高考物理二轮复习专题整合突破一力与运动第3讲力与物体的曲线运动素能特训.pdf

小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学力与物体的曲线运动一、选择题(本题共 8 小题，每小题8 分，共 64 分，其中 15 为单选题，68 为多选题)12015吉林二模 如图所示，长为L的直棒一端可绕固定轴O转动，另一端搁在升降平台上，平台以速度v匀速上升，当棒与竖直方向的夹角为 时，棒的角速度为()A.vsin LB.vLsin C.vcosLD.vLcos答案B 解析棒与平台接触点的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上，如图所示，合速度v实L，沿竖直向上方向上的速度分量等于v，即 Lsin v，所以 vLsin，故B选项正确。22015菏泽模拟 如图所示，从A、B、C三个不同的位置向右分别以vA、vB、vC的水平初速度抛出三个小球A、B、C，其中A、B在同一竖直线上，B、C在同一水平线上，三个小球均同时落在地面上的D点，不计空气阻力。则必须()小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学A先同时抛出A、B两球，且vAvBvBvCC后同时抛出A、B两球，且vAvBvCD后同时抛出B、C两球，且vAvBvC；A、B在同一竖直线上，因B、D间竖直位移大于A、D间竖直位移，B、A到D点的水平位移相同，要使两个小球同时落在地面上的D点，须vAvB；故 A、C、D错误，B正确。3水平转台上有质量相等的A、B两小物块，两小物块间用沿半径方向的细线相连，两物块始终相对转台静止，其位置如图所示(俯视图)，两小物块与转台间的最大静摩擦力均为f0，则两小物块所受摩擦力FA、FB随转台角速度的平方(2)的变化关系正确的是()小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学答案B 解析设A、B到圆心O的距离分别为r1、r2，若细线不存在，则由f0m2r及r1B，即物体B所受摩擦力先达到最大值，随后在一段时间内保持不变，C、D错；当 B时，细线中出现拉力T，对物体A：T0 时，FAm2r1，T0 后，FATm2r1，而对物体B满足Tf0m2r2，联立得FAm2(r1r2)f0，所以T0 后直线斜率比T 0 时大，当转台对A的摩擦力达到最大静摩擦力后，若转台角速度再增大，则A、B相对转台将出现滑动，所以A错、B对。4.2015 云南统考 用一根细线一端系一可视为质点的小球，另一端固定在一光滑锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为，线的张力为FT，则FT随 2变化的图象是下图中的()小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学答案C 解析当 较小时，斜面对小球有支持力，当 0时，FN0，当 0时受力分析FTsin m2Lsin FTm2LFT-2的函数为正比例，斜率为mLmrcos，故 C正确。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学52015温州二模 在街头的理发店门口常可以看到这样的标志：一个转动的圆筒，外表有螺旋斜条纹。我们感觉条纹在沿竖直方向运动，但实际上条纹在竖直方向并没有升降，这是由于圆筒的转动而使我们的眼睛产生的错觉。如图所示，假设圆筒上的条纹是围绕圆筒的一条宽带，相邻两圈条纹在沿圆筒轴线方向的距离(即螺距)L 10 cm，圆筒半径R10 cm，如果我们观察到条纹向上运动的速度为0.1 m/s，则从上往下看，关于圆筒的转动方向和转动周期说法正确的是()A顺时针转动，周期为1 s B顺时针转动，周期为2 s C逆时针转动，周期为1 s D逆时针转动，周期为2 s 答案A 解析条纹向上运动，则从上往下看圆筒顺时针转动一周期内向上运动的距离即螺距，则TLv1 s，故 A选项正确。62015泰州模拟 “水流星”是一种常见的杂技项目，该运动可以简化为轻绳一端系着小球在竖直平面内的圆周运动模型。已知绳长为l，重力加速度为g，则()A小球运动到最低点Q时，处于失重状态B小球初速度v0越大，则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大C当v06gl时，小球一定能通过最高点PD当v06gl时小球一定能通过最高点P，故 C选项正确。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学当v0gl时，小球最高点到不了N，所以处于摆动情形，细绳始终绷紧，故D选项正确。72015湖南十三校联考 如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量为q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动，AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径，已知重力加速度为g，电场强度Emgq。