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1、(浙江專用)備戰(zhàn)2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第一部分 計算題部分 快練2 力和曲線運動
1.(2018·紹興市期末)某學(xué)生在臺階上玩玻璃彈子.他在平臺最高處將一顆小玻璃彈子垂直于棱角邊推出,以觀察彈子的落點位置.臺階的尺寸如圖1所示,高a=0.2 m,寬b=0.3 m,不計空氣阻力.(g取10 m/s2)
圖1
(1)要使彈子落在第一級臺階上,推出的速度v1應(yīng)滿足什么條件?
(2)若彈子被水平推出的速度v2=4 m/s,它將落在第幾級臺階上?
2.
2、(2018·寧波市模擬)如圖2所示,水平平臺AO長x=2.0 m,槽寬d=0.10 m,槽高h(yuǎn)=1.25 m,現(xiàn)有一小球從平臺上A點水平射出,已知小球與平臺間的阻力為其重力的0.1倍,空氣阻力不計,g=10 m/s2.求:
圖2
(1)小球在平臺上運動的加速度大??;
(2)為使小球能沿平臺到達O點,求小球在A點的最小出射速度和此情景下小球在平臺上的運動時間;
(3)若要保證小球不碰槽壁且恰能落到槽底上的P點,求小球離開O點時的速度大小.
3.如圖3所示,質(zhì)量m=2.0×104 kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面,兩橋面的圓弧半徑均為6
3、0 m.假定橋面承受的壓力不超過3.0×105 N,則:(g取10 m/s2)
圖3
(1)汽車允許的最大速度是多少?
(2)若以(1)中所求速率行駛,汽車對橋面的最小壓力是多少?
4.游樂園的小型“摩天輪”上對稱站著質(zhì)量均為m的8位同學(xué).如圖4所示,“摩天輪”在豎直平面內(nèi)逆時針勻速轉(zhuǎn)動,若某時刻轉(zhuǎn)到頂點a上的甲同學(xué)讓一小重物做自由落體運動,并立即通知下面的同學(xué)接住,結(jié)果重物掉落時正處在c處(如圖)的乙同學(xué)恰好在第一次到達最低點b處
4、時接到,已知“摩天輪”半徑為R,重力加速度為g(人和吊籃的大小及重物的質(zhì)量可忽略).求:
圖4
(1)接住前重物下落的時間t;
(2)人和吊籃隨“摩天輪”運動的線速度v的大小;
(3)乙同學(xué)在最低點處對地板的壓力FN.
5.如圖5所示,某電視臺娛樂節(jié)目,要求選手從較高的平臺上以水平速度v0躍出后,落在水平傳送帶上,已知平臺與傳送帶的高度差H=1.8 m,水池寬度s0=1.2 m,傳送帶A、B間的距離L0=20.85 m,由于傳送帶足夠粗糙,假設(shè)人落到傳送帶上后瞬間相對傳送帶靜止,經(jīng)過一個Δt=0.5 s反應(yīng)時間后,立刻以a=2 m/s2、方向向
5、右的加速度跑至傳送帶最右端.(g取10 m/s2)
圖5
(1)若傳送帶靜止,選手以v0=3 m/s的水平速度從平臺躍出,求從開始躍出到跑至傳送帶右端經(jīng)歷的時間.
(2)若傳送帶以v=1 m/s的恒定速度向左運動,選手若要能到達傳送帶右端,則從高臺上躍出的水平速度v1至少多大.
6.如圖6所示,一小球從平臺上水平拋出,恰好落在鄰近平臺的一傾角為α=53°的光滑斜面頂端,并剛好沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平臺的高度差h=0.8 m,重力加速度取
6、g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,不計空氣阻力,求:
圖6
(1)小球水平拋出時的初速度大小v0;
(2)斜面頂端與平臺邊緣的水平距離x;
(3)若斜面頂端高H=20.8 m,則小球離開平臺后經(jīng)多長時間到達斜面底端?
