2020届高考物理二轮复习 刷题首选卷 专题四 曲线运动课件

经典特训题组1．(多选)如图甲所示，在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上运动，其v­t图象如图乙所示，同时人顶杆沿水平地面运动的x­t图象如图丙所示。若以地面为参考系，下列说法中正确的是()A．猴子的运动轨迹为直线B．猴子在2s内做匀变速曲线运动C．t＝0时猴子的速度大小为8m/sD．t＝2s时猴子的加速度大小为4m/s2答案BD解析由题图乙知，猴子竖直方向上向上做匀减速直线运动，加速度竖直向下，由题图丙知，猴子水平方向上做匀速直线运动，则猴子的加速度竖直向下且加速度的大小、方向均不变，与初速度方向不在同一直线上，故猴子在2s内做匀变速曲线运动，A错误，B正确；x­t图象的斜率等于速度，则知t＝0时猴子水平方向的速度大小为vx＝4m/s，又竖直方向初速度大小vy＝8m/s，则t＝0时猴子的速度大小为：v＝v2x＋v2y＝45m/s，故C错误；v­t图象的斜率等于加速度，则知猴子的加速度为：a＝ΔvΔt＝0－82m/s2＝－4m/s2，即加速度大小为4m/s2，故D正确。2．(多选)如图所示，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，炸弹垂直击中山坡上的目标A。已知A点高度为h＝360m，山坡倾角θ为37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，由此可算出()A．炸弹的飞行时间为0.8sB．炸弹飞行的水平位移为480mC．轰炸机的飞行高度为680mD．炸弹的落地速度为80m/s答案BC解析如图所示，已知A点高度为h＝360m，山坡倾角为37°，可算出炸弹飞行的水平位移为x＝htan37°＝480m，故B正确；炸弹垂直击中目标A，可知炸弹的速度偏转角满足φ＝π2－θ＝53°，由平抛运动的速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍可知tanφ＝gtv0＝2Hx，解得H＝320m，所以轰炸机的飞行高度H总＝H＋h＝680m，故C正确；炸弹的飞行时间t＝2Hg＝8s，故A错误；炸弹的初速度为v0＝xt＝60m/s，落地速度v＝v0cosφ＝100m/s，故D错误。3．(多选)如图，排球场总长为18m，设网的高度为2m，运动员站在离网3m远的线上正对网前竖直跳起，在高为2.5m处把作为质点的排球垂直于网水平击出。空气阻力不计，重力加速度g取10m/s2，则()A．若球未触网，排球飞行时间为22sB．击球速度大于20m/s，球必定会出界C．击球速度小于10m/s，球必定会触网D．只要击球点高于2m，且击球速度合适，球总可以落到对方界内答案AB解析若排球未触网，排球做平抛运动，根据H＝12gt2，得排球飞行时间为t1＝2Hg＝2×2.510s＝22s，故A正确；排球出界的临界击球速度值为v1＝x1t1＝1222m/s＝122m/s，所以击球速度大于20m/s，球必定会出界，故B正确；若球恰好触网，则球在球网上方运动的时间为t2＝2H－hg＝2×2.5－210s＝110s，由此求得排球触网的临界击球速度为v2＝x2t2＝3110m/s＝310m/s，即击球速度小于310m/s，球必定会触网，故C错误；设击球点的高度为H′，当H′较小时，击球速度过大会出界，击球速度过小又会触网，如果球刚好擦网而过，落地时又恰压底线上，则有x12H′g＝x22H′－hg，代入数据得122H′g＝32H′－2g，计算得出H′≈2.13m，即击球高度小于2.13m时，不论击球速度多大，球要么出界，要么触网，一定不会落到对方界内，D错误。4.如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动，现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动，而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置，则改变高度后与原来相比较，下面的判断中正确的是()A．细线所受的拉力变小B．小球P运动的角速度变大C．Q受到桌面的静摩擦力变小D．Q受到桌面的支持力变大答案B解析设小球质量为m，金属块质量为M，细线拉力为F，金属块所受摩擦力为f，细线与竖直方向夹角为θ，桌面下方的细线长为L。分析小球P的受力，竖直方向有Fcosθ＝mg，水平方向有Fsinθ＝mω2Lsinθ，可知F＝mgcosθ，ω＝gLcosθ，f＝F。由F＝mgcosθ得，θ增大，F增大，故A错误；由ω＝gLcosθ得，θ增大，ω增大，故B正确；f＝F，F增大，因此f增大，故C错误；Q受到桌面的支持力始终等于Q的重力，故D错误。5．(多选)如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力)，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其T­v2图象如图乙所示，则()A．轻质绳长为mbaB．当地的重力加速度为maC．当v2＝c时，轻质绳的拉力大小为acb＋aD．只要v2≥b，小球在最低点和最高点时绳的拉力差均为6a答案AD解析设绳长为R，由牛顿第二定律知小球在最高点满足T＋mg＝mv2R，即T＝mRv2－mg，由题图乙知a＝mg，b＝gR，所以g＝am，R＝mba，A正确，B错误；当v2＝c时，有T＋mg＝mcR，将g和R的值代入得T＝acb－a，C错误；因小球在最低点满足T′－mg＝mv21R，即在最低点和最高点时绳的拉力差ΔT＝T′－T＝2mg＋mR(v21－v2)，又由机械能守恒定律知12mv21＝2mgR＋12mv2，可得ΔT＝6mg＝6a，D正确。6.