广东省2021高考物理一轮复习专题四曲线运动精练含解析

广东省2021高考物理一轮复习专题四曲线运动精练含解析

专题四　曲线运动 备考篇 ‎【考情探究】‎ 课标解读 考情分析 备考指导 考点 内容 曲线运动　运动的合成与分解 ‎1.通过实验,了解曲线运动。‎ ‎2.知道物体做曲线运动的条件 考查内容:‎ ‎1.运动轨迹与合外力、速度方向之间关系的问题。‎ ‎2.小船渡河,绳、杆端速度的分解问题。‎ ‎3.平抛与类平抛问题。‎ ‎4.圆周运动概念理解与应用问题。‎ ‎5.竖直圆与脱轨问题中临界条件的运用。‎ 命题趋势:‎ ‎1.曲线运动与动能定理、机械能守恒定律,特别是电场、磁场内容相结合是重点考查形式。‎ ‎2.特殊运动形式是命题高频点。 如:绳、杆端速度的分解;类平抛;斜面、半圆与平抛;竖直圆与脱轨;平抛运动与临界条件的应用 ‎1.牢记基本概念,熟练基本方法,把握常见模型,积累特殊方法技巧的应用。‎ ‎2.坚持前几年的命题规律,大方向保持稳定,关注具体细节,具体考向的细微变化 抛体运动 ‎1.探究并认识平抛运动的规律。‎ ‎2.会用运动合成与分解的方法分析平抛运动。体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。‎ ‎3.能分析生产生活中的抛体运动 圆周运动 ‎1.会用线速度、角速度、周期描述匀速圆周运动。‎ ‎2.知道匀速圆周运动向心加速度的大小和方向。了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。‎ ‎3.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。‎ ‎4.了解生产生活中的离心现象及其产生的原因 ‎【真题探秘】‎ - 22 -‎ 基础篇 ‎【基础集训】‎ 考点一　曲线运动　运动的合成与分解 ‎1.(2019广东兴宁一中模拟,19,6分)(多选)初速度不为零的小球只受到一个大小不变的力的作用,下列说法正确的是(　　)‎ A.小球可能做曲线运动 B.小球的位置可能保持不变 C.小球的速度大小可能保持不变 D.小球的加速度一定保持不变 答案　AC ‎2.(2019高州石鼓中学二模,18,6分)质量为1 kg的物体在xOy平面上做曲线运动,在y方向的速度-时间图像和x方向的位移-时间图像如图所示,下列说法正确的是(　　)‎ A.物体初速度的方向与合外力方向相同 B.物体所受的合外力为6 N C.物体的初速度大小为4 m/s D.2 s末物体速度大小为6 m/s 答案　C - 22 -‎ ‎3.(2019广东六校联考,18,6分)质量为m的物体P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上,斜面足够长,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与动力小车,P与滑轮间的细绳平行于斜面,小车带动物体P以速率v沿斜面做匀速直线运动,下列判断正确的是(　　)‎ A.小车的速率为v B.小车的速率为v cos θ1‎ C.小车速率始终大于物体速率 D.小车做匀变速运动 答案　C ‎4.(多选)小船横渡一条两岸平行的河流,船本身提供的速度(即静水速度)大小不变、船身方向垂直于河岸,水流速度与河岸平行,已知小船的运动轨迹如图所示,则(　　)‎ A.越接近河岸水流速度越小 B.越接近河岸水流速度越大 C.无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最短 D.该船渡河的时间会受水流速度变化的影响 答案　AC 考点二　抛体运动 ‎5.(2019惠州二模,17,6分)如图所示,A,B两个平台水平距离为7.5 m,某同学先用一个小球从A平台边缘以v0=5 m/s的速度水平抛出,结果小球落在了B平台左侧下方6.25 m处。重力加速度g取10 m/s2,忽略空气阻力,要使小球从A平台边缘水平抛出能落到B平台上,则从A平台边缘水平抛出小球的速度至少为(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.6 m/s B.7.5 m/s C.9 m/s D.11.25 m/s 答案　B 考点三　圆周运动 ‎6.(多选)物体沿圆轨道做匀速圆周运动,则该物体(　　)‎ A.加速度不变 B.动能不变 C.所受合力不变 D.角速度不变 - 22 -‎ 答案　BD ‎7.如图所示,物体A、B随水平圆盘绕轴匀速转动,物体B在水平方向所受的作用力,下列说法正确的是(　　)‎ A.圆盘对B及A对B的摩擦力,两力都指向圆心 B.圆盘对B的摩擦力指向圆心,A对B的摩擦力背离圆心 C.圆盘对B及A对B的摩擦力和向心力 D.圆盘对B的摩擦力和向心力 答案　B 综合篇 ‎【综合集训】‎ 拓展一　合力、速度、轨迹之间的关系 ‎1.(2019深圳二模,15,6分)2018珠海航展,我国五代战机“歼20”再次闪亮登场。表演中,战机先水平向右,再沿曲线ab向上(如图),最后沿陡斜线直入云霄。设飞行路径在同一竖直面内,飞行速率不变。