【精品试卷】四川省宜宾市南溪区第二中学校高考物理专题训练:力和运动、功和能(四)复习专用试卷

  • 格式:docx
  • 大小:197.27 KB
  • 文档页数:8

高中物理学习材料 (精心收集**整理制作)A 线生专项训练题(四)——抛体运动与圆周运动一、选择题1.有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v 的大河.小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直.去程与回程所用时间的比值为k ,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为( )A .k vk 2-1 B .v 1-k2C .k v 1-k 2 D .v k 2-12.质量为1 kg 的物体在水平面内做曲线运动,已知互相垂直方向上的速度图像分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )A .物体初速度的方向与合外力方向垂直B .物体所受的合外力为3 NC .物体的初速度为5 m/sD .2 s 末物体的速度大小为7 m/s 3.质量为2 kg 的质点在竖直平面内斜向下做曲线运动,它在竖直方向的速度图像和水平方向的位移图像如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )A .前2 s 内质点处于失重状态B .2 s 末质点速度大小为4 m/sC .质点的加速度方向与初速度方向垂直D .质点向下运动的过程中机械能减小4.如图所示,BD 是半圆BCD 的水平直径,OC 为竖直半径,半圆半径长为R ,A 点在B 点正上方高R 处,现有质量相等的两小球a 、b 分别从A 、B 两点以一定初速度水平抛出,分别击中半圆上的D 点和C 点,已知球b 击中C 点时动能为E ,不计空气阻力,则球a 击中D 点时动能为( )A .2EB .85EC .54ED .5E5.如图所示,匀强电场方向竖直向下,场强为E ,从倾角为θ的足够长的斜面上的A 点先后将同一带电小球(质量为m ,所带电荷量为q )以不同的初速度水平向左抛出,第一次初速度为v 1,球落到斜面上的瞬时速度方向与斜面夹角为α1,第二次初速度为v 2,球落到斜面上的瞬时速度方向与斜面的夹角为α2,若v 1>v 2,则( )A .α1>α2B .α1=α2C .α1<α2D .无法确定6.如图所示,圆弧形凹槽固定在水平地面上,其中ABC 是以O 为圆心的一段圆弧,位于竖直平面内.现有一小球从一水平桌面的边缘P 点向右水平飞出,该小球恰好能从A 点沿圆弧的切线方向进入轨道.OA 与竖直方向的夹角为θ1,P A 与竖直方向的夹角为θ2.下列说法正确的是( )A .tan θ1tan θ2=2B .cot θ1tan θ2=2C .cot θ1cot θ2=2D .tan θ1cot θ2=27.如图所示,“旋转秋千”中的两个座椅A 、B 质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上.不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时,下列说法正确的是( )A .A 的速度比B 的大B .A 与B 的向心加速度大小相等C .悬挂A 、B 的缆绳与竖直方向的夹角相等D .悬挂A 的缆绳所受的拉力比悬挂B 的小二、非选择题8.Ⅰ.在“利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度”的实验中,打点计时器接在50 Hz 的低压交变电源上,某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5个点取一个计数点,共取了A 、B 、C 、D 、E 、F 六个计数点.从A 点开始在每一个计数点处将纸带剪开,分成五段(分别为a 、b 、c 、d 、e 段),将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xOy 坐标系中,如图所示.(1)若横坐标表示时间,单位为“s ”,每条纸带的宽度表示0.1 s ,纵坐标表示速度,单位为“10-2m/s ”,纵坐标的数值为纸带长度,长度单位为毫米,则图中所画倾斜直线是纸带运动的速度—时间图像吗?________.(2)如果a 段纸带长为a ,e 段纸带长为e ,打点计时器的打点周期为T ,则加速度a 0的表达式为a 0=___________________.(3)速度—时间图线的斜率表示加速度,斜率可以用k =tan θ求出,可以用量角器量出倾斜直线的倾角θ,用k=tan θ能求出加速度吗?为什么?________________________________________________________________________Ⅱ.在做“用单摆测定重力加速度”的实验时,用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g=4π2lT2.(1)如果已知摆球直径为2.00 cm,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图甲所示,那么单摆摆长是________m,如果测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示,那么秒表读数是________s,单摆的振动周期是________s.(2)如果测得的g值偏小,可能的原因是________(填写代号).A.