老高考新教材适用2025版高考物理二轮复习专题1力与运动分层突破练3力与曲线运动

专题分层突破练3力与曲线运动A组1.(2024全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统嬉戏。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50r/s,此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为()A.10m/s2 B.100m/s2C.1000m/s2 D.10000m/s22.(多选)北京冬奥会报道中利用“AI+8K”技术,把全新的“时间切片”绝技效果首次运用在8K直播中,更精准清楚地抓拍运动员竞赛精彩瞬间,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竞赛中某跳的“时间切片”绝技图。忽视空气阻力,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2ghC.运动员到达最高点时速度的大小为vD.运动员从a到b的过程中速度改变的大小为2gh3.如图所示,倾角为θ的斜面与水平地面相接于B点,两小球甲、乙分别以初速度v1、v2从位于B点正上方的A点处水平向左、向右抛出,甲球落在水平地面上的C点,乙球落在斜面上的D点。甲球落到C点时速度方向与斜面平行,乙球落到D点时速度方向与水平方向的夹角为θ,不计空气阻力,则v1A.3 B.32 C.32 D4.(2024浙江温州二模)如图所示,场地自行车赛道与水平面成肯定倾角,A、B、C三位运动员骑自行车在赛道转弯处以相同大小的线速度做匀速圆周运动(不计空气阻力)。则下列说法正确的是()A.自行车受到地面的摩擦力指向圆周运动的圆心B.自行车(含运动员)受到重力、支持力、摩擦力、向心力C.A、B、C三位运动员的角速度ωA<ωB<ωCD.A、B、C三位运动员的向心加速度aA>aB>aC5.(2024全国甲卷)将一小球水平抛出,运用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05s发出一次闪光。某次拍摄时,小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像,每相邻两个球之间被删去了3个影像,所标出的两个线段的长度s1和s2之比为3∶7。重力加速度g取10m/s2,忽视空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。B组6.在一次利用无人机投送救援物资时,距离水平地面高度h处,无人机以速度v0水平匀速飞行并释放一包袱,不计空气阻力,重力加速度为g。下列说法正确的是()A.包袱在空中飞行的时间为hB.包袱落地时的速度大小为vC.包袱释放点到落地点的水平距离为vD.包袱下落过程中机械能不断增大7.(2024广东广州三模)如图所示,某同学将乒乓球发球机正对着竖直墙面水平放射,两个完全相同的乒乓球a和b各自以不同的速度水平射出,遇到墙面时竖直下落的高度之比为9∶16。若不计阻力,下列对乒乓球a和b的推断正确的是()A.碰墙前a和b的运动时间之比为9∶16B.a和b碰墙时重力的瞬时功率之比为4∶3C.从发出到碰墙,a和b的动量改变量之比为4∶3D.a和b的初速度之比为4∶38.(多选)(2024湖北重点中学联考)如图甲所示的陀螺可在圆轨道的外侧旋转而不脱落,似乎轨道对它施加了魔法一样,被称为“魔力陀螺”。其物理原理可等效为如图乙所示的模型:半径为R的磁性圆轨道竖直固定,质量为m的小铁球视为质点在轨道外侧转动,A、B两点分别为轨道上的最高、最低点。铁球受轨道的磁性引力始终指向圆心且大小不变,重力加速度为g,不计摩擦和空气阻力。下列说法正确的是()甲乙A.铁球可能做匀速圆周运动B.铁球绕轨道转动时机械能守恒C.铁球在A点的速度肯定大于或等于gRD.要使铁球不脱轨,轨道对铁球的磁性引力至少为5mg9.(多选)(2024云南昆明三诊一模)跳台滑雪是一项英勇者的滑雪运动,图甲是2024年北京冬奥会跳台滑雪的主跳台“雪如意”,图乙是其部分赛道及运动状况简化示意图。现有一运动员在滑雪道上获得肯定速度后从跳台a处沿水平方向飞出,在斜坡上b处着陆,测得ab间的距离为40m,斜坡与水平方向的夹角为30°,运动员(包括装备)质量为60kg,且可视为质点,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,则运动员(包括装备)()A.从a处运动到b处的时间为2sB.落到b处前瞬间动能为2.1×103JC.从a处运动到b处过程中动量改变率不变D.在空中距离斜坡的最大距离为53210.(2024北京延庆一模)阳光明媚的中午,小明同学把一块长木板放在院子里,调整倾斜角度,使阳光刚好和木板垂直。