2022年高考冲刺物理百题精练 专题03 抛体运动、圆周运动、天体运动（含解析）

2022年高考冲刺物理百题精练 专题03 抛体运动、圆周运动、天体运动（含解析）1如图所示，光滑圆弧轨道最低点与光滑斜面在B点用一段光滑小圆弧平滑连接，可认为没有能量的损失，圆弧半径为R=0.5m，斜面的倾角为450，现有一个可视为质点、质量为m=0.1kg的小球从斜面上A点由静止释放，通过圆弧轨道最低点B时对轨道的压力为6N以B点为坐标原点建立坐标系如图所示(g=l0m/s2)求：（1）小球最初自由释放位置A离最低点B的高度h.（2）小球运动到C点时对轨道的压力的大小；（3）小球从离开C点至第一次落回到斜面上，落点的坐标是多少?1.【解析】考点：本题旨在考查竖直平面内的圆周运动、动能定理、平抛运动。2如图所示，参加某电视台娱乐节目的选手从较高的平台以v0=8m/s的速度从A点水平跃出后，沿B点切线方向进入光滑圆弧轨道，沿轨道滑到C点后离开轨道。已知A、B之间的竖直高度H=1.8m，圆弧轨道半径R=10m，选手质量50kg，不计空气阻力，g=10m/s2，求：（1）选手从A点运动到B点的时间及到达B点的速度；（2）选手到达C时对轨道的压力。2. 【解析】 3如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图。绷紧的传送带始终保持3.0m/s的恒定速率运行，传送带的水平部分AB距水平地面的高度为h=0.45m。现有一行李包(可视为质点)由A端被传送到B端，且传送到B端时没有被及时取下，行李包从B端水平抛出(不计空气阻力，g取l0m/s2)则：（1）若行李包从B端水平抛出的初速度v=3.0m/s，求它在空中运动的时间和飞出的水平距离； （2）若行李包以V0=1.0ms的初速度从A端向右滑行，包与传送带间的动摩擦因数=020，要使它从 B端抛出后，飞出的水平距离等于（1）问中所求的水平距离，求传送带的长度L应满足的条件。 3.【解析】试题分析：（1）行李包从B端水平抛出后有 运动时间t=0.3s 水平距离 x=0.9m （2）方法一：由牛顿定律mg=ma 和运动学公式 解得L=2m 传送带的长度 方法二：由动能定理 解得 考点：牛顿第二定律；动能定理.4一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图（a）为该装置示意图，图（b)为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中t1=1.010-3s，t2=0.810-3s。（1）利用图(b)中的数据求1s时圆盘转动的角速度；（2）说明激光器和传感器沿半径移动的方向；（3）求图(b)中第三个激光信号的宽度t3。 4. 【解析】试题分析：（1）由图线读得，转盘的转动周期T0.8s角速度 （2）激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动(理由为：由于脉冲宽度在逐渐变窄，表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少，即圆盘上对应探测器所在位置的线速度逐渐增加，因此激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动)。（3）设狭缝宽度为d，探测器接收到第i个脉冲时距转轴的距离为r1，第i个脉冲的宽度为ti，激光器和探测器沿半径的运动速度为vr3r2r2r1vTr2r1 r3r2 由、式解得：5如图是利用传送带装运煤块的示意图。其中，传送带的从动轮与主动轮圆心之间的距离为s=3m，传送带与水平方向间的夹角=37，煤块与传送带间的动摩擦因数=0.8，传送带的主动轮和从动轮半径相等，主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度H = 1.8 m ，与运煤车车箱中心的水平距离x = 0.6m。现在传送带底端由静止释放一煤块（可视为质点）。煤块恰好在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心，取g = 10 m/s2，sin37=0.6 , cos37= 0.8，求：（l）主动轮的半径；（2）传送带匀速运动的速度；（3）煤块在传送带上直线部分运动的时间。5. 【解析】试题分析：（1）要使煤块在轮的最高点做平抛运动，则煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零，由牛顿第二定律，得 代人数据得R=0.1m (2）由平抛运动的公式，得 代入数据解得 v=1m/s 由牛顿第二定律得 代入数据解得a=0.4m/s2 由 得s1=1.25ms，即煤块到达顶端之前已与传送带取得共同速度，故传送带的速度为1m/s。（3）由 解得煤块加速运动的时间t1=2.5s 煤块匀速运动的位移为 s2=s-s1=1.75m, ( 1 分)可求得煤块匀速运动的时间t2=1.75s 煤块在传送带上直线部分运动的时间 t=t1+t2 解得 t=4.25s 考点：牛顿第二定律的应用.6如图所示，ABCD竖直放置的光滑绝缘细管道，其中AB部分是半径为R的圆弧形管道，BCD部分是固定的水平管道，两部分管道恰好相切于B。水平面内的M、N、B三点连线构成边长为L等边三角形，MN连线过C点且垂直于BCD。