(多选)如图所示，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO′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ω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．ω＝kg2l是b开始滑动的临界角速度D．当ω＝2kg3l时，a所受摩擦力的大小为kmg答案AC解析a与b所受的最大摩擦力相等，由F向＝mω2r知b需要的向心力较大，所以b先滑动，A正确；在未滑动之前，a、b各自受到的摩擦力等于其向心力，因此b受到的摩擦力大于a受到的摩擦力，B错误；b处于临界状态时，kmg＝mω2b·2l，解得ωb＝kg2l，C正确；a的临界角速度ωa＝kgl，当ω＝2kg3l时，F向＝mω2l＝23kmg，小于最大静摩擦力，故其所受摩擦力大小等于向心力为23kmg，D错误。真题调研题组1．(2019·江苏高考)(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2πRωB．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解析座舱的运动周期T＝2πω，A错误；根据线速度与角速度的关系，可知座舱的线速度大小为v＝ωR，B正确；座舱做匀速圆周运动，摩天轮对座舱的作用力与座舱自身重力的合力提供向心力，合力大小始终为F合＝mω2R，C错误，D正确。2．(2019·海南高考)如图，一硬币(可视为质点)置于水平圆盘上，硬币与竖直转轴OO′的距离为r，已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为μ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，重力加速度大小为g。若硬币与圆盘一起绕OO′轴匀速转动，则圆盘转动的最大角速度为()A.12μgrB.μgrC.2μgrD．2μgr答案B解析设硬币质量为m，当圆盘转动的角速度最大时，硬币受到的静摩擦力达到最大，最大静摩擦力提供向心力，即μmg＝mω2r，可得ω＝μgr，B正确。3．(2019·全国卷Ⅱ)(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v­t图象如图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v­t图象中图线与t轴包围的面积表示位移大小，第二次滑翔过程中所围面积大表示在竖直方向上位移大，A错误；比较身体姿态对下落速率的影响，应控制两次水平速度相同，运动员在水平方向上的运动可看成匀速直线运动，由x＝vt知运动时间长的水平位移大，B正确；从起跳到落到雪道上，第一次速度变化大，时间短，由a＝ΔvΔt，可知第二次滑翔过程中在竖直方向上平均加速度小于第一次，C错误；v­t图象的斜率表示加速度，竖直方向速度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上加速度小，设在竖直方向上所受阻力为f，由mg－f＝ma，可得第二次滑翔在竖直方向上受到的阻力大，D正确。4．(2018·江苏高考)某弹射管每次弹出的小球速度相等。在沿光滑竖直轨道自由下落过程中，该弹射管保持水平，先后弹出两只小球。忽略空气阻力，两只小球落到水平地面的()A．时刻相同，地点相同B．时刻相同，地点不同C．时刻不同，地点相同D．时刻不同，地点不同答案B解析弹射管在竖直方向做自由落体运动，所以先后弹出的两只小球在竖直方向与弹射管相对静止，两球一定与弹射管同时落地，即两只小球落到水平地面的时刻相同；弹出的小球在水平方向做匀速运动，且弹出小球的水平初速度相同，但由于两小球弹出时距离水平面的高度不同，所以两只小球在水平方向运动的时间不等，水平位移不相等，因此落点不相同，故B正确。5．(2017·江苏高考)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．tB.22tC.t2D.t4答案C解析设A、B两小球分别以速度vA、vB水平抛出时，经过时间t相遇，则根据平抛运动在水平方向做匀速直线运动有vAt＋vBt＝d①(d为两小球间的水平距离)设当A、B两小球速度都变为原来的2倍时，经过时间t′相遇，则有2vAt′＋2vBt′＝d②联立①②解得t′＝t2，C正确。6．(2018·全国卷Ⅲ)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解析设甲球落至斜面时的速率为v1，乙球落至斜面时的速率为v2，对甲球，由平抛运动规律，x＝vt，y＝12gt2，设斜面倾角为θ，由几何关系，tanθ＝yx，甲球由抛出到落至斜面，由机械能守恒定律，12mv2＋mgy＝12mv21，联立解得：v1＝1＋4tan2θ·v，即小球落至斜面时的速率与抛出时的速率成正比。同理可得，v2＝1＋4tan2θ·v2，所以甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时的速率的2倍，A正确。7．(2017·全国卷Ⅰ)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解析在竖直方向，球做自由落体运动，由h＝12gt2知，球下降相同距离所用时间相同，在相同的时间间隔内下降的距离相同，与水平速度大小无关，A、D错误。由v2＝2gh知，球下降相同距离时在竖直方向上的速度相同，与水平速度大小无关，B错误。在水平方向，球做匀速直线运动，由s＝vt知通过相同水平距离，速度大的球用时少，C正确。8．(2018·北京高考)根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置。但实际上，赤道上方200m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约6cm处，这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大