2012-2014高考分类曲线运动

-1-四．曲线运动1．如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为32（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面的夹角为300，g取10m/s2。则ω的最大值是A．5/radsB．3/radsC．1.0/radsD．0.5/rads1【答案】C【解析】由于小物体随匀质圆盘做圆周运动，其向心力由小物体受到的指向圆心的合力提供，在最下端时指向圆心的合力最小。根据牛顿第二定律：02sin30fFmgmr，又0cos30fmFFmg解得1.0/rads，要使小物体与圆盘始终保持相对静止，则ω的最大值是1.0/rads。C正确。2.如图.两个质盘均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平四盘上，a与转轴00'的距离为l,b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是A．b一定比a先开始滑动B．a、b所受的摩擦力始终相等C．lkg2是b开始滑动的临界角速度D．当lkg32时，a所受摩擦力的大小为kmg2．【答案】：AC【解析】：两物块共轴转动，角速度相等，b的转动半径是a的2倍，所以b物块最先达到最大静摩擦，最先滑动，A对的；两物块的向心力由静摩擦力提供的，由于半径不等，所以向心力不等，B错误的；当b要滑动时kmg=mw2.2L，所以C对的；同理b要滑动时，kmg=mw2.L，解得其临界角速度，显然实际角速度小于临界角速度，b还没达到最大静摩擦力，D错误的。3.取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力，该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为（）A.6B.4C.3D.12515.3【答案】B【命题立意】该题主要考察了平抛运动速度的夹角问题，同时加入了能量的基本知识。【解题思路】建立平抛运动模型，设物体水平抛出的初速度为v0，抛出时的高度为h。根据题意，由2012mvmgh=，有02vgh=；由于竖直方向物体做自由落体运动，则ω300-2-落地的竖直速度2yvgh=。所以落地时速度方向与水平方向的夹角0212tanyvghvgh===，则4=，选项B正确。【解题点拨】切忌在竖直方向使用动能定理，因为动能定理是一个标量式。4.．如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环（可视为质点），从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为Ａ．Mg－5MgB．Mg+mgC．Mg+5mgD．Mg+10mg4.【答案】C【命题立意】考察机械能守恒，做圆周运动的物体在最低点的向心力问题。【解题思路】根据机械能守恒，小圆环到达大圆环低端时：2122mgRmv，对小圆环在最低点，由牛顿定律可得：2NvFmgmR-=；对大圆环，由平衡可知：TNFMgF=+，解得5TFMgmg=+，选项C正确。。【解题点拨】最低点的受力分析是关键。5.有一条两岸平直，河水均匀流动、流速恒为v的大河，小明驾着小船渡河，去程时船头朝向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直。去程与回程所用时间的比值为k，船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小A.12kkvB.21kvC.21kkvD.12kv5【答案】：B【解析】：可设河宽为d，船在静水中的速度为Vc，第一种情况时时间t1=cvd，第二种情况为t2=22vvdc，ktt21，可得出B是正确的。6.（1）半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴转动，A为圆盘边缘上一点，在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速度v水平抛出时，半径OA方向恰好与v的方向相同，如图所示。若小球与圆盘只碰一次，且落在A点，重力加速度为g，则小球抛出时距O的高度h=，圆盘转动的角速度大小ω=。-3-6【答案】（1）22g2Rv2(N)nvnR【考点】平抛运动的规律、匀速圆周运动的规律【解析】小球抛出后，水平方向做匀速直线运动，又因为只与圆盘碰撞一次，有：21,2Rvthgt，得22g2Rhv；根据圆周运动的周期性，可知两者相撞时，圆盘转动的圈数为整数，有：22(N)(N)RnvnnnvR7．关于物体所受合外力的方向，下列说法正确的是A．物体做速率逐渐增加的直线运动时，其所受合外力的方向一定与速度方向相同B．物体做变速率曲线运动时，其所受合外力的方向一定改变C．物体做变速率圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心D．物体做匀速率曲线运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直7答案：AD8.如图所示,“旋转秋千冶中的两个座椅A、B质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上.不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时,下列说法正确的是(A)A的速度比B的大(B)A与B的向心加速度大小相等(C)悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等(D)悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小8答案：D9．如图所示，相距l的两小球A、B位于同一高度h（l、h为定值），将A向B水平抛出的同时，B自由下落，A、B与地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变，方向相反，不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间，则：A．A、B在第一次落地前能否相碰，取决于A的初速度B．A、B在第一次落地前若不碰，此后就不会相碰C．A、B不可能运动到最高处相碰D．A、B一定能相碰9【解析】平抛运动规律vtx，221gth，所以hgvx2，若lx，则第1次落地前能相遇，所以取决于v，A正确；A碰地后还可能与B相遇，所以B、C错误，D正确。【答案】AD10.由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内。