2022年高考沖刺物理百題精練 專題03 拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、天體運(yùn)動(dòng)(含解析)
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1、2022年高考沖刺物理百題精練 專題03 拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、天體運(yùn)動(dòng)(含解析) 1.如圖所示,光滑圓弧軌道最低點(diǎn)與光滑斜面在B點(diǎn)用一段光滑小圓弧平滑連接,可認(rèn)為沒有能量的損失,圓弧半徑為R=0.5m,斜面的傾角為450,現(xiàn)有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m=0.1kg的小球從斜面上A點(diǎn)由靜止釋放,通過圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力為6N.以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系如圖所示(g=l0m/s2)求: (1)小球最初自由釋放位置A離最低點(diǎn)B的高度h. (2)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力的大小; (3)小球從離開C點(diǎn)至第一次落回到斜面上,落點(diǎn)的坐標(biāo)是多少? 1.【解析】 考點(diǎn):本題旨在考
2、查豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)。 2.如圖所示,參加某電視臺(tái)娛樂節(jié)目的選手從較高的平臺(tái)以v0=8m/s的速度從A點(diǎn)水平躍出后,沿B點(diǎn)切線方向進(jìn)入光滑圓弧軌道,沿軌道滑到C點(diǎn)后離開軌道。已知A、B之間的豎直高度H=1.8m,圓弧軌道半徑R=10m,選手質(zhì)量50kg,不計(jì)空氣阻力,g=10m/s2,求: (1)選手從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間及到達(dá)B點(diǎn)的速度; (2)選手到達(dá)C時(shí)對(duì)軌道的壓力。 2. 【解析】 3.如圖所示為車站使用的水平傳送帶裝置的示意圖。繃緊的傳送帶始終保持3.0m/s的恒定速率運(yùn)行,傳送帶的水平部分AB距水平地面的高度為h=0.45m。現(xiàn)有一行李包(
3、可視為質(zhì)點(diǎn))由A端被傳送到B端,且傳送到B端時(shí)沒有被及時(shí)取下,行李包從B端水平拋出(不計(jì)空氣阻力,g取l0m/s2)則: (1)若行李包從B端水平拋出的初速度v=3.0m/s,求它在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和飛出的水平距離; (2)若行李包以V0=1.0m/s的初速度從A端向右滑行,包與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.20,要使它從 B端拋出后,飛出的水平距離等于(1)問中所求的水平距離,求傳送帶的長(zhǎng)度L應(yīng)滿足的條件。 3.【解析】 試題分析:(1)行李包從B端水平拋出后有
4、 運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=0.3s 水平距離 x=0.9m (2)方法一:由牛頓定律μmg=ma 和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 解得L=2m 傳送帶的長(zhǎng)度 方法二:由動(dòng)能定理 解得 考點(diǎn):牛頓第二定律;動(dòng)能定理. 4.一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),在圓盤上沿半徑開有一條寬度
5、為2mm的均勻狹縫.將激光器與傳感器上下對(duì)準(zhǔn),使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行,分別置于圓盤的上下兩側(cè),且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動(dòng),激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束.在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時(shí),傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào),并將其輸入計(jì)算機(jī),經(jīng)處理后畫出相應(yīng)圖線。圖(a)為該裝置示意圖,圖(b)為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線,橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)度,圖中Δt1=1.0×10-3s,Δt2=0.8×10-3s。 (1)利用圖(b)中的數(shù)據(jù)求1s時(shí)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度; (2)說明激光器和傳感器沿半徑移動(dòng)的方向; (3)求圖(b)中第三個(gè)激光信號(hào)的寬度Δt3。
6、 4. 【解析】 試題分析:(1)由圖線讀得,轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T=0.8s ① 角速度 ?、? (2)激光器和探測(cè)器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng)(理由為:由于脈沖寬度在逐漸變窄,表明光信號(hào)能通過狹縫的時(shí)間逐漸減少,即圓盤上對(duì)應(yīng)探測(cè)器所在位置的線速度逐漸增加,因此激光器和探測(cè)器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng))。 (3)設(shè)狹縫寬度為d,探測(cè)器接收到第i個(gè)脈沖時(shí)距轉(zhuǎn)軸的距離為r1,第i個(gè)脈沖的寬度為△ti,激光器和探測(cè)器沿半徑的運(yùn)動(dòng)速度為v. ③ r3-r2=r2-r1=vT ?、?
