2022届高考物理二轮复习专题03 力与物体的曲线运动 WORD版含答案.docx

1、专题3 力与物体的曲线运动一选择题1 如图，这是物体做匀变速曲线运动的轨迹的示意图。已知物体在B点的加速度方向与速度方向垂直，则下列说法中正确的是()AC点的速率小于B点的速率BA点的加速度比C点的加速度大CC点的速率大于B点的速率D从A点到C点加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小，速率是先减小后增大2 图中给出了某一通关游戏的示意图，安装在轨道AB上可上下移动的弹射器，能水平射出速度大小可调节的弹丸，弹丸射出口在B点的正上方。竖直面内的半圆弧BCD的半径R2.0 m，直径BD水平且与轨道AB处在同一竖直面内，小孔P和圆心O连线与水平方向夹角为37。游戏要求弹丸垂直于P点圆弧切线方向射入小孔

2、P就能进入下一关。为了能通关，弹射器离B点的高度和弹丸射出的初速度分别是(不计空气阻力，sin 370.6，cos 370.8)（ ）A.0.15 m，4 m/s B.1.50 m，4 m/s C.0.15 m，2 m/s D.1.50 m，2 m/s3 如图所示，一物体在水平恒力的作用下沿光滑水平面做曲线运动，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90，则在物体从M点到N点运动过程中，物体的速度将()A不断增大 B不断减小C先增大后减小 D先减小后增大4 (多选)如图所示，b是长方形acfd对角线的交点，e是底边df的中点，a、b、c处的三个小球分别沿图示方向做平抛运动，落地后不反弹

3、，下列表述正确的是()A.若a、b、c处三球同时抛出，三球可能在de之间的区域相遇B.只要b、c处两球同时开始做平抛运动，二者不可能在空中相遇C.若a、b处两球能在地面相遇，则a、b在空中运动的时间之比为21D.若a、c处两球在e点相遇，则一定满足vavc5 一位网球运动员以拍击球，使网球由O点沿水平方向飞出，如图所示，第一只球落在自己一方场地的B点，弹跳起来后，刚好擦网而过，落在A点，第二只球刚好擦网而过落在A点。设球与地面的碰撞过程没有能量损失，且运动过程不计空气阻力，则第一只与第二只球飞过球网C处时水平速度之比为()A.11 B.13 C.31 D.196 （多选）如图7甲所示，在201

4、7年郑州航展上奥伦达开拓者飞行表演队完成了倒飞筋斗的动作。现将其简化成如图乙所示的光滑球拍和小球，让小球在竖直面内始终不脱离球拍而做匀速圆周运动，且在运动到图乙中的A、B、C、D位置时球与球拍间无相对运动。A为圆周的最高点，C为最低点，B、D与圆心O等高，且此时球拍与水平面成角。设小球的质量为m，做圆周运动的半径为R，则()A.小球通过C点时向心力的大小等于小球通过A点时的向心力大小B.小球在C点受到的球拍的弹力比在A点时大3mgC.在B、D两处球拍的倾角与小球的运动速度v应满足tan D.小球在B、D两点受到的球拍的弹力大小为FNmg7 (多选)如图所示,一根原长为l0的轻弹簧套在光滑直杆A

5、B上,其下端固定在杆的A端,质量为m的小球也套在杆上且与弹簧的上端相连。球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴OO匀速转动,且杆与水平面间始终保持30角。已知杆处于静止状态时弹簧的压缩量为l02,重力加速度为g。则下列说法正确的是()。A.弹簧为原长时,杆的角速度为g2l0B.当杆的角速度为gl0时,弹簧处于压缩状态C.在杆的角速度增大的过程中,小球与弹簧所组成的系统机械能不守恒D.在杆的角速度由0缓慢增大到232gl0过程中,小球机械能增加了5mgl048 (多选)如图所示，在竖直杆上安装一个光滑小导向槽，使竖直上抛的小球能改变方向后做平抛运动，不计经导向槽时小球的能量损失，设小球从地面沿杆竖直上抛

