2022届高三二轮专题卷 物理(三)力与物体的曲线运动

一、选择题(第1~8题为单选题,第9~12题为多选题)

1.人用绳子通过定滑轮拉物体A , A 穿在光滑的竖直杆上,当人竖直向下拉绳使物体A 匀速上升,在A 匀速上升的过程中,人拉绳的速度将( )

A .增大

B .减小

C .不变

D .不能确定

【答案】B

【解析】由速度的分解可知cos A v v θ=人,在A 匀速上升的过程中,θ角变大,则人拉绳

的速度将减小。

2.滑板运动是很多年轻人喜欢的一种技巧性运动,如图所示,滑板运动员沿水平地面向前滑行,运动到横杆前某一时刻相对于滑板竖直向上起跳,人板分离。当运动员上升

1.25 m 高度时以6 m/s 的水平速度过横杆。若地面光滑,忽略运动员和滑板受到的空气阻力,运动员视为质点,g =10 m/s 2。则运动员( )

A .在空中的上升阶段处于超重状态

B .过横杆后可能落在滑板上的任意位置

C .在空中运动过程中滑板的水平位移为6 m

D .刚落在滑板时速度方向与水平方向夹角的正切值为1.2

【答案】C

【解析】人在空中仅受重力作用,加速度为g ,处于完全失重状态,A 错误;人在跳起时时是相对于滑板竖直向上起跳,板和人水平速度始终一样,过横杆后落点与起跳时相对于滑板是同一点,并非任意位置,B 错误;人竖直方向可以看作是竖直上抛运动,因此人在空中运动的时间221s h t g ==,水平位移6m x vt ==,C 正确。刚落在滑板时速度方向与水平方向夹角的正切值5tan 26

gt v ==θ,D 错误。 3.为方便对天体物理学领域的研究以及实现对太空的进一步探索, 人类计划在太空中建立新型空间站,假设未来空间站结构如图甲所示。在空间站中设置一个如图乙所示绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区,圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为R 1、

R 2。当圆管以一定的角速度转动时,在管中相对管静止的人(可看作质点)便可以获得一个类似在地球表面的“重力”(即获得的加速度大小等于地球表面的重力加速度大小),以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知地球质量为M ,地球半径为R ,引力常量为G ,地球同步卫星轨道半径为r 。当空间站在地球的同步轨道上运行时,为使管内的人获得类“重力”,下列说法正确的是( )

A .当圆管转动时,人将会挤压内管壁

B .当圆管转动时,人处于完全失重状态

C .圆管绕中心轴转动的周期为22πR R GM

D .圆管绕中心轴转动的周期为12πR R

GM 【答案】C

【解析】空间站绕地球做匀速圆周运动的过程中,空间站内所有物体处于完全失重状态,当圆管绕轴转动时,外管壁给人的支持力提供转动的向心力,故挤压外管壁,此时人不是完全失重,故A 、B 错误;为了产生类“重力”,所以圆管绕轴转动的加速度等于地球表面的重力加速度2Mm G mg R =,222π()g R T

=,解得22πR T R GM =,故C 正确,D 错误。 4.2022年北京冬季奥运会,将于2022年02月04~20日举行。这是我国历史上第一次举办冬季奥运会。其中“跳台滑雪”的滑道由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成。如图所示为某滑雪爱好者从助滑道上滑下,在起跳区末端(A 点正上方高h 处),第一次以速度v 0水平飞出,经过时间t ,落在着陆坡AB 的中点处。已知AB 长为L ,滑雪者飞行

中离着陆坡的最远距离为d ;若第二次该滑雪者在起跳区末端以12v 0的速度水平飞出(不

计空气阻力),则( )

A .滑雪者在空中飞行时间变为12t

B .滑雪者在着陆时的速度方向与第一次是平行的

C .滑雪者着陆点离A 点的距离将变为14L

D .滑雪者飞行中离着陆坡的最远距离大于14d

【答案】D

【解析】滑雪者的运动是平抛运动,可以沿斜面建立x 轴,垂直

斜面建y 轴,如图所示,y 轴上的重力加速度分量都是y g ,由

212y y y v t g t =-⋅可知y 、y g 相同时,y v 减半,t 不满足正比关系,故

ABC 错误;当速度方向与斜面平行时,物体离斜面最远0tan y x v gt v v θ==,0tan v t g

θ=,初速度减半,则平行时的时间t 减半,离斜面最远距离2cos 2y y v d h g θ=

+,2

2cos cos 8844y

y y y v v h d d h g g θθ=+'>+

=,故D 正确。 5.如图所示,AB 为一半径为R 的14圆弧,圆心位置O ,一小球从与

圆心等高的任意点沿半径方向水平抛出,恰好垂直落在AB 面上的Q

点,且速度与水平方向夹角为53°,则小球抛出后的水平距离为( )

A .0.6R

B .0.8R

C .R

D .1.2R

【答案】D

【解析】如图所示,小球恰好垂直落在AB 面上的Q 点,作速度的

反向延长线,交于O 点,由平抛运动的推论可知,速度反向延长

线交水平位移的中点,故满足tan 53/2

y x ︒=,结合圆的几何关系可得222()2

x y R +=,联立可解得 1.2x R =,D 正确。 6.在光滑水平桌面中央固定一边长为0.1 m 的小正三棱柱abc ,俯视如图。长度L =0.5 m 的不可伸长细线,一端固定在a 点,另一端拴住一个质量m =0.8 kg 可视为质点的小球,t =0时刻,把细线拉直在ca 的延长线上,并给小球一垂直于细线方向的水平速度,大小为v 0=4 m/s 。由于光滑棱柱的存在,细线逐渐缠绕在棱柱上(不计细线与三棱柱碰撞过程中的能量损失)。已知细线所能承受的最大张力为50 N 。则细线断裂之前( )

A .小球的速率保持不变

B .小球速率逐渐增大

C .小球运动的路程为0.6π m

D .小球运动的位移大小为0.1 m

【答案】A

【解析】细线断裂之前,绳子拉力与小球的速度垂直,对小球不做功,不改变小球的速度大小,所以小球的速率保持不变,故A 正确,B 错误;细线断裂瞬间,拉力大小为50

N ,由F =m v 02r 得=0.256m r ,假设细线不断,小球刚越过bc 沿长线时,圆的半径为0.3m ,刚越过ca 沿长线时,圆的半径为0.2 m ,结合临界半径可知,小球刚好转一圈细线断裂,

故小球运动的路程为1231112π2π2π=0.8πm 333

s r r r =++,故C 错误;小球转一圈之后,在ca 沿长线上刚要断的瞬间与a 的距离为0.2m ,所以,细线断裂之前,小球运动的位移大小为0.5 m -0.2 m =0.3 m ,故D 错误。

7.2017年6月19日长征三号火箭发射同步卫星中星9A 时出

现异常,卫星没有进入预定静止轨道,通过我国研究人员的努

力,经过10次轨道调整,终于在7月5日将中星9A 卫星成

功定点于东经101.4°的静止轨道,完成“太空自救”。如图所示

是卫星自救过程的简化示意图,近地轨道和静止轨道是圆轨道,

异常轨道和转移轨道是椭圆轨道,P 、Q 、S 三点与地球中心共线,P 、Q 两点是转移轨道的远地点和近地点,近似认为PQ 的距离为地球半径R 的8倍,则下列说法正确的是( )

A .静止轨道与地球赤道平面可以不重合

B .卫星在静止轨道上经过S 点与在转移轨道上经过P 点的加速度相同

C .卫星在异常轨道上经过Q 点速率小于在静止轨道上经过S 点的速率

D .卫星在近地轨道上的周期与在转移轨道上的周期之比约为1∶8

【答案】D

【解析】根据同步卫星的特点可知,同步卫星轨道与地球赤道平面必定重合,A 错误;

S 点与P 点到地球的中心的距离是相等的,根据牛顿第二定律和万有引力定律得a =GM r 2,

所以卫星在静止轨道上经过S 点与在转移轨道上经过P 点的加速度大小相同,方向不同,B 错误;在椭圆轨道近地点实施变轨成椭圆轨道是做逐渐远离圆心的运动,要实现这个运动必须应给卫星加速,所以卫星在异常轨道上经过Q 点速率大于在静止轨道上经过Q

点的速率,卫星在静止轨道上运动,则由万有引力提供向心力,得G Mm r 2=m v 2

r ,得v =

GM r ,所以卫星在近地轨道经过Q 点的速度大于在静止轨道上经过S 点的速度,所以卫星在异常轨道上经过Q 点速率大于在静止轨道上经过S 点的速率,C 错误;由几何知识知椭圆轨道的半长轴为地球半径的4倍,由开普勒第三定律有32a T =k ,得311322

