20202021年高三物理单元同步提升训练曲线运动pdf

2020-2021年高三物理单元同步提升训练：曲线运动一、单选题（每题3分，共计24分）1.如图所示的曲线是某个质点在恒力作用下的一段运动轨迹。质点从M点出发经P点到达N点,已知弧长MP大于弧长PN,质点由M点运动到P点和从P点运动到N点的时间相等,下列说法中正确的是()。A.质点从M到N的过程中速度大小保持不变B.质点在这两段时间内的速度变化量大小相等、方向相同C.质点在这两段时间内的速度变化量大小不相等、但方向相同D.质点在M、N间的运动不是匀变速运动【解析】因为弧长MP大于弧长PN,根据平均速率公式v=可得,质点在MP间运动的平均速率大于质点在PN间运动的平均速率,所以质点从M到N的过程中速度大小发生变化,A项错误;因为质点受恒力作用,根据牛顿第二定律可得质点运动的加速度不变,根据公式a=,可得在相等的Δt内,质点的速度变化量Δv大小相等、方向相同,B项正确,C项错误;因为质点的加速度恒定,所以质点做匀变速运动,D项错误。【答案】B2（2020年浙江卷）如图所示，底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周有一定空间。当公交车（）A.缓慢起动时，两只行李箱一定相对车子向后运动B.急刹车时，行李箱a一定相对车子向前运动C.缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动D.急转弯时，行李箱b一定相对车子向内侧运动【答案】B【解析】【详解】A．有题意可知当公交车缓慢启动时，两只箱子与公交车之间的有可能存在静摩擦使箱子与公交车一起运动，故A错误；B．急刹车时，由于惯性，行李箱a一定相对车子向前运动，故B正确；C．当公交车缓慢转弯时，两只箱子与车之间的摩擦力可能提供向心力，与车保持相对静止，故C错误；D．当公交车急转弯时，由于需要向心力大，行李箱一定相对车子向外侧运动，故D错误。故选B。3.矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力1F、与速度方向垂直的升力2F和与速度方向相反的空气阻力fF。下列受力分析示意图可能正确的是（）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力Ff与速度方向相反，升力F2与速度方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有A选项符合题意。故选A。4.（2020年全国I卷）如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（）A.200NB.400NC.600ND.800N【答案】B【解析】【详解】在最低点由22mvTmgr知T=410N即每根绳子拉力约为410N，故选B。5.“水流星”是一个经典的杂技表演项目,杂技演员将装水的杯子(可视为质点)用细绳系着让杯子在竖直平面内做圆周运动。杯子到最高点时杯口向下,水也不会从杯中流出,如图所示。若杯子质量为m,所装水的质量为M,杯子运动到圆周的最高点时,水对杯底刚好无压力,重力加速度为g,则杯子运动到圆周最高点时,杂技演员对细绳的拉力大小为()。A.0B.mgC.MgD.(M+m)g【解析】杯子到最高点时,由于水刚好没有流出,则杯底对水的作用力为零,设这时杯子的速度大小为v,对水研究有Mg=M,对杯子和水整体研究,设绳的拉力为F,则F+(M+m)g=(M+m),解得F=0,A项正确。【答案】A6.（2019·江苏卷）(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2πRB．线速度的大小为ωRC．受摩天轮作用力的大小始终为mgD．所受合力的大小始终为mω2R【答案】BD【解析】由于座舱做匀速圆周运动，由公式2πT，解得：2πT，故A错误；由圆周运动的线速度与角速度的关系可知，vR，故B正确；由于座舱做匀速圆周运动，所以座舱受到摩天轮的作用力是变力，不可能始终为mg，故C错误；由匀速圆周运动的合力提供向心力可得：2FmR合，故D正确。7.（2019·浙江选考）一质量为2.0×103kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104N，当汽车经过半径为80m的弯道时，下列判断正确的是A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B．汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为1.4×104NC．汽车转弯的速度为20m/s时汽车会发生侧滑D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2【答案】D【解析】汽车转弯时受到重力，地面的支持力，以及地面给的摩擦力，其中摩擦力充当向心力，A错误；当最大静摩擦力充当向心力时，速度为临界速度，大于这个速度则发生侧滑，根据牛顿第二定律可得2vfmr，解得，所以汽车转弯的速度为20m/s时，所需的向心力小于1.4×104N，汽车不会发生侧滑，BC错误；汽车能安全转弯的向心加速度，即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2，D正确。8.（2020年北京卷）在无风的环境，某人在高处释放静止的篮球，篮球竖直下落；如果先让篮球以一定的角速度绕过球心的水平轴转动（如图）再释放，则篮球在向下掉落的过程中偏离竖直方向做曲线运动。其原因是，转动的篮球在运动过程中除受重力外，还受到空气施加的阻力1f和偏转力2f。这两个力与篮球速度v的关系大致为：211fkv，方向与篮球运动方向相反；22fkv，方向与篮球运动方向垂直。