7.如圖7所示,用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成的由半圓形APB(圓半徑比細(xì)管的內(nèi)徑大得多)和直線BC組成的軌道固定在水平桌面上,已知APB部分的半徑R=1 m,BC段長L=1.5 m.彈射裝置將一個質(zhì)量為0.1 kg的小球(可視為質(zhì)點)以v0=3 m/s的水平初速度從A點射入軌道,小球從C點離開軌道隨
7、即水平拋出,桌子的高度h=0.8 m,不計空氣阻力,g取10 m/s2.求:
圖7
(1)小球在半圓形軌道中運動時的角速度ω、向心加速度an的大小;
(2)小球從A點運動到B點的時間t;
(3)小球在空中做平拋運動的時間及落到地面D點時的速度大小.
8.(2018·嘉興市期末)如圖8所示,水平實驗臺A端固定,B端左右可調(diào),將彈簧左端與實驗平臺固定,右端有一可視為質(zhì)點、質(zhì)量為2 kg的滑塊緊靠彈簧(未與彈簧連接),彈簧壓縮量不同時,將滑塊彈出去的速度不同.圓弧軌道固定在地面并與一段動摩擦因數(shù)為0.4的粗糙水平地面相切于D點.AB段最長時,B、C兩
8、點水平距離xBC=0.9 m,實驗平臺距地面高度h=0.53 m,圓弧半徑R=0.4 m,θ=37°,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.完成下列問題:(g取10 m/s2,不計空氣阻力)
圖8
(1)軌道末端AB段不縮短,壓縮彈簧后將滑塊彈出,滑塊經(jīng)過B點速度vB=3 m/s,求落到C點時的速度與水平方向的夾角;
(2)滑塊沿著圓弧軌道運動后能在DE上繼續(xù)滑行2 m,求滑塊在圓弧軌道上對D點的壓力大??;
(3)通過調(diào)整彈簧壓縮量,并將AB段縮短,滑塊彈出后恰好無碰撞地從C點進入圓弧軌道,求滑塊從平臺飛出的初速度大小以及AB段縮短的距離.
9、
答案精析
1.(1)v1≤1.5 m/s (2)8
解析 (1)顯然v1不能太大,考慮臨界狀況(落在尖角處)
據(jù)h1=gt=a,解得t1=0.2 s
則v1≤=1.5 m/s
(2)構(gòu)造由題圖中尖角所成的斜面,建立坐標(biāo)系
水平向右為x軸:x=v2t
豎直向下為y軸:y=gt2
又=tan θ=
聯(lián)立解得t= s
h=gt2≈1.42 m
分析知,玻璃彈子將落在第8級臺階上.
2.(1)1 m/s2 (2)2 m/s 2 s (3)0.2 m/s
解析 (1)設(shè)小球在平臺上運動的加速度大小為a,
則a=,代入數(shù)據(jù)得a=1 m/s2.
(2)小球到
10、達O點的速度恰為零時,小球在A點的出射速度最小,設(shè)小球的最小出射速度為v1,
由0-v=-2ax,得v1=2 m/s
由0=v1-at,得t=2 s.
(3)設(shè)小球落到P點,在O點拋出時的速度為v0,
水平方向有:d=v0t1
豎直方向有:h=gt
聯(lián)立解得v0=0.2 m/s.
3.(1)10 m/s (2)1.0×105 N
解析 如圖甲所示,汽車駛至凹形橋面的底部時,所受合力向上,此時車對橋面的壓力最大;如圖乙所示,汽車駛至凸形橋面的頂部時,合力向下,此時車對橋面的壓力最?。?
(1)汽車在凹形橋面的底部時,由牛頓第三定律可知,
橋面對汽車的支持力FN1=3.0×1
11、05 N,
根據(jù)牛頓第二定律
FN1-mg=m
解得v=10 m/s.
當(dāng)汽車以10 m/s的速率經(jīng)過凸形橋頂部時,因10 m/s<=10 m/s,故在凸形橋最高點上不會脫離橋面,所以最大速度為10 m/s.
