2018届高考物理二轮复习“力与曲线运动”学前诊断20180115350

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“力与曲线运动”1.[在长约1 m 的一端封闭的玻璃管中注满清水,水中放一个适当的圆柱形的红蜡块,玻璃管的开口端用胶塞塞紧,将其迅速竖直倒置,红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底。

现将此玻璃管倒置安装在置于粗糙水平桌面上的小车上,小车从位置A 以初速度v 0开始运动,同时红蜡块沿玻璃管匀速上升。

经过一段时间后,小车运动到图中虚线位置B 。

按照如图建立的坐标系,在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是下图中的( )解析:选A 根据题述,红蜡块沿玻璃管匀速上升,即沿y 方向做匀速直线运动;在粗糙水平桌面上的小车从A 位置以初速度v 0开始运动,即沿x 方向红蜡块做匀减速直线运动,在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹是开口向上的抛物线,故A 正确。

2.[考查速度的分解]如图所示,在水平力F 作用下,物体B 沿水平面向右运动,物体A 恰匀速上升,那么以下说法正确的是( )A .物体B 正向右做匀减速运动 B .物体B 正向右做加速运动C .地面对B 的摩擦力减小D .斜绳与水平方向成30°时,v A ∶v B =3∶2解析:选D 将B 的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,沿绳子方向上的分速度等于A 的速度,如图所示,根据平行四边形定则有v B cos α=v A ,所以v B =v Acos α,当α减小时,物体B 的速度减小,但B 不是匀减速运动,选项A 、B 错误;在竖直方向上,对B 有mg =F N +F T sin α,F T =m A g ,α减小,则支持力F N 增大,根据F f =μF N 可知摩擦力F f 增大,选项C 错误;根据v B cos α=v A ,斜绳与水平方向成30°时,v A ∶v B =3∶2,选项D 正确。

3.[考查小船渡河问题][多选]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v 0增大,则两船的渡河时间都不变C .不论河水流速v 0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v 0增大,则两船到达对岸时,两船之间的距离仍然为L解析:选BD 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具有等时性,知甲乙两船到达对岸的时间相等。

渡河的时间t =d v sin θ,故A 错误;若仅是河水流速v 0增大,渡河的时间t =d v sin θ,则两船的渡河时间都不变,故B 正确;只有甲船速度大于水流速度时,甲船才可能到达河的正对岸A 点,故C 错误;若仅是河水流速v 0增大,则两船到达对岸时间不变,根据速度的分解,船在沿岸方向的分速度仍不变,两船之间的相对速度不变,则两船之间的距离仍然为L ,故D 正确。

4.[一位网球运动员以拍击球,使网球沿水平方向飞出,第一只球落在自己一方场地的B 点,弹跳起来后,刚好擦网而过,落在对方场地的A 点,如图所示,第二只球直接擦网而过,也落在A 点,设球与地面的碰撞没有能力损失,其运动过程中阻力不计,则两只球飞过网C 处时水平速度之比为( )A .1∶1B .1∶3C .3∶1D .1∶9 解析:选B 两种情况下抛出的高度相同,所以第一种情况下落到B 点所用的时间等于第二种情况下落到A 点所用时间,根据竖直上抛和自由落体的对称性可知第一种情况下所用时间为t 1=3t ,第二种情况下所用时间为t 2=t ,由于两球在水平方向均为匀速运动,水平位移大小相等,设它们从O 点出发时的初速度分别为v 1、v 2,由x =v 0t 得v 2=3v 1,即v 1v 2=13,B 正确。

5.[考查平抛运动与匀变速直线运动的综合][多选] 如图所示,在距地面高为H =45 m 处,有一小球A 以初速度v 0=10 m/s 水平抛出,与此同时,在A 的正下方有一物块B 也以相同的初速度同方向滑出,B 与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.4,A 、B 均可视为质点,空气阻力不计(取g =10 m/s 2)。

下列说法正确的是( )A .小球A 落地时间为3 sB .物块B 运动时间为3 sC .物块B 运动12.5 m 后停止D .A 球落地时,A 、B 相距17.5 m 解析:选ACD 根据H =12gt 2得,t =2Hg=2×4510s =3 s ,故A 正确。

物块B 匀减速直线运动的加速度大小a =μg =0.4×10 m/s 2=4 m/s 2,则B 速度减为零的时间t 0=v 0a =104 s =2.5 s ,滑行的距离x =v 02t 0=102×2.5 m=12.5 m ,故B 错误,C 正确。

A 落地时,A 的水平位移x A =v 0t =10×3 m=30 m ,B 的位移x B =x =12.5 m ,则A 、B 相距Δx =(30-12.5) m =17.5 m ,故D 正确。

6.[考查平抛运动与斜面的综合]如图所示,在斜面顶端A 以速度v 水平抛出一小球,经过时间t 1恰好落在斜面的中点P ;若在A 点以速度2v 水平抛出小球,经过时间t 2完成平抛运动。

不计空气阻力,则( )A .t 2>2t 1B .t 2=2t 1C .t 2<2t 1D .落在B 点解析:选C 在斜面顶端A 以速度v 水平抛出一小球,经过时间t 1恰好落在斜面的中点P ,有tan θ=12gt 12vt 1,解得t 1=2v tan θg ,水平位移x =vt 1=2v 2tan θg,初速度变为原来的2倍,若还落在斜面上,水平位移应该变为原来的4倍,可知在A 点以速度2v 水平抛出小球,小球将落在水平面上。