下列说法正确的是（）A.1k、2k是与篮球转动角速度无关的常量B.篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同C.人站得足够高，落地前篮球有可能向上运动D.释放条件合适，篮球有可能在空中持续一段水平直线运动【答案】C【解析】【详解】A．篮球未转动时，篮球竖直下落，没有受到偏转力2f的作用，而篮球转动时，将受到偏转力2f的作用，所以偏转力22fkv中的2k与篮球转动角速度有关，故A错误；B．空气阻力一直对篮球做负功，篮球的机械能将减小，篮球的角速度也将减小，所以篮球没有足够的能量回到原高度，故B错误；C．篮球下落过程中，其受力情况如下图所示篮球下落过程中，由受力分析可知，随着速度不断增大，篮球受到1f和2f的合力沿竖直方向的分力可能比重力大，可使篮球竖直方向的分速度减小为零或变成竖直向上，所以篮球可能向上运动，故C正确；D．如果篮球的速度变成水平方向，则空气阻力的作用会使篮球速度减小，则篮球受到的偏转力2f将变小，不能保持2f与重力持续等大反向，所以不可能在空中持续一段水平直线运动，故D错误。故选C。二、多选题（每题5分，共计20分）9.甲、乙两船在同一河流中同时开始渡河,河水流速为v0,船在静水中的速率均为v,甲、乙两船船头均与河岸成θ角,如图所示,已知甲船恰能垂直到达河正对岸的A点,乙船到达河对岸的B点,A、B之间的距离为L,则下列判断正确的是()。A.乙船先到达对岸B.若仅是河水流速v0增大,则两船的渡河时间都不变C.不论河水流速v0如何改变,只要适当改变θ角,甲船总能到达正对岸的A点D.若仅是河水流速v0增大,则两船到达对岸,两船之间的距离仍然为L【解析】将小船的运动分解为平行于河岸和垂直于河岸两个方向,抓住分运动和合运动的等时性,可知甲、乙两船到达对岸的时间相等,渡河的时间t=,A项错误;若仅是河水流速v0增大,由t=知两船的渡河时间都不变,B项正确;只有甲船速度大于水流速度时,不论水的流速v0如何改变,甲船才可能到达河正对岸的A点,C项错误;若仅是河水流速v0增大,则两船到达对岸时间不变,根据速度的分解,船在水流方向的分速度仍不变,则两船之间的距离仍然为L,D项正确。【答案】BD10.（2020年江苏卷）如图所示，小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。忽略空气阻力，则（）A.A和B的位移大小相等B.A的运动时间是B的2倍C.A的初速度是B的12D.A的末速度比B的大【答案】AD【解析】【详解】A．位移为初位置到末位置的有向线段，如图所示可得22A25slll，22B25slllA和B的位移大小相等，A正确；B．平抛运动运动的时间由高度决定，即A2222lltgg，B22lltgg则A的运动时间是B的2倍，B错误；C．平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，则xAA2gllvt，xBB22lvglt则A的初速度是B的122，C错误；D．小球A、B在竖直方向上的速度分别为yA2vgl，yB2vgl所以可得A172glv，B1622glvgl即ABvv，D正确。故选AD。11.如图所示为某种水轮机的示意图,水平管中流出的水流冲击水轮机上的某挡板时,水流的速度方向刚好与水轮机上该挡板的线速度方向相同,水轮机圆盘稳定转动时的角速度为ω,圆盘的半径为R。水流冲击某挡板时,该挡板和圆心连线与水平方向的夹角为37°,水流速度为该挡板线速度的2倍。忽略挡板的大小,重力加速度为g,不计空气阻力,取sin37°=0.6,cos37°=0.8。则水从管口流出的速度大小v0及管的出水口离圆盘圆心高度h的大小分别为()。A.1.2Rω,+0.6RB.0.6Rω,+0.6RC.1.2Rω,+0.6RD.0.6Rω,+0.6R【解析】由题意可知,水流冲击挡板时速度大小v=2Rω,因此水从管口流出时的速度v0=vcos53°=1.2Rω,(vsin53°)2=2g(h-Rsin37°),求得h=+0.6R,C项正确。【答案】C12．（2019·新课标全国Ⅱ卷）(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【解析】A．由v–t图面积易知第二次面积大于等于第一次面积，故第二次竖直方向下落距离大于第一次下落距离，所以，A错误；B．由于第二次竖直方向下落距离大，由于位移方向不变，故第二次水平方向位移大，故B正确C．由于v–t斜率知第一次大、第二次小，斜率越大，加速度越大，或由0vvat，易知a1a2，故C错误；D．由图像斜率，速度为v1时，第一次图像陡峭，第二次图像相对平缓，故a1a2，由G–fy=ma，可知，fy1fy2，故D正确。三、实验题（每题10分，共20分）13.如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1.25cm。由于某种原因，只拍到了部分方格背景及小球在平抛运动的几个位置如图中的a、b、c、d所示，（1）小球从a到b、b到c、c到d所经历的时间（填“相等“或”不相等“）（2）a点__________（填是或不是）平抛运动的起始点。（3）则小球平抛的初速度大小是m/s，小球在c点的竖直速度大小是m/s。（取g=9.8m/s2）【答案】（1）相等；（2）a点不是平抛起点，看竖直方向的相邻相等时间内的位移比，如果是起点则由1:3:5.而图中的比例是1:2:3；（3）0.7，0.87514.某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。①为了正确完成实验，以下做法必要的是________。A.实验时应保持桌面水平B.每次应使钢球从静止开始释放C.使斜面的底边ab与桌边重合D.选择