7、 r2-r1= ?、? r3-r2= ⑥ 由④、⑤、⑥式解得: 5.如圖是利用傳送帶裝運(yùn)煤塊的示意圖。其中,傳送帶的從動(dòng)輪與主動(dòng)輪圓心之間的距離為s=3m,傳送帶與水平方向間的夾角θ=37°,煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8,傳送帶的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪半徑相等,主動(dòng)輪軸頂端與運(yùn)煤車底板間的豎直高度H = 1.8 m ,與運(yùn)煤車車箱中心的水平距離x = 0.6m?,F(xiàn)在傳送帶底端由靜止釋放一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))。煤塊恰好在輪的最高點(diǎn)水平拋出并落在車箱中心,取g = 10 m/s2,sin37°=
8、0.6 , cos37°= 0.8,求:
(l)主動(dòng)輪的半徑;
(2)傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的速度;
(3)煤塊在傳送帶上直線部分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
5. 【解析】
試題分析:(1)要使煤塊在輪的最高點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),則煤塊到達(dá)輪的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)輪的壓力為零,由牛頓第二定律,得 代人數(shù)據(jù)得R=0.1m
(2)由平拋運(yùn)動(dòng)的公式,得
代入數(shù)據(jù)解得 v=1m/s
由牛頓第二定律得 代入數(shù)據(jù)解得a=0.4m/s2
由 得s1=1.25m
9、煤塊加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1=2.5s 煤塊勻速運(yùn)動(dòng)的位移為 s2=s-s1=1.75m, ( 1 分)可求得煤塊勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=1.75s 煤塊在傳送帶上直線部分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t=t1+t2 解得 t=4.25s 考點(diǎn):牛頓第二定律的應(yīng)用. 6.如圖所示,ABCD豎直放置的光滑絕緣細(xì)管道,其中AB部分是半徑為R的圓弧形管道,BCD部分是固定的水平管道,兩部分管道恰好相切于B。水平面內(nèi)的M、N、B三點(diǎn)連線構(gòu)成邊長(zhǎng)為L(zhǎng)等邊三角形,MN連線過C點(diǎn)且垂直于BCD。兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷分別固定在M、N兩點(diǎn),電荷量分別為和?,F(xiàn)把質(zhì)量為、電荷
10、量為的小球(小球直徑略小于管道內(nèi)徑,小球可視為點(diǎn)電荷),由管道的A處?kù)o止釋放,已知靜電力常量為,重力加速度為。求: (1)小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)受到電場(chǎng)力的大小; (2)小球運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)的速度大??; (3)小球運(yùn)動(dòng)到圓弧最低點(diǎn)B處時(shí),小球?qū)艿缐毫Φ拇笮 ? 6. 【解析】 試題分析:(1)設(shè)小球在圓弧形管道最低點(diǎn)B處分別受到和的庫(kù)侖力分別為F1和F2。則 ① 小球沿水平方向受到的電場(chǎng)力為F1和F2的合力F,由平行四邊形定則得 ② 聯(lián)立①②得 ③ (2)管道所在的豎直平面是和形成的合電場(chǎng)的一個(gè)等勢(shì)面,小球在管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),小球受到
11、的電場(chǎng)力和管道對(duì)它的彈力都不做功,只有重力對(duì)小球做功,小球的機(jī)械能守恒,有 ④ 解得 ⑤ (3)設(shè)在B點(diǎn)管道對(duì)小球沿豎直方向的壓力的分力為,在豎直方向?qū)π∏驊?yīng)用牛頓第二定律得 ⑥ ⑦ 聯(lián)立⑤⑥⑦解得 ⑧ 設(shè)在B點(diǎn)管道對(duì)小球在水平方向的壓力的分力為,則 ⑨ 圓弧形管道最低點(diǎn)B處對(duì)小球的壓力大小為 ⑩ 由牛頓第三定律可得小球?qū)A弧管道最低點(diǎn)B的壓力大小為: 考點(diǎn):庫(kù)侖定律;機(jī)械能守恒定律;牛頓定律。 7.如圖所示,光滑斜面傾角為30
12、°,與粗糙的水平面AB平滑相接,水平軌道右側(cè)有一個(gè)豎直固定半圓軌道BCD(C為BD的中點(diǎn)),與水平面相切于B點(diǎn),水平面B點(diǎn)放置一個(gè)質(zhì)量為2m的物塊2,現(xiàn)有質(zhì)量為m的物塊1從斜面的P點(diǎn)由靜止釋放,下滑到斜面底端A點(diǎn)時(shí)的速度為7m/s,物塊1與物塊2正碰后以1m/s速度反彈,設(shè)碰撞時(shí)間極短,已知物塊1與水平面AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.4,AB的長(zhǎng)度l=3m, g=10m/s2,求: (1)物塊1由靜止釋放下滑到斜面底端所用的時(shí)間; (2)物塊1與物塊2碰撞后,物塊2速度的大?。? (3)若要使物塊2沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離軌道,半圓軌道半徑取值條件。 7.【解析】 試題分析:(1)設(shè)物
