高考物理二轮总复习专题能力训练3力与物体的曲线运动

专题能力训练3力与物体的曲线运动(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分。在每小题给出的四个选项中,1~4题只有一个选项符合题目要求,5~7题有多个选项符合题目要求。全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.(2022·湖北武汉期末)移动靶项目,是对与射击地线平行方向的移动目标在限定的时间和区域内进行跟踪射击,要求射手具有思维敏捷、反应迅速、准确判断的能力和良好的心理自控能力。如图所示,若运动员在射击地线处某点站定不动,靶移动的速度为v1,运动员射出的子弹速度为v2,移动目标与射击地线的最近距离为d。则子弹射中靶心的最短时间为(不计空气阻力和重力影响)()A.dv22C.dv222.(2021·山东高三模拟)环保人员在一次检查时发现,某厂的一根水平放置的排污管正在向厂外的河道中满口排出污水。环保人员利用手上的卷尺测出这根管道的直径为10cm,管口中心距离河水水面的高度为80cm,污水入河道处到排污管管口的水平距离为120cm,重力加速度g取10m/s2,则该管道的排污量(即流量——单位时间内通过管道某横截面的流体体积)约为()A.24L/s B.94L/sC.236L/s D.942L/s3.2020年3月3日消息,国网武汉供电公司每天用无人机对火神山医院周边线路进行巡检,一次最长要飞130分钟,它们是火神山医院的电力“保护神”。甲、乙两图分别是某一无人机在相互垂直的x方向和y方向运动的vt图像。在0~2s内,以下判断正确的是()甲乙A.无人机的加速度大小为10m/s2,做匀变速直线运动B.无人机的加速度大小为10m/s2,做匀变速曲线运动C.无人机的加速度大小为14m/s2,做匀变速直线运动D.无人机的加速度大小为14m/s2,做匀变速曲线运动4.(2020·全国卷Ⅱ)如图所示,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。E2E1A.20B.18C.9.0D.3.05.如图所示,用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M。长杆的一端放在地面上通过铰链连接形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处,在杆的中心C处拴一细绳,通过两个滑轮后挂上重物M。C点与O点距离为l。现在杆的另一端用力,使其逆时针匀速转动,从竖直位置以角速度ω缓缓转到水平(转过了90°角)。下列有关此过程的说法正确的是()A.重物M做匀速直线运动B.重物M做变速直线运动C.重物M的最大速度是ωlD.重物M的速度先减小后增大6.下图是一固定的半圆形竖直轨道,AB为水平直径,O为圆心,同时从A点水平抛出甲、乙两个小球,速度分别为v1、v2,分别落在C、D两点,OC、OD与竖直方向的夹角均为37°,(sin37°=0.6,cos37°=0.8)则()A.甲、乙两球下落到轨道的时间相等B.甲、乙两球下落到轨道的速度变化量不相等C.v1∶v2=1∶3D.v1∶v2=1∶47.(2021·广东佛山高三一模)某运动员在练习跳投,一次投篮出手高度正好与篮筐等高,抛射角为45°,篮球恰好空心命中。下一次投篮时篮球出手点与前一次相同,忽略空气阻力影响,以下情况可能空心命中的是()A.增加初速度大小将篮球水平抛出B.增加篮球的初速度大小的同时减小投射角度C.只增加篮球的投射角度不改变篮球的初速度大小D.同时增加篮球的初速度大小和投射角度二、非选择题(本题共3小题,共44分)8.(13分)(2021·山东高三二模)2022年北京冬奥会的跳台滑雪比赛将在张家口的场馆“雪如意”中举行,赛道有助滑区、空中飞行区和着路缓冲区组成。运动员在空中飞行的区域的示意图如图所示,一质量m=60kg的运动员(可看作质点)自跳台MN上一点垂直MN水平飞出,从飞出至落到斜面上的时间t=3s,已知斜面倾角θ=37°,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)若不计空气作用力,求运动员水平飞出的速度v0。(2)若飞行过程中运动员始终受到平行MN的恒定空气作用力,且测得运动员落到斜面上时的位移大小为5634m,求运动员受到的空气作用力大小。9.