【2021届备考】2020全国名校物理试题分类解析汇编:专题四:曲线运动-Word版含解析.docx
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1、D单元 曲线运动名目D单元 曲线运动1D1 运动的合成与分解1D2 抛体运动3D3 试验:争辩平抛物体的运动8D4 圆周运动8D5 万有引力与天体运动13D6 曲线运动综合32D1 运动的合成与分解(2022湖北襄阳五中五月月考)1. 电动机以恒定的功率P和恒定的转速n(r/s)卷动绳子,拉着质量为M的木箱在粗糙不均水平地面上前进,如图所示,电动机卷绕绳子的轮子的半径为R,当运动至绳子与水平成角时,下述说法正确的是( )A木箱将做匀速运动,速度是B木箱将做匀加速运动,此时速度是C此时木箱对地的压力为D此过程木箱受的合外力大小和方向都在变化【学问点】滑轮模型的应用,物体受力分析,直线运动(变速运
2、动,匀变速运动),速度的合成与分解。【答案解析】C解析:电动机的线速度为V=2nR,木箱前进的速度为;由P=FV可得F=P/V。由于绳与水平方向的夹角在变化,木箱前进的速度可分解为沿绳方向的速度和垂直于绳方向的速度,所以木箱的速度在变化,木箱所受的合力也在变化,但方向不变,A、B、D项不正确;对木箱进行受力分析和对绳接力的分解可知C项正确。【思路点拨】本题是滑轮模型在速度的合成与分解中的应用,只要知道了这个速度的分解就不难求解本题了,也要分析清木箱的受力状况,并要牢牢抓住绳与水平方向的夹角变化来分析物体运动状态。AMCOB(2022江西临川二中一模)2. 如图所示,AB杆以恒定角速度绕A点在竖
3、直平面内转动,并带动套在固定水平杆OC上的小环M运动,AO间距离为h。运动开头时AB杆在竖直位置,则经过时间t(小环仍套在AB和OC杆上)小环M的速度大小为( )A BCh Dhtan(t)【学问点】运动的合成和分解【答案解析】 A 解析:经过时间t,角OAB为t,则AM的长度为,则AB杆上M点绕A点的线速度v=将小环M的速度沿AB杆方向和垂直于AB杆方向分解,垂直于AB杆上分速度等于M点绕A点的线速度v,则小环M的速度v故A正确,B、C、D错误故选A【思路点拨】将小环M的速度沿AB杆方向和垂直于AB杆方向分解,依据转动的角度求出AB杆上M点的线速度,依据平行四边形定则求出M点的速度(2022
4、山西高校附中5月月考)3. 如图所示,细绳一端固定在天花板上的O点,另一端穿过一张CD光盘的中心小孔后拴着一个橡胶球,橡胶球静止时,竖直悬线刚好挨着水平桌面的边沿。现将CD光盘按在桌面上,并沿桌面边缘以速度v匀速移动,移动过程中,CD光盘中心小孔始终紧挨桌面边线,当悬线与竖直方向的夹角为时,小球上升的速度大小为AvsinBvcosCvtanDvcot【学问点】运动的合成和分解【答案解析】 A 解析:由题意可知,线与光盘交点参与两个运动,一是逆着线的方向运动,二是垂直线的方向运动,则合运动的速度大小为v,由数学三角函数关系,则有:v线=vsin;而线的速度的方向,即为小球上升的速度大小,故A正确
5、,BCD错误;故选:A【思路点拨】对线与CD光盘交点进行运动的合成与分解,此点既有逆着线方向的运动,又有垂直线方向的运动,而实际运动即为CD光盘的运动,结合数学三角函数关系,即可求解D2 抛体运动(2022湖北襄阳四中模拟)1. 如图所示,某人向对面的山坡上水平抛出两个质量不等的石块, 分别落到、两处不计空气阻力,则落到处的石块( )初速度大,运动时间短初速度大,运动时间长初速度小,运动时间短初速度小,运动时间长【学问点】平抛运动。高考属于II级学问点【答案解析】A解析:本题依据平抛运动规律,竖直方向石块作自由落体运动,由图可以看出,A点到抛出点的竖直高度大于B的竖直高度,从而可知A在空中经受
