2020年高三物理模块综合训练专题三 曲线运动【附答案】
高考物理力学知识点之曲线运动专项训练及解析答案
高考物理力学知识点之曲线运动专项训练及解析答案一、选择题1．如图所示，沿竖直杆以速度v匀速下滑的物体A通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B，细绳与竖直杆间的夹角为θ，则以下说法正确的是（）A．物体B向右做匀速运动B．物体B向右做加速运动C．物体B向右做减速运动D．物体B向右做匀加速运动2．光滑水平面上，小球m的拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法正确的是（）A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pb做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C．若拉力突然变大，小球将可能沿半径朝圆心运动D．若拉力突然变大，小球将可能沿轨迹Pc做近心运动3．如图所示，两根长度不同的细绳，一端固定于O点，另一端各系一个相同的小铁球，两小球恰好在同一水平面内做匀速圆周运动，则（）A．A球受绳的拉力较大B．它们做圆周运动的角速度不相等C．它们所需的向心力跟轨道半径成反比D．它们做圆周运动的线速度大小相等4．如图所示的皮带传动装置中，轮A和B固定在同一轴上，A、B、C分别是三个轮边缘的质点，且R A=R C=2R B，则三质点的向心加速度之比a A∶a B∶a C等于（）A．1∶2∶4B．2∶1∶2C．4∶2∶1D．4∶1∶45．质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管的直径，如v 图所示．已知小球以速度v通过最高点时对圆管的外壁的压力恰好为mg，则小球以速度2通过圆管的最高点时()．A．小球对圆管的内、外壁均无压力mgB．小球对圆管的内壁压力等于2mgC．小球对圆管的外壁压力等于2D．小球对圆管的内壁压力等于mg6．如图所示，质量为m的物体，以水平速度v0离开桌面，若以桌面为零势能面，不计空气阻力，则当它经过离地高度为h的A点时，所具有的机械能是( )A．mv02＋mg h B．mv02-mg hC．mv02＋mg (H-h) D．mv027．如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R：bc是半径为R的四分之一的圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球．始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g．小球从a点开始运动到其他轨迹最高点，机械能的增量为A．2mgRB．4mgRC．5mgRD．6mgR8．小明玩飞镖游戏时，从同一位置先后以速度v A和v B将飞镖水平掷出，依次落在靶盘上的A、B两点，如图所示，飞镖在空中运动的时间分别t A和t B．不计空气阻力，则（）A．v A＜v B，t A＜t BB．v A＜v B，t A＞t BC．v A＞v B，t A＞t BD．v A＞v B，t A＜t B9．一条小河宽100m，水流速度为8m/s，一艘快艇在静水中的速度为6m/s，用该快艇将人员送往对岸．关于该快艇的说法中正确的是（）A．渡河的最短时间为10sB．渡河时间随河水流速加大而增长C．以最短位移渡河，位移大小为100mD．以最短时间渡河，沿水流方向位移大小为400m 310．如图所示，在竖直平面内，直径为R的光滑半圆轨道和半径为R的光滑四分之一圆轨道水平相切于O点，O点在水平地面上。
2020届高考物理专题训练：曲线运动(两套 附详细答案解析)
高考物理专题训练：曲线运动（基础卷）一、 (本题共13小题，每小题4分，共52分。
在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～13题有多项符合题目要求。
全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．图为某运动员在水平冰面上滑行时的运动轨迹，图中关于运动员的速度方向和合力方向的画法可能正确的是( )【答案】D【解析】曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向，合力方向指向轨迹的凹面，选项D正确。
2．一质点受两个互成锐角的恒力F1和F2作用，由静止开始做匀加速直线运动，若运动过程中保持二力方向不变，但F1突然增大到F1＋ΔF，则质点以后( )A．继续做匀变速直线运动 B．在相等时间内速度的变化量一定相等C．可能做匀速直线运动 D．可能做变加速曲线运动【答案】B【解析】F1、F2为恒力，质点从静止开始做匀加速直线运动，F1增大到F1＋ΔF后仍为恒力，合力仍为恒力，加速度恒定，但合力的方向与速度方向不再共线，所以质点将做匀变速曲线运动，故A、C、D错；由加速度的定义式a＝ΔvΔt知，在相等时间Δt内Δv＝aΔt必相等，故B对。
3．如图所示，一质量为m的小滑块从半径为R的固定的粗糙圆弧形轨道的a点匀速率滑到b 点，则下列说法中正确的是( )A．它所受的合力的大小是恒定的 B．向心力的大小逐渐增大C．向心力的大小逐渐减小 D．向心加速度逐渐增大【答案】A【解析】滑块匀速率下滑，合力提供向心力，故滑块的合力、向心力、向心加速度的大小均不变，故选项A正确。
4．一个质量为m的小铁球从半径为R的固定半圆形轨道上端边缘由静止下滑，当滑到半圆形轨道底部时，半圆形轨道底部所受压力为铁球重力的3倍，则此时铁球的瞬时速度大小为( ) A．Rg B．gR C．2gR D．3gR【答案】C【解析】铁球滑到底部时，支持力与重力的合力提供向心力，有3mg－mg＝，解得v＝，C正确。
5．某人在距地面某一高度处以初速度v水平抛出一物体，物体落地时的速度大小为2v，则它在空中飞行的时间及抛出点距地面的高度分别为( )A．vg，22vg B．32vg，294vg C．3v，234vg D．3v，232vg【答案】D【解析】物体落地时，有(2v)2＝v2+，得v竖＝v，由于竖直方向的分运动是自由落体运动，得＝2gh，v竖＝gt，解得h＝，t＝，选项D正确。
物理曲线运动专项习题及答案解析
