2018-2019高考物理二輪復(fù)習 專題限時訓練3 拋體運動與圓周運動

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1、專題限時訓練3 拋體運動與圓周運動 時間:45分鐘 一、單項選擇題 1.由于衛(wèi)星的發(fā)射場不在赤道上,同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過調(diào)整再進入地球同步軌道.當衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空時,發(fā)動機點火,給衛(wèi)星一附加速度,使衛(wèi)星沿同步軌道運行.已知同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為3.1×103 m/s,某次發(fā)射衛(wèi)星飛經(jīng)赤道上空時的速度為1.55×103 m/s,此時衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同,轉(zhuǎn)移軌道和同步軌道的夾角為30°,如圖所示,發(fā)動機給衛(wèi)星的附加速度的方向和大小約為( B ) A.西偏北方向,1.9×103 m/s B.東偏南方向,1.9×103 m/s C.西偏北方向,2.7

2、×103 m/s D.東偏南方向,2.7×103 m/s 解析:設(shè)當衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空與同步軌道高度相同的某點時,速度為v1,發(fā)動機給衛(wèi)星的附加速度為v2,該點在同步軌道上運行時的速度為v.三者關(guān)系如圖,由圖知附加速度方向為東偏南,由余弦定理知v=v+v2-2v1vcos30°,代入數(shù)據(jù)解得v2≈1.9×103 m/s.選項B正確. 2.(2017·新課標全國卷Ⅰ)發(fā)球機從同一高度向正前方依次水平射出兩個速度不同的乒乓球(忽略空氣的影響).速度較大的球越過球網(wǎng),速度較小的球沒有越過球網(wǎng).其原因是( C ) A.速度較小的球下降相同距離所用的時間較多 B.速度較小的球在下

3、降相同距離時在豎直方向上的速度較大 C.速度較大的球通過同一水平距離所用的時間較少 D.速度較大的球在相同時間間隔內(nèi)下降的距離較大 解析:發(fā)球機從同一高度水平射出兩個速度不同的乒乓球,根據(jù)平拋運動規(guī)律,豎直方向上,h=gt2,可知兩球下降相同距離h所用的時間是相同的,選項A錯誤;由v=2gh可知,兩球下降相同距離h時在豎直方向上的速度vy相同,選項B錯誤;由平拋運動規(guī)律,水平方向上,x=vt,可知速度較大的球通過同一水平距離所用的時間t較少,選項C正確;由于做平拋運動的球在豎直方向的運動為自由落體運動,兩球在相同時間間隔內(nèi)下降的距離相同,選項D錯誤. 3.(2018·山東濰坊統(tǒng)一考試)

4、如圖所示,河水由西向東流,河寬為800 m,河中各點的水流速度大小為v水,各點到較近河岸的距離為x,v水與x的關(guān)系為v水=x(m/s)(x的單位為m),讓小船船頭垂直河岸由南向北渡河,小船劃水速度大小恒為v船=4 m/s,則下列說法中正確的是( B ) A.小船渡河的軌跡為直線 B.小船在河水中的最大速度是5 m/s C.小船在距南岸200 m處的速度小于其在距北岸200 m處的速度 D.小船渡河的時間是160 s 解析:小船在南北方向上為勻速直線運動,在東西方向上先加速運動,到達河中間后再減速運動,小船的合運動是曲線運動,A錯誤;當小船運動到河中間時,東西方向上的分速度最大,此

5、時小船的合速度最大,最大值vmax=5 m/s,B正確;小船在距南岸200 m處的速度等于其在距北岸200 m處的速度,C錯誤;小船的渡河時間t=200 s,D錯誤. 4.如圖所示,一長為L的木板,傾斜放置,傾角為45°,今有一彈性小球,從與木板上端等高的某處自由釋放,小球落到木板上反彈時,速度大小不變,碰撞前后,速度方向與木板夾角相等,欲使小球一次碰撞后恰好落到木板下端,則小球釋放點距木板上端的水平距離為( D ) A.L B.L C.L D.L 解析:設(shè)小球釋放點距木板上端的水平距離為x,由θ=45°可知,小球自由下落高度h=x,由v=2gh可得:v0=.水平拋出后,小球落