则沿ab段曲线飞行时,战机(　　)‎ A.所受合外力大小为零 B.所受合外力方向竖直向上 C.竖直方向的分速度逐渐增大 D.水平方向的分速度不变 答案　C 拓展二　运动的合成及运动性质分析 ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ ‎2.(2019湛江徐闻中学模拟,16,6分)一人骑自行车向东行驶,当车速为4 m/s时,他感到风从正南方向吹来,当车速增加到7 m/s时,他感到风从东南方向(东偏南45°)吹来。假设风速的方向和大小恒定,则风对地的速度大小为(　　)‎ A.7 m/s B.6 m/s C.5 m/s D.4 m/s 答案　C ‎3.(2019汕头二模,15,6分)2019年央视春晚加入了非常多的科技元素,在舞台表演中还出现了无人机。现通过传感器将某台无人机上升向前追踪拍摄的飞行过程转化为竖直向上的速度vy及水平方向速度vx与飞行时间t的关系图像如图所示。则下列说法正确的是(　　)‎ - 22 -‎ A.无人机在t1时刻处于失重状态 B.无人机在0~t2这段时间内沿直线飞行 C.无人机在t2时刻上升至最高点 D.无人机在t2~t3时间内做匀变速运动 答案　D 拓展三　对平抛运动规律的理解 ‎4.(2020届梅州第一次质检,16,6分)公园里,经常可以看到大人和小孩都喜欢玩的一种游戏——“套圈”,如图所示是“套圈”游戏的场景。假设某小孩和大人站立在界外,在同一条竖直线上的不同高度分别水平抛出圆环,大人抛出圆环时的高度大于小孩抛出时的高度,结果恰好都套中前方同一物体。如果不计空气阻力,圆环的运动可以视为平抛运动,则下列说法正确的是(　　)‎ A.大人和小孩抛出的圆环在空中运动的时间相等 B.大人和小孩抛出的圆环抛出时的速度相等 C.大人和小孩抛出的圆环发生的位移相等 D.大人和小孩抛出的圆环速度变化率相等 答案　D ‎5.(2019茂名一模,15,6分)如图所示,有一内壁光滑的高为H=5 m、宽为L=1 m的直立长方形容器,可视为质点的小球在上端口边缘O以水平初速度v0向左抛出正好打在E点,若球与容器壁碰撞时无能量损失,不计空气阻力,重力加速度大小为g=10 m/s2。则小球的初速度v0的大小可能是(　　)‎ A.2 m/s B.4 m/s C.6 m/s D.9 m/s 答案　D 拓展四　平抛运动与斜面结合问题 ‎6.(2019广东模拟,14,6分)如图所示,在斜面顶端A以速度v水平抛出一小球,经过时间t1恰好落在斜面的中点P;若在A点以速度2v水平抛出小球,经过时间t2完成平抛运动。不计空气阻力,则(　　)‎ - 22 -‎ A.t2>2t1 B.t2=2t1‎ C.t2<2t1 D.落在B点 答案　C ‎7.(2019江西九校联考,17,6分)如图所示,小球A位于斜面上,小球B与小球A位于同一高度,现将小球A、B分别以v1和v2的速度水平抛出,都落在了倾角为45°的斜面上的同一点,且小球B恰好垂直打到斜面上,则v1∶v2为(　　)‎ A.3∶2 B.2∶1 C.1∶1 D.1∶2‎ 答案　D ‎8.(2020届深圳中学联考,17,6分)如图,a、b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度同时水平抛出,已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等,斜面底边长是其竖直高度的2倍,若小球b能落到斜面上,则(　　)‎ A.a、b两球不可能同时落在半圆轨道和斜面上 B.改变初速度的大小,b球速度方向和斜面的夹角可能变化 C.改变初速度的大小,a球可能垂直撞在半圆轨道上 D.a、b两球同时落在半圆轨道和斜面上时,两球的速度方向垂直 答案　D 拓展五　圆周运动中的动力学分析 ‎9.(2020届深圳高级中学月考,17,6分)转笔是一项深受广大中学生喜爱的休闲活动,其中也包含了许多的物理知识。如图所示,假设某同学将笔套套在笔杆的一端,在转笔时让笔杆绕其手指上的某一点O在竖直平面内做匀速圆周运动,则下列叙述中正确的是(　　)‎ A.笔套做圆周运动的向心力是由笔杆对其的摩擦力提供的 B.笔杆上离O点越近的点,做圆周运动的向心加速度越大 C.当笔杆快速转动时笔套有可能被甩走 D.由于匀速转动,笔套受到的摩擦力大小不变 答案　C - 22 -‎ ‎10.(2019广东模拟,14,6分)在光滑圆锥形容器中,固定了一根光滑的竖直细杆,细杆与圆锥的中轴线重合,细杆上穿有小环(小环可以自由转动,但不能上下移动),小环上连接一轻绳,与一质量为m的光滑小球相连,让小球在圆锥内做水平面上的匀速圆周运动,并与圆锥内壁接触。如图所示,图a中小环与小球在同一水平面上,图b中轻绳与竖直轴成θ(θ<90°)角。设图a和图b中轻绳对小球的拉力分别为Ta和Tb,圆锥内壁对小球的支持力分别为Na和Nb,则下列说法中正确的是(　　)‎ A.Ta一定为零,Tb一定为零 B.Na不一定为零,Nb可以为零 C.Ta、Tb是否为零取决于小球速度的大小 D.Na、Nb的大小与小球的速度无关 答案　C 应用篇 应用一　小船渡河问题 ‎【应用集训】‎ ‎1.