下列说法正确的是()A若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为gLB若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时的机械能最大C若将小球在A点由静止开始释放，它将在ACBD圆弧上往复运动D若将小球在A点以大小为gL的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点答案 BD 解析小球在复合场中做圆周运动，E为物理最低点，F为物理最高点，2mgmv2minL，所以vmin2gL，故 A选项错误。小球运动到B点时电场力做功最多，机械能增加最多，故 B选项正确。类比重力场中的圆周运动，从A、C弧中点以下由静止释放才会往复运动，所以 C选项错误。小球在竖直方向竖直上抛、水平方向做匀加速运动，当竖直向上合位移为0 时，小球水平方向x12a(2t)2其中tgLg，所以x2L刚好到B点，故 D选项正确。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学82015百所名校示范卷五 如图所示，光滑轨道由AB、BCDE两段细圆管平滑连接组成，其中AB段水平，BCDE段为半径为R的四分之三圆弧管组成，圆心O与A、B、D等高，整个轨道固定在竖直平面内。现有一质量为m，初速度v010gR2的光滑小球水平地进入圆管AB，设小球经过轨道交接处无能量损失，圆管孔径远小于R，则()A小球到达C点时的速度大小vC32gR2B小球能通过E点后恰好落至B点C若将轨道DE段拆除，则小球能上升的最大高度距离D点为 2RD若适当减小小球的初速度v0，则小球到达E点时的速度可以为零答案ABD 解析从A至C过程，机械能守恒(以AB为参考平面)：12mv2012mv2CmgR，将v010gR2代入得：vC32gR2，选项 A正确；从A至E过程，由机械能守恒得：12mv2012mv2EmgR，解得：vE2gR2，由vEtR，y12gt2，解得：yR，即小球能正好平抛落回B点，选项B 正确；设小球能上升的最大高度为h，则机械能守恒：12mv20mgh，hv202g54R，选项 C错误；因为是圆弧管，内管壁可提供支持力，所以小球在E点速度可以为零，选项D正确。二、计算题(本题共 2 小题，共 36 分，需写出规范的解题步骤)92015衡水二调 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，上端管口水平，且水平部分管口长度忽略不计，质量为m的小球可在直管内自由滑动，用一根轻质光滑细线将小球与另一质量为M的物块相连，M3m。开始时小球固定于管底，物块悬挂于管口，小球、物块均可视为质点。将小球释放，小球在管口的转向过程中速率不变。试求：(1)物块落地前瞬间的速度大小；(2)小球做平抛运动的水平位移；(M落地后绳子一直松弛)(3)有同学认为，若取Mkm，则k足够大时，能使小球平抛运动水平位移的大小最大达到绳长l，请通过计算判断这种说法是否正确。答案(1)10gl4(2)24l(3)不正确解析(1)系统机械能守恒小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学Mglsin30 12(mM)v21mgsin30 lsin30 因为M3m，得v158gl10gl4(2)根据动能定理mgsin30(llsin30)12mv2212mv21m飞出管口时的速度v218glm在空中飞行的时间t2hg2lsin30 glg水平位移sv2t18gllg24l(3)若Mkm，由两式可得m飞出管口时的速度v2k22k2gl水平位移sv2tk22k2gllg22k2k1l可以得出结论，s22l所以，这种说法是错误的，水平位移不可能为l。102015漳州八校联考2014 年 2 月 8 日第 22 届冬季奥林匹克运动会在俄罗斯联邦索契市胜利开幕，设一个质量M50 kg 的跳台花样滑雪运动员(可看成质点)，从静止开始沿斜面雪道从A点滑下，沿切线从B点进入半径R15 m的光滑竖直冰面圆轨道BPC，通过轨道最高点C水平飞出，经t2 s 落到斜面雪道上的D点，其速度方向与斜面垂直，斜面与水平面的夹角37，运动员与雪道之间的动摩擦因数0.075，不计空气阻力，取当地的重力加速度g10 m/s2，(sin37 0.60，cos37 0.80)。试求：(1)运动员运动到C点时的速度大小vC；(2)运动员在圆轨道最低点P受到轨道支持力的大小FN；(3)A点离过P点的水平地面的高度H。答案(1)vC15 m/s(2)FN3250 N(3)H45.5 m 解析(1)在D点：小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学vygt20 m/s，tan37vCvy，vC15 m/s。(2)对PC过程，由动能定理得：mg2R12mv2C12mv2P在P点：FNmgmv2PR，FN3250 N。(3)对AP过程，由动能定理可得：mgHmgcos37HRRsin37 12mv2PH45.5 m。