T a T a =,知卫星近地轨道上的周期与在转移轨道上的周期之比约为1∶8,D 正确。

8.如图所示,MFN 为竖直平面内的光滑圆孤轨道,半径为R ,圆心为O ,OF 竖直,OM 与竖直方向夹角θ=60°。一质量为m 的小球由P 点沿水平方向抛出,初速度03gR v ,运动到M 点时,速度方向恰好与圆弧轨道相切,P 、O 、N 三点在同一水平线上。重力加速度为g ,下列说法正确的是( )

A .小球在F 点时对圆弧轨道的压力为53mg

B .小球在N 点时对圆弧轨道的压力为mg

C .小球运动到圆弧轨道上与M 点等高的位置时的速度为gR

D .小球从N 点脱离圆弧轨道后,继续上升的最大高度为16R

【答案】D

【解析】对小球从P 点到F 点应用动能定理可得

2201122

F mgR mv mv =-,在F 点由向心力表达式可知2F F v N mg m R -=,联立可得103F N mg =,根据牛顿第三定律小球在F 点时对圆弧轨道的压力为103

mg ,A 错误;由机械能守恒可知,小球在N 点时速度仍为0v ,由向心力表达式可得

20N mv N R =,解得13N N mg =,根据牛顿第三定律小球在N 点时对圆弧轨道的压力为13

mg ,B 错误;正交分解小球在M 点的速度可得0cos60M v v =,解得0223

M gR v v ==,C 错误;小球从N 点脱离圆弧轨道后,由动能定理可得2012mgh mv =,解得6

R h =,D 正确。 9.如图所示,小球A 、B 用一根长为L 的轻杆相连,竖直放置在光滑水平地面上,小球C 挨着小球B 放置在地面上,m A =m ,m B =m C =0.5m 。由于微小扰动,小球A 沿光滑的

竖直墙面下滑,小球B 与小球C 在同一竖直面内向右运动。当杆与墙面夹角为θ时,小球A 和墙面恰好分离,最后小球A 落到水平地面上,重力加速度为g 。下列说法中正确的是( )

A .当小球A 的机械能取最小值时,小球

B 与小球

C 的加速度为零

B .当小球A 和墙面恰好分离时,A 、B 两球的速率之比为1∶tan θ

C .当小球A 和墙面恰好分离时,小球B 与小球C 也恰好分离

D .从小球A 开始下滑到最后小球A 落到水平地面上的整个过程中,

墙面对小球A 的冲量大小为22(1cos )1tan gL m -+θθ

【答案】ACD

【解析】A 开始下滑时,杆的力为推力,其对A 球做负功,A 球的机

械能减小,当杆与墙面夹角为θ时小球A 和墙面恰好分离,即杆的力

为零,此后杆对A 为拉力,对A 球做正功,则小球A 和墙面恰好分离

时,杆对A 球做负功最多,A 的机械能最小,此时对B 、C 两球不受

杆的力,水平方向无外力,故其加速度为零,故A 正确;当小球A 和墙面恰好分离时,两球的速度分解如图所示,两球的速度关联,沿杆方向的速度相等,有cos sin A B v v =θθ,可得tan 1A B v v =θ,故B 错误;当小球A 和墙面恰好分离时,杆的弹力为零,此后杆对B 球为拉力,B 球做减速运动,B 和C 球此时刚好能分离,故C 正确;小球A 下滑至和墙

面恰好分离的过程,系统的机械能守恒,有2211(cos )22

A B mg L L mv mv -=+θ,联立速度关系式可得22(1cos )1tan gL m -+θθ

,小球A 开始下滑到最后小球A 落到水平地面上的整个过程中,只有靠在墙壁上时墙壁对A 球有冲量,大小等于杆对A 球推力的水平冲量,而同一根杆的力总是相等,则杆对A 球推力的水平冲量等于杆对BC 球的水平冲量,故有2(0.50.5)2(1cos )1tan N F x B gL m I I m m v ==+=-+θθ

,故D 正确; 10.光滑斜面上画有边长为l 的正方形abcd ,ab 边水平。小球(看作质

点)以与斜面ab 边成α角的初速度v 0从b 点开始在斜面上滑动,如图

所示,小球恰能从正方形的四个顶点a 、b 、c 、d 中的一个离开正方形,且小球过d 点时速度方向水平,下列说法正确的是( )

A .若从a 点和d 点离开的小球运动时间相同,则tan αd =2tan αa

B .从b 点离开时小球运动时间是从c 点离开时的2倍

C .若αd =αa ,则从d 点离开的小球初速度v 0大小是从a 点离开时的2倍

D .从c 点离开的小球最小初速度为2sin gl θ 【答案】AD 【解析】对到a 点的,沿斜面方向02sin sin a v t g αθ

=,沿水平方向0cos a l v t α=,对到d 点的,沿斜面方向0sin sin d v t g αθ

=,沿水平方向0cos d l v t α=,整理得tan 2tan d a αα=,故A 正确;从b 点离开时小球运动时间2sin b v t g θ=,从c 点离开时'sin c v t g θ

=,因为不确定b c v v , 关系,无法确定时间关系,故B 错误;若d a αα=,对到a 点的,沿斜面方向02sin sin a a v t g αθ=,沿水平

方向0cos a a l v t α=,对到d 点的,沿斜面方向0sin sin d d v t g αθ

=,沿水平方向0cos d d l v t α=,整理得从d 点离开的小球初速度v 0大小是从a 点离开时的2 倍,故C 错误;从c 点离开的小球最小初速度为到c 点速度为零21sin 2

l g t θ=,0sin v gt θ=,从c 点离开的小球最小初速度为02sin v gl θ=,故D 正确。

11.如图所示,在凤凰峡谷的两侧存在与水平面分别成45°、30°角的山坡,某同学站在左侧山坡上的P 点向对面山坡上水平抛出三个质量不等的石块(均视为质点),分别落在A 、B 、C 三处,不计空气阻力,A 、C 两处在同一水平面上,A 、B 两处在同一山坡上,则下列描述正确的是( )

A .落在A 处的石块,落地速度最小

B .落在B 处的石块,在空中运动的时间最长

C .落在C 处的石块,在空中运动的时间最长

D .落在B 、C 两处的石块,落地时的速度大小可能相同

【答案】ABD

【解析】根据平抛运动的规律212

h gt =,时间由竖直高度决定,

B 下落高度最大时间最长,故B 正确,

C 错误;落在A 、B 两处的石块都落在同一斜面上,两小球的竖直位移与水平位移的比值等于斜面倾角的正切值,即0tan 452y gt x v ︒==,解得012v gt =,因B 下落的时间最长,故B 的水平速度大于A 的水平速度,B 的竖直速度也大于A 的竖直速度,则落地速度220y v v v =+,可知B A v v >,A 、C 两处的石块的下落

高度相同,时间相同,由v y =gt 知竖直方向的分速度相同,由x =v 0t 知C 的水平位移大, C 的初速度大,则落地速度220y v v v =+,可知C A v v >,故落在A 处的石块,落地速度最小,

故A 正确;石块B 、C 比较,石块B 在竖直方向的位移大,由22y v gh =,知B 的竖直分

速度大;经过图中虚线位置时,时间相同,C 的水平位移大,C 的初速度大,所以两者的合速度大小可能相同,故D 正确。

12.九重之际向天问,天宫掠影惊苍穹。“天宫”空间站中三名宇航员正环烧地球运行,与此同时,“天问”探测器在环绕火星运行,假设它们的运行轨道都是圆轨道,地球与火星的质量之比为p ,“天宫”与“天问”的轨道半径之比为q 。关于“天宫”空间站与“天问”探测器说法正确的是( )

A .运行周期之比为q q p

B .环绕速度之比为p q

C .加速度之比为

p q D .动能之比为p q

【答案】AB 【解析】根据G Mm r 2=mr 4π2

T 2,得T =2πr 3GM ,则3天问天宫T q T p =,故A 正确;根据22Mm v G m r r

=,得GM v r =,则天天宫问v p v q =,故B 正确;根据2Mm G ma r

=得2M a G r =,则2 天宫天问a p a q =,故C 错误;由于无法知道天宫和天问的质量之比,则无法比较动能,故D 错误。

二、非选择题(解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)

13.跑酷(Pakour )是时下风靡全球的时尚极限运动,一跑

酷运动员在一次训练中的运动可简化为以下运动:运动员

首先在平直高台上以4 m/s 2的加速度从静止开始匀加速运动,运动8 m 的位移后,在距地面高为5 m 的高台边缘水平跳出,在空中调整姿势后恰好垂直落在一倾角为53°的斜面中点位置。此后运动员迅速调整姿势沿水平方向蹬出,假设该运动员可视为质点,不计空气阻力,取重力加速度g =10 m/s 2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,求:

(1)运动员从楼顶边缘跳出到落到斜面上所用的时间t ;

(2)该斜面底端与高台边缘的水平距离s ;

