2020高考物理二轮复习专题04曲线运动练含解析

曲线运动1．某弹射管每次弹出的小球速度相等．在沿光滑竖直轨道自由下落过程中，该弹射管保持水平，先后弹出两只小球．忽略空气阻力，两只小球落到水平地面的（）A.时刻相同，地点相同B.时刻相同，地点不同C.时刻不同，地点相同D.时刻不同，地点不同【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】B点睛：本题以平抛运动为背景考查合运动与分运动的关系及时刻和位置的概念，解题时要注意弹射管沿光滑竖直轨道向下做自由落体运动，小球弹出时在竖直方向始终具有跟弹射管相同的速度。2．【2017·江苏卷】如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为：（）（A）t（B）22t（C）2t（D）4t【答案】C【解析】设第一次抛出时A球的速度为v1，B球的速度为v2，则A、B间的水平距离x=(v1+v2)t，第二次两球的速度为第一次的2倍，但两球间的水平距离不变，则x=2(v1+v2)T，联立得T=t∕2，所以C正确；ABD错误．【考点定位】平抛运动【名师点睛】本题的关键信息是两球运动时间相同，水平位移之和不变．3．【2016·全国新课标Ⅲ卷】（多选）如图，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则：（）A．B．C．D．【答案】AC【考点定位】考查了动能定理、圆周运动【方法技巧】应用动能定理应注意的几个问题：(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度；(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)；(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的，若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待。4．【2015·浙江·17】如图所示为足球球门，球门宽为L，一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起，将足球顶入球门的左下方死角（图中P点）。球员顶球点的高度为h。足球做平抛运动（足球可看做质点，忽略空气阻力）则：（）A．足球位移大小B．足球初速度的大小C．足球末速度的大小D．足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tan2Ls【答案】B【考点定位】考查了平抛运动，速度的合成与分解【名师点睛】该题的立体性非常好，需要结合立体几何分析解题，对于平抛运动，一般都是将其分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，平抛运动的时间取决下落的高度。5．【2015·海南·4】如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端登高。质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g，质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为：（）A．mgR41B．mgR31C．mgR21D．mgR4【答案】C【考点定位】向心力，动能定理【名师点睛】在解决圆周运动的向心力问题时，一定要明确向心力的来源，在运用动能定理解决问题时，需要注意过程中有哪些力做功，做什么功。1．某次投掷铅球比赛中，运动员把铅球抛出的速度为v0，铅球落地时的速度为v，不计空气阻力，下列表示铅球在空中运动的速度图象，可能正确的是()A．B．C．D．【答案】B【解析】【分析】斜抛运动在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做竖直上抛运动，加速度方向竖直向下，根据矢量的变化采用三角形法则可以得出正确答案。【详解】斜抛运动加速度不变，竖直向下，可知速度的变化量的方向竖直向下，由矢量三角形知，矢量的变化方向应沿竖直方向，故B正确，ACD错误。故选B。【点睛】本题考查平抛运动的性质及矢量的合成法则的应用，要灵活应用三角形及平行四边形法则进行分析运算。2．如图所示,A、B是两个质量相同的小钢球,其所处的两个斜槽滑道完全相同,滑道底端切线水平,且滑道2底端与光滑水平板吻接,现将A、B从相对于滑道底端相等高度处由静止同时释放,则将观察到的现象是A、B两个小球在水平面上相碰,改变释放点的高度和上面滑道对地的高度,重复实验,A、B两球仍会在水平面上相碰,这说明()A．平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动B．平抛运动在竖直方向的运动是自由落体运动C．A球在下落过程中机械能守恒D．A,B两球的速度任意时刻都相同【答案】A【解析】【详解】3．在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以2v和v的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率与乙球落至斜面时的速率之比为A．B．C．D．【答案】B【解析】【分析】根据平抛运动的推论tanθ=2tanα得到甲、乙两个小球落在斜面上时速度偏向角相等，根据运动的合成与分解求出末速度即可。【详解】设斜面倾角为α，小球落在斜面上速度方向偏向角为θ，甲球以速度v抛出，落在斜面上，如图所示；【点睛】本题主要是考查了平抛运动的规律，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；解决本题的关键知道平抛运动的两个推论。4．如图所示，质量为M的物体置于光滑水平面上，该物体上表面为半径为R的光滑圆弧面，其左端最高点距圆弧面最低点的高度为h。一质量为m的小球从左端最高点由静止释放，已知Mm，重力加速度为g，则小球第二次到达圆弧面最低点时，对圆弧面的压力大小为A．B．C．D．【答案】B【解析】【详解】小球第二次到达圆弧面最低点时，由动量守恒定律可知：；由能量关系可知：，解得：；，则对小球在最低点由牛顿第二定律：,解得：，故选B.5．（多选）如右图所示，一小球以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一倾角为30°的固定斜面上，并立即反方向弹回。已知反弹速度的大小是入射速度大小的，则下列说法正确的是（）A．在碰撞中小球的速度变化大小为B．在碰撞中小球的速度变化大小为C．小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离的比为D．