6、的时间长,在看水平位移,B的大于A的,由此可知,B的初速度大于A的初速度。故只有B答案正确。【思路点拨】求解本关键是依据平抛运动规律分析竖直方向和水平方向的位移来选择答案。Mm)30(2022江苏徐州一中考前模拟)2. 如图所示,长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30角固定放置先将一质量为m的小球固定在管底,用一轻质细线将小球与质量为M(M=3m)的小物块相连,小物块悬挂于管口现将小球释放,一段时间后,小物块落地静止不动,小球连续向上运动,通过管口的转向装置后做平抛运动,小球在转向过程中速率不变(重力加速度为g)( )A小球运动的整个过程中,小球与小物块的系统机械能守恒B小球的最大速度为C小球
7、从管口抛出时的速度大小为D小球平抛运动的水平位移等于【学问点】牛顿其次定律;匀变速直线运动的公式;平抛运动【答案解析】BD解析:A.在落地前,小球与M组成的系统机械能守恒,但是M落地后,小球连续运动,系统机械能不守恒,A错误;B、系统机械能守恒Mglsin30=(m+M)v12+mgsin30lsin30由于M=3m,得v1=,B正确,依据动能定理-mgsin30(l-lsin30)=m飞出管口的速度v2=m,C错误在空中飞行的时间t=水平位移s=v2t=,D正确故选BD【思路点拨】依据系统机械能守恒列式求解物体落地时的速度,依据动能定理m离开管口时速度,以后做平抛运动,由平抛运动规律求解水平
8、位移的表达式运用平抛运动的规律表示出小球平抛运动的水平位移,利用数学学问证明问题(2022湖北襄阳五中、夷陵中学、钟祥一中五月联考)3. 如图,半圆形凹槽的半径为R,O点为其圆心。在与O点等高的边缘A、B两点分别以速度v1、v2水平同时相向抛出两个小球,已知v1v2=13,两小球恰落在弧面上的P点。则以下说法中正确的是( )A. AOP为45B. 若要使两小球落在P点右侧的弧面上同一点,则应使v1、v2都增大C. 转变v1、v2,只要两小球落在弧面上的同一点,v1与v2之和就不变D.若只增大v1,两小球可在空中相遇【学问点】平抛运动规律考查,高考属于II级学问点要求。【答案解析】D解析:依平抛
9、运动规律可知,它们的水平位移之比为13,再连接OP线,依据几何学问可得AOP=,A错;要使两小球落在P点右侧弧面上同一点,则要增大,减小,B答案错;要使两小球落在弧面上的同一点,就必需要满足v1与v2之和与时间的积等于半圆形凹槽的直径才行,所以C选项错误;若只增大是能在空中相遇,但不是在弧面上,所以D项正确。【思路点拨】本题是平抛运动规律机敏应用题型,求解的关键是抓住两小球的水平位移之各始终等于圆的直径。相遇和落在弧面上的同一点,它们作平抛运动的时间都相同,就很简洁选择答案了。(2022江西重点中学协作体其次次联考)4. 如图所示,将a、b两小球以大小为20 m/s的初速度分别从A、B两点相差
10、1 s先后水平相向抛出,a小球从A点抛出后,经过时间t,a、b两小球恰好在空中相遇,且速度方向相互垂直,不计空气阻力,取g10 m/s2,则抛出点A、B间的水平距离是()A80 m B100 mC200 m D180 m【学问点】平抛运动【答案解析】D解析:A经过t时间两球的速度方向相互垂直,此时B运动时间为(t-1)s,依据几何关系可得:tan=解得:t=5s,则B运动时间为t-1=4s,故AB两点的水平距离X=v0t+v0(t-1)=5v0+4v0=9v0180m故选:D【思路点拨】两球相差2s抛出,依据竖直方向的速度vA=gt,vB=g(t-1),结合两球的速度方向相互垂直,利用几何关系
11、进而求出下落的时间,即可求出两点的水平距离(2022山东日照一中二模)5 如图所示,水平地面上有一个静止的直角三角滑块P,顶点A到地面的距离h=18m,水平地面上D处有一固定障碍物,滑块的C端到D的距离L=64m。在其顶点么处放一个小物块Q,不粘连,最初系统静止不动。现在滑块左端施加水平向右的推力F=35N,使二者相对静止一起向右运动,当C端撞到障碍物时马上撤去力F,且滑块P马上以原速率反弹,小物块Q最终落在地面上。滑块P的质量M=40kg,小物块Q的质量m=10kg,P与地面间的动摩擦因数。(取g=10ms2)求:(1)小物块Q落地前瞬间的速度;(2)小物块Q落地时到滑块P的B端的距离。【学