(3)若运动员水平蹬出斜面后落在地面上,求运动员的蹬出速度范围。

【解析】(1)设运动员从高台边缘水平跳出的速度为v 0,匀加速的位移为l ,由速度位移公式得

v 02=2al

代入数据解得v 0=8 m/s

恰好垂直落在一倾角为53°的斜面中点位置时,由运动的合成与分解得

tan53°=00y v v v gt

= 代入数据解得运动员从楼顶边缘跳出到落到斜面上所用的时间为t =0.6 s 。

(2)设高台距斜面中点的水平距离为x ,水平方向上有x =v 0t =4.8 m

竖直方向上,有y =12gt 2=1.8 m

则斜面中点距地面竖直距离为 3.2m h H y =-=

斜面中点距斜面底端水平距离为x ′=tan 53h ︒

=2.4 m 该斜面底端与高台边缘的水平距离为 2.4m s x x =-'=。

(3)根据位移时间公式,可得运动员水平蹬出斜面后落在地面上的时间t ′

0.8 s 能落到地面上,水平位移的范围为2.4 m≤x ′≤4.8 m

根据运动学公式得x ′=v 0′t ′

代入数据解得运动员的蹬出速度范围为3 m/s≤v 0′≤6 m/s 。

14.图甲是某游乐场的设施图,简化模型见乙图。AD 、HI 为水平轨道,圆轨道O 1在最低点B 处的两侧稍错开一段距离,并分别与左右两侧的直轨道平滑相连。倾斜轨道由半圆O 2及直轨道DE 、GH 组成,倾斜轨道与水平面的夹角θ=53°,倾斜直轨道DE 、HG

长均为15m ,和水平轨道平滑相连。已知圆轨道O 1和半圆轨道O 2的半径均为R =5 m 。过山车及车上人的总质量m =10 t 且可视为质点,过山车在A 处以恒定功率100kW P =由静止开始启动,经过 3.5s t =到达B 点时时关闭发动机,过山车沿圆轨道内侧运动一周后沿倾斜轨道BDEFHGH 回到水平轨道HI 并最终停在离H 点30.25 m 处。水平轨道AD 总长36 m ,其中BD 长11 m ,直轨道AD 、DE 、GH 动摩擦因数均为μ=0.2,直轨道HI 动摩擦因数未知,圆轨道摩擦忽略不计,重力加速度g =10 m/s 2。求:

(1)过山车到达C 点时的速度大小;

(2)直轨道HI 的动摩擦因数大小;

(3)过山车运动到半圆轨道最高点F 时对轨道的作用力大小(计算结果可保留根号)。

【解析】(1)过山车从A 点出发到达C 点过程中,有

2c 122AB Pt mgl mgR mv μ--=

得过山车在圆轨道最高C 的的速度v c =20 m/s 。

(2)过山车从A 点到停止运动的过程中,有

cos ()0AD DE GH Pt mgl mgl mg l l μμμθ'---+=

直轨道HI 的动摩擦因数大小为0.8μ'=。

(3)过山车从A 点到半圆轨道F 点的过程中,有

2F 1cos ()sin 2AD DE DE Pt mgl mg l mg l R mv μμθθ---+= 过山车在半圆轨道最高点运动所需向心力240000N F v F m R ==向

设过山车在F 点受到圆轨道的作用力为F ,则

222()2cos37F F mg F mg =+-︒向向

得过山车在F 点受到圆轨道的作用力F =

根据牛顿第三定律知,过山车对轨道的作用力为F '=。

15.如图所示,从A 点以v 0=4 m/s 的水平速度抛出一质量m =1 kg 的小物块(可视为质点),当物块运动至B 点时,恰好沿切线方向进入固定的光滑圆弧轨道BC ,经圆弧轨

道后滑上与C 点等高、静止在粗糙水平面的长木板上,圆弧轨道C 端切线水平.已知长木板的质量M =4 kg ,A 、B 两点距C 点的高度分别为H =0.5 m ,h =0.15 m ,R =0.75 m ,物块与长木板之间的动摩擦因数μ1=0.5,长木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2,g 取10 m/s 2,求:

(1)小物块运动至B 点时的速度大小和方向与水平面夹角的正切值;

(2)小物块滑至C 点时,对圆弧轨道C 点的压力大小;

(3)长木板至少为多长,才能保证小物块不滑出长木板?

【解析】(1)物块从A 到B 做平抛运动,有212

H h gt -= 设在B 点竖直方向的速度为y v ,则y gt =v

,v =

代入数据解得v =

方向与水平面的夹角为θ

,则0tan y

v v θ== (2)从A 至C 点,由动能定理得22201122

mgH mv mv =- 设C 点受到的支持力为N F ,则有22N v F mg m R

-=

代入数据解得2v =,N 44.7N F ≈

根据牛顿第三定律可知,物块对圆弧轨道C 点的压力大小为44.7N 。

(3)由题意可知小物块对长木板的摩擦力f 15N F mg μ==

长木板与地面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力'f 2)10(N F M m g μ==+

因'f f F F <

所以小物块在长木板上滑动时,长木板静止不动.小物块在长木板上做匀减速运动,其加速度

215m/s a g μ==

若到长木板右端时速度刚好为0,则长木板长度至少为2226m 2.6m 210

v L a ===。 16.如图所示,BC 是光滑的半圆形轨道,轨道半径R =10 m ,位于竖直平面内,下端与水平粗糙轨道在B 点平滑连接,水平轨道的动摩擦因数为μ=0.19,在距离B 点20 m 的A 点有一发射器,可以向不同方向发射质量、速度不同的相同大小的小球。先水平向左发射小球a ,a 的质量为8 kg ,速度为24 m/s ,在a 到达C 点瞬间,斜向左上发射质量为2 kg 的小球b ,速度大小为10 5 m/s ,方向与水平方向夹角的正切值为2,g 取10 m/s 2,试求:

(1)小球a 运动至C 点时对轨道的压力;

(2)试分析两小球a 、b 在空中是否会相碰,若不能相碰说明理由,若能相碰,碰撞视为弹性碰撞,碰后速度各为多少?

(3)求a 、b 两小球落地点的间距。

【解析】(1)小球a 从A 到C 由动能定理

22011222C mv mv mgs mgR μ-=--

得10m/s C v =

2C v mg N m R +=

得N =0。

(2)a 球做平抛运动至落地:

2122R gt =,2s =t

0x v t

=,20m AB x s == 0tan 2y

x v gt v v θ===

a b v v ===

则a 小球平抛轨迹和b 小球斜抛轨迹完全一致,所以会在空中相碰,相碰时间为

1s 2t t '==

且相碰时速度v 等大反向

v ==,0tan 1y x v gt v v θ'''===

取斜向右下45°为正方向;由 a b a a b b m v m v m v m v ''-=+ 222211112222a b a a b b m v m v m v m v ''+=+

可得a v '=

,b v '=。

(3)设相碰时离地高度为h

21215m 2h R gt '=-=

a 球:

2m/s ax ay a v v v '''===

212ay a a h v t gt '=+

a t

a ax a x v t '=

b 球:

22m/s bx by b v v v '''===

212by b b h v t gt '=+

3s 5b t =

66m 5b bx b x v t '==

则ab b a x x x ∆=-=。

(新高考适用)2023版高考物理二轮总复习 第1部分专题1 力与运动 第1讲 力与物体的平衡

第一部分专题一第1讲 基础题——知识基础打牢 1. (2022·浙江1月高考,3分)如图所示,水平放置的电子秤上有一磁性玩具,玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成,其重量分别为G P和G Q.用手使P的左端与玻璃挡板靠近时,感受到P对手有靠向玻璃挡板的力,P与挡板接触后放开手,P处于“磁悬浮”状态(即P和Q的其余部分均不接触),P与Q间的磁力大小为F.下列说法正确的是( D ) A.Q对P的磁力大小等于G P B.P对Q的磁力方向竖直向下 C.Q对电子秤的压力大小等于G Q+F D.电子秤对Q的支持力大小等于G P+G Q 【解析】由题意可知,因手使P的左端与玻璃挡板靠近时,感受到P对手有靠向玻璃挡板的力,即Q对P有水平向左的磁力;P与挡板接触后放开手,P处于“磁悬浮”状态,则说明Q对P有竖直向上的磁力,则Q对P的磁力方向斜向左上方向,其磁力F大小大于G P,选项A、B错误;对PQ的整体受力分析,竖直方向电子秤对Q的支持力大小等于G P+G Q,即Q对电子秤的压力大小等于G P+G Q,选项C错误,D正确. 2. (2022·福建龙岩一模)一台空调外机用两个三角形支架固定在竖直外墙上,如图所示,横梁AO水平,斜梁BO与横梁AO连接于O点,空调外机对横梁AO压力集中作用于O点,不计支架的重力.下列说法正确的是( D ) A.横梁对O点的作用力沿AO方向 B.斜梁对O点的作用力沿OB方向 C.若换较长的斜梁,连接点O的位置不变,斜梁对O点的作用力增大 D.若换较长的斜梁,连接点O的位置不变,斜梁对O点的作用力减小 【解析】空调对横梁O点的压力竖直向下,则横梁对O点的作用力竖直向上,选项A

