2022届高考物理一轮复习专题练习：曲线运动

这是一份2022届高考物理一轮复习专题练习：曲线运动，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
曲线运动一、单选题1．如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）A．200 N B．400 N C．600 N D．800 N2．如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点。c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点。等于（　　）
 A．20 B．18 C．9.0 D．3.03．2018年2月，我国500 m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为．以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（    ）A． B．C． D．4．如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直,一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时,对应的轨道半径为(重力加速度为g)(      )A． B． C． D．5．如图所示，竖直平面内有A、B、C三点，三点连线构成一直角三角形，AB边竖直，BC边水平，D点为BC边中点．一可视为质点的物体从A点水平抛出，轨迹经过D点，与AC交于E点．若物体从A运动到E的时间为tl，从A运动到D的时间为t2，则tl : t2为
 A．1 : 1 B．1 : 2 C．2 : 3 D．1 : 36．如图所示，A球在B球的斜上方，两球相向水平抛出．若要使两球在与两球抛出的距离相等的竖直线上相遇，则
 A．A、B两球要同时抛出B．B球要先抛出C．A球抛出时的速度大于B球抛出时的速度D．A球抛出时的速度小于B球抛出时的速度7．如图所示，D点为固定斜面AC的中点，在A点先后分别以初速度v01和v02水平抛出一个小球，结果小球分别落在斜面上的D点和C点．空气阻力不计．设小球在空中运动的时间分别为t1和t2，落到D点和C点前瞬间的速度大小分别为v1和v2，落到D点和C点前瞬间的速度方向与水平方向的夹角分别为和，则下列关系式正确的是
 A． B． C． D． 二、多选题8．如图（a），在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离．某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图（b）所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻．则（　　）A．第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B．第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C．第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D．竖直方向速度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大9．如图，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则(　　)A．a＝ B．a＝C．N＝ D．N＝10．如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量均为m的两个物体A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，，与盘间的动摩擦因数μ相同，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（　　）A．此时绳子张力为3μmgB．此时圆盘的角速度为C．此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆心D．此时烧断细线，A仍相对盘静止，B将做离心运动11．滚筒洗衣机的洗涤原理，其实跟我们古代人洗衣服差不多，古代人洗衣服，最早是拿着个捣衣杵锤击敲打湿衣物，把衣服上的污垢给“打”出来。滚筒洗衣机洗涤时，滚筒旋转，衣服顺着滚筒提升到一定高度，然后在重力作用下跌落，不断重复，从而达到棒锤击打衣物，去除污垢的效果。图为转轴水平的圆筒的截面图，O为转轴。现让圆筒绕中心轴沿顺时针方向高速旋转，某时刻把一小物块轻轻放在圆筒轴线正下方的A点，物块在圆筒的带动下随之运动，物块运动到最高点C后又会滑下来，最终停留在B点。已知∠AOB=，∠BOC=，物块全程未相对圆筒翻滚，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）A．