2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化練（三）力與曲線運(yùn)動（含解析）

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1、專題強(qiáng)化練(三) 考點(diǎn)1　運(yùn)動的合成與分解 1．(2019·六安模擬)小船在400米寬的河中橫渡，河水流速是2 m/s，船在靜水中的航速是4 m/s，要使船的航程最短，則船頭的指向和渡河的時(shí)間t分別為(　　) A．船頭應(yīng)垂直指向?qū)Π?，t＝100 s B．船頭應(yīng)與上游河岸成60°角，t＝ s C．船頭應(yīng)垂直指向?qū)Π?，t＝ s D．船頭應(yīng)與下游河岸成60°角，t＝100 s 解析：當(dāng)合速度的方向與河岸垂直時(shí)，渡河位移最短，設(shè)船頭與上游河岸方向的夾角為θ，則cos θ＝＝，所以θ＝60°，渡河的位移x＝d＝400 m，根據(jù)矢量合成法則有v合＝＝ m/s＝2 m/s，渡河時(shí)間t＝＝ s＝

2、 s，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 答案：B 2．(2019·濟(jì)寧模擬)如圖所示，細(xì)線一端固定在天花板上的O點(diǎn)，另一端穿過一張CD光盤的中央小孔后拴著一個(gè)橡膠球，橡膠球靜止時(shí)，豎直懸線剛好挨著水平桌面的邊緣．現(xiàn)將CD光盤按在桌面上，并沿桌面邊緣以速度v勻速移動，移動過程中，CD光盤中央小孔始終緊挨桌面邊線，當(dāng)懸線與豎直方向的夾角為θ時(shí)，小球上升的速度大小為(　　) A．vsin θ　　　B．vcos θ　　　C．vtan θ　　　D. 解析：將光盤水平向右移動的速度v分解為沿細(xì)線方向的速度和垂直于細(xì)線方向的速度，而小球上升的速度大小與速度v沿細(xì)線方向的分速度大小相等，故可得：v球＝v

3、sin θ，A正確． 答案：A 3．(2019·臨汾模擬)一物體由靜止開始自由下落，一小段時(shí)間后突然受一恒定水平向右的風(fēng)力的影響，但著地前一段時(shí)間內(nèi)風(fēng)力突然停止，則其運(yùn)動的軌跡可能是(　　) 解析：當(dāng)有水平向右的風(fēng)時(shí)，會產(chǎn)生水平向右的加速度，軌跡向右彎曲，風(fēng)力停止時(shí)，合力向下，且軌跡不能急折，故C項(xiàng)正確． 答案：C 考點(diǎn)2　平拋運(yùn)動 4.(多選)(2019·株洲模擬)將一小球以水平速度v0＝10 m/s從O點(diǎn)向右拋出，經(jīng) s小球恰好垂直落到斜面上的A點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2，B點(diǎn)是小球做自由落體運(yùn)動在斜面上的落點(diǎn)，如圖所示，以下判斷正確的是(　　) A．斜面的

4、傾角約是30° B．小球的拋出點(diǎn)距斜面的豎直高度約是15 m C．若將小球以水平速度v′0＝5 m/s向右拋出，它一定落在AB的中點(diǎn)P的上方 D．若將小球以水平速度v′0＝5 m/s向右拋出，它一定落在AB的中點(diǎn)P處 解析：設(shè)斜面傾角為θ，對小球在A點(diǎn)的速度進(jìn)行分解有tan θ＝，解得θ＝30°，A項(xiàng)正確；小球距過A點(diǎn)水平面的距離為h＝gt2＝15 m，所以小球的拋出點(diǎn)距斜面的豎直高度肯定大于15 m，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若小球的初速度為v0′＝5 m/s，過A點(diǎn)作水平面，小球落到水平面的水平位移是小球以初速度v0＝10 m/s拋出時(shí)的一半，延長小球運(yùn)動的軌跡線，得到小球應(yīng)該落在P、A之間，C項(xiàng)

5、正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：AC 5．(2019·廣東四校聯(lián)考)從同一高度同時(shí)將a、b兩個(gè)完全相同的小球分別豎直上拋和斜上拋，它們的初速度大小相同；若不計(jì)空氣阻力，則以下說法中正確的是(　　) A．在空中運(yùn)動的過程中，兩球的加速度相同 B．兩球觸地時(shí)的瞬時(shí)速率不同 C．兩球在空中運(yùn)動的時(shí)間相同 D．兩球運(yùn)動的位移相同 解析：兩球在空中都只受重力作用，兩球的加速度都為重力加速度g，A項(xiàng)正確；因兩球都只受重力，則機(jī)械能均守恒，據(jù)機(jī)械能守恒定律有mv＋mgh＝mv，可知兩球觸地時(shí)的速率相同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因兩球以相同的速率分別豎直上拋和斜上拋，則知兩球在空中運(yùn)動時(shí)間不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因兩球初始時(shí)

