2021届新高考物理二轮复习专题能力训练3　力与物体的曲线运动 WORD版含解析.docx

1、专题能力训练3力与物体的曲线运动(时间:45分钟满分:100分)专题能力训练第5页一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分。在每小题给出的四个选项中,14题只有一个选项符合题目要求,57题有多个选项符合题目要求。全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.如图所示,小船过河时,船头偏向上游与水流方向成角,船相对于静水的速度为v,其航线恰好垂直于河岸。现水流速度稍有增大,为保持航线不变,且准时到达对岸,下列措施可行的是()A.减小角,增大船速vB.增大角,增大船速vC.减小角,保持船速v不变D.增大角,保持船速v不变答案:B解析:由题图可知,水流速度稍有增大,为保持航线不变,

2、可增大角;要求准时到达对岸,可增大船速v,选项B正确。2.如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,内侧壁半径为R,小球半径为r,则下列说法正确的是()A.小球通过最高点时的最小速度vmin=g(R+r)B.小球通过最高点时的最小速度vmin=gRC.小球在水平线ab以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力D.小球在水平线ab以上的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力答案:C解析:小球在最高点,由于外管或内管都可以产生弹力作用,当小球的速度等于0时,内管对小球产生弹力,大小为mg,故最小速度为0,A、B错误。小球在水平线ab以下管道运动,由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的

3、向心力,所以外侧管壁对小球一定有作用力,而内侧管壁对小球一定无作用力,故C正确。小球在水平线ab以上管道运动,由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力,当速度非常大时,内侧管壁可以没有作用力,此时外侧管壁有作用力,当速度比较小时,内侧管壁有作用力,故D错误。3.(2019广东六校联考)如图所示,质量为m的物体P置于倾角为1的固定光滑斜面上,斜面足够长,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与动力小车,P与滑轮间的细绳平行于斜面,小车带动物体P以速率v沿斜面匀速运动,下列判断正确的是()A.小车的速率为vB.小车的速率为vcos 1C.小车速率始终大于物体P的速率D.小车做匀变速运动答案:C解析:将

4、小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解,沿绳子方向的速度大小等于P的速度大小,则有v=v车cos2,可知小车的速率与2有关,不是匀变速运动,且始终大于物体P的速率,故C正确,A、B、D错误。4.如图所示,在足够长的斜面上A点,以水平速度v0抛出一个小球,不计空气阻力,它落到斜面上的水平距离为x1。若将此球改用2v0水平速度抛出,落到斜面上的水平距离为x2,则x1x2为()A.11B.12C.13D.14答案:D解析:设斜面倾角为,则tan=yx=12gt2v0t=gt2v0,故t=2v0tang,水平位移x=v0t=2v02tangv02,故当水平初速度由v0变为2v0后,水平位移变为原来的

5、4倍,D项正确。5.如图所示,用通过定滑轮的细绳拉动穿在光滑固定竖直杆上的滑块P,使滑块向上做匀速运动,此过程中,下列说法正确的是()A.拉细绳的力越来越大B.拉细绳的速度越来越大C.拉细绳的力做的功大于克服滑块重力做的功D.拉细绳的力的功率等于克服滑块重力做功的功率答案:AD解析:设细绳与竖直方向的夹角为,滑块向上做匀速运动,细绳拉力沿竖直向上的分力等于重力,Fcos=mg,增大,拉力F增大,选项A正确;滑块向上的速度v沿绳子和垂直绳子分解,沿绳子方向的分速度为vcos,增大,拉细绳的速度越来越小,选项B错误;因为滑块匀速运动,合外力做功为零,拉细绳的力做的功等于克服滑块重力做的功,拉细绳的

6、力的功率等于克服滑块重力做功的功率,选项C错误,D正确。6.右图是一固定的半圆形竖直轨道,AB为水平直径,O为圆心,同时从A点水平抛出甲、乙两个小球,速度分别为v1、v2,分别落在C、D两点,OC、OD与竖直方向的夹角均为37,(sin 37=0.6,cos 37=0.8)则()A.甲、乙两球下落到轨道的时间相等B.甲、乙两球下落到轨道的速度变化量不相等C.v1v2=13D.v1v2=14答案:AD解析:由题图可知,两个物体下落的高度是相等的,根据h=12gt2可知,甲、乙两球下落到轨道的时间相等,速度变化量v=gt相同,故A正确,B错误;设圆形轨道的半径为R,则A到C的水平位移分别为x1=R

7、-Rsin37=0.4R,x2=R+Rsin37=1.6R,则x2=4x1;由v=xt可知,v2=4v1,故C错误,D正确。7.如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们与盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时,烧断细线,则 ()A.两物体均沿切线方向滑动B.物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动,同时所受摩擦力减小C.两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动,不会发生滑动D.物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动,物体A发生滑动,离圆盘圆心越来越远答案:BD解析:当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时,A物体靠细线的拉力与圆盘的最大静摩擦力的合力