物块在A点加速度大小为B．物块在A点受到的摩擦力大于停留在B点时受到的摩擦力C．若增大圆筒转速，则物块最终仍会停留在B点D．若增大圆筒转速，则物块所能达到的最大高度比C点高  三、实验题12．为验证匀速圆周运动的向心加速度与角速度、轨道半径间的定量关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置。其中AB是固定在竖直转轴上的水平平台，A端固定的压力传感器可测出小物体对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。实验步骤如下：①测出挡光片与转轴间的距离L；②将小物体紧靠传感器放置在平台上，测出小物体中心与转轴的距离r；③使平台AB绕转轴匀速转动；④记录压力传感器的示数F和对应的挡光时间；⑤保持小物体质量和距离r不变，多次改变转动角速度，记录压力传感器示数F和对应的挡光时间。（1）小物体转动的角速度______（用L、d、表示）；若某次实验中挡光片的宽度如图乙所示，其读数为______mm；（2）要验证小物体的向心加速度与角速度、轨道半径间的定量关系，还需要测出小物体的质量m，则在误差允许范围内，本实验需验证的关系式为______（用所测物理量的符号表示）。13．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=0.20m）。完成下列填空：（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为1.00kg；（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：序号12345m/（kg）1.801.751.851.751.90（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10m/s2，计算结果保留2位有效数字） 四、解答题14．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=，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．15．如图所示，BCD是半径R=0.4m的竖直圆形光滑轨道，D是轨道的最高点，光滑水平面AB与圆轨道在B点相切．一质量m=1kg可以看成质点的物体静止在水平面上的A点．现用F=8N的水平恒力作用在物体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达B点时撤去外力F，之后物体沿BCD轨道运动．已知A与B之间的距离x=2m，取重力加速度g=10m/s²．求：（1）恒力F做的功WF；（2）物体运动到D点时的速度大小vD；（3）在D点轨道对物体的压力大小FN．16．如图所示，半径R=0.4m的部分光滑圆轨道与水平面相切于B点，且固定于竖直平面内．在水平面上距B点s=5m处的A点放一质量m=3kg的小物块，小物块与水平面间动摩擦因数为μ=0.5．小物块在与水平面夹角θ=37°斜向上的拉力F的作用下由静止向B点运动，运动到B点时撤去F，小物块沿圆轨道上滑，且能到圆轨道最高点C．圆弧的圆心为O，P为圆弧上的一点，且OP与水平方向的夹角也为θ．(g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)求:
 (1)小物块在B点的最小速度vB大小；(2)在(1)情况下小物块在P点时对轨道的压力大小；(3)为使小物块能沿水平面运动并通过圆轨道C点，则拉力F的大小范围.
参考答案1．B【详解】在最低点由知T=410N即每根绳子拉力约为410N，故选B。2．B【详解】有题意可知当在a点动能为E1时，有根据平抛运动规律有当在a点时动能为E2时，有根据平抛运动规律有联立以上各式可解得故选B。3．C【详解】试题分析;在天体中万有引力提供向心力，即 ，天体的密度公式，结合这两个公式求解．设脉冲星值量为M，密度为 根据天体运动规律知： 代入可得： ，故C正确；故选C点睛：根据万有引力提供向心力并结合密度公式求解即可．4．B【分析】根据动能定理得出物块到达最高点的速度，结合高度求出平抛运动的时间，从而得出水平位移的表达式，结合表达式，运用二次函数求极值的方法得出距离最大时对应的轨道半径．【详解】设半圆的半径为R，根据动能定理得：−mg•2R＝mv′2−mv2，离开最高点做平抛运动，有：2R=gt2，x=v′t，联立解得： ，可知当R=时，水平位移最大，故B正确，ACD错误．故选B．【点睛】本题考查了动能定理与圆周运动和平抛运动的综合运用，得出水平位移的表达式是解决本题的关键，本题对数学能力的要求较高，需加强这方面的训练．5．B【详解】设∠C=θ，∠ADB=α，由几何关系知，tanα=2tanθ，物体初速度为v0，根据平抛运动规律，质点由A到E，解得：