6、運(yùn)動方向不同，則它們發(fā)生的位移不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：A 6．(多選)(2018·天水二模)如圖所示，某一運(yùn)動員從弧形雪坡上沿水平方向飛出后，又落回到斜面雪坡上．若斜面雪坡的傾角為θ，飛出時(shí)的速度大小為v0，不計(jì)空氣阻力．運(yùn)動員飛出后在空中的姿勢保持不變．重力加速度為g，則(　　) A．如果v0不同，則該運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向也就不同 B．不論v0多大，該運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向都是相同的 C．運(yùn)動員在空中經(jīng)歷的時(shí)間是 D．運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度大小是 解析：設(shè)在空中飛行時(shí)間為t，運(yùn)動員豎直位移與水平位移之比＝＝＝tan θ，則有飛行的時(shí)間t＝，故C正確；豎直方向的速度

7、大小為vy＝gt＝2v0tan θ，運(yùn)動員落回雪坡時(shí)的速度大小v＝＝v0，故D錯(cuò)誤；設(shè)運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向與水平方向夾角為α，則tan α＝＝＝2tan θ，由此可知，運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向與初速度方向無關(guān)，初速度不同，運(yùn)動員落到雪坡時(shí)的速度方向相同，故A錯(cuò)誤，B正確． 答案：BC 考點(diǎn)3　圓周運(yùn)動 7.(2019·惠州模擬)如圖所示，一個(gè)菱形框架繞著過對角線的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，在兩條邊上各有一個(gè)質(zhì)量相等的小球套在上面，整個(gè)過程小球相對框架沒有發(fā)生滑動，A與B到軸的距離相等，則下列說法正確的是(　　) A．框架對A的彈力方向垂直框架向下 B．框架對B的彈力方向可能垂直框架

8、向下 C．A與框架間可能沒有摩擦力 D．A、B所受的合力大小相等 解析：球在水平面做勻速圓周運(yùn)動，合外力指向圓心，對A進(jìn)行受力分析可知，A受重力，當(dāng)靜摩擦力方向向上時(shí)，框架對A的彈力方向可能垂直框架向下，也可能垂直框架向上，故A錯(cuò)誤；球在水平面做勻速圓周運(yùn)動，合外力指向圓心，對B進(jìn)行受力分析可知，B受重力，要使合力水平向右，框架對B的彈力方向一定垂直框架向上，故B錯(cuò)誤；若A與框架間沒有摩擦力，則A只受重力和框架對A的彈力，兩個(gè)力的合力方向不可能水平向左，指向圓心，故C錯(cuò)誤；A、B兩球所受的合力提供向心力，轉(zhuǎn)動的角速度相等，半徑也相等，根據(jù)F＝mω2r，可知，合力大小相等，故D正確． 答

9、案：D 8．(2019·濰坊模擬)如圖所示，小球緊貼在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)壁做圓周運(yùn)動，內(nèi)側(cè)壁半徑為R，小球半徑為r，則下列說法正確的是(　　) A．小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin＝ B．小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin＝ C．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定無作用力 D．小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動時(shí)，外側(cè)管壁對小球一定有作用力 解析：小球沿管道上升到最高點(diǎn)的速度可以為零，故A、B錯(cuò)誤；小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時(shí)，由外側(cè)管壁對小球的作用力FN與小球重力在背離圓心方向的分力Fmg的合力提供向心力，即：FN－Fmg＝ma，因此，外側(cè)管壁

10、一定對小球有作用力，而內(nèi)側(cè)管壁無作用力，C正確；小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動時(shí)，小球受管壁的作用力情況與小球速度大小有關(guān)，D錯(cuò)誤． 答案：C 9．(2019·深圳模擬)用一根細(xì)線一端系一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，另一端固定在一光滑錐頂上，如圖所示，設(shè)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的角速度為ω，線的張力為FT，F(xiàn)T隨ω2變化的圖象是下圖中的(　　) 解析：設(shè)線長為L，錐體母線與豎直方向的夾角為θ，當(dāng)ω＝0時(shí)，小球靜止，受重力mg、支持力FN和線的拉力FT而平衡，F(xiàn)T≠0，故A、B錯(cuò)誤； ω增大時(shí)，F(xiàn)T增大，F(xiàn)N減小，當(dāng)FN＝0時(shí)，角速度為ω0. 當(dāng)ω＜ω0時(shí)，由牛頓第二定律得FTsi

11、n θ－FNcos θ＝mω2Lsin θ，F(xiàn)Tcos θ＋FNsin θ＝mg， 解得FT＝mω2Lsin2θ＋mgcos θ 當(dāng)ω＞ω0時(shí)，小球離開錐面，線與豎直方向夾角變大，設(shè)為β， 由牛頓第二定律得FTsin β＝mω2Lsin β， 所以FT＝mLω2，此時(shí)圖線的反向延長線經(jīng)過原點(diǎn)． 可知FTω2圖線的斜率變大，故C正確，D錯(cuò)誤． 答案：C 考點(diǎn)4　平拋運(yùn)動與圓周運(yùn)動的綜合問題 10．如圖所示，質(zhì)量是1 kg的小球用長為0.5 m的細(xì)線懸掛在O點(diǎn)，O點(diǎn)距地面豎直距離為1 m．如果使小球繞OO′軸在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，若細(xì)線最大承受拉力為12.5 N，(g取10 m/s