6、到木板下端時豎直方向速度vy=,由豎直位移和水平位移相等可得:vyt=v0t,解得:x=,故D正確. 5.(2018·江南十校聯(lián)考)兩根長度不同的細線下面分別懸掛兩個小球,細線上端固定在同一點,若兩個小球以相同的角速度繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,則兩個擺球在運動過程中,相對位置關(guān)系示意圖正確的是圖中的( B ) 解析:小球做勻速圓周運動,有mgtanθ=mω2Lsinθ,整理得Lcosθ=是常量,即兩球處于同一高度,選項B正確. 6.近年許多電視臺推出戶外有獎沖關(guān)的游戲節(jié)目,如圖(俯視圖)是某臺設(shè)計的沖關(guān)活動中的一個環(huán)節(jié).要求挑戰(zhàn)者從平臺A上跳到以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的快速旋轉(zhuǎn)的水平

7、轉(zhuǎn)盤上,而不落入水中.已知平臺到轉(zhuǎn)盤盤面的豎直高度為1.25 m,平臺邊緣到轉(zhuǎn)盤邊緣的水平距離和轉(zhuǎn)盤半徑均為2 m,轉(zhuǎn)盤以12.5 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)盤邊緣間隔均勻地固定有6個相同障礙樁,障礙樁及樁和樁之間的間隔對應(yīng)的圓心角均相等.若某挑戰(zhàn)者在如圖所示時刻從平臺邊緣以水平速度沿AO方向跳離平臺,把人視為質(zhì)點,不計樁的厚度,g取10 m/s2,則能穿過間隙跳上轉(zhuǎn)盤的最小起跳速度為( B ) A.4 m/s B.5 m/s C.6 m/s D.7 m/s 解析:人起跳后做平拋運動,在豎直方向上有y=gt2,解得時間t=0.5 s,轉(zhuǎn)盤的角速度為ω=2πn=π rad/s

8、,轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過所用時間t==0.4 s,要使人能跳過空隙,時間應(yīng)該小于0.4 s,因此根據(jù)水平方向做勻速運動有x=v0t,解得v0=5 m/s,故選項A、C、D錯誤,B正確. 二、多項選擇題 7.(2018·宜賓模擬)在設(shè)計水平面內(nèi)的火車軌道的轉(zhuǎn)彎處時,要設(shè)計為外軌高、內(nèi)軌低的結(jié)構(gòu),即路基形成一外高、內(nèi)低的斜坡(如圖所示),內(nèi)、外兩鐵軌間的高度差在設(shè)計上應(yīng)考慮到鐵軌轉(zhuǎn)彎的半徑和火車的行駛速度大?。裟侈D(zhuǎn)彎處設(shè)計為當火車以速率v通過時,內(nèi)、外兩側(cè)鐵軌所受輪緣對它們的壓力均恰好為零.車輪與鐵軌間的摩擦可忽略不計,則下列說法中正確的是( BC ) A.當火車以速率v通過此彎路時,火車所受各力的

9、合力沿路基向下方向 B.當火車以速率v通過此彎路時,火車所受重力與鐵軌對其支持力的合力提供向心力 C.當火車行駛的速率大于v時,外側(cè)鐵軌對車輪的輪緣施加壓力 D.當火車行駛的速率小于v時,外側(cè)鐵軌對車輪的輪緣施加壓力 解析:火車轉(zhuǎn)彎時,內(nèi)、外兩側(cè)鐵軌所受輪緣對它們的壓力均恰好為零,靠重力和支持力的合力提供向心力,方向水平指向圓心,故A錯誤,B正確;當速度大于v時,重力和支持力的合力小于所需向心力,此時外軌對車輪輪緣施加壓力,故C正確;當速度小于v時,重力和支持力的合力大于向心力,此時內(nèi)軌對車輪輪緣施加壓力,故D錯誤. 8.(2018·西安質(zhì)檢)如圖所示,小滑塊a從傾角為θ=60°的固

10、定粗糙斜面頂端以速度v1沿斜面勻速下滑,同時將另一小滑塊b在斜面底端正上方與小滑塊a等高處以速度v2水平向左拋出,兩滑塊恰在斜面中點P處相遇.下列說法正確的是( AD ) A.v1v2=21 B.v1v2=11 C.若小滑塊b以速度2v2水平向左拋出,則兩滑塊仍能相遇 D.若小滑塊b以速度2v2水平向左拋出,則小滑塊b落在斜面上時,小滑塊a在小滑塊b的下方 解析: 根據(jù)題述,兩小滑塊恰在斜面中點P相遇,由幾何關(guān)系可知,兩小滑塊水平位移相等,有v1tcos60°=v2t,解得v1v2=21,選項A正確,選項B錯誤.小滑塊b以速度2v2水平向左拋出時,若沒有斜面,將

