高考物理二輪復習 訓練4 專題二 曲線運動 第4講 拋體運動與圓周運動
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訓練4 拋體運動與圓周運動 一、選擇題(本大題共8小題,每小題8分,共64分.第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求.) 1. 如圖所示,A、D分別是斜面的頂端、底端,B、C是斜面上的兩個點,AB=BC=CD,E點在D點的正上方,與A等高,從E點水平拋出質(zhì)量相等的兩個小球,球1落在B點,球2落在C點,關于球1和球2從拋出到落在斜面上的運動過程( ) A.球1和球2運動的時間之比為2∶1 B.球1和球2動能增加量之比為1∶3 C.球1和球2拋出時初速度之比為2∶1 D.球1和球2運動時的加速度之比為1∶2 解析:因為AC=2AB,則AC的高度差是AB高度差的2倍,根據(jù)h=gt2得:t=,解得球1和球2運動的時間比為1∶,故A錯誤;根據(jù)動能定理得,mgh=ΔEk,知球1和球2動能增加量之比為1∶2,故B錯誤;DB在水平方向上的位移是DC在水平方向位移的2倍,結合x=v0t,解得初速度之比為2∶1,故C正確;平拋運動的物體只受重力,加速度為g,故兩球的加速度相同,故D錯誤. 答案:C 2.如圖所示,一根細線下端拴一個金屬小球 P,細線的上端固定在金屬塊Q上,Q放在帶小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動(圓錐擺).現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動(圖中P′位置),兩次金屬塊Q都靜止在桌面上的同一點,則后一種情況與原來相比較,下面的判斷中正確的是( ) A.細線所受的拉力變小 B.小球P運動的角速度變小 C.Q受到桌面的靜摩擦力變大 D.Q受到桌面的支持力變大 解析: 設細線與豎直方向的夾角為θ,細線的拉力大小為FT,細線的長度為L.P球做勻速圓周運動時,由重力和細線的拉力的合力提供向心力,如圖,則有:FT=,mgtanθ=mω2Lsinθ,得角速度ω=,周期T==2π.使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動時,θ增大,cosθ減小,則得知細線拉力FT增大,角速度增大,周期T減?。畬,由平衡條件得知,Q受到桌面的靜摩擦力變大,故A、B錯誤,C正確;金屬塊Q保持在桌面上靜止,根據(jù)平衡條件得知,Q受到桌面的支持力等于其重力,保持不變,故D錯誤. 答案:C 3. 如圖所示,一內(nèi)壁光滑、質(zhì)量為m、半徑為r的環(huán)形細圓管,用硬桿豎直固定在天花板上,有一質(zhì)量為m的小球(可看做質(zhì)點)在圓管中運動.小球以速率v0經(jīng)過圓管最低點時,桿對圓管的作用力大小為( ) A.m B.mg+m C.2mg+m D.2mg-m 解析:以球為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)N-mg=m,解得FN=mg+m.由牛頓第三定律知:球對圓管的作用力大小F′N=FN=mg+m,方向向下.再以圓管為研究對象,由平衡條件可得:桿對圓管的作用力大小F=mg+F′N=2mg+m. 答案:C 4. 如圖所示,斜面AC與水平方向的夾角為α,在A點正上方與C等高處水平拋出一小球,其速度垂直斜面落到D點,則CD與DA的比為( ) A. B. C. D. 解析:設小球水平方向的速度為v0,將其落到D點時的速度進行分解,水平方向的速度等于平拋運動的初速度,通過角度關系解得豎直方向的末速度為vy=,設該過程用時為t,則DA=,C、D間的豎直距離h=,故CD==,可得=,故選項D正確. 答案:D 5. 如圖所示,一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度ω轉動,盤面上離轉軸距離2.5 m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止.物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),盤面與水平面的夾角為30,g取10 m/s2.則ω的最大值是( ) A. rad/s B.rad/s C.1.0 rad/s D.0.5 rad/s 解析:物體隨圓盤做圓周運動,運動到最低點時最容易滑動,因此物體在最低點且剛好要滑動時的轉動角速度為最大值,這時,根據(jù)牛頓第二定律可知,μmgcos30-mgsin30=mrω2,解得ω=1.0 rad/s,C項正確,A、B、D項錯誤. 答案:C 6. 如圖所示,x軸在水平地面上,y軸在豎直方向.圖中畫出了從y上不同位置沿x軸正向水平拋出的三個小球a、b和c的運動軌跡.小球a從(0,2L)拋出,落在(2L,0)處;小球b、c從(0,L)拋出,分別落在(2L,0)和(L,0)處.不計空氣阻力,下列說法正確的是( ) A.a(chǎn)和b初速度相同 B.b和c運動時間相同 C.b的初速度是c的兩倍 D.a(chǎn)的運動時間是b的兩倍 解析:b、c的高度相同,小于a的高度,根據(jù)h=gt2,得t=,知b、c的運動時間相同,a的運動時間大于b的運動時間,故B正確,D錯誤;因為a的運動時間長,但是a、b的水平位移相同,根據(jù)x=v0t知,a的初速度小于b的初速度.