同理：质点由A到D，解得：故t1：t2=1：2故选B。6．D【详解】AB、两球都做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，则有 h，得 t，可知A平抛运动的时间较长，所以A球要先抛出，故A B错误；CD、水平方向有 x＝v0t，因为x相等，A平抛运动的时间较长，所以A球抛出时的速度小于B球抛出时的速度，故C错误，D正确．7．C【分析】本题考查的是平抛运动的规律，两次平抛均落到斜面上，位移偏转角相等，以此切入即可求出答案．【详解】设斜面的倾角为，可得，所以，竖直方向下降的高度之比为1：2，所以 ，求得，再结合速度偏转角的正切值是位移偏转角正切值的两倍，，，所以C正确．【点睛】平抛运动问题的切入点有三种：轨迹切入、偏转角切入、竖直方向相邻相等时间位移差为常数．8．BD【详解】A．由v-t图面积易知第二次面积大于等于第一次面积，故第二次竖直方向下落距离大于第一次下落距离，所以，A错误；B．由于第二次竖直方向下落距离大，由于位移方向不变，故第二次水平方向位移大，故B正确C．由于v-t斜率知第一次大、第二次小，斜率越大，加速度越大，或由 易知a1>a2，故C错误D．由图像斜率，速度为v1时，第一次图像陡峭，第二次图像相对平缓，故a1>a2，由G-fy=ma，可知，fy1<fy2，故D正确9．AC【详解】试题分析: 质点P下滑的过程，由动能定理得，可得 ；在最低点，质点P的向心加速度 ；根据牛顿第二定律得 ,解得；故AC正确，BD错误．故选AC． 考点：考查动能定理；向心力．【名师点睛】解决本题的关键掌握动能定理解题，以及知道质点在B点径向的合力提供圆周运动的向心力． 10．AB【详解】ABC．两物块A和B随着圆盘转动时，由合外力提供向心力，则B的半径比A的半径大，所以B所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B的静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，有相对圆盘沿半径指向圆内的运动趋势，根据牛顿第二定律得解得故AB正确，C错误；D．烧断绳子瞬间A物体所需的向心力为此时烧断绳子，A的最大静摩擦力不足以提供向心力，则A做离心运动，故D错误。故选AB。11．ABC【详解】AB．设物块的质量为m，物块与圆筒之间的动摩擦因数为，圆筒半径为，物块在A点受到的摩擦力为物块停留在B点时受到的摩擦力则物块与圆筒之间的动摩擦因数物块在A点的加速度为AB正确；C．物块停留在B点时受力平衡，若增大圆筒转速，不影响物块与圆筒之间的受力平衡位置，则物块最终仍停留在B点，C正确；D．若增大圆筒转速，圆筒和物块之间摩擦力和改变转速之前相同，物块运动状况相同，则物块所能达到的最大高度仍为C，D错误。故选ABC。12．    4.90        【详解】（1）挡光片的线速度小钢球和挡光片同轴，则小钢球的角速度20分度的游标卡尺，精度为0.05mm，则挡光片的宽度为（2）根据牛顿第二定律，要求出加速度还需要测量小钢球的质量，根据即又则即13．1.40    8.1    1.4    【详解】（2）由于托盘秤的最小刻度为0.1kg，则该示数为1.40kg。（4）根据以上数据，可求出托盘秤的最大示数的平均值为小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为小车的质量为由牛顿第二定律可得代入数据解得14．（1）（2）（3）【详解】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F0，小球到达C点时所受合力的大小为F．由力的合成法则有①②设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得③由①②③式和题给数据得④⑤（2）设小球到达A点的速度大小为，作，交PA于D点，由几何关系得⑥⑦由动能定理有⑧由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A点的动量大小为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，从C点落至水平轨道上所用时间为t．由运动学公式有⑩由⑤⑦⑩式和题给数据得点睛  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．15．（1）；（2）；（3）【详解】(1)物体从A到B，根据功的定义式 解得：；(2)物体从A到B，根据动能定理有： 物体从B到D，根据机械能守恒定律有： 解得：；(3)在D点，物体受力如图所示根据牛顿第二定律得： 解得：16．(1)   (2)36N  (3)【详解】（1）小物块恰能到圆环最高点时，物块与轨道间无弹力．设最高点物块速度为vC：
有：mg=m    
得：vC=2m/s
物块从B到C运动，只有重力做功，所以其机械能守恒，则得： 解得：vB=2m/s
（2）物块从P到C由动能定理：，解得 在P点由牛顿第二定律： 解得FN=36N根据牛顿第三定律可知，小物块在P点对轨道的压力大小为 （3）当小物块刚好能通过C点时，从A到B过程： 解得 当物块在AB段即将飞离地面时，Fsinθ=mg解得F=50N，综上，拉力的取值范围是：