2022年高考物理专题复习讲义:专题三_力和曲线运动

专题三力和曲线运动 考纲要求 考点解读: 本专题的重点是运动的合成与分解、平抛运动和圆周运动。特点是综合性请、覆盖面广、纵横联系点多。可以有抛体运动与圆周运动或直线运动间多样组合,还可以与电场、磁场知识综合,命题的思路依然是以运动为线索进而从力、能量角度进行考查。应用万有引力定律解决天体运

动、人造地球卫星运动、变轨问题。 知识网络 力和曲线运动(第1课时) 教学目标:1、知道物体做曲线运动的条件。2、掌握运动的合成和分解的方法。 3、掌握平抛和类平抛运动问题的一般分析方法。 典型例题 一、曲线运动的特点及条件 【例1】某同学在研究电子在电场中的运动时,得到了电子由a点运动到b点的轨迹(图中实线所示),图中未标明方向的一组虚线可能是电场线,也可能是等势面,则下列说法正确的判断是()

A.如果图中虚线是电场线,电子在a点动能较 大 B.如果图中虚线是等势面,电子在b点动能较 小 C.不论图中虚线是电场线还是等势面,a点的场强都大于b点的场强D.不论图中虚线是电场线还是等势面,a点的电势都高于b点的电势【规律总结】物体做曲线运动时速度沿方向,物体做曲线运动的条件是 且合外力方向总是指向曲线的侧。 【训练1】一个物体以初速度 v从A点开始在光滑水平面上运动,一个水 平力作用在物体上,物体运动轨迹为图中实线所示,图中B为轨迹上的一点,虚线是过A、B两点并与该轨迹相切的直线,虚线和实线将水平面划分为图示的5个区域。则关于施力物体位置的判断,下面说法中正确的是 () A.如果这个力是引力,则施力物体一定在(4)区域 B.如果这个力是引力,则施力物体一定在(2)区域 C.如果这个力是斥力,则施力物体一定在(2)区域 D.如果这个力是斥力,则施力物体一定在(3)区域 二、运动的合成与分解 【例2】若河水的流速大小与水到河岸的距离有关,河中心水的流速最大,河岸边缘处水的流速最小.现假设河的宽度为120m,河中心水的流速大小为4m/s,船在静水中的速度大小为3m/s,要使船以最短时间渡河,

2022届高三二轮专题卷 物理(三)力与物体的曲线运动

一、选择题(第1~8题为单选题,第9~12题为多选题) 1.人用绳子通过定滑轮拉物体A , A 穿在光滑的竖直杆上,当人竖直向下拉绳使物体A 匀速上升,在A 匀速上升的过程中,人拉绳的速度将( ) A .增大 B .减小 C .不变 D .不能确定 【答案】B 【解析】由速度的分解可知cos A v v θ=人,在A 匀速上升的过程中,θ角变大,则人拉绳 的速度将减小。 2.滑板运动是很多年轻人喜欢的一种技巧性运动,如图所示,滑板运动员沿水平地面向前滑行,运动到横杆前某一时刻相对于滑板竖直向上起跳,人板分离。当运动员上升 1.25 m 高度时以6 m/s 的水平速度过横杆。若地面光滑,忽略运动员和滑板受到的空气阻力,运动员视为质点,g =10 m/s 2。则运动员( ) A .在空中的上升阶段处于超重状态 B .过横杆后可能落在滑板上的任意位置 C .在空中运动过程中滑板的水平位移为6 m D .刚落在滑板时速度方向与水平方向夹角的正切值为1.2 【答案】C 【解析】人在空中仅受重力作用,加速度为g ,处于完全失重状态,A 错误;人在跳起时时是相对于滑板竖直向上起跳,板和人水平速度始终一样,过横杆后落点与起跳时相对于滑板是同一点,并非任意位置,B 错误;人竖直方向可以看作是竖直上抛运动,因此人在空中运动的时间221s h t g ==,水平位移6m x vt ==,C 正确。刚落在滑板时速度方向与水平方向夹角的正切值5tan 26 gt v ==θ,D 错误。 3.为方便对天体物理学领域的研究以及实现对太空的进一步探索, 人类计划在太空中建立新型空间站,假设未来空间站结构如图甲所示。在空间站中设置一个如图乙所示绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区,圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为R 1、

2022高考物理考前三个月(四川版)二轮文档:专题2 力与直线运动 Word版含答案

1.(2021·新课标全国Ⅰ·20)如图1(a),一物块在t =0时刻滑上一固定斜面,其运动的v -t 图线如图(b)所示.若重力加速度及图中的v 0、v 1、t 1均为已知量,则可求出( ) 图1 A .斜面的倾角 B .物块的质量 C .物块与斜面间的动摩擦因数 D .物块沿斜面对上滑行的最大高度 答案 ACD 解析 由v -t 图像可求出物块沿斜面对上滑行时的加速度大小为a =v 0 t 1,依据牛顿其次定律得mg sin θ+μmg cos θ=ma ,即g sin θ+μg cos θ=v 0t 1.同理向下滑行时g sin θ-μg cos θ=v 1 t 1,两式联立得sin θ=v 0+v 12gt 1,μ=v 0-v 12gt 1cos θ, 可见能计算出斜面的倾斜角度θ以及动摩擦因数,选项A 、C 正确;物块滑上斜面时的初速度v 0已知,向上滑行过程为匀减速直线运动,末速度为0,那么平均速度为v 02,所以沿斜面对上滑行的最远距离为x =v 0 2t 1,依 据斜面的倾斜角度可计算出向上滑行的最大高度为x sin θ=v 0 2t 1×v 0+v 12gt 1=v 0(v 0+v 1)4g ,选项D 正确;仅依据v -t 图像无法求出物块的质量,选项B 错误. 2.(2021·山东理综·14) 图2 距地面高5 m 的水平直轨道上A 、B 两点相距2 m ,在B 点用细线悬挂一小球,离地高度为h ,如图2所示.小车始终以4 m /s 的速度沿轨道匀速运动,经过A 点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下,小车运动至B 点时细线被轧断,最终两球同时落地.不计空气阻力,取重力加速度的大小g =10 m/s 2.可求得h 等于( ) A .1.25 m B .2.25 m C .3.75 m D .4.75 m 答案 A 解析 小车上的小球自A 点自由落地的时间t 1= 2H g ,小车从A 到B 的时间t 2=d v ;小车运动至B 点时细线轧断,小球下落的时间t 3= 2h g ;依据题意可得时间关系为t 1=t 2+t 3,即 2H g =d v +2h g 解得h =1.25 m ,选项A 正确. 3. (2021·海南单科·9)如图3所示,升降机内有一固定斜面,斜面上放一物块.开头时,升降机做匀速运动,物块相对于斜面匀速下滑.当升降机加速上升时( ) 图3 A .物块与斜面间的摩擦力减小 B .物块与斜面间的正压力增大 C .物块相对于斜面减速下滑 D .物块相对于斜面匀速下滑 答案 BD 解析 当升降机加速上升时,物块有竖直向上的加速度,则物块与斜面间的正压力增大,依据滑动摩擦力公式F f =μF N 可知物块与斜面间的摩擦力增大,故A 错误,B 正确;设斜面的倾角为θ,物块的质量为m ,当匀速运动时有mg sin θ=μmg cos θ,即sin θ=μcos θ,假设物块以加速度a 向上运动时,有F N =m (g +a )cos θ,F f =μm (g +a )cos θ,由于sin θ=μcos θ,所以m (g +a )sin θ=μm (g +a )cos θ,故物块仍做匀速下滑运动,C 错误,D 正确. 4.(2021·新课标全国Ⅱ·25)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾难.某地有一倾角为θ=37°(sin

2021-2022年高考物理二轮专题突破专题三力与物体的曲线运动2万有引力与航天教案

2021年高考物理二轮专题突破专题三力与物体的曲线运动2万有引力与航 天教案 一、学习目标 1、掌握万有引力定律及天体质量和密度的求解 2、学会卫星运行参量的分析 3、会解决卫星变轨与对接 4、会处理双星与多星问题 二、课时安排 2课时 三、教学过程 (一)知识梳理 1.在处理天体的运动问题时,通常把天体的运动看成是匀速圆周运动,其所需要的向心力 由万有引力提供.其基本关系式为G Mm r 2=m v 2r =mω2r =m (2πT )2 r =m (2πf )2r . 在天体表面,忽略自转的情况下有G Mm R 2=mg . 2.卫星的绕行速度v 、角速度ω、周期T 与轨道半径r 的关系 (1)由G Mm r 2=m v 2 r ,得v = GM r ,则r 越大,v 越小. (2)由G Mm r 2=mω2r ,得ω= GM r 3 ,则r 越大,ω越小. (3)由G Mm r 2=m 4π2 T 2r ,得T = 4π2r 3 GM ,则r 越大,T 越大.