(14分)(2022·全国甲卷)将一小球水平抛出,使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,忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。10.(17分)如图甲所示,固定的光滑半圆轨道的直径PQ沿竖直方向,其半径R的大小可以连续调节,轨道N处装有压力传感器,其位置始终与圆心O等高。质量m车=1kg、长度l=3m的小车静置在光滑水平地面上,小车上表面与P点等高,小车右端与P点的距离s=2m。一质量m=2kg的小滑块以v0=6m/s的水平初速度从左端滑上小车,当小车与墙壁碰撞后小车立即停止运动。在R取不同值时,压力传感器读数F与1R的关系如图乙所示。已知小滑块与小车表面的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2(1)小滑块到达P点时的速度v1的大小;(2)图乙中a和b的值。

专题能力训练3力与物体的曲线运动1.B解析:当子弹的速度v2的方向与两虚线方向垂直时,击中靶的时间最短,最短时间为tmin=dv2.A解析:根据平抛运动规律有x=vt0,h=12gt02,解得v=3m/s,根据流量的定义有Q=Vt,其中V=SL=πd22·vt,解得3.A解析:0~2s内,x方向,初速度为v0x=0,加速度为ax=12-02m/s2=6m/s2;y方向,初速度为v0y=0,加速度为ay=16-02m/s2=8m/s2,根据平行四边形定则合成可以得到合初速度为v0=0,合加速度为a=64.B解析:摩托车做平抛运动,从a到c,h=12gt12,h=v1t1,联立可求出v1=gh2;从a到b,0.5h=12gt22,3h=v2t2,联立可求出v2=9gh。动能E5.BC解析:设C点线速度方向与和C点相连的绳子沿长线的夹角为θ(锐角或直角),由题知C点的线速度为vC=ωl,该线速度在绳子方向上的分速度就为v绳=ωlcosθ。θ的变化规律是开始最大(90°),然后逐渐变小,所以,v绳=ωlcosθ逐渐变大,直至绳子和杆垂直,θ变为零度,绳子的速度变为最大,为ωl;然后,θ又逐渐增大,v绳=ωlcosθ逐渐变小,绳子的速度变慢。所以重物的速度先增大后减小,最大速度为ωl。故B、C正确,A、D错误。6.AD解析:由题图可知,两个物体下落的高度是相等的,根据h=12gt2可知,甲、乙两球下落到轨道的时间相等,速度变化量Δv=gt相同,故A正确,B错误;设圆形轨道的半径为R,则A到C的水平位移分别为x1=RRsin37°=0.4R,x2=R+Rsin37°=1.6R,则x2=4x1;由v=xt可知,v2=4v7.BD解析:设第一次投篮时的初速度为v0,其抛射角为θ,篮球恰好空心命中,根据抛体运动规律可知,其运动时间t=2v0sinθg,其水平射程为x=v0tcosθ=2v02sinθcosθg=v02sin2θg。增加初速度大小,将篮球水平抛出,篮球做平抛运动,不可能空心命中,故A错误;增加篮球的初速度大小,减小投射角度,由水平射程的表达式x=v8.答案:(1)20m/s(2)40N解析:(1)运动员的水平位移x=v0t竖直位移y=12gt2,tanθ=联立并代入数据,解得x=60m,y=45m,v0=20m/s。(2)运动员落在斜面上的时间不变,t1=t=3s运动员沿MN方向的位移z=12at运动员的位移s满足s2=x2+y2+z2解得沿MN方向的加速度a=23m/s空气作用力F=ma解得F=40N。9.答案:25解析:因为每相邻两个小球之间被删去了3个影像,所以每相邻两个小球之间有4个闪光间隔,即相邻两个小球之间的时间为t=4×0.05s=0.2s因为第一个小球为抛出点,所以第一段运动对应的竖直位移大小为h1=12gt2=12×10×0.22m=0第二段运动对应的竖直位移大小为h2=12g·(2t)2h1=12×10×0.42m0.2m=0设小球抛出时的初速度大小为v,则s1可以表示为s1=(vt同理s2可以表示为s2=(vt因为s1∶s2=3∶7,联立解得v=2510.答案:(1)4m/s(2)a=1.25,b=40解析:(1)小滑块滑上小车后将做匀减速直线运动,小车将做匀加速直线运动,设小滑块的加速度大小为a1,小车加速度的大小为a2,由牛顿第二定律得对小滑块有μmg=ma1,则a1=2m/s2对小车有μmg=m车a2,则a2=4m/s2设小车与滑块经时间t速度相等,则v0a1t=a2t滑块的位移x1=v0t12a1t小车的位移x2=12a2t代入数