12、2)求： (1)當(dāng)小球的角速度為多大時(shí)，細(xì)線將斷裂； (2)線斷裂后小球落地點(diǎn)與懸點(diǎn)的水平距離． 解析：(1)當(dāng)細(xì)線承受的拉力恰為最大時(shí)，對小球受力分析，如圖所示： 豎直方向FTcos θ＝mg，得θ＝37°， 向心力F向＝mgtan 37°＝mω2Lsin 37°，又知細(xì)線長L＝0.5 m 解得ω＝5 rad/s； (2)線斷裂后，小球做平拋運(yùn)動，則其平拋運(yùn)動的初速度為v0＝ωLsin 37°＝1.5 m/s， 豎直方向：y＝h－Lcos 37°＝gt2， 水平方向：x＝v0t. 解得d＝＝0.6 m. 答案：(1)5 rad/s　(2)0.6 m 11．如圖

13、，一個(gè)質(zhì)量為0.6 kg的小球以某一初速度從P點(diǎn)水平拋出，恰好從光滑圓弧ABC的A點(diǎn)的切線方向進(jìn)入圓弧(不計(jì)空氣阻力，進(jìn)入圓弧時(shí)無機(jī)械能損失)．已知圓弧的半徑R＝0.3 m，θ＝60°，小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度v＝4 m/s.(g取10 m/s2)求： (1)小球做平拋運(yùn)動的初速度v0； (2)P點(diǎn)與A點(diǎn)的水平距離和豎直高度； (3)小球到達(dá)圓弧最高點(diǎn)C時(shí)對軌道的壓力． 解析：(1)小球到A點(diǎn)的速度，由圖可知 v0＝vx＝vAcos θ＝4×cos 60°＝2 m/s； (2)vy＝vAsin θ＝4×sin 60°＝2 m/s， 由平拋運(yùn)動規(guī)律得：v＝2gh， vy＝gt，

14、 x＝v0t， h＝0.6 m， x＝0.4 m≈0.69 m； (3)取A點(diǎn)為重力勢能的零點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律得： mv＝mv＋mg(R＋Rcos θ)， 代入數(shù)據(jù)得：vC＝ m/s， 由圓周運(yùn)動向心力公式得：FNC＋mg＝m， 代入數(shù)據(jù)得：FNC＝8 N. 由牛頓第三定律得：小球?qū)壍赖膲毫Υ笮? F＝FNC＝8 N，方向豎直向上． 答案：(1)2 m/s　(2)0.69 m　0.6 m　(3)8 N　方向豎直向上 12．(2019·天津河北區(qū)期中)暑假里，小明去游樂場游玩，坐了一次名叫“搖頭飛椅”的游藝機(jī)，如圖甲所示，該游藝機(jī)頂上有一個(gè)半徑為4.5 m的“傘蓋”，“傘

15、蓋”在轉(zhuǎn)動過程中帶動下面的懸繩轉(zhuǎn)動，其示意圖如圖乙所示．“搖頭飛椅”高O1O2＝5.8 m，繩長5 m．小明挑選了一個(gè)懸掛在“傘蓋”邊緣的最外側(cè)的椅子坐下，他與座椅的總質(zhì)量為40 kg.小明和椅子的轉(zhuǎn)動可簡化為如圖乙所示的圓周運(yùn)動．在某段時(shí)間內(nèi)，“傘蓋”保持在水平面內(nèi)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，繩與豎直方向夾角為37°.g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，在此過程中，求： (1)座椅受到繩子的拉力大小； (2)小明運(yùn)動的線速度大?。? (3)小明隨身帶的玻璃球從座椅上不慎滑落，求落地點(diǎn)與游藝機(jī)轉(zhuǎn)軸(即圖乙中O1點(diǎn))的距離(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 解析：(1)小明和座椅做圓周運(yùn)動的向心力沿水平方向，由平行四邊形定則得座椅受到繩子的拉力 FT＝＝500 N； (2)由牛頓第二定律有：mgtan 37°＝m， 其中R0＝4.5 m＋5 m×sin 37°＝7.5 m， 解得v＝7.5 m/s； (3)由幾何關(guān)系知，座椅離地高度h＝O1O2－Lcos 37°＝5.8 m－4 m＝1.8 m， 由平拋運(yùn)動規(guī)律得x＝vt，h＝gt2， 解得x＝4.5 m， 由勾股定理得，落地點(diǎn)與游藝機(jī)轉(zhuǎn)軸的距離 r′＝≈8.7 m. 答案：(1)500 N　(2)7.5 m/s　(3)8.7 m - 8 -