一质量为m的小球，从距离水平地面为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是（）A.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为B.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为C.小球能从细管A端水平抛出的条件是H2R-4-D.小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin=R10答案：BC11．秋千的吊绳有些磨损。在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千(A)在下摆过程中(B)在上摆过程中(C)摆到最高点时(D)摆到最低点时11答案：D12．如图，轰炸机沿水平方向匀速飞行，到达山坡底端正上方时释放一颗炸弹，并垂直击中山坡上的目标A。已知A点高度为h，山坡倾角为θ，由此可算出(A)轰炸机的飞行高度(B)轰炸机的飞行速度(C)炸弹的飞行时间(D)炸弹投出时的动能12答案：ABC13．右图为在平静海面上，两艘拖船A、B拖着驳船C运动的示意图。A、B的速度分别沿着缆绳CA、CB方向，A、B、C不在一条直线上。由于缆绳不可伸长，因此C的速度在CA、CB方向的投影分别与A、B的速度相等，由此可知C的(A)速度大小可以介于A、B的速度大小之间(B)速度大小一定不小于A、B的速度大小(C)速度方向可能在CA和CB的夹角范围外(D)速度方向一定在CA和CB的夹角范围内13答案：AD14．由消防水龙带的喷嘴喷出水的流量是0.28m3/min，水离开喷口时的速度大小为163/ms，方向与水平面夹角为600，在最高处正好到达着火位置，忽略空气阻力，则空中水柱的高度和水量分别是（重力加速度g取10m/s2）A．28.8m1.12×10-2m3B．28.8m0.672m3C．38.4m1.29×10-2m3D．38.4m0.776m314【答案】A15.在实验操作前应该对实验进行适当的思考和分析。研究平抛运动的实验装置示意如图。小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次是x1，x2，x3，机械能的变化量依次为△E1，△E2，△E3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是A．x2-x1=x3-x2,,△E1=△E2=△E3B．x2-x1x3-x2,,△E1=△E2=△E3C．x2-x1x3-x2,,△E1△E2△E3D．x2-x1x3-x2,,△E1△E2△E315答案：B解析：1、做平抛运动的物体只受重力的作用，故运动过程中机械能守恒，所以3次实验中小球到达1、2、3挡板处时的机械能都是相等的，都等于小球离开水平桌面时的机械能，故以离-5-开水平桌面时为初始位置则有每一次机械能的变化量，而离开桌面前的机械能变化量（机械能的损失量）也都相同，所以选项被排除；2、竖直方向上小球做自由落体运动，竖直速度越来越大，通过相同的竖直高度所用时间越来越短；而水平方向上小球做匀速直线运动，其水平速度不变，故通过相同高度的过程中的水平位移越来越小。正确选项为。考查了【力学】中的平抛运动，实验原理，能量守恒或者动能定理，运动的合成与分解。16如图，一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点，T端系一质量m=1.0kg的小球。现将小球拉到A点（保持绳绷直）由静止释放，当它经过B点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的C点。地面上的D点与OB在同一竖直线上，已知绳长L=1.0m，B点离地高度H=1.0m，A、B两点的高度差h=0.5m，重力加速度g取10m/s2,不计空气影响，(1)地面上DC两点间的距离s；(2)轻绳所受的最大拉力大小。16答案：617．如图，斜面上a、b、c三点等距，小球从a点正上方O点抛出，做初速为v0的平抛运动，恰落在b点。若小球初速变为v，其落点位于c，则（（A）v0＜v＜2v0（B）v＝2v0（C）2v0＜v＜3v0（D）v＞3v017答案：A18如图，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的，不计空气阻力，则A.a的飞行时间比b的长B.b和c的飞行时间相同C.a的水平速度比b的小D.b的初速度比c的大18[答案]BD[解析]平抛运动的时间是由下落高度决定的，高度相同，时间一样，高度高，飞行时间长。A错，B正确。水平位移由速度和高度决定，由hgvx2得C错D正确。19(1)某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动。质量分别为mA和mB的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影。用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落。A球落到地面N点处，B球落到地面P点处。测得mA=0.04kg，mB=0.05kg，B球距地面的高度是1.225m，M、N点间的距离为1.500m，则B球落到P点的时间是____s，A球落地时的动能是____J。（忽略空气阻力，g取9.8m/s2）19答案．(1)0.5（3分）；0.66（4分）；20．如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球，在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点，在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大，后减小D．先减小，后增大．20【解析】设F与速度v的夹角为，则cosFvP，力的分解，在切线上（速度方向上）合力为0，即cossinFmg，所以sinmgP，随增大，P增大。Ov0abcBAFO7【答案】A21一探险队员在探险时遇到一山沟，山沟的一侧竖直，另一侧的坡面呈抛物线形状。此队员从山沟的竖直一侧，以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面。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，坡面的抛物线方程为y=，探险队员的质量为m。人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。（1）求此人落到破面试的动能；（2）此人水平跳出的速度为多大时，他落在坡