6、的速度大小为v，重力加速度为g，那么当小球有最大水平位移时，下列说法正确的是()A导向槽位置应在高为的位置B最大水平距离为C小球在上、下两过程中，在经过某相同高度时，合速度的大小总有v下2v上D当小球落地时，速度方向与水平方向成45角9 如图所示，在水平地面上固定一倾角为的光滑斜面，在斜面底端的正上方高度为h处平抛一小球A，同时在斜面底端一物块B以某一初速度沿斜面上滑，当其滑到最高点时恰好与小球A相遇。小球A和物块B均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g，下列判断正确的是()A物块B沿斜面上滑的初速度为 B小球A下落的高度为C小球A在空中运动的时间为 D小球A水平抛出时的速度为 10 (多

7、选)如图所示，一个质量为0.4 kg的小物块从高h0.05 m的坡面顶端由静止释放，滑到水平台上，滑行一段距离后，从边缘O点水平飞出，击中平台右下侧挡板上的P点。现以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系，挡板的形状满足方程yx26(单位：m)，不计一切摩擦和空气阻力，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()A小物块从O点运动到P点的水平位移为2 mB小物块从O点运动到P点的时间为1 sC小物块刚到P点时速度方向与水平方向夹角的正切值等于10D小物块刚到P点时速度的大小为10 m/s11 （多选）在光滑水平桌面中央固定一边长为01 m的小正三棱柱abc，俯视如图。长度为L0.5 m的

8、不可伸长细线，一端固定在a点，另一端拴住一个质量为m0.8 kg可视为质点的小球，t0时刻，把细线拉直在ca的延长线上，并给小球一垂直于细线方向的水平速度，大小为v04 m/s。由于光滑棱柱的存在，细线逐渐缠绕在棱柱上(不计细线与三棱柱碰撞过程中的能量损失)。已知细线所能承受的最大张力为50 N。则细线断裂之前()A小球的速率逐渐减小B小球速率保持不变C小球运动的路程为0.8 mD小球运动的位移大小为0.3 m12 (多选)如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d。现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释

9、放，当小环沿直杆下滑距离也为d时(图中B处)，下列说法正确的是(重力加速度为g)()A小环刚释放时轻绳中的张力一定大于2mgB小环到达B处时，重物上升的高度为(1)dC小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于D小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于13 飞镖运动于十五世纪兴起于英格兰，二十世纪初，成为人们日常休闲的必备活动。一般打飞镖的靶上共标有10环，第10环的半径最小。现有一靶的第10环的半径为1cm，第9环的半径为2cm以此类推，若靶的半径为10cm，在进行飞镖训练时，当人离靶的距离为5m，将飞镖对准第10环中心以水平速度v投出，g取10m/s2。则下列说法正确的是()A当v5

10、0m/s时，飞镖将射中第8环线以内 B当v50m/s时，飞镖将射中第6环线C若要击中第10环的线内，飞镖的速度v至少为50m/s D若要击中靶子，飞镖的速度v至少为50m/s14 如图所示，ABC为竖直平面内的金属半圆环，AC连线水平，AB为固定在A、B两点间的直的金属棒，在直棒上和圆环的BC部分分别套着两个相同的小环M、N，现让半圆环绕对称轴以角速度做匀速转动，半圆环的半径为R，小圆环的质量均为m，棒和半圆环均光滑，已知重力加速度为g，小环可视为质点，则M、N两环做圆周运动的线速度之比为()AB CD15 如图所示，竖直放置在水平面上的圆筒，从圆筒上边缘等高处同一位置分别紧贴内壁和外壁以相同

11、速率向相反方向水平发射两个相同小球，直至小球落地，不计空气阻力和所有摩擦，以下说法正确的是()A筒外的小球先落地 B两小球的落地速度可能相同C两小球通过的路程不一定相等 D筒内小球随着速率的增大，对筒壁的压力逐渐增加16 如图所示，小球从斜面的顶端以不同的初速度沿水平方向抛出，落在倾角一定、足够长的斜面上不计空气阻力，下列说法正确的是()A初速度越大，小球落到斜面上时的速度方向与水平方向的夹角越大B小球落到斜面上时的速度大小与初速度的大小成正比C小球运动到距离斜面最远处所用的时间与初速度的大小无关D当用一束平行光垂直照射斜面时，小球在斜面上的投影做匀速运动17 如图所示，一半圆柱体放在地面上，