(2)汽車在凸形橋頂部時,由牛頓第二定律得
mg-FN2=m
解得FN2=1.0×105 N.
由牛頓第三定律得,在凸形橋頂部汽車對橋面的壓力為1.0×105 N,即為最小壓力.
4.(1)2 (2)π (3)(1+)mg,方向豎直向下
解析 (1)由運動學(xué)公式有2R=gt2
解得t=2
(2)s=πR,由v=得v=π
(3)設(shè)最低點處地板對乙同學(xué)的支持力為FN
12、′,由牛頓第二定律得FN′-mg=
則FN′=(1+)mg
由牛頓第三定律得FN=(1+)mg,方向豎直向下.
5.(1)5.6 s (2)3.25 m/s
解析 (1)選手離開平臺做平拋運動,則:H=gt
解得t1= =0.6 s
x1=v0t1=1.8 m
選手在傳送帶上做勻加速直線運動,則:
L0-(x1-s0)=at
解得t2=4.5 s
總時間t=t1+t2+Δt=5.6 s
(2)選手以水平速度v1躍出落到傳送帶上,先向左勻速運動后再向左勻減速運動,剛好不從傳送帶上掉下時水平速度v1最小,則:
v1t1-s0=vΔt+
解得:v1=3.25 m/s.
6
13、.(1)3 m/s (2)1.2 m (3)2.4 s
解析 (1)由題意可知,小球落到斜面頂端并剛好沿斜面下滑,說明此時小球速度方向與斜面平行,如圖所示,
vy=v0tan 53°,v=2gh
代入數(shù)據(jù)得vy=4 m/s,v0=3 m/s.
(2)由vy=gt1得t1=0.4 s
x=v0t1=3×0.4 m=1.2 m
(3)小球沿斜面做勻加速直線運動的加速度
a==8 m/s2
在斜面頂端時的速度v==5 m/s
=vt2+at
代入數(shù)據(jù),解得t2=2 s或t2′=- s(舍去)
所以t=t1+t2=2.4 s.
7.(1)3 rad/s 9 m/s2 (2)
14、1.05 s (2)0.4 s 5 m/s
解析 (1)小球在半圓形軌道中做勻速圓周運動,角速度為:ω== rad/s=3 rad/s
向心加速度為:an== m/s2=9 m/s2
(2)小球從A到B的時間為:t== s≈1.05 s.
(3)小球水平拋出后,在豎直方向做自由落體運動,
根據(jù)h=gt得:
t1== s=0.4 s
落地時豎直方向的速度為:vy=gt1=10×0.4 m/s=4 m/s,
落地時的速度大小為:v== m/s=5 m/s.
8.(1)45° (2)100 N (3)4 m/s 0.3 m
解析 (1)根據(jù)題意,C點到地面高度hC=R-Rcos
15、 37°=0.08 m,從B點到C點,滑塊做平拋運動,根據(jù)平拋運動規(guī)律:
h-h(huán)C=gt2,則t=0.3 s
飛到C點時豎直方向的速度vy=gt=3 m/s,
因此tan γ==1
即落到圓弧C點時,滑塊速度與水平方向夾角為45°
(2)滑塊在DE段做勻減速直線運動,加速度大小a==μg
根據(jù)0-v=-2ax,
聯(lián)立得vD=4 m/s
在圓弧軌道最低處FN-mg=m,
則FN=100 N,由牛頓第三定律知滑塊對軌道的壓力大小為100 N
(3)滑塊飛出恰好無碰撞地從C點進入圓弧軌道,說明滑塊落到C點時的速度方向正好沿著軌道該處的切線方向,即tan α=
由于高度沒變,所以vy′=vy=3 m/s,α=37°,
因此v0′=4 m/s
對應(yīng)的水平位移為x′=v0′t=1.2 m,
所以AB段縮短的距離應(yīng)該是ΔxAB=x′-xBC=0.3 m