解得：
mg=m v2p R
vP gR 100.4 2m/s
（2）物块从 D 到 P 的过程，由机械能守恒定律得：
代入数据解得：
Ep=mg（sDC+sCB）sin37°+mgR（1+cos37°）+ 1 mvP2． 2
【答案】（1）滑块 B 与小球第一次碰前的速度为 95 m/s，碰后的速度为 0；（2）滑块 B
与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力 48N；（3）小球做完整圆周运动的次数为 10 次。 【解析】 【详解】 （1）滑块将要与小球发生碰撞时速度为 v1，碰撞后速度为 v1′，小球速度为 v2 根据能量守恒定律，得：
Ep=32.8J （3）为保证物块沿原轨道返回，物块滑到与圆弧轨道圆心等高处时速度刚好为零，根据能
量守恒定律得：
解得：
Ep=mg（sDC+s′CB）sin37°+mgR（1+cos37°）
s′CB=2.0m 点睛：本题综合考查了牛顿第二定律、机械能守恒定律的综合，关键是搞清物体运动的物
理过程；知道圆周运动向心力的来源，即径向的合力提供向心力．
mvC2 2
1 2
mvB2
代入数据解得：L=10m
2．如图所示，一质量 M=4kg 的小车静置于光滑水平地面上，左侧用固定在地面上的销钉 挡住。小车上表面由光滑圆弧轨道 BC 和水平粗糙轨道 CD 组成，BC 与 CD 相切于 C，圆弧 BC 所对圆心角 θ＝37°，圆弧半径 R=2.25m，滑动摩擦因数 μ=0.48。质量 m=1kg 的小物块 从某一高度处的 A 点以 v0＝4m/s 的速度水平抛出，恰好沿切线方向自 B 点进入圆弧轨道， 最终与小车保持相对静止。取 g＝10m/s2，sin37°=0.6，忽略空气阻力，求:
2020年高考物理曲线运动专项复习试卷(含答案)
2020年高考物理曲线运动专项复习试卷(名师精选预测试题+详细解析答案，值得下载)考生注意：1.本试卷共4页.2.答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上.3.本次考试时间90分钟，满分100分.4.请在密封线内作答，保持试卷清洁完整.一、单项选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分.在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确，选对得4分，选错得0分)1.在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献.关于科学家和他们的贡献，下列说法中不正确的是()A.伽利略首先将实验事实和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来B.笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献C.开普勒通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律D.牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量2.由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的()A.轨道半径可以不同B.质量可以不同C.轨道平面可以不同D.速率可以不同3.(2018·黑龙江齐齐哈尔模拟)如图1所示为一种叫做“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动很慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当“魔盘”转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会滑下.若“魔盘”半径为r，人与“魔盘”竖直壁间的动摩擦因数为μ，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动的过程中，下列说法正确的是(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()图1A.人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用B.如果转速变大，人与器壁之间的摩擦力变大C.如果转速变大，人与器壁之间的弹力变大D.“魔盘”的转速一定等于12πg μr4.返回式卫星在回收时一般采用变轨的方法：在远地点和近地点分别点火变轨，使其从高轨道进入椭圆轨道，再回到近地轨道，最后进入大气层落回地面.某次回收卫星的示意图如图2所示，则下列说法正确的是()图2A.不论在A点还是在B点，两次变轨前后，卫星的机械能都增加了B.卫星在轨道1上经过B点的加速度大于在轨道2上经过B点的加速度C.卫星在轨道2上运动时，经过A点时的动能大于经过B点时的动能D.卫星在轨道2上运动的周期小于在轨道3上运动的周期5.人站在平台上水平抛出一小球，球离手时的速度为v1，落地时速度为v2，不计空气阻力，图中能表示出速度矢量的演变过程的是()6.如图3所示为锥形齿轮的传动示意图，大齿轮带动小齿轮转动，大、小齿轮的角速度大小分别为ω1、ω2，两齿轮边缘处的线速度大小分别为v 1、v 2，则( )图3A.ω1<ω2，v 1＝v 2B.ω1>ω2，v 1＝v 2C.ω1＝ω2，v 1>v 2D.ω1＝ω2，v 1<v 27.(2018·甘肃天水一中段考)如图4所示是两颗仅在地球引力作用下绕地球运动的人造卫星轨道示意图，Ⅰ是半径为R 的圆轨道，Ⅱ为椭圆轨道，AB 为椭圆的长轴且AB ＝2R ，两轨道和地心在同一平面内，C 、D 为两轨道的交点.已知轨道Ⅱ上的卫星运动到C 点时速度方向与AB 平行，下列说法正确的是( )图4A.两个轨道上的卫星在C 点时的加速度相同B.两个轨道上的卫星在C 点时的向心加速度大小相等C.轨道Ⅱ上卫星的周期大于轨道Ⅰ上卫星的周期D.轨道Ⅱ上卫星从C 经B 运动到D 的时间与从D 经A 运动到C 的时间相等8.如图5所示，水平圆盘可绕过圆心的竖直轴转动，质量相等的A 、B 两物块静置于水平圆盘的同一直径上.A与竖直轴距离为2L，连接A、B两物块的轻绳长为3L，轻绳不可伸长.