两个带等量异种电荷的点电荷分别固定在M、N两点，电荷量分别为和。现把质量为、电荷量为的小球（小球直径略小于管道内径，小球可视为点电荷），由管道的A处静止释放，已知静电力常量为，重力加速度为。求：（1）小球运动到B处时受到电场力的大小；（2）小球运动到C处时的速度大小；（3）小球运动到圆弧最低点B处时，小球对管道压力的大小。6. 【解析】试题分析：（1）设小球在圆弧形管道最低点B处分别受到和的库仑力分别为F1和F2。则 小球沿水平方向受到的电场力为F1和F2的合力F,由平行四边形定则得 联立得 （2）管道所在的竖直平面是和形成的合电场的一个等势面，小球在管道中运动时，小球受到的电场力和管道对它的弹力都不做功，只有重力对小球做功，小球的机械能守恒，有 解得 （3）设在B点管道对小球沿竖直方向的压力的分力为，在竖直方向对小球应用牛顿第二定律得 联立解得 设在B点管道对小球在水平方向的压力的分力为，则 圆弧形管道最低点B处对小球的压力大小为 由牛顿第三定律可得小球对圆弧管道最低点B的压力大小为： 考点：库仑定律；机械能守恒定律；牛顿定律。7如图所示，光滑斜面倾角为30，与粗糙的水平面AB平滑相接，水平轨道右侧有一个竖直固定半圆轨道BCD（C为BD的中点），与水平面相切于B点，水平面B点放置一个质量为2m的物块2，现有质量为m的物块1从斜面的P点由静止释放，下滑到斜面底端A点时的速度为7m/s，物块1与物块2正碰后以1m/s速度反弹，设碰撞时间极短，已知物块1与水平面AB间的动摩擦因数为=0.4，AB的长度l=3m， g=10m/s2，求：（1）物块1由静止释放下滑到斜面底端所用的时间；（2）物块1与物块2碰撞后，物块2速度的大小；（3）若要使物块2沿半圆轨道运动时不脱离轨道，半圆轨道半径取值条件。7.【解析】试题分析：（1）设物块在斜面上下滑的加速度为a，滑到斜面底端所用的时间为t，由牛顿第二定律得，mgsin30=ma，由运动学公式得，v=at，联立式并代入数据解得t=1.4s（2）设物块1运动到B点时速度为v1，与2碰后速度为v1，碰后物块2的速度为 v2，对物块1，由动能定理有：mglmv12mv2，规定向右为正方向，对物块1、2系统运用动量守恒定律得，mv1=2mv2-mv1联立式并代入数据解得v2=3m/s （3）滑块2在圆周运动上运动时不脱离圆周，有两种情况：滑块2在圆周上运动时不超过C点，设半径为R1，满足2mv222mgR1，代入数据解得R10.45m滑块2在圆周上运动时能通过D点，设半径为R2，满足2mg2m，由能量守恒有：2mg2R22mv222mvD2 联立代入数据解得R20.18m综上所述，要使物块2沿半圆轨道运动时不脱离轨道，半圆轨道半径取值条件为：R0.45m或R0.18m考点：牛顿第二定律；动量守恒定律；能量守恒定律.8如图所示，一根长为L的绝缘轻绳的一端固定在O点，另一端连接着一个带正电的小球，小球可视为质点，其质量为m，电荷量为q。在O点正上方和正下方距O点L处，各固定一个绝缘弹性挡板A和B，两个挡板尺寸很小，均竖直放置。此装置处在一个竖直匀强电场中，电场强度的大小为，方向最初竖直向上。现将小球拉到O点右侧同一高度且距O点L处，给它一个竖直向上的初速度 。此后小球在A、B之间的右侧区域竖直面内做圆周运动，并不时与A、B挡板碰撞，在小球与A、B挡板碰撞时，通过两挡板上安装的传感器和控制电路，控制电场方向在碰后瞬间反向，不计碰撞中的能量损失，重力加速度为g，求：（1）小球与A挡板第一次碰前瞬间，绳中拉力F1为多少？（2）小球与B挡板第一次碰前瞬间，绳中的拉力F2为多少？（3）若轻绳可以承受的最大拉力为50mg，则在绳断之前，小球与B挡板碰撞了多少次？8.（1）2mg（2）12mg（3）5 【解析】试题分析：（1）小球第一次与A碰之前，且方向相反，做匀速圆周运动 所以小球与A板第一次碰前，速度为（2）小球从与A板第一次碰后到与B板第一次碰前的过程中解得小球与B板第一次碰前解得：（3）小球从与B板第一次碰后到与A板第二次碰前，且方向相反，做匀速圆周运动。球与A板第二次碰前此时细绳中拉力 小球从与A板第二次碰后到与B板第二次碰前的过程中小球与B板第二次碰前综上分析可知，小球每次与A、B板碰前，绳中拉力比上一次碰前增加小球与B档板第n次碰面，绳中拉力若绳断，则联立得：小球在绳断前与B挡板碰撞了5次。考点：本题旨在考查竖直平面内的圆周运动。9如图所示，光滑半圆形轨道处于竖直平面内，半圆轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A。一质量为m的小球在水平地面上的C点受水平向左的恒力F由静止开始运动，当运动到A点时撤去恒力F，小球沿竖直半圆轨道运动到轨道最高点B点，最后又落在水平地面上的D点（图中未画出）。已知A、C间的距离为L,重力加速度为g。（1） 若轨道半径为R，求小球到达圆轨道B点时对轨道的压力FN;（2） 为使小球能运动到轨道最高点B，求轨道半径的最大值Rm；（3） 轨道半径R多大时，小球在水平地面上的落点D到A点的距离最大？最大距离xm是多少？9. 【解析】试题分析：（1）设小球到达B点时速度为vB，根据动能定理有设B点时轨道对小球的压力为，对小球在B点时进行受力分析如图，则有根据牛顿第三定律可知小球对轨道的压力，方向竖直向上（2）小球能够到达最高点的条件是故轨道半径的最大值（3）从B点飞出后做平抛运动，落地时间D到A的距离考点：本题考查动能定理、圆周运动