如图,河水由西向东流,河宽为800 m,河中各点的水流速度大小为v水,各点到较近河岸的距离为x,v水与x的关系为v水=‎3‎‎400‎x(m/s)。让小船船头垂直河岸由南向北渡河,小船在静水中的速度大小恒为v船=4 m/s。下列说法中正确的是(　　)‎ A.小船渡河的轨迹为直线 B.小船在河水中的最大速度是5 m/s C.小船在距离南岸200 m处的速度小于距北岸200 m处的速度 D.小船渡河的时间是160 s 答案　B ‎2.(2019广东兴宁一中模拟,16,6分)有一条两岸平直、河水均匀流动,流速恒为v的大河,一条小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直,小船在静水中的速度大小为2v,去程与回程所用时间之比为(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.3∶2 B.2∶1 C.3∶1 D.‎3‎∶2‎ 答案　D 应用二　绳(杆)端速度分解模型 - 22 -‎ ‎【应用集训】‎ ‎1.(2019安徽江淮名校联考,3)如图所示,用一小车通过轻绳提升一滑块,滑块沿竖直光滑杆上升,某一时刻,两段绳恰好垂直,且拴在小车一端的绳与水平方向的夹角为θ,此时小车的速度为v0,则此时滑块竖直上升的速度为(　　)‎ A.v0 B.v0 sin θ C.v0 cos θ D.‎v‎0‎cosθ 答案　A ‎2.(2020届广东七校联考,16,6分)曲柄连杆结构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件,如图所示,无弹性连杆下端连接活塞Q,上端连接曲轴P。在工作过程中,活塞在汽缸内上下做直线运动,带动曲轴绕圆心O旋转,若P做线速度大小为v0的匀速圆周运动,则下列说法正确的是(　　)‎ A.当OP与OQ垂直时,活塞运动的速度等于v0‎ B.当OP与OQ垂直时,活塞运动的速度大于v0‎ C.当O、P、Q在同一直线时,活塞运动的速度等于v0‎ D.当O、P、Q在同一直线时,活塞运动的速度大于v0‎ 答案　A 应用三　常见传动装置问题 ‎【应用集训】‎ ‎1.(2019广东学业考试,16)如图所示,两个半径不同的水平圆盘,绕固定竖直中心轴OO'以相同角速度转动,且OM=O'P,关于M、N和P点的线速度及向心加速度大小的比较,下列说法正确的是(　　)‎ - 22 -‎ A.N点的线速度最小 B.M、N两点的线速度相等 C.N点的向心加速度最大 D.P、N两点的向心加速度大小相等 答案　C ‎2.(2018汕头模拟)(多选)如图,修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的。其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的齿轮边缘的两点,若大轮半径是小轮半径的1.5倍,则下列说法中正确的是(　　)‎ A.A、B两点的线速度大小之比为1∶1‎ B.A、B两点的角速度大小之比为2∶3‎ C.A、B两点的周期之比为2∶3‎ D.A、B两点的向心加速度之比为1∶1‎ 答案　AB 应用四　水平面内的圆周运动 ‎【应用集训】‎ 1. ‎(2019广东五校联考,20,6分)(多选)藏族人民手中经常拿着鼓状能转的装置叫作“转经筒”,又称“嘛呢”经筒。把经文放在转经筒里,每转动一次等于念诵经文一遍。某人制作了新式的转筒如图所示,圆锥筒状,且左右系着两段一长一短的绳子挂着相同的小球缓慢加速转动,不计空气阻力。则下列说法正确的是(　　)‎ A.当角速度达到一定值的时候两个球一定同时离开圆锥筒 B.当角速度慢慢增大,一定是低的那个球先离开圆锥筒 C.两个球都离开圆锥筒后,它们一定高度相同 D.两个球都离开圆锥筒时两段绳子的拉力一定相同 答案　BC - 22 -‎ ‎2.(2019广东云浮一中模拟,20,6分)(多选)如图所示,在水平转盘上放有两个可视为质点的相同的木块P和Q,两者用长为x的细绳连接,木块与转盘间的最大静摩擦力均为各自重力的k倍,P放在距离转轴x处,整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动。开始时,绳恰好伸直但无弹力,现让该装置从静止开始转动,使角速度缓慢增大,重力加速度大小为g,以下说法正确的是(　　)‎ A.当ω在kg‎2x <ω<‎2kg‎3x 范围内增大时,Q所受摩擦力变大 B.当ω>kg‎2x时,绳子一定有弹力 C.当ω>kg‎2x时,P、Q相对于转盘会滑动 D.当ω在0<ω<‎2kg‎3x范围内增大时,P所受摩擦力一直变大 答案　BD 应用五　竖直平面内的圆周运动 ‎【应用集训】‎ ‎1.(2020届江苏南通调研,7,4分)(多选)质量为m的物体随水平传送带一起匀速运动,A为传送带的终端皮带轮。如图所示,皮带轮半径为r,重力加速度大小为g,要使物体通过终端时能水平抛出,则皮带轮　(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.边缘的线速度至少为gr B.边缘的线速度至少为gr C.转速至少为gr‎2π D.