故A錯誤;b、c的運動時間相同,b的水平位移是c的水平位移的兩倍,則b的初速度是c的初速度的兩倍.故C正確. 答案:BC 7. 如圖,在半徑為R的圓環(huán)圓心O正上方的P點,將一小球以速度v0水平拋出后恰能從圓環(huán)上Q點沿切線飛過,若OQ與OP間夾角為θ,不計空氣阻力,則( ) A.從P點運動到Q點的時間為t= B.從P點運動到Q點的時間為t= C.小球運動到Q點時的速度為vQ= D.小球運動到Q點時的速度為vQ= 解析:水平方向有Rsinθ=v0t,故t=,選項A正確,B錯誤;在Q點有cosθ=,故有vQ=,選項C錯誤,D正確. 答案:AD 8. 質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細桿的A點和B點,如圖所示,繩a與水平方向成θ角,繩b在水平方向且長為l,當輕桿繞軸AB以角速度ω勻速轉動時,小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,則下列說法正確的是( ) A.a(chǎn)繩張力不可能為零 B.a(chǎn)繩的張力隨角速度的增大而增大 C.當角速度ω>,b繩將出現(xiàn)彈力 D.若b繩突然被剪斷,則a繩的彈力一定發(fā)生變化 解析:小球做勻速圓周運動,在豎直方向上的合力為零,水平方向上的合力提供向心力,所以a繩在豎直方向上的分力與重力相等,可知a繩的張力不可能為零,故A正確;根據(jù)豎直方向上平衡得,F(xiàn)asinθ=mg,解得Fa=,可知a繩的拉力不變,故B錯誤;當b繩拉力為零時,有=mlω2,解得ω=,可知當角速度ω>時,b繩出現(xiàn)彈力,故C正確;由于b繩可能沒有彈力,故b繩突然被剪斷,a繩的彈力可能不變,故D錯誤. 答案:AC 二、計算題(本大題共2小題,共36分.需寫出規(guī)范的解題步驟) 9.如圖所示,上表面光滑的水平平臺高H=4 m,平臺上放置一薄木板(厚度可不計),木板長L=5 m,質(zhì)量m=1 kg的物體A(可視為質(zhì)點)置于木板的中點處,物體與木板間動摩擦因數(shù)μ=0.9,一半徑R=2 m的光滑圓弧軌道豎直放置,直徑CD處于豎直方向,半徑OB與豎直方向的夾角θ=53,以某一恒定速度水平向右抽出木板,物體離開平臺后恰能沿B點切線方向滑入圓弧軌道.求: (1)物體在圓弧軌道最高點D時,軌道受到的壓力為多大? (2)應以多大的速度抽出木板? 解析:(1)物體離開平臺下落到B點的高度為h=R+Rcosθ=3.2 m 由v=2gh 解得vy=8 m/s 在B點速度三角形如圖所示, 得vx=6 m/s 由機械能守恒定律,得 mv=mv+mgh 聯(lián)立解得vD=vx=6 m/s 由牛頓第二定律得mg+FN=m 解得FN=8 N 由牛頓第三定律得,軌道受到的壓力大小為8 N. (2)物體在摩擦力作用下向右做勻加速運動,由牛頓第二定律得: μmg=ma解得a=9 m/s2 vx=at解得t= s 由v=2ax物,解得x物=2 m 由物體、薄木板的位移關系得: x板=x物+=4.5 m 由題意可得:v板==6.75 m/s. 答案:(1)8 N (2)6.75 m/s 10.某電視臺“快樂向前沖”節(jié)目的場地設施如圖所示,AB為水平直軌道,上面安裝有電動懸掛器,可以載人運動,水面上漂浮著一個半徑為R、角速度為ω、鋪有海綿墊(厚度不計)的轉盤,轉盤的軸心離平臺的水平距離為L,平臺邊緣與轉盤平面的高度差為H.選手抓住懸掛器可以在電動機的帶動下,從A點下方的平臺邊緣處沿水平方向做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運動.選手必須做好判斷,在合適的位置釋放,才能順利落在轉盤上.設選手的質(zhì)量為m(不計身高),選手與轉盤間的最大靜摩擦力為μmg,重力加速度為g. (1)若已知H=5 m,L=8 m,a=2 m/s2,g=10 m/s2,且選手從某處C點釋放能恰好落到轉盤的圓心上,則他是從平臺出發(fā)后多長時間釋放懸掛器的? (2)若電動懸掛器開動后,針對不同選手的動力與該選手重力關系皆為F=0. 6mg,懸掛器在軌道上運動時存在恒定的摩擦阻力,選手在運動到上面(1)中所述位置C點時,因恐懼沒有釋放懸掛器,但立即關閉了它的電動機,則按照(1)中數(shù)據(jù)計算懸掛器載著選手還能繼續(xù)向右滑行多遠的距離? 解析:(1)沿水平加速段位移為x1,時間為t1;平拋時水平位移為x2,時間為t2 則加速時有x1=,v=at1 平拋運動階段x2=vt2,H= 全程水平方向:x1+x2=L 聯(lián)立以上各式解得t1=2 s (2)由(1)知v=4 m/s,且F=0.6mg, 設摩擦阻力為Ff,繼續(xù)向右滑動的加速度為a′,滑行距離為x3 加速段F-Ff=ma,減速段-Ff=ma′ 02-v2=2a′x3 聯(lián)立以上三式解得x3=2 m. 答案:(1)2 s (2)2 m- 配套講稿:
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