3.卫星变轨 (1)由低轨变高轨,需增大速度,稳定在高轨道上时速度比在低轨道小. (2)由高轨变低轨,需减小速度,稳定在低轨道上时速度比在高轨道大. 4.宇宙速度 (1)第一宇宙速度: 推导过程为:由mg =mv 21 R =GMm R 2得: v 1= GM R =gR =7.9km/s. 第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度,也是人造地球卫星的最小发射速度. (2)第二宇宙速度:v 2=11.2km/s ,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度. (3)第三宇宙速度:v 3=16.7km/s ,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度. (二)规律方法 1.分析天体运动类问题的一条主线就是F 万=F 向,抓住黄金代换公式GM =gR 2. 2.确定天体表面重力加速度的方法有: (1)测重力法; (2)单摆法; (3)平抛(或竖直上抛)物体法; (4)近地卫星环绕法. (三)典例精讲

2022届高三物理二轮复习专题:力与运动的问题

Evaluation Only. Created with Aspose.Words. Copyright 2003-2016 Aspose Pty Ltd. 2012届高三物理第二轮复习专题:力与运动的问题 一、本专题考点: 主题内容要求说明 质点的直线运动考点1、参考系、质点 考点2、位移、速度和加速度 考点3、匀变速直线运动及其公式、图像 Ⅰ Ⅱ Ⅱ* 相互作用与牛顿运动定律考点1、滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数 考点2、形变、弹性、胡克定律 考点3、矢量和标量 考点4、力的合成和分解 考点5、共点力的平衡 考点6、牛顿运动定律、牛顿定律的应用 考点7、超重和失重 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ* Ⅱ* Ⅱ* Ⅰ *表示 近几年 常考 抛体运动与圆周运动考点1、运动的合成与分解 考点2、抛体运动 考点3、匀速圆周运动、角速度、线速度、向 考点4、心加速度 考点5、匀速圆周运动的向心力 考点6、离心现象 II II* I* II* I 斜抛运动只 作定性要求 万有引力定律考点1、万有引力定律及其应用 考点2、环绕速度 考点3、第二宇宙速度和第三宇宙速度 考点4、经典时空观和相对论时空观 II* II I I 二、近几年高考命题特点分析: 分析解读:力与运动是高中物理的基础知识,也是高考的热点,在广东省近年的高考试题中年年都有这方面的考题。选择题通常与日常生活情境相结合进行受力分析,υ-t图像等;实验题与打点计时器为核心;计算题以运动组合为线索进而从力和能的角度,把平衡状态和变速状态与运动学规律、牛顿运动定律、功能关系以及电磁场等知识有机地结合,进行命题,题目情景新,过程复杂,具有一定的综合性.从广东省高考改革和去年理综试题来看,这种综合情景出题的可能性较大。 三、力与运动的知识结构: 1.力与直线运动: 2.力与曲线运动: 四、题型分析: 【一、选择题】 题型1。(09·浙江·14)如图所示,质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上。已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为 ,斜面的倾角为o30,则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为: A. 2 3 mg和 2 1 mg B. 2 1 mg和 2 3 mg

2022届高考物理二轮复习专题突破:专题十八 曲线运动

2022届高考物理二轮复习专题突破:专题十八曲线运动 一、单选题 1.(2分)在一个光滑水平面内建立平面直角坐标系xOy,质量为1kg的物体原来静止在坐标原点O(0,0),t=0时受到如图所示随时间变化的外力作用,图甲中F x表示沿x轴方向的外力,图乙中F y表示沿y轴方向的外力,下列描述正确的是() A.0−4s内物体的运动轨迹是一条直线 B.0−4s内物体的运动轨迹是一条抛物线 C.前2s内物体做匀加速直线运动,后2s内物体做匀加速曲线运动 D.前2s内物体做匀加速直线运动,后2s内物体做匀速圆周运动 2.(2分)下列说法正确的是() A.曲线运动的物体所受合外力可能为变力 B.匀速直线运动和自由落体运动的合运动一定是曲线运动 C.竖直平面内做匀速圆周运动的物体,其合外力可能不指向圆心 D.火车超过限定速度转弯时,车轮轮缘将挤压铁轨的内轨 3.(2分)下列说话中正确的是() A.做曲线运动的物体的合力一定是变力 B.物体所受滑动摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同 C.做匀速圆周运动的物体的加速度恒定不变 D.做圆周运动物体的合力方向一定与速度方向垂直 4.(2分)陀螺是中国民间最早的娱乐工具之一,在我国最少有四、五千年的历史,现在也是青少年们十分熟悉的玩具。如图所示的陀螺,从上往下看(俯视),若陀螺立在某一点逆时针匀速转动,此时滴一滴墨水到陀螺上,则被甩岀的墨水径迹可能是下列四幅图中哪幅()

A.B. C.D. 5.(2分)图为从高空拍摄的一张地形照片,河水沿着弯弯曲曲的河床做曲线运动。照片上,另有几处跟P处水流方向相同() A.三处B.四处C.五处D.六处 6.(2分)某旅行团到洪湖观光旅游,乘汽艇游览洪湖,汽艇在湖面转弯,沿曲线由M向N行驶,速度逐渐增大,如图A、B、C、D分别画出了汽艇转弯时所受合力的情况,你认为正确的是 () A.B. C.D. 7.(2分)光滑平面上一运动质点以速度v通过原点O,v与x 轴正方向成α角,已知质点沿x 轴正方向以a x做匀加速运动,沿y轴正方向以a y做匀加速运动,则()

2022年高考物理三轮复习--运动和力的关系专题练习

2022年高考物理三轮复习----运动和力的关系 一.选择题(共10小题) 1.每个小伙伴都有一个飞行梦,现 在钢铁侠的梦想就能成为现实。 2020年中国深圳光启公司的马丁 飞行背包接受预定,交付期一年。 消防员利用马丁飞行背包在某次 高楼火灾观测时,从地面开始竖直 飞行的v ﹣t 图像如图所示,下列 说法正确的是( ) A.消防员上升的最大高度为225m B.消防员在30~90s 内正处于下降阶段 C.消防员在150~180s 之间处于失重状态 D.消防员在150~255s 内的平均速度大小为零 2.如图所示,静止在光滑水平面上的物体A ,一端靠着处于自然状态的弹簧.现对物体作用一水平恒力,在弹簧被压缩到最短的过程中,物体的速度和加速度变化的情况是( ) A.速度增大,加速度增大 B.速度增大,加速度减小 C.速度先增大后减小,加速度先增大后减小 D.速度先增大后减小,加速度先减小后增大 3.如图,表面粗糙的斜面固定在水平地面上,第一次,滑块从斜面顶端由静止释放,滑块沿斜面向下匀加速运动,加速度大小为1a ;第二次, 滑块从斜面顶端由静止释放的同时,施加竖直向下、大小为F 的恒定外力作用于滑块,加速度大小为2a .则( ) A.02=a B.120a a ≤< C.12a a = D.12a a ≥ 4.如图甲所示,水平地面上叠放着小物块B 和木板A (足够长),其中A 的质量为1.5kg ,整体处于静止状态。现对木板A 施加方向水平向右的拉力F ,木板A 的加速度a 与拉力F 的关系图像如图乙所示.已知A 、B 间以及A 与地面间的动摩擦因数相同,认为最大静摩擦力 等于滑动摩擦力,取重力加速度 大小2m/s 10=g .下列说法正确的 是( ) A.当拉力大小为5N 时,A 、B 开始相对滑动 B.A 与地面间的动摩擦因数为0.2

2022届高考物理二轮复习专题突破:专题三-运动的图像

2022届高考物理二轮复习专题突破:专题三运动的图像 一、单选题 1.(2分)在平直公路上,甲、乙两汽车同向匀速行驶,乙在前,甲在后。某时刻因紧急避险,两车司机听到警笛提示,同时开始刹车,结果两车刚好没有发生碰撞。如图所示为两车刹车后运动的v-t图象,以下分析正确的是() A.甲刹车的加速度的大小为0.5m/s2 B.两车刹车后间距一直在减小 C.两车开始刹车时的距离为87.5m D.两车都停下来后相距12.5m 2.(2分)放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象分别如图甲、乙所示.下列说法正确的是() A.0~6s内物体的位移大小为36m B.0~6s内拉力做的功为55J C.合力在0~6s内对物体做的功大于0~2s内做的功 D.物体受到的滑动摩擦力的大小为5 3N 3.(2分)某兴趣小组的同学研究一辆电动小车的性能。他们让这辆小车在平直的水平轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,得到了如图所示的v ­t图像(除2~6 s时间段内的图线为曲线外,其余时间段的图线均为直线)。已知在2~8 s时间段内小车的功率保持不变,在8 s末让小车无动力自由滑行。小车质量为0.5 kg,设整个过程中小车所受阻力大小不变。则下列判断正确的有()