转速至少为‎1‎‎2πgr 答案　BD ‎2.(2019佛山禅城二模,17,6分)一光滑圆环轨道位于竖直平面内,其半径为R(不计内外径差异)。质量为m的金属小球(可视为质点),在轨道内做圆周运动,如图所示,以下说法正确的是(　　)‎ - 22 -‎ A.要使小球能通过轨道的最高点,小球通过最低点时的速度必须大于‎5gR B.要使小球能通过轨道的最高点,小球通过最低点时的速度必须大于2‎gR C.如果小球通过最高点时的速度小于gR,则小球将挤压轨道外侧 D.如果小球通过最高点时的速度大于gR,则小球将挤压轨道内侧 答案　B ‎【五年高考】‎ A组　基础题组 ‎1.(2018江苏单科,6,4分)(多选)火车以60 m/s的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10°。在此10 s时间内,火车(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.运动路程为600 m B.加速度为零 C.角速度约为1 rad/s D.转弯半径约为3.4 km 答案　AD ‎2.(2018课标Ⅲ,17,6分)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v和v‎2‎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.2倍 B.4倍 C.6倍 D.8倍 答案　A ‎3.(2017课标Ⅰ,15,6分)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。速度较大的球越过球网,速度较小的球没有越过球网;其原因是(　　)‎ A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多 B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大 C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少 D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大 答案　C ‎4.(2019江苏单科,6,4分)(多选)如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱的质量为m,运动半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,则座舱(　　)‎ A.运动周期为‎2πRω - 22 -‎ B.线速度的大小为ωR C.受摩天轮作用力的大小始终为mg D.所受合力的大小始终为mω2R 答案　BD ‎5.(2019课标Ⅱ,19,6分)(多选)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则(　　)‎ A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小 B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大 C.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大 D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大 答案　BD B组　综合题组 ‎1.(2017江苏单科,2,3分)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.t‎2‎ D.‎t‎4‎ 答案　C ‎2.(2015浙江理综,17,6分)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(足球可看成质点,忽略空气阻力),则(　　)‎ A.足球位移的大小x=‎L‎2‎‎4‎‎+‎s‎2‎ - 22 -‎ B.足球初速度的大小v0=‎g‎2hL‎2‎‎4‎‎+‎s‎2‎ C.足球末速度的大小v=‎g‎2hL‎2‎‎4‎‎+‎s‎2‎‎+4gh D.足球初速度的方向与球门线夹角的正切值 tan θ=‎L‎2s 答案　B ‎3.(2015课标Ⅰ,18,6分)一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2,中间球网高度为h。发射机安装于台面左侧边缘的中点,能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,发射点距台面高度为3h。不计空气的作用,重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某范围 内,通过选择合适的方向,就能使乒乓球落到球网右侧台面上,则v的最大取值范围是(　　)‎ A.L‎1‎‎2‎g‎6h

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