12、横截面半径为 R，圆心为 O，在半圆柱体的右侧 B 点正上方离地面高为2R 处的A点水平向左抛出一个小球，小球恰好能垂直打在半圆柱体上，小球从抛出到落到半圆柱体上所用的时间为 t，重力加速度为g，则小球抛出的初速度大小为()A. B.C. D.二计算题18 如图所示，不可伸长的轻质细线下方悬挂一可视为质点的小球，另一端固定在竖直光滑墙面上的O点开始时，小球静止于A点，现给小球一水平向右的初速度，使其恰好能在竖直平面内绕O点做圆周运动垂直于墙面的钉子N位于过O点竖直线的左侧，与的夹角为(00)固定一个小钉，拉小球使细线绷直并水平，再将小球从静止释放，当细绳碰到钉子以后，小球可以绕钉子在竖直平面内

13、做圆周运动(1)当钉子在xl的P点时，小球经过最低点细绳恰好不被拉断，求细绳能承受的最大拉力；(2)在满足(1)的条件下，为使小球释放后能绕钉子在竖直平面内做圆周运动，而细绳又不被拉断，求钉子所在位置的范围专题3 力与物体的曲线运动参考答案：一选择题1 解析质点做匀变速曲线运动，从B点到C点的加速度方向与速度方向夹角小于90，所以C点的速率比B点速率大，选项A错误，C正确；质点做匀变速曲线运动，则加速度大小和方向不变，所以质点经过C点时的加速度与A点的相同，选项B错误；若质点从A点运动到C点，质点运动到B点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则有A点速度方向与加速度方向的夹角大于90，C点的加

14、速度方向与速度方向的夹角小于90，选项D错误。答案C2 解析由hRsin 37gt2和RRcos 37v0t，tan 37，代入数据解得h0.15 m，v04 m/s，故选项A正确。答案A3 解析由曲线运动的轨迹夹在合外力与速度方向之间，对M、N点进行分析，在M点恒力可能如图甲，在N点恒力可能如图乙。综合分析知，恒力F只可能如图丙，即F与vm的反方向的夹角为，则02g3l0时,弹簧处于伸长状态,B项错误;在杆的角速度增大的过程中,小球的动能增大,重力势能增大,弹簧的弹性势能增大,小球与弹簧所组成的系统机械能不守恒,C项正确;设弹簧劲度系数为k,由杆静止时,弹簧的压缩量为l02得,mgsin 3

15、0=kl02,设角速度等于232gl0时速度为v,弹簧伸长l,杆的支持力为FN。则FNcos 30=klsin 30+mg,FNsin 30+klcos 30=m2(l0+l)cos 30,联立解得l=l02,初末状态的弹性势能相等,则小球增加的机械能E=Ek+Ep,因v=32l0cos 30=322gl0,故Ek=12mv2=34mgl0,Ep=mgl0sin 30=12mgl0,则E=54mgl0,D项正确。答案CD8 答案AD解析设平抛时的初速度为v0，根据机械能守恒定律可得：mvmghmv2，解得v0，根据平抛运动的知识可得下落时间t，则水平位移xv0t，所以当2h2h时水平位移最大，

16、解得h，A正确；最大的水平位移为：x2h，B错误；根据机械能守恒定律可知，在某高度处时上升的速率和下落的速率相等，C错误；设速度方向与水平方向的夹角为，位移方向与水平方向的夹角为，根据平抛运动的规律可知，tan 2tan 21，则45，所以D正确故选A、D.9 答案A解析根据牛顿第二定律得，物块B上滑的加速度大小agsin，物块B上滑的最大位移为x，运动时间tB；对于小球A，有hxsingt2，因为ttB，所以联立得hsing2，解得物块B沿斜面上滑的初速度为vB，故A正确。物块B沿斜面上滑的高度为Hxsinsinh，故B错误。小球A在空中运动的时间t ，故C错误。运动时间t ，小球A水平抛出