8、提供向心力做匀速圆周运动,B靠指向圆心的静摩擦力和拉力的合力提供向心力,所以烧断细线后,A所受最大静摩擦力不足以提供其做圆周运动所需要的向心力,A要发生相对滑动,离圆盘圆心越来越远,但是A所需要的向心力小于B的最大静摩擦力,所以B仍保持相对圆盘静止状态,做匀速圆周运动,且静摩擦力比绳子烧断前减小,故B、D正确,A、C错误。故选B、D。二、非选择题(本题共3小题,共44分)8.(13分)如图所示,在水平地面上固定一倾角=37、表面光滑的斜面,物体A以初速度v1沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有一物体B以初速度v2=2.4 m/s水平抛出。如果当A上滑到最高点时恰好被B物体击中。A、B均可看作质

9、点,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2。求:(1)物体A上滑时的初速度v1;(2)物体A、B间初始位置的高度差h。答案:(1)6 m/s(2)6.8 m解析:(1)物体A上滑过程中,由牛顿第二定律得mgsin=ma设物体A滑到最高点所用时间为t,由运动学公式0=v1-at物体B做平抛运动,如图所示,由几何关系可得物体A的水平位移x=12v1tcos37物体B在水平方向做匀速直线运动,则x=v2t联立可得v1=6m/s。(2)物体B在竖直方向做自由落体运动,则hB=12gt2物体A在竖直方向的位移hA=12v1tsin37如图所示,由几何关系可得h=hA+hB联立得h

10、=6.8m。9.(14分)某电视台策划的娱乐节目的场地设施如图所示,AB为水平直轨道,上面安装有电动悬挂器,可以载人运动,下方水面上漂浮着一个半径为R,铺有海绵垫的转盘,AB向下的投影通过转盘的中心,转盘轴心离平台的水平距离为l,平台边缘与转盘平面的高度差为h。选手抓住悬挂器后,按动开关,在电动机的带动下从A点沿轨道做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动。起动后2 s悬挂器脱落。设人的质量为m(看作质点),人与转盘间的最大静摩擦力为mg,重力加速度为g。(1)假设选手落到转盘上瞬间相对转盘速度立即变为零,为保证他落在任何位置都不会被甩下转盘,转盘的角速度应限制在什么范围?(2)已知h=3.2

11、 m,R=0.9 m,g取10 m/s2,当a=2 m/s2时选手恰好落到转盘的圆心上,求l。答案:(1)gR(2)7.2 m解析:(1)设人落在圆盘边缘处不致被甩下,临界情况下,最大静摩擦力提供向心力,则有mg=m2R解得=gR故限制的范围为gR。(2)匀加速过程x1=12at2=12222m=4mvC=at=4m/s平抛过程h=12gt22得t2=0.8sx2=vCt2=40.8m=3.2m故l=x1+x2=7.2m。10.(17分)(2019湖北武汉部分高三联考)如图甲所示,固定的光滑半圆轨道的直径PQ沿竖直方向,其半径R的大小可以连续调节,轨道N处装有压力传感器,其位置始终与圆心O等高

12、。质量m车=1 kg、长度l=3 m的小车静置在光滑水平地面上,小车上表面与P点等高,小车右端与P点的距离s=2 m。一质量m=2 kg的小滑块以v0=6 m/s的水平初速度从左端滑上小车,当小车与墙壁碰撞后小车立即停止运动。在R取不同值时,压力传感器读数F与1R的关系如图乙所示。已知小滑块与小车表面的动摩擦因数=0.2,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)小滑块到达P点时的速度v1的大小;(2)图乙中a和b的值。答案:(1)4 m/s(2)a=1.25,b=40解析:(1)小滑块滑上小车后将做匀减速直线运动,小车将做匀加速直线运动,设小滑块的加速度大小为a1,小车加速度的大小为a2,由牛

13、顿第二定律得对小滑块有mg=ma1,则a1=2m/s2对小车有mg=m车a2,则a2=4m/s2设小车与滑块经时间t速度相等,则v0-a1t=a2t滑块的位移x1=v0t-12a1t2小车的位移x2=12a2t2代入数据解得t=1s,x1=5m,x2=2m由于x2=s,x1=l+s,说明小滑块恰到小车的最右端时,小滑块与小车共速,车与墙相碰,即小滑块到达P点的速度v1=v0-a1t=4m/s。(2)设小滑块到达N点的速度为vN,对此时的滑块受力分析,由牛顿第二定律可得F=mvN2R对小滑块从P点到N点过程,应用机械能守恒定律可得mgR=12mv12-12mvN2联立解得F=mv12R-2mg则图乙中的b=2mg=40图线斜率k=ba=mv12=32,解得a=1.25。