A .小车在前2 s 内的牵引力为0.5 N B .小车在6~8 s 的过程中发动机的功率为4.5 W C .小车在全过程中克服阻力做功14.25 J D .小车在全过程中发生的位移为21 m 4.(2分)质量为m 的汽车在平直的路面上启动,启动过程的速度 − 时间图象如图所示,其中OA 段为直线,AB 段为曲线,B 点后为平行于横轴的直线。已知从 t 1 时刻开始汽车的功率保持不变,整个运动过程中汽车所受阻力的大小恒为f ,以下说法正确的是 () A .0−t 1 时间内,汽车牵引力的功率保持不变 B .t 1−t 2 时间内,汽车的功率等于 (m v 1t 1 +f)v 2 C .t 1−t 2 时间内,汽车的平均速率小于 v 1+v 22 D .汽车运动的最大速率 v 2=(mv 1ft 1 +1)v 1 5.(2分)如图甲所示,一轻质弹簧的下端,固定在水平面上,上端叠放着两个质量均为m 的物体 A 、 B (物体B 与弹簧栓接),弹簧的劲度系数为k ,初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F 作用在物体A 上,使物体A 开始向上做加速度为a 的匀加速运动,测得两个物体的v ﹣t 图象如图乙所示(重力加速度为g ),则( ) A .施加外力的瞬间,F 的大小为2m (g ﹣a ) B .A ,B 在t 1时刻分离,此时弹簧的弹力大小m (g+a )

2023届高考物理二轮复习专题1第3讲力与曲线运动作业含答案

第一部分 专题一 第3讲 力与曲线运动 基础题——知识基础打牢 1.(2022·浙江6月高考)神舟十三号飞船采用“快速返回技术”,在近地轨道上,返回舱脱离天和核心舱,在圆轨道环绕并择机返回地面.则( C ) A .天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高,环绕速度越大 B .返回舱中的宇航员处于失重状态,不受地球的引力 C .质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行 D .返回舱穿越大气层返回地面过程中,机械能守恒 【解析】 根据G Mm r 2=m v 2r 可得v =GM r 可知圆轨道距地面高度越高,环绕速度越小;而只要环绕速度相同,返回舱和天和核心舱可以在同一轨道运行,与返回舱和天和核心舱的质量无关,故A 错误,C 正确;返回舱中的宇航员处于失重状态,仍然受到地球引力作用,地球的引力提供宇航员绕地球运动的向心力,故B 错误;返回舱穿越大气层返回地面过程中,有阻力做功产生热量,机械能减小,故D 错误. 2.悬绳卫星是一种新兴技术,它要求两颗卫星在不同轨道上同向运行,且两颗卫星与地心连线始终在一条直线上,如图所示,卫星乙的轨道半径为r ,甲、乙两颗卫星的质量均为m ,悬绳的长度为14 r ,其重力不计,地球质量为M ,引力常量为G ,两卫星间的万有引力较小,可忽略不计,则两颗卫星间悬绳的张力为( A ) A .61GMm 225r 2 B .62GMm 225r 2 C .7GMm 25r 2 D .8GMm 25r 2 【解析】 由题意可知,两颗卫星做圆周运动的角速度相等,并设为ω0,乙卫星由万有

引力定律及牛顿第二定律可得GMm r 2-F T =mω2r ,对甲卫星,有G Mm ⎝⎛⎭ ⎫r +14r 2+F T =mω2⎝⎛⎭⎫r +14r ,联立求得两颗卫星间悬绳的张力为F T =61GMm 225r 2 ,故选A . 3.(2022·湖南长沙二模)“天宫课堂”在2021年12月9日正式开讲,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课,王亚平说他们在距离地球表面400km 的空间站中一天内可以看到16次日出.已知地球半径为6400km ,万有引力常量G = 6.67×10-11N·m 2/kg 2,忽略地球的自转.若只知上述条件,则不能确定的是( C ) A .地球的平均密度 B .地球的第一宇宙速度 C .空间站与地球的万有引力 D .地球同步卫星与空间站的线速度大小的比值 【解析】 根据一天内可以看到16次日出可以求得空间站的周期T 1,并且地球半径R 和空间站轨道高度h 均已知,根据G Mm (R +h )2 =m 4π2T 21(R +h )可求出地球的质量,地球的半径已知,可求出地球的体积,根据ρ=M V ,可求得地球的平均密度,故A 不符合题意;设地球的第一宇宙速度为v ,质量为m 的物体绕地球表面以第一宇宙速度v 运行,根据牛顿第二定 律有G Mm R 2=m v 2R ,结合A 选项,可知能确定地球的第一宇宙速度,故B 不符合题意;由于空间站的质量未知,所以无法求得空间站与地球的万有引力,故C 符合题意;空间站的线速度 大小为v 1=2π(R +h )T 1,根据G Mm r 2=m v 21r ,结合G Mm r 2=m 4π2T 2同 r ,结合地球的质量联立可求出同步卫星的线速度大小,故可求出地球同步卫星与空间站的线速度大小的比值,故D 不符合题意. 4.(2022·辽宁丹东二模)如图所示,A 、B 两卫星绕地球做匀速圆周运动,它们的轨道在同一平面内且绕行方向相同.若A 离地面的高度为h ,运行周期为T ,根据观测记录可知,A

2023新教材高考物理二轮专题复习专题:圆周运动万有引力与航天

专题五 圆周运动 万有引力与航天 高频考点·能力突破 考点一 水平面内的圆周运动 1.圆周运动中的动力学方程 将牛顿第二定律F =ma 应用于圆周运动,可得到圆周运动中的动力学方程. F =mv 2 r =mω2 r =mωv =mr 4π2T 2 =4π2f 2 mr . 2.水平面内圆周运动问题的分析思路 例1 [2022·山东卷]无人配送小车某次性能测试路径如图所示,半径为3 m 的半圆弧 BC 与长8 m 的直线路径AB 相切于B 点,与半径为4 m 的半圆弧CD 相切于C 点.小车以最 大速度从A 点驶入路径,到适当位置调整速率运动到B 点,然后保持速率不变依次经过BC 和CD .为保证安全,小车速率最大为4 m/s.在ABC 段的加速度最大为2 m/s 2 ,CD 段的加速度最大为1 m/s 2 .小车视为质点,小车从A 到D 所需最短时间t 及在AB 段做匀速直线运动的最长距离l 为( )

A.t=(2+7π 4 ) s,l=8 m B.t=(9 4+7π 2 ) s,l=5 m C.t=(2+5 12√6+7√6π 6 ) s,l=5.5 m D.t=[2+5 12√6+(√6+4)π 2 ] s,l=5.5 m [解题心得] 例2 [2021·河北卷](多选)如图,矩形金属框MNQP竖直放置,其中MN、PQ足够长,且PQ杆光滑.一根轻弹簧一端固定在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过PQ 杆.金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω′匀速转动时,小球均相对PQ杆静止.若ω′>ω,则与以ω匀速转动时相比,以ω′匀速转动时( ) A.小球的高度一定降低 B.弹簧弹力的大小一定不变 C.小球对杆压力的大小一定变大 D.小球所受合外力的大小一定变大 [解题心得] 预测1

2022届高三物理二轮复习专题:高考物理压轴大题详解

高考物理压轴大题详解 1.(20分)如图12所示,的绝缘平板固定在水平地面上,整个空间有一个平行于=0.1 g ,带电量为q =0.5 C 的物体,从板的/2 ,求: (1)判断物体带电性质,正电荷还是负电荷 (2)物体与挡板碰撞前后的速度v 1和v 2 (3)磁感应强度B 的大小 (4)电场强度E 的大小和方向 2.10分如图2—14所示,光滑水平桌面上有长L=2m 的木板C ,质量m c =5g ,在其正中央并排放着两个小滑块A 和B ,m A =1g ,m B =4g ,开始时三物都静止.在A 、B 间有少量塑胶炸药,爆炸后A 以速度6m /水平向左运动,A 、B 中任一块与挡板碰撞后,都粘在一起,不计摩擦和碰撞时间,求: 1当两滑块A 、B 都与挡板碰撞后,C 的速度是多大 2到A 、B 都与挡板碰撞为止,C 的位移为多少 3.(10分)为了测量小木板和斜面间的摩擦因数, 某同学设计如图所示实验,在小木板上固定一个轻弹簧,弹簧下端吊一个光滑小球,弹簧长度方向与斜面平行,现将木板连同弹簧、小球放在斜面上,用手固定木板时,弹簧示数为F ,放手后,木板沿斜面下滑,稳定后弹簧示数为F ,测得斜面斜角为θ,则木板与斜面间动摩擦因数为多少(斜面体固定在地面上) 4.有一倾角为θ的斜面,其底端固定一挡板M ,另有三个木块A 、B 和C ,它们的质 量分别为m=m=m ,m=3 m ,连接一轻弹簧放于斜面上,并通过轻弹簧与挡板M 相连,如图所示开始时,木块A 静止在 03 2 v /的速度向左运动,传送带上有一质量为M =2g 的小木盒A ,A 与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.3,开始时,A 图12