13、塊在斜面上下滑的加速度為a,滑到斜面底端所用的時(shí)間為t,由牛頓第二定律得, mgsin30°=ma,① 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得,v=at,② 聯(lián)立①②式并代入數(shù)據(jù)解得t=1.4s.③ (2)設(shè)物塊1運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度為v1,與2碰后速度為v1′,碰后物塊2的速度為 v2, 對(duì)物塊1,由動(dòng)能定理有:?μmgl=mv12?mv2,④ 規(guī)定向右為正方向,對(duì)物塊1、2系統(tǒng)運(yùn)用動(dòng)量守恒定律得,mv1=2mv2-mv1′⑤ 聯(lián)立④⑤式并代入數(shù)據(jù)解得v2=3m/s.??? ⑥ (3)滑塊2在圓周運(yùn)動(dòng)上運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離圓周,有兩種情況: ①滑塊2在圓周上運(yùn)動(dòng)時(shí)不超過C點(diǎn),設(shè)半徑為R1,滿足?2mv22≤2
14、mgR1,⑦ 代入數(shù)據(jù)解得R1≥0.45m. ②滑塊2在圓周上運(yùn)動(dòng)時(shí)能通過D點(diǎn),設(shè)半徑為R2,滿足2mg≤2m,⑧ 由能量守恒有:2mg2R2=2mv22?2mvD2??? ⑨ 聯(lián)立⑧⑨代入數(shù)據(jù)解得R2≤0.18m. 綜上所述,要使物塊2沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離軌道,半圓軌道半徑取值條件為:R≥0.45m或R≤0.18m. 考點(diǎn):牛頓第二定律;動(dòng)量守恒定律;能量守恒定律. 8.如圖所示,一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕繩的一端固定在O點(diǎn),另一端連接著一個(gè)帶正電的小球,小球可視為質(zhì)點(diǎn),其質(zhì)量為m,電荷量為q。在O點(diǎn)正上方和正下方距O點(diǎn)L處,各固定一個(gè)絕緣彈性擋板A和B,兩個(gè)擋板尺寸很小,均豎直放置
15、。此裝置處在一個(gè)豎直勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為,方向最初豎直向上。現(xiàn)將小球拉到O點(diǎn)右側(cè)同一高度且距O點(diǎn)L處,給它一個(gè)豎直向上的初速度 。此后小球在A、B之間的右側(cè)區(qū)域豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),并不時(shí)與A、B擋板碰撞,在小球與A、B擋板碰撞時(shí),通過兩擋板上安裝的傳感器和控制電路,控制電場(chǎng)方向在碰后瞬間反向,不計(jì)碰撞中的能量損失,重力加速度為g,求: (1)小球與A擋板第一次碰前瞬間,繩中拉力F1為多少? (2)小球與B擋板第一次碰前瞬間,繩中的拉力F2為多少? (3)若輕繩可以承受的最大拉力為50mg,則在繩斷之前,小球與B擋板碰撞了多少次? 8.(1)2mg(2)12mg(3)5
16、 【解析】 試題分析:(1)小球第一次與A碰之前,且方向相反,做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 所以小球與A板第一次碰前,速度為 (2)小球從與A板第一次碰后到與B板第一次碰前的過程中 解得 小球與B板第一次碰前 解得: (3)小球從與B板第一次碰后到與A板第二次碰前,且方向相反,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 球與A板第二次碰前 此時(shí)細(xì)繩中拉力 小球從與A板第二次碰后到與B板第二次碰前的過程中 小球與B板第二次碰前 綜上分析可知,小球每次與A、B板碰前,繩中拉力比上一次碰前增加 小球與B檔板第n次碰面,繩中拉力 若繩斷,則 聯(lián)立得: 小球在繩斷前與B擋板碰撞了5次。
17、 考點(diǎn):本題旨在考查豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)。 9.如圖所示,光滑半圓形軌道處于豎直平面內(nèi),半圓軌道與光滑的水平地面相切于半圓的端點(diǎn)A。一質(zhì)量為m的小球在水平地面上的C點(diǎn)受水平向左的恒力F由靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)撤去恒力F,小球沿豎直半圓軌道運(yùn)動(dòng)到軌道最高點(diǎn)B點(diǎn),最后又落在水平地面上的D點(diǎn)(圖中未畫出)。已知A、C間的距離為L(zhǎng),重力加速度為g。 (1) 若軌道半徑為R,求小球到達(dá)圓軌道B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FN; (2) 為使小球能運(yùn)動(dòng)到軌道最高點(diǎn)B,求軌道半徑的最大值Rm; (3) 軌道半徑R多大時(shí),小球在水平地面上的落點(diǎn)D到A點(diǎn)的距離最大?最大距離xm是多少? 9. 【解析】 試題分析:(1)設(shè)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為vB,根據(jù)動(dòng)能定理有 設(shè)B點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小球的壓力為,對(duì)小球在B點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析如圖,則有 根據(jù)牛頓第三定律可知小球?qū)壍赖膲毫Γ较蜇Q直向上 (2)小球能夠到達(dá)最高點(diǎn)的條件是 故軌道半徑的最大值 (3)從B點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動(dòng),落地時(shí)間 D到A的距離 考點(diǎn):本題考查動(dòng)能定理、圓周運(yùn)動(dòng)
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