2023届高考二轮总复习试题 物理 （适用于河北、辽宁、重庆） 专题分层突破练03　力与曲线运动 WORD版含解析.docx

1、专题分层突破练3力与曲线运动A组1.(2021全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图,先将纽扣绕几圈,使穿过纽扣的两股细绳拧在一起,然后用力反复拉绳的两端,纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后,纽扣绕其中心的转速可达50 r/s,此时纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小约为()A.10 m/s2B.100 m/s2C.1 000 m/s2D.10 000 m/s22.(多选)北京冬奥会报道中利用“AI+8K”技术,把全新的“时间切片”特技效果首次运用在8K直播中,更精准清晰地抓拍运动员比赛精彩瞬间,给观众带来全新的视觉体验。“时间切片”是一种类似于多次“曝光”的呈现手法。如图所示为某

2、运动员在自由式滑雪大跳台比赛中某跳的“时间切片”特技图。忽略空气阻力,将运动员看作质点,其轨迹abc段为抛物线。已知起跳点a的速度大小为v,起跳点a与最高点b之间的高度差为h,重力加速度大小为g,下列说法正确的是()A.运动员从a到b的时间间隔与从b到c的时间间隔相同B.运动员从a到b的时间为2ghgC.运动员到达最高点时速度的大小为v2-2ghD.运动员从a到b的过程中速度变化的大小为2gh3.(多选)(2022河北卷)如图,广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以O为圆心、R1和R2为半径的同心圆上,圆心处装有竖直细水管,其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节,以保障喷出的水全部

3、落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时,喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用h1、v1、1和h2、v2、2表示。花盆大小相同,半径远小于同心圆半径,出水口截面积保持不变,忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是()A.若h1=h2,则v1v2=R2R1B.若v1=v2,则h1h2=R12R22C.若1=2,v1=v2,喷水嘴各转动一周,则落入每个花盆的水量相同D.若h1=h2,喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同,则1=24.(2022浙江温州二模)如图所示,场地自行车赛道与水平面成一定倾角,A、B、C三位运动员骑自行车在赛道转弯处以相同大小的线速度做匀速圆周运动(不

4、计空气阻力)。则下列说法正确的是()A.自行车受到地面的摩擦力指向圆周运动的圆心B.自行车(含运动员)受到重力、支持力、摩擦力、向心力C.A、B、C三位运动员的角速度ABaBaC5.(2022全国甲卷)将一小球水平抛出,使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光。某次拍摄时,小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像,每相邻两个球之间被删去了3个影像,所标出的两个线段的长度s1和s2之比为37。重力加速度g取10 m/s2,忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。B组6.(多选)(2022湖北重点中学联考)如图甲所

5、示的陀螺可在圆轨道的外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为“魔力陀螺”。其物理原理可等效为如图乙所示的模型:半径为R的磁性圆轨道竖直固定,质量为m的小铁球视为质点在轨道外侧转动,A、B两点分别为轨道上的最高、最低点。铁球受轨道的磁性引力始终指向圆心且大小不变,重力加速度为g,不计摩擦和空气阻力。下列说法正确的是()甲乙A.铁球可能做匀速圆周运动B.铁球绕轨道转动时机械能守恒C.铁球在A点的速度一定大于或等于gRD.要使铁球不脱轨,轨道对铁球的磁性引力至少为5mg7.(多选)(2022云南昆明三诊一模)跳台滑雪是一项勇敢者的滑雪运动,图甲是2022年北京冬奥会跳台滑雪的主跳台“雪如

6、意”,图乙是其部分赛道及运动情况简化示意图。现有一运动员在滑雪道上获得一定速度后从跳台a处沿水平方向飞出,在斜坡上b处着陆,测得ab间的距离为40 m,斜坡与水平方向的夹角为30,运动员(包括装备)质量为60 kg,且可视为质点,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则运动员(包括装备)()A.从a处运动到b处的时间为2 sB.落到b处前瞬间动能为2.1103 JC.从a处运动到b处过程中动量变化率不变D.在空中距离斜坡的最大距离为532 m8.(2022北京延庆一模)阳光明媚的中午,小明同学把一块长木板放在院子里,调整倾斜角度,使阳光刚好和木板垂直。在斜面顶端固定一个弹射装置,把一个质

7、量为0.1 kg的小球水平弹射出来做平抛运动。调整初速度大小,使小球刚好落在木板底端。使用手机连续拍照功能,拍出多张照片记录小球运动过程。通过分析照片,小明得出:小球的飞行时间为0.4 s,小球与其影子距离最大时,影子A距木板顶端和底端的距离之比约为79,如图所示。g取10 m/s2。(1)求飞行过程中,重力对小球做的功。(2)简要说明,小球与影子距离最大时,刚好是飞行的中间时刻。(3)估算木板长度。答案：1.C解析 根据向心加速度公式a=2r=(2n)2r=1 000 m/s2,故选C。2.BCD解析 运动员做斜抛运动,从最高点到等高位置时间相等,a、c两点到b点的竖直高度不同,因此时间间隔