20222022届高考物理专题卷:专题04(曲线运动万有引力)答案与解析

5 2 2015 届专题卷物理专题四答案与解析 1.【命题立意】本题考查运动的合成、图象等知识。 【思路点拨】解答本题需要注意以下几个方面:(1)明确 v -t 图象、s -t 图象的斜率和截距等物理意 义; (2)速度、加速度的合成; 【答案】BD 【解析】竖直方向为初速度 v y =8m/s 、加速度 a =-4m/s 2 的匀减速直线运动,水平方向为速 度 v x =-4m/s 的匀速直线运动,初速度大小为 v = = 4 (m/s ) ,方向与合外力方向不在同一条直线 上,故做匀变速曲线运动,故选项 B 正确,选项 A 错误;t =2s 时,a x =-4m/s 2,a y =0m/s ,则合加速度为 -4m/s 2,选项 C 错误,选项 D 正确。 2.【命题立意】本题考查圆周运动、牵连物体的速度关系。 【思路点拨】解答本题从以下几个方面考虑:(1)B 点速度的分解;(2)A 、B 角速度相同,线速度之比等 于半径之比。 【答案】C 【解析】同轴转动,角速度相同,选项 B 错误。设图示时刻杆转动的角速度为 ω。对于 B 点有 vl sin 2θ v sin θ = ω h sin θ 。而 A 、B 两点角速度相同,则有 v A = ωl ,联立解得 v A = h ,故选项 C 正确。 3.【命题立意】本题考查运动的分解。 【思路点拨】箭在空中飞行参与两个分运动:沿 AB 方向的匀速运动,平行于 OA 方向的匀速运动,两分 运动具有等时性。 【答案】B C 【解析】运动员骑马奔驰时,应沿平行于 OA 方向放箭。放箭后,对于箭有:沿 AB 方向 s = v 1t ;平行于 OA 方向 d =v t ,故放箭的位置距离 A 点的距离为 s = v 1 d ,选项 B 正确。箭平行于 OA 方 v 2 向放射时所需时间最短,则 t = d v 2 ,选项 C 正确。 4.【命题立意】本题考查平抛运动以及速度的变化量。 【思路点拨】对于平抛运动,分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动,然后根据运动学公 式解答即可。 【答案】AD 【解析】小球在碰撞斜面前做平抛运动。设刚要碰撞斜面时小球速度为 v 。由题意,v 的方 向与竖直线的夹角为 30°且水平分量仍为 v 0,如图。由此得 v =2v 0,碰撞过程中,小球速度由 v 变为反向 3 的 4 v 。故碰撞时小球的速度变化大小为 ∆v = 1 gt 2 3 v - (- v ) = 4 7 v = 4 7 v 0 ,故选项 A 正确。小球下落高度与水平 2 射程之比为 y = 2 = gt = 1 D 正确。 x v 0t 2v 0 2tan30︒ 5.【命题立意】本题考查匀速圆周运动的周期以及圆周运动的向心力。 82 + 42

2022届高考物理二轮复习重难点专题04 牛顿第一定律、牛顿第三定律(解析版)

2022届高考物理二轮复习重难点 专题04 牛顿第一定律和牛顿第三定律 重点知识讲解 一、牛顿第一定理 1、力与物体运动的关系 亚里士多德的观点:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就不会运动。所以力是维持物体运动的原因。 伽利略的观点:以一定速度在水平面上运动的物体,如果没有摩擦力,物体将保持原有速度继续运动下去。笛卡儿的观点:除非物体受到外力作用,否则物体将会永远保持其静止或匀速直线运动状态,永远不会沿曲线运动。 2、牛顿第一定律 1、定律内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。 2、惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性,一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质。质量是物体惯性大小的唯一量度。 3、理想实验:也叫假想实验。它是在可知的经验事实基础上采用科学的抽象思维来展开的实验,是人们在思想上塑造的理想过程。牛顿第一定律是通过理想斜面实验得出的,它不能由实际的实验来验证。(1)牛顿第一定律指出了力是改变物体运动状态的原因,为牛顿第二定律的提出作出了准备。 (2)牛顿第一定律明确指出适用于一切物体。这就包括地上的物体和天上的物体,这是人类思想史上的一次跨越,把地上的物体运动规律与天上的物体运动规律统一起来。 (3)牛顿第一定律不能看作牛顿第二定律的特殊情况,牛顿第一定律研究的是不受外力的理想情况,与受合外力为零不是一回事。(理想与现实是不能等同的) 二、牛顿第三定律 定律内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。

(1)作用力和反作用力同时产生、同时消失,同种性质,作用在不同的物体上各产生其效果,不会相互抵消。 (2)作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关。 (3)和平衡力的区别:一对平衡力是作用在同一物体上的,且力的性质可以不同。 (4)借助牛顿第三定律可以变换研究对象,从一个物体的受力分析讨论到另一个物体的受力分析。 典型例题精析 1.(2021·江苏省丹阳高级中学高三月考)水平仪的主要测量装置是一个内部封有液体的玻璃管,液体中有一气泡,水平静止时,气泡位于玻璃管中央,如图所示。一辆在水平轨道上行驶的火车车厢内水平放置两个水平仪,一个沿车头方向,一个垂直于车头方向。某时刻,气泡位置如图2所示,则此时关于火车运动的说法可能正确的是() A.加速行驶,且向左转弯 B.加速行驶,且向右转弯 C.减速行驶,且向左转弯 D.减速行驶,且向右转弯 【答案】B 【详解】 物体由于惯性要保持原来的运动状态;物体质量越大,惯性越大,物体惯性越大,运动状态越难改变。当火车突然向右转弯时,水平仪内的液体由于惯性,要保持原来的运动状态,从而把气泡挤向右方,即气泡向右运动;当火车突然向前加速时,水平仪内的液体由于惯性,要保持原来的运动状态,从而把气泡挤向