现使圆盘绕竖直轴匀速转动，两物块始终相对圆盘静止，则()图5A.A物块所受摩擦力一定指向圆心B.B物块所受摩擦力一定指向圆心C.A物块所受摩擦力一定背离圆心D.B物块所受摩擦力一定背离圆心9.双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动.研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化.若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，双星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为()A.n3k2T B.n3k T C.n2k T D.nk T二、多项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分.在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 10.假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么()A.地球的公转周期大于火星的公转周期B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度C.地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度11.(2018·河北、山西、河南三省联考)如图6所示竖直截面为半圆形的容器，O为圆心，且AB为沿水平方向的直径.一物体在A点以向右的水平初速度v抛出，与此同时另一物A抛出，两物体都落到容器的同一点P.已知∠BAP＝37°，体在B点以向左的水平初速度vB不计空气阻力，下列说法正确的是()图6A.B比A先到达P点B.两物体一定同时到达P点C.抛出时，两物体的速度大小之比为v A∶v B＝16∶9D.抛出时，两物体的速度大小之比为v A∶v B＝4∶112.如图7所示，小滑块a从倾角为θ＝60°的固定粗糙斜面顶端以速度v1沿斜面匀速下滑，同时将另一小滑块b在斜面底端正上方与小滑块a等高处以速度v水平向左抛出，两滑2块恰在斜面中点P处相遇，不计空气阻力，则下列说法正确的是()图7A.v1∶v2＝2∶1B.v1∶v2＝1∶1C.若小滑块b以速度2v2水平向左抛出，则两滑块仍能相遇D.若小滑块b以速度2v2水平向左抛出，则小滑块b落在斜面上时，小滑块a在小滑块b 的下方13.如图8，在水平圆盘上放有质量分别为m、m、2m的可视为质点的三个物体A、B、C，圆盘可绕垂直圆盘的中心轴OO′转动.三个物体与圆盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.三个物体与轴O共线且OA＝OB＝BC＝r，现将三个物体用轻质细线相连，保持细线伸直且恰无张力.当圆盘从静止开始转动，角速度极其缓慢地增大，则对于这个过程，下列说法正确的是()图8A.A、B两个物体同时达到最大静摩擦力B.B、C两个物体的静摩擦力先增大后不变，A物体所受的静摩擦力先增大后减小再增大C.当ω>μgr时整体会发生滑动D.当μg2r<ω<μgr时，在ω增大的过程中B、C间的拉力不断增大14.(2017·天津和平质量调查)航天器关闭动力系统后沿如图9所示的椭圆轨道绕地球运动，A、B分别是轨道上的近地点和远地点，A位于地球表面附近.若航天器所受阻力不计，以下说法正确的是()图9A.航天器运动到A点时的速度等于第一宇宙速度B.航天器由A运动到B的过程中万有引力做负功C.航天器由A运动到B的过程中机械能不变D.航天器在A点的加速度小于在B点的加速度15.已知某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地运行的周期为T，卫星运行方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方，假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道(如图10)，近地点B到地心距离为r2.设卫星由A到B运动的时间为t，地球自转周期为T，不计空气阻力，则()图10A.T ＝38T 0B.t ＝r 1＋r 2T 4r 1 r 1＋r 22r 1C.卫星在图中椭圆轨道由A 到B 时，机械能增大D.卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中，机械能不变三、非选择题(本题共4小题，共34分)16.(6分)(2015·全国卷Ⅰ·22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验.所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R ＝0.20 m).图11完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图11(a)所示，托盘秤的示数为1.00 kg ；(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为_____ kg ；(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m ；多次从同一位置释放小车，记录各次的m 值如下表所示：(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为________ N ；小车通过最低点时的速度大小为________ m/s.(重力加速度大小取9.80 m/s 2，计算结果保留2位有效数字)17.(8分)质量为m 的卫星发射前静止在地球赤道表面.假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R .(1)已知地球质量为M ，自转周期为T ，引力常量为G ，求此时卫星对地表的压力F N 的大小.(2)卫星发射后先在近地轨道上运行(轨道离地面的高度可忽略不计)，运行的速度大小为v 1，之后经过变轨成为地球的同步卫星，此时离地面高度为H ，运行的速度大小为v 2.