2015年高考物理真题分类汇编抛体和圆周运动

2015年高考物理真题分类汇编：抛体和圆周运动(2015新课标I-18).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、L2，中间球网高度为h，发射机安装于台面高度为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在其范围内，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.vL2B.vC.vD.v【答案】D【考点】运动的合成和分解；平抛运动【解析】发射机无论从哪个方向发射，乒乓球射出后做是平抛运动，竖直高度决定了运动时间t，水平方向做匀速直线运动，水平位移最小的是沿中线方向水平发射，刚好触网时的速度为v1,从发球点到球网，有3h-h=gt12,=v1t1得v1=，要落到球网右侧，发射速度v,故可判定AC错；水平位移最大是斜向对方台面的两个角发射，设刚好出台角的发射速度为v2,有3h=gt22,=v2t2。得：v2=,要落到球网右侧上发射速度v,可得选项D正确。(2015新课标I-22).（6分）某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点的速度的实验，所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为R=0.20m）.完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为1.00kg;(2)将玩具小车放置在凹形桥模拟器最低点时，托盘秤示数如图（b）所示，该示数为______kg.(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m,多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：序号12345M(kg)1.801.751.851.751.90(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为是_______N,玩具小车通过最低点时的速度大小为_______m/s,(重力加速度大小取9.80m/s2，计算结果保留2位有效数字)【答案】（2）1.40（2分）（4）7.9（2分）1.4（2分）【考点】匀速圆周运动的向心力，会正确使用的仪器测质量，知道用多次测量求平均值的方法减少。【解析】(2)根据秤盘指针可知量程是10kg,指针所指示数是1.4kg;(4)记录的托盘示数各次并不相同，而多次测量求平均值可以减少误差，即=≈1.81kg,而模拟器的质量为1.00kg,所以小车经过凹形桥最低点时小车对桥的压力FN=g-m桥g≈7.9N；径向合力提供向心力，由牛顿第二、三定律和向心力的公式有：FN-m车g=m车v2/R,m车=1.40kg-1.00kg=0.40kg,代入数据得出小车通过最低点的速度是：v≈1.4m/s【2015新课标II-16】16.由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1x103/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55x103/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为A.西偏北方向，1.9x103m/sB.东偏南方向，1.9x103m/sC.西偏北方向，2.7x103m/sD.东偏南方向，2.7x103m/s【答案】B考点：速度的合成与分解【2015新课标II-21】21.如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。则A.a落地前，轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为错误!未找到引用源。C.a下落过程中，其加速度大小始终不大于gD.a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg【答案】BD考点：机械能守恒定律；运动的合成与分解来源:学#科#网]【2015重庆-8】.（16分）同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如题8图所示的实验装置。图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板。M板上部有一半径为R的14圆弧形的粗糙轨道，P为最高点，Q为最低点，Q点处的切线水平，距底板高为H.N板上固定有三个圆环.将质量为m的小球从P处静止释放，小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距Q水平距离为L处。不考虑空气阻力，重力加速度为g.求：（1）距Q水平距离为2L的圆环中心到底板的高度；（2）小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向；（3）摩擦力对小球做的功.【答案】（1）到底板的高度34H；（2）速度的大小为2gLH，压力的大小2(1)2LmgHR，方向竖直向下；（3）摩擦力对小球作功2()4LmgRH【解析】试题分析：（1）由平抛运动规律可知Lvt，212Hgt同理：12Lvt，2112hgt考点：本题考查平抛运动的规律、动能定理、牛顿第二定律、牛顿第三定律。（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224LxsB足球初速度的大小22024gLvshC足球末速度的大小22424gLvsghhD足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tan2Ls【答案】B【解析】试题分析：根据几何知识可得足球的位移为2224Lxhs，A错误；足球做平抛运动，在水平方向上考点：考查了平抛运动，速度的合成与分解（2015浙江-19）如图所示为赛车场的一个水平“U”形弯道，转弯处为圆心在O点的半圆，内外半径分别为r和2r。一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达''AB线，有如图所示的①②③三条路线，其中路线③是以'O为圆心的半圆，'OOr。赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力为maxF。选择路线，赛车以不打滑的最大速率通过弯道（所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大），则[来源:学,科,网Z,X,X,K]A选择路线①，赛车经过的路程最短B选择路线②，赛车的速率最小C选择路线③，赛车所用时间最短D①②③三条路线的圆弧上，赛车的向心加速度大小相等【答案】ACD【解析】试题分析：路线①的路程为112222srrrr，路线②的路程为21222222srrrr，路线③的路程为32sr，故选择路线①，赛车经过的路程最短，A正确；因为运动过程中赛车以不打滑的最大速率通过弯道，即最大径向静摩擦力充当向心力，所以有maxFma，所以运动的相信加速度相同，根据公式2maxvFmR可得maxFRvm，即半径越大，速度越大，路线①的速率最小，B错误D正确；因为132sss，132vvv，结合maxFRvm，根据公式stv可得选择路线③，赛车所用时间最短，C正确；考点：圆周运动，运动学公式（2015四川-1）．在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小[来源:学.科.网]A．一样大B．水平抛的最大C．斜向上抛的最大D．斜向下抛的最大【答案】A【解析】试题分析：三个小球被抛出后，均仅在重力作用下运动，三球从同一位置落至同一水平地面时，设其下落高度为h，并设小球的质量为m，根据动能定理有：mgh＝221mv－2021mv，解得小球的末速度大小为：v＝ghv220，与小球的质量无关，即三球的末速度大小相等，故选项A正确。考点：抛体运动特点、动能定理（或机械能守恒定律）的理解与应用。【2015广东-14】14.如果4所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向运动，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板为参照物A．帆船朝正东方向航行，速度大小为vB．帆船朝正西方向航行，速度大小为vC．帆船朝南偏东45°方向航行，速度大小为2vD．帆船朝北偏东45°方向航行，速度大小为2v【答案】D【考点】参考系；运动的合成和分解【解析】此题考查相对速度以及不同参考系中速度转换，以帆板为参考素，求此参考系中帆船的速度，就是求解帆船参对帆板的速度v船对板=v船–v板；通过矢量合成与分解，求得帆船相对帆板的速度朝北偏东450，大小为v，选项A正确。【2015福建-17】17．如图，在竖直平面内，滑到ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上。若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则()A．12tt[来源:学科网ZXXK]B．12ttC．12ttD．无法比较1t、2t的大小[来源:学*科*网]【答案】：A【解析】学科网[来源:Zxxk.Com]试题分析：在AB段，根据牛顿第二定律RvmFmgN2，速度越大，滑块受支持力越小，摩擦力就越小，在BC段，根据牛顿第二定律RvmmgFN2，速度越大，滑块受支持力越大，摩擦力就越大，由题意知从A运动到C相比从C到A，在AB段速度较大，在BC段速度较小，所以从A到C运动过程受摩擦力较小，用时短，所以A正确。【2015江苏-14】14．（16分）一转动装置如图所示，四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球以及一小环通过铰链连接，轻杆长均为l，球和环的质量均为m，O端固定在竖直的轻质转轴上，套在转轴上的轻质弹簧连接在O与小环之间，原长为L，装置静止时，弹簧长为32L，转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升。弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g，求：（1）弹簧的劲度系数k；（2）AB杆中弹力为零时，装置转动的角速度0；（3）弹簧长度从32L缓慢缩短为12L的过程中，外界对转动装置所做的功W。【答案】（1）4mg/L（2）Lg580（3）LmglmgL216（3）弹簧长度为L/2时，设OA、AB杆中的弹力分别为F3、T3，OA杆与弹簧的夹角为θ3小环受到弹簧的弹力：23LkF弹小环受力平衡：333cos2弹FmgT且lL4cos3对小球：mgTF3333coscos；3233333sinsinsinlmTF解得：Lg163整个过程弹簧弹性势能变化为零，则弹力做的功为零，由动能定理：233sin2124432223lmLLmgLLmgW解得：LmglmgLW216【2015海南-14】14如图，位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点。已知h=2m,，s=2m。取重力加速度大小210/gms。（1）一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；（2）若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小。【答案】（1）0.25m（2）2/ms【解析】（1）一小环套在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，则说明下落到b点时的速度，使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合，故有bsvt①，212hgt②，从ab滑落过程中，根据动能定理可得212bmgRmv③，联立三式可得20.254sRmh（2）下滑过程中，初速度为零，只有重力做功，根据动能定理可得212cmghmv④因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于（1）问中做平抛运动过程中经过c点时速度与竖直方向的夹角相等，设为，则根据平抛运动规律可知22sin2bbvvgh⑤，根据运动的合成与分解可得sincvv水平⑥联立①②④⑤⑥可得222/4sghvmssh水平