可知两球下降的高度之比为1∶2,根据t =2hg知,t 1∶t 2=1∶2,则t 2<2t 1。

7.[如图所示,一根细线下端拴一个金属小球A ,细线的上端固定在金属块B 上,B 放在带小孔的水平桌面上,小球A 在某一水平面内做匀速圆周运动。

现使小球A 改到一个更低一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出),金属块B 在桌面上始终保持静止,则后一种情况与原来相比较,下面的判断中正确的是( )A .金属块B 受到桌面的静摩擦力变大 B .金属块B 受到桌面的支持力变小C .细线的张力变大D .小球A 运动的角速度减小解析:选D 设A 、B 质量分别为m 、M, A 做匀速圆周运动的向心加速度为a ,细线与竖直方向的夹角为θ,对B 研究,B 受到的摩擦力f =T sin θ,对A ,有T sin θ=ma ,T cos θ=mg ,解得a =g tan θ,θ变小,a 减小,则静摩擦力变小,故A 错误;以整体为研究对象知,B 受到桌面的支持力大小不变,应等于(M +m )g ,故B 错误;细线的拉力T =mgcos θ,θ变小,T 变小,故C 错误;设细线长为l ,则a =g tan θ=ω2l sin θ,ω= g l cos θ,θ变小,ω变小,故D 正确。

8.[考查圆周运动的绳、杆模型]如图所示,轻杆长3L ,在杆两端分别固定质量均为m 的球A 和B ,光滑水平转轴穿过杆上距球A 为L 处的O 点,外界给系统一定能量后,杆和球在竖直平面内转动,球B 运动到最高点时,杆对球B 恰好无作用力。

忽略空气阻力。

则球B 在最高点时( )A .球B 的速度为零 B .球A 的速度大小为2gLC .水平转轴对杆的作用力为1.5mgD .水平转轴对杆的作用力为2.5mg解析:选C 球B 运动到最高点时,杆对球B 恰好无作用力,即重力恰好提供向心力,有mg =m v B 22L ,解得v B =2gL ,故A 错误;由于A 、B 两球的角速度相等,则球A 的速度大小v A =122gL ,故B 错误;B 球在最高点时,对杆无弹力,此时A 球受重力和拉力的合力提供向心力,有F -mg =m v A 2L,解得:F =1.5mg ,故C 正确,D 错误。

9.[考查圆周运动的临界极值问题]某高速公路的一个出口路段如图所示,情景简化:轿车从出口A 进入匝道,先匀减速直线通过下坡路段至B 点(通过B 点前后速率不变),再匀速率通过水平圆弧路段至C 点,最后从C 点沿平直路段匀减速到D 点停下。

已知轿车在A 点的速度v 0=72 km/h ,AB 长L 1=150 m ;BC 为四分之一水平圆弧段,限速(允许通过的最大速度)v =36 km/h ,轮胎与BC 段路面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,CD 段为平直路段长L 2=50 m ,重力加速度g 取10 m/s 2。

(1)若轿车到达B 点时速度刚好为v =36 km/h ,求轿车在AB 下坡段加速度的大小; (2)为保证行车安全,车轮不打滑,求水平圆弧段BC 半径R 的最小值;(3)轿车A 点到D 点全程的最短时间。

解析:(1)v 0=72 km/h =20 m/s ,AB 长L 1=150 m ,v =36 km/h =10 m/s ,对AB 段匀减速直线运动有 v 2-v 02=-2aL 1代入数据解得a =1 m/s 2。

(2)汽车在BC 段做圆周运动,静摩擦力提供向心力,F f =m v 2R为了确保安全,则须满足F f ≤μmg 联立解得:R ≥20 m,即:R min =20 m 。

(3)设AB 段时间为t 1,BC 段时间为t 2,CD 段时间为t 3,全程所用最短时间为t 。

L 1=v 0+v 2t 112πR min =vt 2 L 2=v 2t 3t =t 1+t 2+t 3联立以上各式,代入数据解得:t =23.14 s 。

答案:(1)1 m/s 2(2)20 m (3)23.14 s10.[一位同学做飞镖游戏,已知圆盘直径为d ,飞镖距圆盘的距离为L ,且对准圆盘上边缘的A 点水平抛出,初速度为v 0,飞镖抛出的同时,圆盘绕垂直圆盘且过盘心O 的水平轴匀速转动,角速度为ω。

若飞镖恰好击中A 点,则下列关系中正确的是( )A .dv 02=L 2gB .ωL =(1+2n )πv 0(n =0,1,2,…)C .v 0=ωd 2D .d ω2=(1+2n )2g π2(n =0,1,2,…)解析:选B 飞镖做平抛运动,若恰好击中A 点,则只能是在A 点恰好转到最低点的时候。

当A 点转动到最低点时飞镖恰好击中A 点,则L =v 0t ,d =12gt 2,ωt =(1+2n )π(n =0,1,2,…),联立解得ωL =(1+2n )πv 0(n =0,1,2,…),2dv 02=L 2g,2d ω2=(1+2n )2g π2(n=0,1,2,…)。