11、到達與P點等高的B點;若有斜面,則落在斜面上A點,如圖所示.設(shè)斜面長為2L,小滑塊b在水平方向做勻速直線運動,由幾何知識得,其運動到A點的水平位移大于,且水平分速度大小等于v1,小滑塊b運動到A點的時間tb>.由幾何關(guān)系,小滑塊a運動到A點的位移小于,則其運動到A點的時間ta<.因tb>ta,故兩小滑塊不能相遇,小滑塊b運動到A點時,小滑塊a已經(jīng)運動到A點下方,選項C錯誤,選項D正確. 9.如圖所示,豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上,半徑r=0.4 m,最低點處有一小球(半徑比r小很多),現(xiàn)給小球一水平向右的初速度v0,則要使小球不脫離圓軌道運動,v0應(yīng)當滿足(取g=10 m/s2)(

12、 CD ) A.v0≥0 B.v0≥4 m/s C.v0≥2 m/s D.v0≤2 m/s 解析:當v0較大時,小球能夠通過最高點,這時小球在最高點處需要滿足的條件是mg≤,又根據(jù)機械能守恒定律有mv2+2mgr=mv,得v0≥2 m/s,C正確.當v0較小時,小球不能通過最高點,這時對應(yīng)的臨界條件是小球上升到與圓心等高位置處時速度恰好減為零,根據(jù)機械能守恒定律有mgr=mv,得v0=2 m/s,D正確. 10.如圖所示,A、B兩球分別套在兩光滑的水平直桿上,兩球通過一輕繩繞過一定滑輪相連,現(xiàn)在使A球以速度v向左勻速移動,某時刻連接兩球的輕繩與水平方向的夾角分別為α、β,下

13、列說法正確的是( AD ) A.此時B球的速度為v B.此時B球的速度為v C.在β增大到90°的過程中,B球做勻速運動 D.在β增大到90°的過程中,B球做加速運動 解析:由于繩連接體沿繩方向的速度大小相等,因此vcosα=vBcosβ,故vB=v,A正確,B錯誤;在β增大到90°的過程中,α在減小,因此B球的速度在增大,B球做加速運動,C錯誤,D正確. 三、計算題 11.如圖所示,用一根長為l=1 m的細線,一端系一質(zhì)量為m=1 kg的小球(可視為質(zhì)點),另一端固定在一光滑錐體頂端,錐面與豎直方向的夾角θ=37°,當小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運動的角速度為ω時,細

14、線的張力為FT.(g取10 m/s2,結(jié)果可用根式表示)求: (1)若要小球離開錐面,則小球的角速度ω0至少為多大? (2)若細線與豎直方向的夾角為60°,則小球的角速度ω′為多大? 解析:(1)若要小球剛好離開錐面,則小球只受到重力和細線拉力,如圖所示. 小球做勻速圓周運動的軌跡圓在水平面上,故向心力水平,在水平方向由牛頓第二定律得:mgtanθ=mωlsinθ 解得:ω=即ω0== rad/s (2)同理,當細線與豎直方向成60°角時,由牛頓第二定律得:mgtan60°=mω′2lsin60° 解得:ω′2= 即ω′==2 rad/s 答案:(1) rad/s (2

15、)2 rad/s 12.某新式可調(diào)火炮水平射出的炮彈所做的運動可視為平拋運動.如圖所示,目標是一個剖面為90°的扇形山崖OAB,半徑為R,重力加速度為g. (1)若炮彈以初速度v0射出,炮彈恰好垂直打在圓弧的中點C,求炮彈到達C點所用時間; (2)若在同一高地P處先后以不同速度射出兩發(fā)炮彈,擊中A點的炮彈運動的時間是擊中B點的兩倍,O、A、B、P在同一豎直平面內(nèi),求高地P離A點的高度. 解析:(1)炮彈做平拋運動,當炮彈恰好垂直打在圓弧的中點C時,由幾何關(guān)系可知,其水平分速度和豎直分速度相等,即vy=vx=v0 又知vy=gt 聯(lián)立解得t= (2)設(shè)高地P離A點的高度為h,擊中B點的炮彈運動的時間為t0,則有h=g(2t0)2 h-R=gt 聯(lián)立解得h=R 答案:(1) (2)R 7

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