①求比值v 1v 2； ②若卫星发射前随地球一起自转的速度大小为v 0，通过分析比较v 0、v 1、v 2三者的大小关系.18.(10分)(2018·福建师范大学附中期中)如图12所示，滑板运动员从倾角为53°的斜坡顶端滑下，滑下的过程中他突然发现在斜面底端有一高h＝1.4 m、宽L＝1.2 m的长方体障碍物，为了不触及这个障碍物，他必须在距水平地面高度H＝3.2 m的A点沿水平方向跳起离开斜面(竖直方向的速度变为0).已知运动员的滑板与斜面间的动摩擦因数μ＝0.1，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.(已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求：图12(1)运动员在斜面上滑行的加速度的大小；(2)若运动员不触及障碍物，他从斜面上起跳后到落至水平面的过程所经历的时间；(3)运动员为了不触及障碍物，他从A点沿水平方向起跳的最小速度.19.(10分)“嫦娥一号”探月卫星的成功发射，实现了中华民族千年奔月的梦想.假若我国的航天员登上某一星球并在该星球表面上做了如图13所示的力学实验：让质量为m＝1.0 kg＝1 m/s的初速度从倾角为53°的斜面AB的顶点A滑下，到达的小滑块(可视为质点)以vB点后恰好能沿倾角为37°的斜面到达C点.不计滑过B点时的机械能损失，滑块与斜面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，测得A、C两点离B点所在水平面的高度分别为h＝1.2 m，1h2＝0.5 m.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，不计该星球的自转以及其他星球对它的作用.图13(1)求该星球表面的重力加速度g；(2)若测得该星球的半径为R＝6×106 m，航天员要在该星球上发射一颗探测器绕其做匀速圆周运动，则探测器运行的最大速度为多少？(3)若测得该星球的半径为R＝6×106m，取地球半径R0＝6.4×106m，地球表面的重力加速度g0＝10 m/s2，求该星球的平均密度与地球的平均密度之比ρρ0.答案精析1.D2.B [不同国家的同步卫星都具有相同的轨道半径、速率、轨道平面、角速度、周期等，故选B.]3.C [人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力，故A 错误；人在竖直方向受到重力和摩擦力，二力平衡，则知转速变大时，人与器壁之间的摩擦力不变，故B 错误；如果转速变大，由F ＝mrω2，知人与器壁之间的弹力变大，故C 正确；人恰好“贴”在“魔盘”上时，有mg ≤F fmax ，F N ＝mr (2πn )2，又F fmax ＝μF N ，解得转速为n ≥12πgμr ，故D 错误.]4.C [不论是在A 点还是在B 点的两次变轨前后，都要减速，前者做圆周运动，后者做向心运动，故机械能都要减小，故A 错误；卫星变轨前后都是只有万有引力来提供加速度，加速度a ＝GMr 2，即变轨前后的加速度是相等的，故B 错误；根据开普勒第二定律可知卫星在远地点B 的速度小于在近地点A 的速度，所以在轨道2上经过A 点时的动能大于经过B 点时的动能，故C 正确；由开普勒第三定律a 3T 2＝k 知，卫星在轨道2上运动的周期大于在轨道3上运动的周期，故D 错误.] 5.C 6.A7.A [在C 点，地球对两个轨道上卫星的万有引力相同，故在C 点时的加速度相同，地球对轨道Ⅰ上的卫星的万有引力提供向心力，而轨道Ⅱ上卫星的向心力由万有引力的分力提供，故轨道Ⅰ上的卫星的向心加速度大于轨道Ⅱ上卫星的向心加速度，选项A 正确，选项B 错误；由开普勒第三定律r 3T 2＝k ，轨道Ⅰ上卫星的周期T 1＝R 3k ，轨道Ⅱ上卫星的周期T 2＝⎝⎛⎭⎫AB 23k ＝R 3k ，故轨道Ⅱ上卫星的周期等于轨道Ⅰ上卫星的周期，选项C 错误；轨道Ⅱ上卫星从C 经B 运动到D 的平均速度小于从D 经A 运动到C 的平均速度，故从C 经B 运动到D 的时间大于从D 经A 运动到C 的时间，选项D 错误.]8.A9.B [如图所示，设两恒星的质量分别为M 1和M 2，轨道半径分别为r 1和r 2.根据万有引力定律及牛顿第二定律可得G M 1M 2r 2＝M 1⎝⎛⎭⎫2πT 2r 1＝M 2⎝⎛⎭⎫2πT 2r 2，解得G M 1＋M 2r 2＝⎝⎛⎭⎫2πT 2(r 1＋r 2)，即G M r 3＝⎝⎛⎭⎫2πT 2，当两星的总质量变为原来的k 倍，它们之间的距离变为原来的n 倍时，有G kMnr 3＝⎝⎛⎭⎫2πT ′2，联立得T ′＝n 3k T ，选项B 正确.]10.CD11.BC [两物体同时抛出，都落到P 点，由平抛运动规律可知两物体下落了相同的竖直高度，由H ＝gt 22，得t ＝2Hg，同时到达P 点，A 错误，B 正确.在水平方向，抛出的水平距离之比等于抛出速度之比，设圆的半径为R ，由几何关系得x AM ＝2R cos 237°，而x BM ＝x MP tan 37°，x MP ＝x AP sin 37°，x AP ＝2R cos 37°，联立上述表达式得x AM ∶x BM ＝16∶9，C 正确，D 错误.]12.AD [两小滑块恰在斜面中点P 相遇，由几何关系可知两小滑块水平位移相等，有v 1t sin 30°＝v 2t ，解得v 1∶v 2＝2∶1，选项A 正确，B 错误.小滑块b 以速度2v 2水平向左抛出时，若没有斜面，将到达与P 点等高的B 点；若有斜面则落在斜面上A 点，如图所示.