小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为【答案】AD【解析】【详解】【点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向做匀速运动，在竖直方向上做自由落体运动，结合运动学公式以及几何关系灵活求解．6．（多选）如图所示，竖直平面内，固定—半径为R的光滑圆环，圆心为O，O点正上方固定一根竖直的光滑杆。质量为m小球A套在圆环上，上端固定在杆上的轻质弹簧与质量为m的滑块B一起套在杆上，小球A和滑块B之间再用长为2R的轻杆通过铰链分别连接。当小球A位于圆环最高点时，弹簧处于原长；当小球A位于圆环最右端时，装置能够保持静止。若将小球A置于圆环的最高点并给它一个微小扰动(初速度视为0)，使小球沿环顺时针滑下，到达圆环最右端时小球A的速度（g为重力加速度），不计一切摩擦，A、B均可视为质点.下列说法正确的是（）A．此时滑块B的速度B．此过程中弹簧对滑块B所做的功C．弹簧劲度系数为D．小球A滑到圆环最低点时弹簧弹力的大小为【答案】BD【解析】【详解】小球A从圆环最高点到达圆环最右侧时，两个小球的速度方向都向下，如图所示，7．如图所示，倾角为37的部分粗糙的斜面轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道.两个光滑半圆轨道半径都为R=0.2m，其连接处CD之间留有很小空隙，刚好能够使小球通过，CD之间距离可忽略.斜面上端有一弹簧，弹簧上端固定在斜面上的挡板上，弹黄下端与一个可视为质点、质量为m=0.02kg的小球接触但不固定，此时弹簧处于压缩状态并锁定，弹簧的弹性势能Ep=0.27J.现解除弹簧的锁定，小球从A点出发，经翘尾巴的S形轨道运动后从E点水平飞出，落到水平地面上，落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为s=2.0m；己知斜面轨道的A点与水平面上B点之间的高度为h=l.0m，小球与斜面的粗糙部分间的动摩擦因数为0.75；小球从斜面到达半圆轨道通过B点时，前后速度大小不变，不计空气阻力，（sin370=0.6，cos370=0.8.取g=10m/s2).求：(1)小球从E点水平飞出时的速度大小；(2)小球对B点轨道的压力；(3)斜面粗糙部分的长度x.【答案】（1）5m/s（2）4.3N，方向竖直向下（3）0.5m（2）小球从B点运动到E点的过程，由机械能守恒有12mvB2＝mg×4R＋12mvE2解得vB2＝8gR＋28sgR，则vB＝41m/s在B点有FN－mg＝m2BvR所以FN＝9mg＋28sgR＝4.3N由牛顿第三定律可知F′N＝FN＝4.3N，方向竖直向下8．一探险队员在探险时遇到一山沟，山沟的一侧OA竖直，另一侧坡面的截面边界OB呈抛物线形状，与一水平平台BC相连.如图所示，以沟底的O点为原点建立坐标系Oxy.已知山沟竖直一侧的高度为2h；抛物线OB的方程为22xyh，平台BC距离沟底高为h，C点离OA的水平距离为2h.此队员从山沟的竖直一侧，以初速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面.探险队员质量为m.人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g.求：（1）若探险队员以初速度v0水平跳出时，掉在坡面OB的某处，则他在空中运动的时间为多少？（2）为了能跳在平台上，他的初速度应满足什么条件？请计算说明.【答案】(1)(2)【解析】（1）设探险队员在OB坡面上的落点坐标为（x，y），由平抛规律可得：x=v0t，2h-y=12gt2，又22xyh，以上三式联立可得：．（2）将y=h代入22xyh，可求得：xB=2h．由平抛规律得：xB=vOBt1，xC=vOCt1，2h-h=12gt12解得：vOB=gh，vOC=2gh．所以为了能跳到平台上，他在A点的初速度应满足：gh≤v0≤2gh．1．在一斜面顶端，将甲、乙两个小球分别以3υ和υ的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上.甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的（）A．3倍B．4倍C．6倍D．9倍【答案】A【解析】【详解】【点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住位移关系，结合速度时间公式和平行四边形定则求出速度的表达式是关键.2．一条水平放置的水管，距地面高h=1.8m，水管的横截面积为S=2×10-4m2.水从管口处以v=2m/s不变的速率源源不断地沿水平方向射出，设出口处横截面上各处水的速率都相等，假设水流在空中不散开．重力加速度g取1Om/s2,不计空气阻力，请估算水流稳定后空中的水的体积为A．3.2×10-4m3B．4×10-4m3C．2.4×10-4m3D．2.4×10-3m3【答案】C【解析】水从管口射出后做平抛运动，则由h=gt2得，，水流稳定后在空中水的体积为V=vtS=2×0.6×2×10-4=2.4×10-4m3．故选C.3．在水平低迷附近某一高度处，将一个小球以初速度水平抛出，小球经时间t落地，落地时的速度大小为v，落地点与抛出点的水平距离为x，不计空气阻力。若将小球从相同位置以的速度水平抛出，则小球A．落地的时间变为2tB．落地时的速度大小将变为2vC．落地的时间仍为tD．落地点与抛出点的水平距离仍为x【答案】C【解析】4．某原子电离后其核外只有一个电子，该电子在核的静电力作用下绕原子核做匀速圆周运动，并形成环形电流，那么对该电子运动及所形成的环形电流有A．轨道半径越大，周期越小B．轨道半径越大，环形电流越大C．轨道半径越小，周期越大D．轨道半径越小，环形电流越大【答案】D【解析】【详解】5．（多选）如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过0.3s后又恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰。已知半圆形管道的半径R＝1m，小球可看做质点且其质量为m＝1kg，g取10m/s2。则()A．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9mB．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是1.9mC．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小是1ND．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小是2N【答案】AC【解析】【分析】小球恰好垂