)求：(1)小球從O點的正上方某處A點水平拋出的初速度v0與OA的距離；(2)小球在圓管中運動時對圓管的壓力；(3)小球在CD斜面上運動的最大位移．解析：(1)小球從A運動到B為平拋運動，有rsin 45°＝v0t在B點，有tan 45°＝解以上兩式得v0＝2 m/s，t＝0.2 s則AB豎直方向的距離為h＝gt2＝0.2 mOB豎直方向的距離為h′＝rcos 45°＝0.4 m則OA＝h＋h′＝(0.2＋0.4) m＝0.6 m.(2)在B點據平拋運動的速度規(guī)律有vB＝＝2 m/s小球在管中重力與外加的力F平衡，故小球所受的合力僅為管的外軌對它的壓力，得小球在管中做勻速圓周運動，由圓周運動的規(guī)律得圓管對小球的作用力為FN＝m＝5 N根據牛頓第三定律得小球對圓管的壓力為F′N＝FN＝5 N.(3)在CD上滑行到最高點過程，根據牛頓第二定律得mgsin 45°＋μmgcos 45°＝ma解得a＝gsin 45°＋μgcos 45°＝8 m/s2根據速度位移關系公式，有x＝＝ m.答案：(1)2 m/s　0.6 m　(2)5 N　(3) m14．如圖所示，從A點以v0＝4 m/s的水平速度拋出一質量m＝1 kg的小物塊(可視為質點)，當物塊運動至B點時，恰好沿切線方向進入光滑圓弧軌道BC，經圓弧軌道后滑上與C點等高、靜止在粗糙水平面的長木板上，圓弧軌道C端切線水平，已知長木板的質量M＝4 kg，A、B兩點距C點的高度分別為H＝0.6 m、h＝0.15 m，R＝0.75 m，物塊與長木板之間的動摩擦因數μ1＝0.5，長木板與地面間的動摩擦因數μ2＝0.2，g取10 m/s2.(1)求小物塊運動至B點時的速度大小和方向；(2)求小物塊滑動至C點時，對圓弧軌道C點的壓力；(3)長木板至少為多長，才能保證小物塊不滑出長木板？解析：(1)物塊做平拋運動：H－h＝gt2到達B點時豎直分速度：vy＝gt＝3 m/sv1＝＝5 m/s方向與水平面的夾角為θ：tan θ＝＝即：θ＝37°，斜向右下．(2)從A至C點，由動能定理mgH＝mv－mv設C點受到的支持力為FN，則有FN－mg＝m由上式可得v2＝2 m/s，FN＝47.3 N根據牛頓第三定律可知，物塊m對圓弧軌道C點的壓力大小為47.3 N，方向豎直向下．(3)由題意可知小物塊m對長木板的摩擦力Ff＝μ1mg＝5 N長木板與地面間的最大靜摩擦力為F′fF′f＝μ2(M＋m)g＝10 N因Ff<F′f，所以小物塊在長木板上滑動時，長木板靜止不動．小物塊在長木板上做勻減速運動，至長木板右端時速度剛好為0，才能保證小物塊不滑出長木板．則長木板長度至少為l＝＝2.8 m.答案：(1)5 m/s　方向與水平方向的夾角為37°斜向右下　(2)47.3 N　方向豎直向下　(3)2.8 m