设斜面长为2L ，小滑块b 在水平方向做匀速直线运动，由几何知识得，其运动到A 点的水平位移大于2L 3，且水平分速度大小等于v 1，小滑块b 运动到A 点的时间t b ＞2L 3v 1，由几何关系有，小滑块a 运动到A 点的位移小于2L 3，则其运动到A 点的时间t a ＜2L3v 1，t b＞t a ，两小滑块不能相遇，小滑块b 运动到A 点时，小滑块a 已经运动到A 点下方，选项C 错误，D 正确.]13.BCD [当圆盘转速增大时，静摩擦力提供向心力，三个物体的角速度相等，由F 0＝mω2r ，由于C 的半径最大，质量最大，故C 所需要的向心力增加最快，最先达到最大静摩擦力，此时μ(2m )g ＝2m ·2rω12，解得ω1＝μg2r，当C 的摩擦力达到最大静摩擦力之后，BC 间细线开始提供拉力，B 的摩擦力增大，达到最大静摩擦力后，A 、B 之间细线开始有力的作用，随着角速度增大，A 的摩擦力将减小到零然后反向增大，当A 的摩擦力也达到最大时，且BC 间细线的拉力大于A 、B 整体的摩擦力时物体将会出现相对滑动，此时A 与B 还受到细线的拉力，对C 有F T ＋μ·2mg ＝2m ·2rω22，对A 、B 整体有F T ＝2μmg ，解得ω2＝μgr ，当ω2>μgr 时整体会发生滑动.]14.BC [由于A 点位于地球表面附近，若航天器以R A 为半径做圆周运动时，速度应为第一宇宙速度，现航天器过A 点做离心运动，则其过A 点时的速度大于第一宇宙速度，A 项错误.由A 到B 高度增加，万有引力做负功，B 项正确.航天器由A 到B 的过程中只有万有引力做功，机械能守恒，C 项正确.由G Mm R 2＝ma ，可知a A ＝GM R A2，a B ＝GMR B2，又R A <R B ，则a A >a B ，D 项错误.]15.AB [根据题意有：2πT ·3T 0－2πT 0·3T 0＝5·2π，得T ＝38T 0，所以A 正确；由开普勒第三定律有⎣⎡⎦⎤12r 1＋r 23t2＝r 13T 2，得t ＝r 1＋r 2T4r 1 r 1＋r 22r 1，所以B 正确；卫星在椭圆轨道中运行时，机械能是守恒的，所以C 错误；卫星从圆轨道进入椭圆轨道过程中在A 点需点火减速，卫星的机械能减小，所以D 错误.] 16.(2)1.40 (4)7.9 1.4解析 (2)由题图(b)可知托盘秤量程为10 kg ，指针所指的示数为1.40 kg.(4)由多次测出的m 值，利用平均值可求得m ＝1.81 kg.而模拟器的重力为G ＝m 0g ＝9.8 N ，所以小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为F N ＝mg －m 0g ≈7.9 N ；根据径向合力提供向心力，即7.9 N －(1.40－1.00)×9.8 N ＝0.4v 2R ，解得v ≈1.4 m/s. 17.(1)G Mm R 2－m 4π2RT2 (2)①R ＋HR②v 1>v 2>v 0 解析 (1)卫星静止在地球赤道表面时，随地球一起做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得G Mm R 2－F N ′＝m 4π2R T 2， 解得F N ′＝G Mm R 2－m 4π2RT 2.根据牛顿第三定律可知卫星对地表的压力 F N ＝F N ′＝G Mm R 2－m 4π2RT2.(2)①卫星围绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有G Mm R 2＝m v 12R ，GMm R ＋H 2＝m v 22R ＋H ， 解得v 1v 2＝R ＋HR. ②同步卫星与地球自转的角速度相等，而半径大于地球半径，根据v ＝ωr 可知v 2>v 0，由①知v 1>v 2，所以v 1>v 2>v 0. 18.(1)7.4 m/s 2 (2)0.8 s (3)6.0 m/s解析 (1)设运动员连同滑板的质量为m ，运动员在斜面上滑行的过程中，根据牛顿第二定律有mg sin 53°－μmg cos 53°＝ma ，解得运动员在斜面上滑行的加速度a ＝7.4 m/s 2. (2)运动员从斜面上起跳后沿竖直方向做自由落体运动， 根据自由落体运动规律有H ＝12gt 2，解得t ＝0.8 s.(3)为了不触及障碍物，运动员以速度v 沿水平方向起跳后竖直下落高度为H －h 时，他沿水平方向运动的距离为H tan 53°＋L ，设该段时间为t ′，则H －h ＝12gt ′2，Htan 53°＋L ＝vt ′，解得v ＝6.0 m/s.19.(1)6 m/s 2 (2)6×103 m/s (3)0.64解析 (1)小滑块从A 到C 的过程中，由动能定理得mg (h 1－h 2)－μmg cos 53°·h 1sin 53°－μmg cos 37°·h 2sin 37°＝0－12mv 02，代入数据解得g ＝6 m/s 2. (2)设探测器质量为m ′，探测器绕该星球表面做匀速圆周运动时运行速度最大，由牛顿第二定律和万有引力定律得 G Mm ′R 2＝m ′v 2R ， 又G Mm ′R 2＝m ′g ， 解得v ＝gR ＝6×103 m/s. (3)由星球密度ρ＝M43πR 3和GM ＝gR 2得该星球的平均密度与地球的平均密度之比为ρρ0＝gR 0g 0R ，代入数据解得ρρ0＝0.64.。
(物理)物理曲线运动练习题含答案含解析
（物理）物理曲线运动练习题含答案含解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B 上，木板B 固定在水平地面上，一个质量为3m 小球A 静止在木板B 上圆形轨道的左侧．一质量为m 的子弹以速度v 0水平射入小球并停留在其中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为R ，木板B 和圆形轨道总质量为12m ，重力加速度为g ，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求：(1)子弹射入小球的过程中产生的内能；(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力；(3)为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围．