8、不同,故A错误;根据h=12gt2,解得t=2ghg,故B正确;从a到b根据动能定理得-mgh=12mvb2-12mv2,解得vb=v2-2gh,故C正确;从a到b速度变化量v=gt=2gh,故D正确。3.BD解析 根据平抛运动的规律有h=12gt2,R=vt,解得R=v2hg,可知若h1=h2,则v1v2=R1R2,若v1=v2,则h1h2=R12R22,A错误,B正确;若1=2,则喷水嘴各转动一周的时间相同,因v1=v2,出水口的截面积相同,可知单位时间喷出水的质量相同,喷水嘴转动一周喷出的水量相同,但因内圈上的花盆总数量较小,可知得到的水量较多,C错误;设出水口横截面积为S0,喷水速度为

9、v,若1=2,则喷水管转动一周的时间相等,因h相等,则水落地的时间相等,则t=Rv相等,在圆周上单位时间内单位长度的水量Q0=vtS0Rt=RS0Rt=S0t=S02hg,因为h1=h2,则Q0相等,即一周中每个花盆中的水量相同,D正确。4.C解析 运动员骑自行车做匀速圆周运动,自行车(含运动员)所受合力指向圆周运动的圆心,摩擦力不指向圆心,故A错误;向心力是效果力,可以由单个力充当,也可以由其他力的合力或分力提供,因此将运动员和自行车看成整体后,整体受重力、支持力和摩擦力,故B错误;三位运动员的线速度大小相等,根据=vr可知,半径大的角速度小,A、B、C三位运动员的角速度ABC,故C正确;三

10、位运动员的线速度大小相等,根据a=v2r可知,半径大的向心加速度小,A、B、C三位运动员的向心加速度aAaBaC,故D错误。5.答案 255 m/s解析 因为频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,每相邻两个球之间被删去3个影像,故相邻两球的时间间隔为t=4T=0.054 s=0.2 s设s1对应的水平位移为x,对应的竖直位移为y,则根据平抛运动的特点得,s2对应的水平位移为x,对应的竖直位移为3y,y=12g(4T)2=0.2 ms1=x2+y2s2=x2+(3y)2s1s2=37 抛出瞬间小球速度大小为v0=x4T解得v0=255 m/s。6.BD解析 铁球绕轨道转动,受重力、轨道的磁性引力和

11、轨道的弹力作用,而轨道的磁性引力和弹力总是与速度垂直,故只有重力对铁球做功,铁球做变速圆周运动,绕轨道转动时机械能守恒,选项B正确,A错误;铁球在A点时,有mg+F吸-FNA=mvA2R,当FNA=mg+F吸时,vA=0,选项C错误;铁球从A到B的过程中,由动能定理得2mgR=12mvB2-12mvA2,当vA=0时,铁球在B点的速度最小,解得vBmin=2gR,铁球在B点时,有F吸-mg-FNB=mvB2R,当vB=vBmin=2gR,FNB=0时,解得F吸min=5mg,故要使铁球不脱轨,轨道对铁球的磁性引力至少为5mg,选项D正确。7.ACD解析 由a到b的过程运动员做平抛运动,在竖直方

12、向有h=12gt2,且h=labsin 30,解得t=2 s,A正确; 在水平方向有x=v0t,且x=labcos 30,解得v0=103 m/s,运动员在b点处的竖直速度为vy=gt=102 m/s=20 m/s,运动员在b点处的速度大小为v=v02+vy2=107 m/s,落到b处前瞬间动能Ek=12mv2=1260(107)2 J=2.1104 J,B错误;从a处运动到b处过程中,有p=mgt,解得pt=mg,C正确;沿斜面方向和垂直斜面方向建立直角坐标系,垂直斜面方向初速度的分量为v0sin 30 ,重力加速度g垂直斜面的分量为gcos 30,设所求最大距离为H,在垂直斜面方向,根据运

13、动学公式得(-2gcos 30)H=0-(v0sin 30)2,解得H=532 m,D正确。8.答案 (1)0.8 J(2)见解析(3)1.6 m解析 (1)小球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,根据匀变速直线运动位移时间公式,可得h=12gt2=12100.42 m=0.8 m所以飞行过程中,重力对小球做的功为WG=mgh=0.1100.8 J=0.8 J。(2)当小球与影子距离最大时,小球的速度方向与斜面平行,即速度方向与水平方向的夹角为,此时竖直方向的速度为vy=v0tan 当小球落到斜面底端时,小球位移与水平方向的夹角为,设此时速度方向与水平方向的夹角为,根据位移夹角与速度夹角的关系可知tan =2tan 此时竖直方向的速度为vy=v0tan =2v0tan 根据竖直方向的速度时间公式可得vyvy=gt1gt2=v0tan2v0tan=12则有t1t2=12故小球与影子距离最大时,刚好是飞行的中间时刻。(3)如图所示建立直角坐标系由题意可知lOAlAB=79则有lOAlOB=716又lOA=v0cos t1+12gsin t12lOB=v0cos t2+12gsin t22y方向速度减为零需要的时间为t1=v0singcost2=2t1联立解得lOA=v02sing1+12tan2lOB=2v02sing(1+tan2)可得tan =33