2022届高三物理二轮复习逐题对点特训:专题一 力与运动 第3讲 Word版含答案

专题1 第3讲 1.(2021·青海西宁四校联考)在2022年短道速滑世锦赛中,我国选手韩天宇在男子超级3 000米赛事中以4分49秒450夺冠,并获得全能冠军.如图甲所示,竞赛中,运动员通过弯道时假如不能很好地把握速度,将会发生侧滑而离开赛道.现把这一运动项目简化为如下物理模型:用圆弧虚线Ob 代表弯道,Oa 表示运动员在O 点的速度方向(如图乙所示),下列说法正确的是( D ) A .发生侧滑是由于运动员受到离心力的作用 B .发生侧滑是由于运动员只受到重力和滑道弹力两个力作用,没有向心力 C .只要速度小就不会发生侧滑 D .若在O 点发生侧滑,则滑动方向在Oa 与Ob 之间 解析 在O 点发生侧滑时,若此时摩擦力消逝,运动员沿Oa 方向滑动,而此时运动员还会受到一个大致沿半径方向的摩擦力,则滑动方向在Oa 与Ob 之间,选项D 正确.发生侧滑是由于运动员通过弯道时需要的向心力大于其受到的合力,选项A 、B 错误;向心力不变的状况下,速度小,则圆周运动半径也小,若运动员不把握身姿同样会发生侧滑,选项C 错误. 2.(2021·山东潍坊统考) 如图所示,在斜面顶端以速度v 1向右抛出小球时,小球落在斜面上的水平位移为x 1,在空中飞行时间为 t 1;以速度v 2向右抛出小球时,小球落在斜面上的水平位移为x 2,在空中飞行时间为t 2.下列关系式正确的是 ( B ) A.x 1x 2=v 1v 2 B .x 1x 2=v 21v 22 C.t 1t 2=x 1x 2 D .t 1t 2=v 21v 22 解析 设斜面的倾角为α,小球由抛出到落到斜面上时,水平位移与竖直位移分别为x 、y .则tan α=y x , 又竖直方向y =12gt 2,水平方向x =vt ,整理可得t =2v tan αg ,t ∝v ,x =2v 2 tan αg ,x ∝v 2 ,选项A 、D 错误, 选项B 正确;由以上分析可知t 2=2x tan αg ,即t 2 ∝x ,选项C 错误. 3.(2021·陕西西安八校联考)如图所示,小物块位于半径为R 的半圆柱形物体顶端,若给小物块一水平速度v 0=2gR ,则小物块( C ) A .将沿半圆柱形物体表面滑下来 B .落地时水平位移为2R C .落地速度大小为2gR D .落地时速度方向与水平地面成60°角 解析 设小物块在半圆柱形物体顶端做圆周运动的临界速度为v c ,则重力刚好供应向心力时,由牛顿其次 定律得mg =m v 2c R ,解得v c =gR ,由于v 0>v c ,所以小物块将离开半圆柱形物体做平抛运动,选项A 错误;小物 块做平抛运动时竖直方向R =12gt 2 ,则水平位移为x =v 0t ,解得x =2R ,选项B 错误;小物块落地时竖直方向 分速度大小为v y =gt ,解得v y =2gR ,则落地时速度的大小为v =2gR ,速度与水平地面成45°夹角,选项C 正确,D 错误. 4.(2021·内蒙古联考)如图所示,内部为竖直光滑圆轨道的铁块静置在粗糙的水平地面上,其质量为 M .有一质量为m 的小球以水平速度v 0从圆轨道最低点A 开头向左运动,小球沿圆轨道运动且始终不脱离圆轨 道,在此过程中,铁块始终保持静止,重力加速度大小为g ,则下列说法正确的是( B ) A .地面受到的压力肯定大于Mg B .小球到达B 点时与铁块间可能无作用力 C .经过最低点A 时小球处于失重状态 D .小球在圆轨道左侧运动的过程中,地面受到的摩擦力方向可能向右 解析 若小球恰好通过C 点,重力供应其做圆周运动的向心力,则小球与铁块间无作用力,地面受到的压力为Mg ,选项A 错误;若小球恰好到达B 点时速度为零,则小球与铁块间无作用力,选项B 正确;小球经过最低点A 时具有竖直向上的加速度,则此时小球处于超重状态,选项C 错误;小球在圆轨道左侧运动的过程中,地面可能不受摩擦力,也可能受到水平向左的摩擦力,故选项D 错误. 5.(2021·海南五校模拟)测量物体速度大小的方法很多,利用圆周运动测速度也是试验室中常用的重要方法之一.如图所示是一种测量物体弹射时的初速度的装置,右侧是半径为R 的圆盘,并置于竖直平面内,装置放射口Q 和圆盘的最上端P 点等高,装置放射口与P 点的距离为L .当装置M 中的小物体以肯定的初速度垂直圆盘面且对准P 点弹出的同时,圆盘绕圆心O 点所在的水平轴在竖直平面内匀速转动,小物体恰好在P 点到达圆盘最下端时击中P 点.忽视空气阻力,重力加速度为g .则( D )

2022届高三物理二轮复习逐题对点特训:专题一 力与运动 第2讲 Word版含答案

专题1 第2讲 1.(2021·甘肃张掖市诊断)在同一条平直大路上行驶的a 车和b 车,其速度—时间图象分别为图中直线 a 和曲线 b ,由图可知( C ) A .a 车与b 车肯定相遇两次 B .在t 2时刻b 车的运动方向发生转变 C .t 1到t 2时间内某时刻两车的加速度相同 D .t 1到t 2时间内b 车肯定会追上并超越a 车 解析 由速度—时间图象知a 车做方向不变的匀加速直线运动,b 车比a 车晚动身,b 车先做加速度渐渐减小的加速运动,后做加速度渐渐增大的减速运动,在t 2时刻b 车的运动方向没有发生转变,则选项B 错误;从t 1到t 2时间内,因某时刻两图线的斜率相同,故两车的加速度相同,选项C 正确;因题中未给出两车的动身位置,故A 、D 所述无法推断,选项A 、D 错误. 2.(2021·内蒙古联考)P 、Q 两物体从同一位置由静止开头沿同始终线同向运动,a -t 图象如图所示,下列说法正确的是( D ) A .t =6 s 时,P 、Q 两物体的速度之比为2∶1 B .t =4 s 时,P 、Q 两物体的速度之比为2∶1 C .2~4 s 内,Q 的位移大小为48 m D .4~6 s 内,Q 的位移大小为64 m 解析 a -t 图象中图线与时间轴所围面积表示速度变化量Δv ,由于初速度为零,所以v =Δv ,得t =6 s 时,P 、Q 两物体的速度之比v p v Q =1 2 ×4×1612 4+6×8=45,选项A 错误;t =4 s 时,P 、Q 两物体的速度之比v ′p v ′Q = 1 2 ×2×81 2 2+4×8=13,选项B 错误;t =2 s 时,Q 的速度v 1=1 2 ×2×8 m/s=8 m/s,2~4 s 内,Q 的位移s 1=v 1Δt 1 +12a 1(Δt 1)2=⎝ ⎛⎭ ⎪⎫8×2+12×8×32m =32 m ,选项C 错误;2~6 s 内,Q 的位移s 2=v 1Δt 2+12a 1(Δt 2)2 = ⎝ ⎛⎭ ⎪⎫8×4+12×8×42 m =96 m,4~6 s 内,Q 的位移s =s 2-s 1 =64 m ,选项D 正确. 3.(2021·福建质检)如图甲,在力传感器下端悬挂一钩码.某同学手持该传感器从站立状态下蹲,再从下蹲状态起立回到站立状态,此过程中手和上身保持相对静止.下蹲过程传感器受到的拉力随时间变化状况如图乙,则起立过程传感器受到的拉力随时间变化状况可能是( C ) 解析 该同学手持传感器从站立状态下蹲,力传感器的示数先小于钩码的重力再大于钩码的重力,从下蹲状态起立回到站立状态时,同学先向上加速再向上减速,则先超重后失重,力传感器的示数先大于钩码的重力后小于钩码的重力,选项C 正确. 4.(2021·河北二校联考)如图所示,两个质量分别为m 1、m 2的物块A 和B 通过一轻弹簧连接在一起并放置于水平传送带上,水平轻绳一端连接A ,另一端固定在墙上,A 、B 与传送带间的动摩擦因数均为μ.传送带沿顺时针方向转动,系统达到稳定后,突然剪断轻绳的瞬间,设A 、B 的加速度大小分别为a A 、a B ,(弹簧在弹性限度内,重力加速度为g )则( C ) A .a A =μ(1+m 2 m 1 )g ,a B =μg B .a A =μg ,a B =0 C .a A =μ(1+m 2m 1 )g ,a B =0 D .a A =μg ,a B =μg 解析 系统稳定时,对物块B 受力分析,受传送带向右的摩擦力F f1以及弹簧向左的拉力F 1,且F f1=μm 2g =F 1;对物块A 受力分析可知,受传送带向右的摩擦力F f2、弹簧向右的拉力F 2以及轻绳向左的拉力T ,且T =F 2+F f2=F 2+μm 1g ,又由于F 1=F 2,则有T =μm 2g +μm 1g .剪断轻绳的瞬间,轻绳的拉力突然消逝而弹簧的弹力不变,则物块B 的合力仍旧为零,则加速度a B 为零,而物块A 的合力等于F 合=μm 2g +μm 1g ,由牛顿其次定律可知物块A 的加速度大小为a A = μm 2g +μm 1g m 1=μm 2g m 1 +μg ,选项C 正确. 5.(2021·江西五校模拟)如图所示,在一光滑的水平面上,停放着紧挨的N 个相同的小木块,其中某两

2023河北、重庆、辽宁版物理高考第二轮专题练习--专题分层突破练3 力与曲线运动

2023河北、重庆、辽宁版物理高考第二轮专题 专题分层突破练3力与曲线运动 A组 1.(2021全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图,先将纽扣绕几圈,使穿过纽扣的两股细绳拧在一起,然后用力反复拉绳的两端,纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后,纽扣绕其中心的转速可达50 r/s,此时纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小约为() A.10 m/s2 B.100 m/s2 C.1 000 m/s2 D.10 000 m/s2 2.(多选)北京冬奥会报道中利用“AI+8K”技术,把全新的“时间切片”特技效果首次运用在8K直播中,更精准清晰地抓拍运动员比赛精彩瞬间,给观众带来全新的视觉体验。“时间切片”是一种类似于多次“曝光”的呈现手法。如图所示为某运动员在自由式滑雪大跳台比赛中某跳的“时间切片”特技图。忽略空气阻力,将运动员看作质点,其轨迹abc段为抛物线。已知起跳点a的速度大小为v,起跳点a与最高点b之间的高度差为h,重力加速度大小为g,下列说法正确的是() A.运动员从a到b的时间间隔与从b到c的时间间隔相同 B.运动员从a到b的时间为√2gh g C.运动员到达最高点时速度的大小为√v2-2gh D.运动员从a到b的过程中速度变化的大小为√2gh 3.(多选)(2022河北卷)如图,广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以O为圆心、R1和R2为半径的同心圆上,圆心处装有竖直细水管,其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节,以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时,喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用h1、v1、ω1和h2、v2、ω2表

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