17、时的初速度为v0，联立解得v0sincos ，故D错误。10 答案BC解析对小物块，从释放至到达O点的过程中，由牛顿第二定律可得，(2gsin)v，代入数据解得v0 m/s1 m/s。小物块从O点水平抛出做平抛运动，竖直方向ygt2，水平方向xv0t，解得y5x2；又有yx26，联立解得x1 m，y5 m，根据ygt2，解得t s1 s，故A错误，B正确；竖直方向的速度大小vygt101 m/s10 m/s，设刚到P点时速度方向与水平方向夹角为，则有tan10，故C正确；根据速度的合成法则，小物块刚到P点时速度的大小为v m/s m/s，故D错误。11 解析细线断裂之前，绳子拉力与小球的速度垂

18、直，对小球不做功，不改变小球的速度大小，故小球的速率保持不变。故A错误，B正确；细线断裂瞬间，拉力大小为50 N，由Fm得：r0.256 m，所以刚好转一圈绳断裂，故小球运动的路程为：s2r12r22r3(0.50.40.3)m0.8 m，故C正确；小球每转120半径减小0.1 m，细线断裂之前，小球运动的位移大小为0.5 m0.2 m0.3 m，故D正确。答案BCD12 解析小环释放后，v环增加，而v物vcos(为绳与杆间夹角)，v物增大，由此可知小环刚释放时重物具有向上的加速度，故绳中张力一定大于2mg，A项正确；小环到达B处时，绳与直杆间的夹角为45，重物上升的高度h(1)d，B项正确；

19、将小环速度v环进行正交分解，其分速度与重物上升的速度大小相等，v物vcos45v环，所以，小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于，C项错误，D项正确。13 解析当v50m/s时，运动的时间ts0.1s，则飞镖在竖直方向上的位移ygt2100.01m0.05m5cm，将射中第6环线，当v50m/s时，飞镖将射中第6环线以内，故A错误，B正确；击中第10环线内，下降的最大高度为0.01m，根据hgt2得，ts，则最小初速度v0m/s50m/s，故C错误；若要击中靶子，下降的高度不能超过0.1m，根据hgt2得，ts，则最小速度v0m/s25m/s，故D错误。14 解析M点的小球受到重力和杆的

20、支持力，在水平面内做匀速圆周运动，合力的方向沿水平方向，所以：Fnmgtan45mvM所以：vM同理，N点的小球受到重力和杆的支持力，在水平面内做匀速圆周运动，合力的方向沿水平方向，设ON与竖直方向之间的夹角为，FnmgtanmvN所以：vN又：Fnm2rrRsin联立得：vN所以：，故选A。15 解析筒内小球水平方向只受到筒壁的作用力，由于筒壁的作用力始终与速度的方向垂直，所以该力不改变小球沿水平方向的分速度的大小，只有竖直方向的重力才改变小球速度的大小，所以小球沿水平方向做匀速圆周运动，竖直方向做自由落体运动，若已知发射小球的水平速度和圆筒高度，小球运动的时间：t，在筒外的小球做平抛运动，

21、竖直方向做自由落体运动，所以运动的时间也是t，筒内小球落地所用时间和筒外小球一样长。故选项A错误；两个小球在竖直方向都做自由落体运动，落地的速率都是：v，若筒内小球恰好运动半圆的奇数倍，则二者速度的方向也相同，二者的速度相等故B是可能的，选项B正确；两个小球任一时刻的速度大小相等，落地时间相等，则路程一定相等。故选项C错误；由于筒壁的作用力始终与速度的方向垂直，所以该力不改变小球沿水平方向的分速度的大小，只有竖直方向的重力才改变小球速度的大小。所以筒内小球沿水平方向做匀速圆周运动，需要的向心力不变，所以对筒壁的压力不变故选项D错误。16 解析：选B.做平抛运动的物体落到斜面上时，设其末速度方向