12、问点】 动能定理的应用;平抛运动【答案解析】 (1)10m/s (2)9.24m解析:(1)对P、Q整体分析有:F(mM)g=(mM)a1 a1=5m/s2 当顶点C运动至障碍物D时有:vD2=2a1LvD =8m/s之后Q物体做平抛运动有:h=gt12/2t1=0.6sQ落地前瞬间竖直方向的速度为vy=gt1vy=6m/s由矢量合成得:Q落地前瞬间的速度大小为vt=10m/s与水平成角,tan= vy / vD=37(2)由(1)得Q平抛的水平位移x1= vDt1 x1=4.8mP物体做匀减速运动,Mg=Maa2=2m/s2vD = a2t2t2=4st1Q物体平抛时间内P的位移为x2= v
13、Dt1a2t12/2 x2=4.44m所以Q落地时Q到滑块B端的距离为x= x1x2 =9.24m【思路点拨】(1)在水平推力F的作用下,P、Q一起向右做匀加速运动,依据牛顿其次定律求出整体的加速度,由速度位移关系式求出P到达D处时的速度,由于P与D碰撞,以原速率反弹,之后P向左做匀减速运动,Q离开滑块P做平抛运动,依据平抛运动的规律求解Q落地前瞬间的速度;(2)P物体向左做匀减速运动过程,由牛顿其次定律和运动学公式结合可求得其向左运动的总时间,再求出在Q平抛运动的时间内通过的位移,由平抛运动的规律求出Q的水平位移,两个位移之和即为Q落地时到滑块P的B端的距离(2022吉林市普高二模)6. 如
14、图所示,在水平地面上固定一倾角37,表面光滑的斜面体,物体A以6m/s的初速度沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有一物体B以某一初速度水平抛出。假如当A上滑到最高点时恰好被B物体击中。A、B均可看作质点,sin370.6,cos370.8,g取10m/s2。求:(1)物体A上滑到最高点所用的时间(2)物体B抛出时的初速度(3)物体A、B间初始位置的高度差【学问点】牛顿其次定律;平抛运动【答案解析】(1)1s (2) 2.4m/s (3) 6.8m解析 :物体A上滑过程中,由牛顿其次定律得:mgsin=ma 代入数据得:a=6m/s2设物体A滑到最高点所用时间为t,由运动学公式:解得:t=1s
15、物体B平抛的水平位移:=2.4m 物体B平抛的初速度:=2.4m/s 物体A、B间的高度差:=6.8m 【思路点拨】AB同时开头运动,它们的运动时间是一样的,A做的就是匀变速直线运动,B是平抛运动,依据各自的运动规律,可以很简洁的求出,本题的难度不大D3 试验:争辩平抛物体的运动D4 圆周运动(2022湖北襄阳四中模拟)1. 对于绕轴转动的物体,描述转动快慢的物理量有角速度等物理量类似加速度,角加速度描述角速度的变化快慢,匀变速转动中为一常量下列说法错误的是( )的定义式为 在国际单位制中的单位为 匀变速转动中某时刻的角速度为,经过时间后角速度为 匀变速转动中某时刻的角速度为,则时间内转过的角
16、度为【学问点】角速度、角加速度、角位移。属于I级学问点考查。【答案解析】C解析:利用匀变速直线运动规律表达式递推出曲线运动中的角速度、角位移、角加速度表达式为: 、 、 、由此可知道ABD正确,从而错误答案为C选项。【思路点拨】本题只要认真读懂题意,会转换思维运用匀变速直线运动规律递推出绕轴转动的物理量:角速度、角加速度、角位移的规律表达式来。(2022江西师大附中三模)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vminB小球通过最低点时的最小速度vminC小球在水平线ab以下的管道中运动时,内侧管
17、壁对小球确定无作用力D小球在水平线ab以上的管道中运动时,外侧管壁对小球确定有作用力【学问点】向心力;牛顿其次定律【答案解析】C 解析:A、在最高点,由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用,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故AB错误C、小球在水平线ab以下管道运动,由于沿半径方向的合力供应做圆周运动的向心力,所以外侧管壁对小球确定有作用力,而内侧管壁对小球确定无作用力故C正确D、小球在水平线ab以上管道运动,由于沿半径方向的合力供应做圆周运动的向心力,当速度格外大时,内侧管壁没有作用力,此时外侧管壁有作用力当速度比较小时,内侧管壁有作用力力故D错误故选:C【