在斜面顶端固定一个弹射装置,把一个质量为0.1kg的小球水平弹射出来做平抛运动。调整初速度大小,使小球刚好落在木板底端。运用手机连续拍照功能,拍出多张照片记录小球运动过程。通过分析照片,小明得出:小球的飞行时间为0.4s,小球与其影子距离最大时,影子A距木板顶端和底端的距离之比约为7∶9,如图所示。g取10m/s2。(1)求飞行过程中,重力对小球做的功。(2)简要说明,小球与影子距离最大时,刚好是飞行的中间时刻。(3)估算木板长度。答案：专题分层突破练3力与曲线运动1.C解析依据向心加速度公式a=ω2r=(2πn)2r=1000m/s2,故选C。2.BCD解析运动员做斜抛运动,从最高点到等高位置时间相等,a、c两点到b点的竖直高度不同,因此时间间隔不同,故A错误;依据h=12gt2,解得t=2ghg,故B正确;从a到b依据动能定理得-mgh=12mvb2-12mv2,解得vb3.A解析设A、B之间的高度差为h1,依据速度的分解有v甲y=v1tanθ,依据速度位移关系可得h1=v甲y22g;设A、D间的高度差为h2、水平距离为x,依据速度的分解有v乙y=v2tanθ,依据速度位移关系可得h2=v乙y22g,其中v乙y=gt,x=v2t,由几何关系有4.C解析运动员骑自行车做匀速圆周运动,自行车(含运动员)所受合力指向圆周运动的圆心,摩擦力不指向圆心,故A错误;向心力是效果力,可以由单个力充当,也可以由其他力的合力或分力供应,因此将运动员和自行车看成整体后,整体受重力、支持力和摩擦力,故B错误;三位运动员的线速度大小相等,依据ω=vr可知,半径大的角速度小,A、B、C三位运动员的角速度ωA<ωB<ωC,故C正确;三位运动员的线速度大小相等,依据a=v2r可知,半径大的向心加速度小,A、B、C三位运动员的向心加速度aA<aB5.答案25解析因为频闪仪每隔0.05s发出一次闪光,每相邻两个球之间被删去3个影像,故相邻两球的时间间隔为t=4T=0.05×4s=0.2s设s1对应的水平位移为x,对应的竖直位移为y,则依据平抛运动的特点得,s2对应的水平位移为x,对应的竖直位移为3y,y=12g(4T)2=0.s1=xs2=xs1抛出瞬间小球速度大小为v0=x解得v0=256.B解析包袱脱离无人机后做平抛运动,在竖直方向做自由落体运动,则有h=12gt2,得t=2hg,A错误。包袱落地时,竖直方向速度为vy=gt=g2hg=2gh,落地时速度为v=7.D解析球在竖直方向上做自由落体运动,依据h=12gt2,可得tatb=34,A错误;a和b碰墙时,小球竖直方向的速度vy=gt,重力的瞬时功率PG=mgvy,求得a和b碰墙时重力的瞬时功率之比PGaPGb=34,B错误;依据mgt=mv-mv08.BD解析铁球绕轨道转动,受重力、轨道的磁性引力和轨道的弹力作用,而轨道的磁性引力和弹力总是与速度垂直,故只有重力对铁球做功,铁球做变速圆周运动,绕轨道转动时机械能守恒,选项B正确,A错误;铁球在A点时,有mg+F吸-FNA=mvA2R,当FNA=mg+F吸时,vA=0,选项C错误;铁球从A到B的过程中,由动能定理得2mgR=12mvB2-12mvA2,当vA=0时,铁球在B点的速度最小,解得vBmin=2gR,铁球在B点时,有F吸-mg-FNB=mvB2R,当vB=vB9.ACD解析由a到b的过程运动员做平抛运动,在竖直方向有h=12gt2,且h=labsin30°,解得t=2s,A正确;在水平方向有x=v0t,且x=labcos30°,解得v0=103m/s,运动员在b点处的竖直速度为vy=gt=10×2m/s=20m/s,运动员在b点处的速度大小为v=v02+vy2=107m/s,落到b处前瞬间动能Ek=12mv2=12×60×(107)2J=2.1×104J,B错误;从a处运动到b处过程中,有Δp=mgt,解得Δpt=mg,C正确;沿斜面方向和垂直斜面方向建立直角坐标系,垂直斜面方向初速度的重量为v0sin30°,重力加速度g垂直斜面的重量为gcos30°,设所求最大距离为H,在垂直斜面方向,依据运动学公式得(-2gcos30°)H=10.答案(1)0.8J(2)见解析(3)1.6m解析(1)小球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,依据匀变速直线运动位移时间公式,可得h=12gt2=12×10×0.42m=0所以飞行过程中,重力对小球做的功为WG=mgh=0.1×10×0.8J=0.8J。(2)当小球与影子距离最大时,小球的速度方向与斜面平行,即速度方向与水平方向的夹角为θ,此时竖直方向的速度为vy=v0tanθ当小球落到斜面底端时,小球位移与水平方向的夹角为θ,设此时速度方向与水平方向的夹角为α,依据位移夹角与速度夹角的关系可知tanα=2tanθ此时竖直方向的速度为vy'=v0tanα=2v0tanθ依据