22、与水平方向的夹角为，位移与水平方向的夹角(即斜面倾角)为，根据平抛运动规律有tan ，tan ，所以tan 2tan ，由此可知，小球落到斜面上时的速度方向与水平方向的夹角与初速度无关，即无论初速度多大，小球落在斜面上时的速度方向与水平方向的夹角都相等，选项A错误；设小球落在斜面上时的速度大小为v，根据平抛运动规律，ygt2，xv0t，tan ，vygt，联立解得vy2tan v0，小球落在斜面上时的速度大小vv0，即小球落在斜面上时的速度大小与初速度的大小成正比，选项B正确；初速度越大，小球运动到距离斜面最远处所用的时间越长，选项C错误；若把平抛运动分解为沿斜面方向和垂直于斜面方向的两个分运

23、动，则小球在沿斜面方向的分运动为匀加速直线运动，当用一束平行光垂直照射斜面时，小球在斜面上的投影做匀加速直线运动，选项D错误17 解析：选A.由题意及平抛运动的规律知，小球垂直打在半圆柱体上时速度方向的延长线过圆心，反向延长线过水平位移的中点，设小球运动过程中下落的高度为y，水平位移为x，则，xv0t，ygt2解得v0，A 项正确二计算题18 解析：(1)设在最高点速度为v1，在最高点，重力恰好提供向心力，所以mg根据动能定理，对球从A点到最高点，有mg2Lmvmv解得v0.(2)以N为圆心，设最低点为M，落到最低点速度为v，有7mgmg对A到M过程列动能定理mghmv2mv若N点在0点以下，

24、则hLr(Lr)cos 若N点在O点以上，则hL(Lr)cos ()rL(Lr)cos r解得r L.(3)假设能通过A点，则 竖直方向：hgt2水平方向：(Lr)sin vt解得cos ，与cos 1，1矛盾，所以假设不成立，不能通过A点.19 解析(1)由向心力公式和牛顿第三定律有FNmgm，解得vB4 m/s。(2)小球从A到B的过程，只有重力和摩擦力做功，设克服摩擦力所做的功为W克。由动能定理得mgRW克mv0解得W克2.4 J。(3)分析运动发现，BC段长度会影响匀减速运动的时间，继而影响平抛运动的水平初速度以及水平位移。设BC段小球的运动时间为t，加速度a2 m/s2由运动学公式得

25、vCvBat42txBCvBtat24tt2其中，0t2 s。平抛运动中hgtxCPvCt1由可得xCP3.21.6t则由可得xBPxBCxCPt22.4t3.2根据二次函数单调性以及t的范围，可得当t1.2 s时，xBP取到最大值。代入式，解得xBC3.36 m。(4)由于碰撞前后速度方向与地面夹角相等，所以碰撞前后水平与竖直分速度比例不变。每次碰撞机械能损失75%，故每次碰撞合速度、分速度均变为原来的。设第n次损失后的竖直分速度为vyn，第n次碰撞到第n1次碰撞的时间为tn。由平抛运动规律得vy08 m/st00.8 s则vynvy0()ntn2将代入可得tn0.8()n1(n1，2，3)由等比数列求和公式可得t总t0t1tn0.8当n取无穷大，小球处于静止状态。解得t总2.4 s。答案(1)4 m/s(2)2.4 J(3)3.36 m(4)2.4 s20 解析：(1)当钉子在xl的P点时，小球绕钉子转动的半径为：R1l lll小球由静止到最低点的过程中机械能守恒：mgmv在最低点细绳承受的拉力最大，有：Fmgm联立求得最大拉力F7mg.(2)小球绕钉子做圆周运动恰好到达最高点时，有：mgm运动中机械能守恒：mgmv钉子所在位置为x 联立解得xl因此钉子所在位置的范围为lx l.答案：(1)7mg(2)lx