2022年高三物理二轮复习 专题限时练3 第1部分 专题3 力与曲线运动（一）-平抛和圆周运动

2022年高三物理二轮复习 专题限时练3 第1部分 专题3 力与曲线运动（一）-平抛和圆周运动一、选择题(本题共8小题，每小题6分在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分)1(xx山东高考)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315.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，最后两球同时落地不计空气阻力，取重力加速度的大小g10 m/s2.可求得h等于()图315A1.25 mB2.25 mC3.75 mD4.75 m2.如图316所示，长为L的轻直棒一端可绕固定轴O转动，另一端固定一质量为m的小球，小球搁在水平升降台上，升降平台以速度v匀速上升，下列说法正确的是 ()图316A小球做匀速圆周运动B当棒与竖直方向的夹角为时，小球的速度为C棒的角速度逐渐增大D当棒与竖直方向的夹角为时，棒的角速度为3(xx天津高考)未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图317所示当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力为达到上述目的，下列说法正确的是()图317A旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小4(xx浙江高考)如图318所示为足球球门，球门宽为L.一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起，将足球顶入球门的左下方死角(图中P点)球员顶球点的高度为h.足球做平抛运动(足球可看成质点，忽略空气阻力)，则()图318A足球位移的大小xB足球初速度的大小v0C足球末速度的大小vD足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tan 5如图319所示，两次船头垂直对岸渡河时船相对于水的速度大小和方向都不变，已知第一次实际航程为A至B，位移为x1，实际航速为v1，所用时间为t1；由于水速增大，第二次实际航程为A至C，位移为x2，实际航速为v2，所用时间为t2，则()图319At2t1，v2Bt2t1，v2Ct2t1，v2Dt2t1，v26.如图320是小球做平抛运动的一段轨迹，P、Q点在轨迹上已知P点的坐标为(30，15)，Q点的坐标为(60，40)，小球质量为0.2 kg，取重力加速度g10 m/s2，抛出点所在水平面为零势能参考平面，则()图320A小球做平抛运动的初动能为0.9 JB小球从P运动到Q的时间为1 sC小球在P点时的重力势能为0.4 JD小球经过P点的速度为 m/s7(xx浙江高考)如图321所示为赛车场的一个水平“U”形弯道，转弯处为圆心在O点的半圆，内外半径分别为r和2r.一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达AB线，有如图所示的、三条路线，其中路线是以O为圆心的半圆，OOr.赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力为Fmax.选择路线，赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大)，则()图321A选择路线，赛车经过的路程最短B选择路线，赛车的速率最小C选择路线，赛车所用时间最短D、三条路线的圆弧上，赛车的向心加速度大小相等8如图322甲所示，轻杆一端与质量为1 kg、可视为质点的小球相连，另一端可绕光滑固定轴在竖直平面内自由转动现使小球在竖直平面内做圆周运动，经最高点开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度v随时间t的变化关系如图乙所示，A、B、C三点分别是图线与纵轴、横轴的交点，图线上第一周期内的最低点，这三点的纵坐标分别是1、0、5.g取10 m/s2，不计空气阻力下列说法中正确的是()图322A轻杆的长度为0.6 mB小球经最高点时，杆对它的作用力方向竖直向上 CB点对应时刻小球的速度为3 m/sD曲线AB段与坐标轴所围图形的面积为0.5 m二、计算题(本题共2小题，共计32分解答过程要有必要的文字说明和解题步骤)9(14分)(xx浙江高考)如图323所示，装甲车在水平地面上以速度v020 m/s沿直线前进，车上机枪的枪管水平，距地面高为h1.8 m在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶，其底边与地面接触枪口与靶距离为L时，机枪手正对靶射出第一发子弹，子弹相对于枪口的初速度为v800 m/s.