【答案】(1)2038mv (2) 2164mv mg R+(3)042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤【解析】本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题． (1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：01(3)mv m m v =+ 由能量守恒定律得：220111422Q mv mv =-⨯ 代入数值解得：2038Q mv =(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式得211(3)(3)m m v F m m g R+-+=以木板为对象受力分析得2112F mg F =+ 根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F 2木板对水平面的压力的大小202164mv F mg R=+(3)小球不脱离圆形轨有两种可能性：①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R由机械能守恒定律得：()()211332m m v m m gR +≤+解得：042v gR ≤②若小球能通过圆形轨道的最高点小球能通过最高点有：22(3)(3)m m v m m g R++≤由机械能守恒定律得：221211(3)2(3)(3)22m m v m m gR m m v +=+++ 代入数值解得：045v gR ≥要使木板不会在竖直方向上跳起，木板对球的压力：312F mg ≤在最高点有：233(3)(3)m m v F m m g R+++=由机械能守恒定律得：221311(3)2(3)(3)22m m v m m gR m m v +=+++ 解得：082v gR ≤综上所述为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，子弹速度的范围是042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤2．如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘3.2m 处放着一质量为0.1kg 的小铁球（可看作质点），铁球与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2．现用水平向右推力F =1.0N 作用于铁球，作用一段时间后撤去。
高中物理曲线运动专项训练及答案及解析
高中物理曲线运动专项训练及答案及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如图，在竖直平面内，一半径为R 的光滑圆弧轨道ABC 和水平轨道PA 在A 点相切．BC 为圆弧轨道的直径．O 为圆心，OA 和OB 之间的夹角为α，sinα=35，一质量为m 的小球沿水平轨道向右运动，经A 点沿圆弧轨道通过C 点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C 点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零．重力加速度大小为g ．求：（1）水平恒力的大小和小球到达C 点时速度的大小； （2）小球到达A 点时动量的大小； （3）小球从C 点落至水平轨道所用的时间． 【答案】（15gR（223m gR （3355R g 【解析】试题分析 本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力．解析（1）设水平恒力的大小为F 0，小球到达C 点时所受合力的大小为F ．由力的合成法则有tan F mgα=① 2220()F mg F =+②设小球到达C 点时的速度大小为v ，由牛顿第二定律得2v F m R=③由①②③式和题给数据得034F mg =④5gRv =（2）设小球到达A 点的速度大小为1v ，作CD PA ⊥，交PA 于D 点，由几何关系得 sin DA R α=⑥(1cos CD R α=+）⑦由动能定理有22011122mg CD F DA mv mv -⋅-⋅=-⑧由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A 点的动量大小为 1232m gR p mv ==⑨ （3）小球离开C 点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g ．设小球在竖直方向的初速度为v ⊥，从C 点落至水平轨道上所用时间为t ．由运动学公式有212v t gt CD ⊥+=⑩ sin v v α⊥=由⑤⑦⑩式和题给数据得355R t g=点睛 小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型，此题将小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动有机结合，经典创新．2．一质量M =0.8kg 的小物块，用长l =0.8m 的细绳悬挂在天花板上，处于静止状态．一质量m =0.2kg 的粘性小球以速度v 0=10m/s 水平射向小物块，并与物块粘在一起，小球与小物块相互作用时间极短可以忽略．不计空气阻力，重力加速度g 取10m/s 2．求：（1）小球粘在物块上的瞬间，小球和小物块共同速度的大小； （2）小球和小物块摆动过程中，细绳拉力的最大值； （3）小球和小物块摆动过程中所能达到的最大高度． 【答案】（1）=2.0/v m s 共 （2）F=15N (3)h=0.2m 【解析】（1）因为小球与物块相互作用时间极短，所以小球和物块组成的系统动量守恒．0)(mv M m v =+共得:=2.0/v m s 共（2）小球和物块将以v 共 开始运动时，轻绳受到的拉力最大，设最大拉力为F ，2()()v F M m g M m L-+=+共得:15F N =（3）小球和物块将以v 共为初速度向右摆动，摆动过程中只有重力做功，所以机械能守恒，设它们所能达到的最大高度为h ，根据机械能守恒：21+)()2m M gh m M v =+共（解得:0.2h m =综上所述本题答案是: （1）=2.0/v m s 共 （2）F=15N (3)h=0.2m 点睛:（1）小球粘在物块上，动量守恒．由动量守恒，得小球和物块共同速度的大小． （2）对小球和物块合力提供向心力，可求得轻绳受到的拉力（3）小球和物块上摆机械能守恒．由机械能守恒可得小球和物块能达到的最大高度．3．儿童乐园里的弹珠游戏不仅具有娱乐性还可以锻炼儿童的眼手合一能力。
高中物理曲线运动专项训练及答案
