2020年高考物理备考优生百日闯关系列专题04曲线运动含解析 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/24 10:48:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

专题04 牛顿运动定律

第一部分名师综述

曲线运动是高考的热点内容,有时为选择题,有时以计算题形式出现,重点考查的内容有:平抛运动的规律及其研究方法,圆周运动的角度、线速度、向心加速度,做圆周运动的物体的受力与运动的关系,同时,还可以与带电粒子的电磁场的运动等知识进行综合考查;重点考查的方法有运动的合成与分解,竖直平面内的圆周运动应掌握最高点和最低点的处理方法。 第二部分精选试题 一、单选题

1.如图所示,A、B、C 是水平面上同一直线上的三点,其中 AB=BC,在 A 点正上方的 O 点以初速度 v0水平抛出一小球,刚好落在 B 点,小球运动的轨迹与 OC 的连线交于 D 点,不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )

A.小球从O 到D 点的水平位移是从O 到B 点水平位移的 1:3 B.小球经过D 点与落在B 点时重力瞬时功率的比为 2:3

C.小球从O 到D 点与从D 到 B 点两段过程中重力做功的比为 1/3

D.小球经过D 点时速度与水平方向夹角的正切值是落到B 点时速度与水平方向夹角的正切值的 1/4

【答案】 C 【解析】 【详解】

A.设小球做平抛运动的时间为t,位移为L,则有:Lcosθ=v0t;Lsinθ=gt,联立解得:??=

2??0????????,设∠OBA=α,∠C=β,则??122

tanα=????,tanβ=????,由于AB=BC,可知tanα=2 tanβ,

2??0????????,则落到??1????因在D点时:????=

12??0????????,在??B点时:????=

D点所用时间是落到B点所

用时间的2,即小球经过D点的水平位移是落到B点水平位移的2,故A错误;

B.由于落到D点所用时间是落到B点所用时间的,故D点和B点竖直方向的速度之比为1:2,故小球经过D点与落在B点时重力瞬时功率的比为2,故B错误;

C.小球从O 到D 点与从D 到 B 点两段过程中时间相等,则竖直位移之比为1:3,则重力做功的比为1:3,选项C正确;

D.小球的速度与水平方向的夹角tanθ=??,故小球经过D点时速度与水平方向夹角的正切值是

0121????1落到B点时速度与水平方向夹角的正切值的2,故选项D错误;

2.如图所示,B为半径为R的竖直光滑圆弧的左端点,B点和圆心C连线与竖直方向的夹角为α,—个质量为m的小球在圆弧轨道左侧的A点以水平速度v0抛出,恰好沿圆弧在B点的切线方向进入圆弧轨道,已知重力加速度为g,下列说法正确的是()

A.AB连线与水平方向夹角为α B.小球从A运动到B的时间??=

??0tan?? ????????0 cos??C.小球运动到B点时,重力的瞬时功率??=

D.小球运动到竖直圆弧轨道的最低点时,处于失重状态 【答案】 B 【解析】 【详解】

AB、平抛运动水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动,小球恰好沿B点的切线方向进入圆轨道,说明小球在B点时,合速度方向沿着圆轨道的切线方向。将合速度正交分解,根据几何关系可得,其与水平方向的夹角为??,则tan??=平方向的夹角不等于??,故A错;B对

C、小球运动到B点时,重力的瞬时功率??=????????=??????0tan??,故C错; D、小球运动到竖直圆弧轨道的最低点时,有向上的加速度,所以处于超重状态,故D错; 故选B

3.质量为m 的小球由轻绳a 和b 分别系于一轻质细杆的A 点和B 点,如图所示,绳a 与水平方向成θ角,绳b 在水平方向且长为l,当轻杆绕轴AB 以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()

????,解得:????0=

??0tan??此时??AB位移的连线与水

A.a 绳的张力可能为零

B.a 绳的张力随角速度的增大而增大

C.若b 绳突然被剪断,则a 绳的弹力一定发生变化 D.当角速度??>√??tan??,b 绳将出现弹力 【答案】 D

??

【解析】 【详解】

A、小球做匀速圆周运动,在竖直方向上的合力为零,水平方向上的合力提供向心力,所以a绳在竖直方向上的分力与重力相等,可知a绳的张力不可能为零,故A错; B、根据竖直方向上平衡得,Fasinθ=mg,解得????=

????,可知sin??a绳的拉力不变,故B错误。

??D、当b绳拉力为零时,有:????????????=????2??,解得??=√??tan??,可知当角速度??>√??tan??,b绳将出现弹力,故D对;

C、由于b绳可能没有弹力,故b绳突然被剪断,a绳的弹力可能不变,故C错误 故选D 【点睛】

小球做匀速圆周运动,在竖直方向上的合力为零,水平方向上的合力提供向心力,所以a绳在竖直方向上的分力与重力相等,可知a绳的张力不可能为零;由于b绳可能没有弹力,故b绳突然被剪断,a绳的弹力可能不变。

4.如图所示,用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物 M,长杆的一端放在地面上通过铰链连接形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方 0 点处,在杆的中点 C 处拴一细绳,通过两个滑轮后挂上重物 M,C 点与 o 点距离为 L,现在杆的另一端用力,使其逆时针匀速转动,由竖直位置以角速度 ω 缓缓转至水平(转过了 90°角).下列有关此过程的说法中正确的是()

??

A.重物 M 做匀速直线运动 B.重物 M 做匀变速直线运动 C.整个过程中重物一直处于失重状态

D.重物 M 的速度先增大后减小,最大速度为?L 【答案】 D 【解析】 【详解】

设C点线速度方向与绳子沿线的夹角为θ(锐角),由题知C点的线速度为vC=ωL,该线速度在绳子方向上的分速度就为v绳=ωLcosθ.θ的变化规律是开始最大(90°)然后逐渐变小,所以,v

=ωLcosθ逐渐变大,直至绳子和杆垂直,θ变为零度,绳子的速度变为最大,为ωL;然后,

θ又逐渐增大,v绳=ωLcosθ逐渐变小,绳子的速度变慢。所以知重物M的速度先增大后减小,最大速度为ωL.故AB错误,D正确。重物M先向上加速,后向上减速,加速度先向上,后向下,重物M先超重后失重,故C错误。故选D。