18、思路点拨】小球在竖直光滑圆形管道内做圆周运动,在最高点,由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用,从而可以确定在最高点的最小速度小球做圆周运动是,沿半径方向的合力供应做圆周运动的向心力(2022重庆一中5月月考)3. 如图所示,在竖直放置的离心浇铸装置中,电动机带动两个支承轮同向转动,管状模型放在这两个支承轮上靠摩擦带动,支承轮与管状模型间不打滑。铁水注入之后,由于离心作用,铁水紧紧靠在模型的内壁上,从而可得到密实的铸件,浇铸时支承轮转速不能过低,否则,铁水会脱离模型内壁,产生次品已知管状模型内壁半径为R,支承轮的半径为r, 重力加速度为g,则支承轮 转动的最小角速度为 ( ) A B C D
19、【学问点】线速度、角速度和周期、转速【答案解析】B解析:经过最高点的铁水要紧压模型内壁,临界状况是重力恰好供应向心力,依据牛顿其次定律,有:mg=m解得:v=支承轮与模型是同缘传动,边缘点线速度相等,故支承轮边缘点的线速度也为;故支承轮转动的最小角速度为:故选:B【思路点拨】经过最高点的铁水要紧压模型内壁,否则,铁水会脱离模型内壁,故临界状况是重力恰好供应向心力,依据牛顿其次定律列式求解管状模型转动的线速度;然后结合v=r求解支承轮转动的最小角速度(2022湖北襄阳五中、夷陵中学、钟祥一中五月联考)4. 有一半径r =m的圆柱体绕竖直轴OO以角速度=8rad/s匀速转动,今用水平力F把质量m=
20、l.2kg的物体A压在圆柱体的侧面,由于受挡板上竖直光滑槽的作用,物体A在水平方向上不能随圆柱体转动,而以v0=1.8m/s的速率匀速下滑,如图所示。已知物体A与圆柱体间的动摩擦因数=0.25,g取l0m/s2。下列说法中正确的是( )AA相对于圆柱体的轨迹为等间距螺旋线B水平力F大小为48NC圆柱体对A的摩擦力大小为20ND圆柱体转动一周过程中A克服摩擦力做功为15J【学问点】匀速圆周运动、运动的合成与分解,摩擦力、功的计算问题,本题属于高考中的II级学问点要求。【答案解析】AC解析:依题间可知,A是两种分运动的合运动:一是竖直向下的匀速运动,二是沿圆切线方向的圆周运动,即它的合运动是螺旋运
21、动,由于圆周运动的周期相等,向下的螺距是相等的,A对;A在竖直方向有:,竖直向下的速度为:沿切线方向的速度,运用速度之比和速度之比求出切向方向的摩擦力:沿切线方向的摩擦力为依据还有:, B选项错误;C项正确;D项的计算如下:,竖直方向:,即摩擦力所做的功为:,D项错误。故本题选【思路点拨】本题是一道分运动与合运动的求解,关键是抓住分运动依据物理公式求解出分运动的值,再依据运动的合成求解选项要求的值。尤其是求摩擦力难度较大,要认真审题,理解A物体参入了哪种运动,只要分清楚这个过程,那就不难解出本题。(2022江西师大附中三模)5. 如图所示,M是水平放置的半径足够大的圆盘,可绕过其圆心的竖直轴O
22、O匀速转动,在圆心O正上方h处有一个正在间断滴水的容器,每当一滴水落在盘面时恰好下一滴水离开滴口。某次一滴水离开滴口时,容器恰好开头水平向右做速度为v的匀速直线运动,将此滴水记作第一滴水。不计空气阻力,重力加速度为g。求:OvhM(1)相邻两滴水下落的时间间隔;(2)要使每一滴水在盘面上的落点都在一条直线上,求圆盘转动的角速度。(3)其次滴和第三滴水在盘面上落点之间的距离最大可为多少?;【学问点】线速度、角速度和周期、转速;自由落体运动【答案解析】(1) (2) k,k=1,2 (3) 5 v 解析:(1)相邻两滴水离开滴口的时间间隔就是一滴水下落的时间由h=gt2,可得t= (2)每一滴水在
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