高中物理曲线运动专项训练及答案一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如下图，竖直圆形轨道固定在木板 B 上，木板 B 固定在水平川面上，一个质量为3m 小球 A 静止在木板 B 上圆形轨道的左边．一质量为m 的子弹以速度v0水平射入小球并停留在此中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为 R，木板 B 和圆形轨道总质量为12m，重力加快度为g，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求：(1)子弹射入小球的过程中产生的内能；(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力；(3)为保证小球不离开圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围．32mv024 2gR 或 45gR v0 8 2gR【答案】 (1)mv0(2) 16mg(3) v084R【分析】此题观察完整非弹性碰撞、机械能与曲线运动相联合的问题．(1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：mv0 (m3m)v1由能量守恒定律得：Q 1mv0214mv12 22代入数值解得： Q3mv028(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式(m3m)v12得F1(m3m) gR以木板为对象受力剖析得F212mg F1依据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F2木板对水平面的压力的大小F216mg mv024R(3)小球不离开圆形轨有两种可能性：① 若小球滑行的高度不超出圆形轨道半径R由机械能守恒定律得：1m 3m v12m 3m gR2解得： v0 4 2gR② 若小球能经过圆形轨道的最高点小球能经过最高点有：(m 3m)v (m 3m) gR22由机械能守恒定律得：1(m 3m)v122(m 3m)gR1( m 3m)v22 22代入数值解得：v0 4 5gR要使木板不会在竖直方向上跳起，木板对球的压力：F312mg(m 3m)v 在最高点有：F3(m 3m)gR 2 3由机械能守恒定律得：1(m 3m)v122(m 3m)gR1( m 3m)v32 22解得：v08 2gR综上所述为保证小球不离开圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，子弹速度的范围是v0 4 2gR 或 4 5gR v08 2gR2．如下图，圆滑轨道CDEF 是一“过山车”的简化模型，最低点D 处入、出口不重合，E 点是半径为 R 0.32m 的竖直圆轨道的最高点，DF 部分水平，尾端 F 点与其右边的水平传递带光滑连结，传递带以速率v=1m/s 逆时针匀速转动，水平部分长度L=1m．物块B 静止在水平面的最右端 F 处．质量为m A1kg 的物块A从轨道上某点由静止开释，恰巧经过竖直圆轨道最高点 E ，而后与B发生碰撞并粘在一同．若 B 的质量是 A 的 k 倍， A、B 与传递带的动摩擦因数都为0.2 ，物块均可视为质点，物块 A 与物块B的碰撞时间极短，取 g10m / s2．求：（1）当k 3时物块A、B碰撞过程中产生的内能；（2）当 k=3 时物块A、B在传递带上向右滑行的最远距离；（3）议论k在不一样数值范围时，A、B 碰撞后传递带对它们所做的功W 的表达式．k 22k15【答案】（1） 6J（ 2） 0.25m（ 3）①W2 k 1 J ②W12 k【分析】（1）设物块 A 在 E 的速度为v0，由牛顿第二定律得：m A g m A v02①，R设碰撞前 A 的速度为v1．由机械能守恒定律得：2m A gR 1m A v021m A v12② ，22联立并代入数据解得：v14m / s③；设碰撞后A、B速度为 v2，且设向右为正方向，由动量守恒定律得m A v1 m A m2 v2④；解得： v2m A v1141m / s⑤；m A m B 1 3由能量转变与守恒定律可得：Q 1m A v121m A m B v22⑥，代入数据解得Q=6J⑦；22（2）设物块 AB 在传递带上向右滑行的最远距离为s，由动能定理得：m A m B gs 1m A m B v22⑧，代入数据解得s0.25m ⑨；2（3）由④式可知：v2m A v14m / s ⑩；m A m B1k （i ）假如 A、 B 能从传递带右边走开，一定知足1m A m B v22m A m B gL ，2解得： k＜ 1，传递带对它们所做的功为：W m A m B gL 2 k1 J；（ii ）（ I）当v2v 时有：k 3，即 AB 返回到传递带左端时速度仍为v2；由动能定理可知，这个过程传递带对AB 所做的功为： W=0J，（II）当0 k时， AB 沿传递带向右减速到速度为零，再向左加快，当速度与传递带速度相等时与传递带一同匀速运动到传递带的左边．在这个过程中传递带对AB 所做的功为W1m A m B v21m A m B v22，22k 22k15解得 Wk1；2【点睛】此题观察了动量守恒定律的应用，剖析清楚物体的运动过程是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、动量守恒定律、动能定理即可解题；解题时注意议论，不然会漏解． A 恰巧经过最高点E，由牛顿第二定律求出 A 经过 E 时的速度，由机械能守恒定律求出 A 与 B 碰撞前的速度，A、B 碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律求出碰撞过程产生的内能，应用动能定理求出向右滑行的最大距离．依据A、B 速度与传送带速度间的关系剖析AB 的运动过程，依据运动过程应用动能定理求出传递带所做的功．3．水平抛出一个物体，当抛出 1 秒后，它的速度方向与水平方向成45°角，落地时，速度方向与水平方向成60°角，（ g 取 10m/s 2）。
高中物理曲线运动试题(有答案和解析)含解析