测摆长时,忘记了摆球的半径B.摆线上端悬点未固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了C.开始计时时,秒表过早按下D.实验中误将39次全振动次数记为40次(3)某同学在实验中,测量6种不同摆长情况下单摆的振动周期,记录表格如下:l/m 0.4 0.5 0.8 0.9 1.0 1.2T/s 1.26 1.42 1.79 1.90 2.00 2.20T2/s2 1.59 2.02 3.20 3.61 4.00 4.84 以l为横坐标、T2为纵坐标,作出T2-l图线,并利用此图线求重力加速度g.9.如图所示,有一个可视为质点的质量为m=1 kg的小物块,从光滑平台上的A点以v0=1.8 m/s 的初速度水平抛出,到达C点时,恰好沿C点的切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道,最后小物块无碰撞地滑上紧靠轨道末端D点的足够长的水平传送带.已知传送带上表面与圆弧轨道末端切线相平,传送带沿顺时针方向匀速运动的速度为v=3 m/s,小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,圆弧轨道的半径为R=2 m,C点和圆弧的圆心O点连线与竖直方向的夹角θ=53°,不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6.求:(1)小物块到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;(2)小物块从滑上传送带到第一次离开传送带的过程中产生的热量.10.如图所示,有一个可视为质点的质量为m=1 kg的小物块,从光滑平台上的A点以v0=2 m/s 的初速度水平抛出,到达C点时,恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道,最后小物块滑上紧靠轨道末端D 点的质量为M =3 kg 的长木板.已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.3,圆弧轨道的半径为R =0.4 m ,C 点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ=60°,不计空气阻力,g 取10 m/s 2.(1)求小物块到达C 点时的速度大小;(2)求小物块刚要到达圆弧轨道末端D 点时对轨道的压力; (3)要使小物块不滑出长木板,木板的长度L 至少多大?11.如图所示,在长度s =5 m 的粗糙水平平台DO 的左侧有一光滑的轨道ABC 竖直放置,半圆BC 的最高点C 正好在水平平台左侧D 点的正上方,半圆最低点B 与水平轨道AB 相切于B 点,轨道AB 右侧固定放置一弹簧,弹簧左侧靠一小物块(可看做质点,并可以通过C 、D 间的缝隙).现将小物块压缩弹簧后释放,小物块最终从O 点飞出并击中右侧挡板,挡板的大小如图,以O 点为原点建立平面直角坐标系,挡板的方程满足x 2+4y 2=325y .已知小物块的质量为0.5 kg ,它与水平平台表面间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g =10 m/s 2.(1)若小物块恰能击中挡板的右端P (1.6 m,0.8 m)点,则其离开O 点时的速度为多大? (2)为使小物块能击中挡板,弹簧对小物块做的功有什么要求?(3)试证明:不论如何改变小物块压缩弹簧的程度,只要小物块能击中挡板,小物块击中挡板时的动能均为某一定值.A 线生专项训练题(四)参考答案——抛体运动与圆周运动1.解析:去程时船头垂直河岸如图所示,由合运动与分运动具有等时性并设河宽为d ,则去程时间t 1=dv 1;回程时行驶路线垂直河岸,故回程时间t 2=dv 21-v 2,由题意有t 1t 2=k ,则k =v 21-v2v 1,得v 1=v 21-k 2=v 1-k2,选项B 正确.2.解析:由题图可知,沿x 轴方向做初速度为零的匀加速直线运动,a x =1.5 m/s 2,所以沿x 轴方向合力F x =ma x =1.5 N ;沿y 轴方向做匀速直线运动,合力为零,所以A 正确,B 错误;物体的初速度v 0=v y =4 m/s ,C 错误;2 s 末物体速度大小v =v 2x +v 2y =5 m/s ,D 错误.3.解析:选AD.根据水平方向的位移图像可知,质点水平方向做匀速直线运动,水平速度v x =43m/s.根据竖直方向的速度图像可知,在竖直方向做匀加速直线运动,加速度a =1 m/s 2.前2 s 内质点处于失重状态,2 s 末质点速度为v =42+⎝⎛⎭⎫432m/s >4 m/s ,选项A 正确,B 错误.质点的加速度方向竖直向下,与初速度方向不垂直,选项C 错误.质点向下运动的过程中a =1 m/s 2<g ,所以质点除受重力外,还受竖直向上的力作用,在质点斜向下做曲线运动过程中这个力做负功,故机械能减小,选项D 正确.4.解析: 由平抛运动规律可知两小球下落时间均为t =2Rg,由水平射程x =vt 知a 、b 两小球的初速度大小分别为v A =2gR 、v B =gR 2,由动能定理知对球b 有mgR =E -12mv 2B ,对球a 有mgR =E D -12mv 2A ,联立得E D =85E ,B 对.5.解析:选B.本题为类平抛运动,可迁移“做平抛运动的物体在任一时刻的速度方向与水平方向夹角α的正切值是此时其位移与水平方向夹角β正切值的2倍”,即“tan α=2tan β”这一结论,由于两次完成的位移方向一致,则末速度方向必定一致,从而得到正确选项为B.6.