在子弹射出的同时，装甲车开始匀减速运动，行进s90 m后停下装甲车停下后，机枪手以相同方式射出第二发子弹(不计空气阻力，子弹看成质点，重力加速度g10 m/s2)图323(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小；(2)当L410 m时，求第一发子弹的弹孔离地的高度，并计算靶上两个弹孔之间的距离；(3)若靶上只有一个弹孔，求L的范围10(18分)如图324所示，一个圆弧形光滑细圆管轨道ABC，放置在竖直平面内，轨道半径为R，在A点与水平地面AD相接，地面与圆心O等高，MN是放在水平地面上长为3R、厚度不计的垫子，左端M正好位于A点将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处管口正上方某处由静止释放，不考虑空气阻力图324(1)若小球从C点射出后恰好能落到垫子的M端，则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何？(2)欲使小球能通过C点落到垫子上，小球离A点的高度的取值范围是多少？【详解答案】1A根据两球同时落地可得，代入数据得h1.25 m，选项A正确2D棒与平台接触点(即小球)的运动可视为竖直向上的匀速运动和沿平台向左的运动的合成小球的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上方，如图所示设棒的角速度为，则合速度v实L，沿竖直向上方向上的速度分量等于v，即Lsin v，所以，小球速度为v实L由此可知棒(小球)的角速度随棒与竖直方向的夹角的增大而减小，小球做角速度越来越小的变速圆周运动3B旋转舱对宇航员的支持力提供宇航员做圆周运动的向心力，即mgm2r，解得，即旋转舱的半径越大，角速度越小，而且与宇航员的质量无关，选项B正确4B根据几何关系可知，足球做平抛运动的竖直高度为h，水平位移为x水平，则足球位移的大小为：x，选项A错误；由hgt2，x水平v0t，可得足球的初速度为v0，选项B正确；对小球应用动能定理：mgh，可得足球末速度v，选项C错误；初速度方向与球门线夹角的正切值为tan ，选项D错误5D设河的宽度为d，则船在水中运动的时间t，可见两次渡河的时间是相等的，即t2t1；根据运动的等时性，可得v2，选项D正确6AD设小球做平抛运动的初速度为v0，从P运动到Q的时间为T，根据平抛运动规律有0.30 mv0T，0.25 m0.15 mgT2，联立解得T0.1 s，v03 m/s，选项B错误小球做平抛运动的初动能为Ek0mv0.9 J，选项A正确小球经过P点时的竖直分速度为vPy m/s2 m/s.由vPygt可得t0.2 s，P点到抛出点的竖直高度ygt20.2 m，小球在P点时的重力势能为Epmgy0.4 J，选项C错误小球经过P点的速度v m/s，选项D正确7ACD由几何关系可得，路线、赛车通过的路程分别为：(r2r)、(2r2r)和2r，可知路线的路程最短，选项A正确；圆周运动时的最大速率对应着最大静摩擦力提供向心力的情形，即mgm，可得最大速率v，则知和的速率相等，且大于的速率，选项B错误；根据t，可得、所用的时间分别为t1，t2，t3，其中t3最小，可知线路所用时间最短，选项C正确；在圆弧轨道上，由牛顿第二定律可得：mgma向，a向g，可知三条路线上的向心加速度大小均为g，选项D正确8AB设杆的长度为L，小球从A到C的过程中机械能守恒，得mv2mgLmv，所以L0.6 m，故A正确；若小球在A点恰好对杆的作用力为0，则mgm，临界速度v0 m/svA1 m/s，由于小球在A点的速度小于临界速度，所以小球做圆周运动需要的向心力小于重力，杆对小球的作用力的方向竖直向上，故B正确；小球从A到B的过程中机械能守恒，得mvmgLmv，所以vB m/s，故C错误；由于纵轴表示的是小球在水平方向的分速度，所以曲线AB段与坐标轴所围图形的面积表示A到B的过程中小球在水平方向的位移，大小等于杆的长度，即0.6 m，故D错误9解析：(1)装甲车的加速度am/s2.(2)第一发子弹飞行时间t10.5 s弹孔离地高度h1hgt0.55 m第二个弹孔离地的高度h2hg1.0 m两弹孔之间的距离hh2h10.45 m.(3)第一发子弹打到靶的下沿时，装甲车离靶的距离为L1L1(v0v)492 m第二发子弹打到靶的下沿时，装甲车离靶的距离为L2L2vs570 mL的范围为492 mL570 m.答案：(1) m/s2(2)0.55 m0.45 m(3)492 mL570 m10解析：(1)小球离开C点做平抛运动，落到M点时水平位移为R，竖直下落高度为R，根据运动学公式可得：Rgt2运动时间t从C点射出的速度为v1设小球以v1经过C点受到管对它的作用力为FN，由牛顿第二定律得mgFNm解得：FNmgm由牛顿第三定律知，小球对管的作用力大小为mg，方向竖直向下(2)小球下降的高度最高时，小球平抛的水平位移为4R，落到N点设能够落到N点的水平速度为v2，根据平抛运动规律可求得：v2设小球下降的最大高度为H，根据机械能守恒定律得：mg(HR)mv解得：HR5R.小球下降的高度最低时，小球运动的水平位移为R，落到M点，同理可解得：H故H取值范围是RH5R.答案：(1)mg，方向竖直向下(2)RH5R