高中物理曲线运动试题( 有答案和分析 ) 含分析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1． 有一水平搁置的圆盘，上边放一劲度系数为 k 的弹簧，如下图，弹簧的一端固定于轴O 上，另一端系一质量为m 的物体 A ，物体与盘面间的动摩擦因数为μ，开始时弹簧未发生形变，长度为 l ．设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力．求：（1）盘的转速ω 多大时，物体 A 开始滑动？（2）当转速迟缓增大到2 ω 时， A 仍随圆盘做匀速圆周运动，弹簧的伸长量△x 是多少？【答案】（ 1）g 3 mgl （ 2） 4 mglkl 【分析】【剖析】（1）物体 A 随圆盘转动的过程中，若圆盘转速较小，由静摩擦力供给向心力；当圆盘转速较大时，弹力与摩擦力的协力供给向心力．物体A 刚开始滑动时，弹簧的弹力为零，静摩擦力达到最大值，由静摩擦力供给向心力，依据牛顿第二定律求解角速度 ω0 ．（ 2）当角速度达到 2 ω0 时，由弹力与摩擦力的协力供给向心力，由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量 △x ． 【详解】若圆盘转速较小，则静摩擦力供给向心力，当圆盘转速较大时，弹力与静摩擦力的协力供给向心力．（ 1）当圆盘转速为 n 0 时， A 马上开始滑动，此时它所受的最大静摩擦力供给向心力，则有：μmg ＝ ml ω02，解得： ω0=g ．l即当 ω0g时物体 A 开始滑动．＝l（ 2）当圆盘转速达到 2 ω0 时，物体遇到的最大静摩擦力已不足以供给向心力，需要弹簧的弹力来增补，即： μmg +k △x ＝ mr ω12， r=l+△x解得： Vx ＝3 mglkl 4 mg【点睛】当物体相关于接触物体刚要滑动时，静摩擦力达到最大，这是常常用到的临界条件．此题重点是剖析物体的受力状况．2．如下图 ,固定的圆滑平台上固定有圆滑的半圆轨道,轨道半径R=0.6m, 平台上静止搁置着两个滑块A、B,m A=0.1kg,m B=0.2kg,两滑块间夹有少许炸药,平台右边有一带挡板的小车,静止在圆滑的水平川面上．小车质量为M=0.3kg,车面与平台的台面等高,小车的上表面的右边固定一根轻弹簧 ,弹簧的自由端在Q 点,小车的上表面左端点 P 与 Q 点之间是粗拙的,PQ 间距离为 L 滑块 B 与 PQ 之间的动摩擦因数为μ=0.2,Q 点右边表面是圆滑的．点燃炸药后,A、B 分别瞬时 A 滑块获取向左的速度v A=6m/s, 而滑块 B 则冲向小车．两滑块都能够看作质点,炸药的质量忽视不计 ,爆炸的时间极短 ,爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上,且g=10m/s2．求 :(1)滑块 A 在半圆轨道最高点对轨道的压力;(2)若 L=0.8m, 滑块 B 滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能；(3)要使滑块 B 既能挤压弹簧 ,又最后没有滑离小车,则小车上PQ 之间的距离L 应在什么范围内【答案】（ 1） 1N，方向竖直向上（2）E P0.22 J （3）0．675m＜L＜1．35m【分析】【详解】(1)A 从轨道最低点到轨道最高点由机械能守恒定律得：1m A v A21m A v2m A g 2R22在最高点由牛顿第二定律：m A g F N m A滑块在半圆轨道最高点遇到的压力为：F N=1N v2 R由牛顿第三定律得：滑块对轨道的压力大小为1N，方向向上（2）爆炸过程由动量守恒定律：m A v A m B v B解得： v B=3m/s滑块 B 冲上小车后将弹簧压缩到最短时，弹簧拥有最大弹性势能，由动量守恒定律可知：m B v B（ m B M )v共由能量关系：E P 1m B v B21(m B M )v共2 - m BgL22解得 E P=0.22J(3)滑块最后没有走开小车，滑块和小车拥有共同的末速度，设为u，滑块与小车构成的系统动量守恒，有：m B v B（ m B M )v若小车 PQ 之间的距离 L 足够大，则滑块还没与弹簧接触就已经与小车相对静止，设滑块恰巧滑到 Q 点，由能量守恒定律得：m B gL11m B v B21(m B M )v2 22联立解得：L1=1.35m若小车 PQ 之间的距离 L 不是很大，则滑块必定挤压弹簧，因为Q 点右边是圆滑的，滑块必定被弹回到PQ 之间，设滑块恰巧回到小车的左端P 点处，由能量守恒定律得：2 m B gL21m B v B21(m B M )v2 22联立解得：L2=0.675m综上所述，要使滑块既能挤压弹簧，又最后没有走开小车，PQ 之间的距离L 应知足的范围是 0.675m ＜L＜ 1.35m3．如下图，水平长直轨道AB 与半径为R=0.8m 的圆滑1 竖直圆轨道BC 相切于B， BC 4与半径为r=0.4m 的圆滑1 竖直圆轨道CD相切于C，质量m=1kg 的小球静止在 A 点，现用4F=18N 的水平恒力向右拉小球，在抵达AB 中点时撤去拉力，小球恰能经过球与水平面的动摩擦因数μ=0.2，取 g=10m/s 2．求：D 点．已知小（1）小球在 D 点的速度 v D大小；（2）小球在 B 点对圆轨道的压力 N B大小；（3） A、B 两点间的距离 x．【答案】 (1) v D2m / s（ 2）45N (3)2m【分析】【剖析】【详解】（1）小球恰巧过最高点D，有：mg m v D2r解得： v D2m/s（2）从 B 到 D ，由动能定理：mg(R r )1mv D 21mv B 222设小球在 B 点遇到轨道支持力为 N ，由牛顿定律有：N mgmN B =Nv 2BR联解③④⑤得： N=45N（3）小球从 A 到 B ，由动能定理：Fxmgx1mv B 222解得： x 2m故此题答案是： (1) v D 2m / s （ 2） 45N (3)2m 【点睛】利用牛顿第二定律求出速度，在利用动能定理求出加快阶段的位移，4． 如下图，在圆滑的圆锥体顶部用长为的细线悬挂一质量为 的小球， 因锥体固定在水平面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为，物体绕轴线在水平面内做匀速圆周运动，小球静止时细线与母线给好平行，已知，重力加快度 g 取 若北小球运动的角速度，求此时细线对小球的拉力大小。