解析:选A.平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,小球在A 点时速度与水平方向的夹角为θ1,tan θ1=v y v 0=gt v 0,位移与竖直方向的夹角为θ2,tan θ2=x y =v 0t 12gt 2=2v 0gt,则tan θ1tan θ2=2,选项A 正确.7.解析:选D.根据v =ωr ,两座椅的ω相等,由r B >r A ,可知v B >v A ,A 错误;向心加速度a =ω2r ,因ω相等r 不等,故a 不相等,B 错误;水平方向mg tan θ=mω2r ,即tan θ=ω2rg,因r B >r A ,故θB >θA ,C 错误;竖直方向F T cos θ=mg ,绳子拉力F T =mgcos θ,因θB >θA ,故F T B >F T A ,D 正确.8.Ⅰ.解析:(1)每条纸带宽度的中点对应的速度值表示这段纸带的中间时刻的瞬时速度,所以图中直线并不代表速度—时间图像.(2)由x m -x n =(m -n )a 0T 2得a -e =4a 0 (5T )2 所以a 0=(a -e )/(100T 2).答案:(1)不是 (2)(a -e )/(100T 2) (3)不能 因为图像横坐标与纵坐标的标度不统一Ⅱ.解析:(1)刻度尺的零点对准摆线的悬点,故单摆的摆长l =⎝⎛⎭⎫88.50-2.002cm =87.50 cm =0.875 0 m.秒表的读数t =(60+15.2)s =75.2 s.单摆的周期T =tn =1.88 s.(2)由公式g =4π2lT 2可知,g 偏小的原因可能是测量摆长l 时,测量值比真实值偏小或测量周期偏大,故选项A 、B 、C 正确.(3)由单摆周期公式可得T 2=4π2l g ,所以T 2-l 图线是过坐标原点的一条直线,直线斜率是k =4π2g,g =4π2k .在图线上取相距较远的两点(l 1,T 21)、(l 2,T 22),则k =T 22-T 21l 2-l 1,所以g=4π2(l 2-l 1)T 22-T 21.作出图像如图所示,由直线上的点(0.4,1.59)和(1.0,4.00)可求出:k =4.00-1.591.0-0.4=4,g =4π2k =4×3.1424m/s 2=9.86 m/s 29.解析:(1)设小物块在C 点时的速度大小为v C ,在D 点时的速度大小为v D , 则v C =v 0cos θmgR (1-cos θ)=12mv 2D -12mv 2C 解得:v C =3 m/s ,vD =5 m/s设小物块在D 点时,轨道对小物块的作用力为N ,由牛顿第二定律得N -mg =m v 2DR解得N =22.5 N设小物块到达圆弧轨道末端D 点时对轨道的压力为N ′,由牛顿第三定律知N ′=N =22.5 N ,方向竖直向下.(2)设小物块在传送带上滑动的加速度大小为a ,则 μmg =ma小物块从D 点运动到最左端的过程中,设所用时间为t 1,小物块向左通过的距离是x 1,传送带向右通过的距离是x 2,则 v D =at 1x 1=12at 21x 2=vt 1设小物块从传送带最左端向右滑动到速度大小与传送带速度大小相等经历的时间为t 2,小物块向右通过的距离是x 3,传送带向右通过的距离是x 4,则v =at 2 x 3=12at 22x 4=vt 2整个过程中,设小物块相对传送带滑动的距离是x ,则 x =x 1+x 2+x 4-x 3 生成的热量Q =μmgx 解得Q =32 J10.解析:(1)小物块在C 点时的速度大小为v C =v 0cos 60°=4 m/s.(2)小物块由C 点到D 点的过程中,由动能定理:mgR (1-cos 60°)=12m v 2D -12m v 2C 代入数据解得vD =2 5 m/s小物块在D 点时由牛顿第二定律得F N -mg =m v 2D R代入数据解得F N =60 N由牛顿第三定律得小物块在D 点时对轨道的压力F ′N =F N =60 N ,方向竖直向下.(3)设小物块刚滑到木板左端时与木板达到共同速度,大小为v ,小物块在木板上滑行过程中,小物块与木板的加速度大小分别为a 1=μmg m =3 m/s 2,a 2=μmg M=1 m/s 2小物块和木板达到共速,则有v =v D -a 1t ,v =a 2t 对小物块和木板系统,由能量守恒定律得 μmgL =12m v 2D -12(m +M )v 2解得L =2.5 m ,即木板的长度至少为2.5 m.11.解析:(1)小物块飞出O 点后做平抛运动,则有 x P =v 0ty P =12gt 2得小物块离开O 点时的速度v 0=4 m/s.(2)要使小物块能击中挡板,必须同时满足三个条件,即能到达半圆的最高点C ,过O 点时速度大于零,不能越过P 点.设弹簧对小物块做的功为W ,到达C 点时的速度为v C ,到达O 点时速度为v O在C 点由牛顿第二定律及动能定理得:mg ≤m v 2CRW -mg ×2R =12m v 2C到达O 点时,由题意知,2R =1.6 m ,W -mg ×2R -μmgs =12m v 2O由(1)和以上分析可得0<v O ≤4 m/s 则20.5 J <W ≤24.5 J.(3)考虑到从弹簧弹出小物块到小物块离开平台的过程中,小物块损耗的能量是一定值,即改变小物块压缩弹簧的程度,小物块离开平台时的速度v 是不一样的.设小物块击中挡板时的位置坐标为(x ,y ),则有x =v t y =12gt 2 小物块击中挡板时的动能E k =mgy +12m v 2又x 2+4y 2=325y解得E k =8 J。