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2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題復(fù)習(xí)訓(xùn)練 課時(shí)作業(yè)三 力與曲線運(yùn)動(dòng)(含解析)

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1、課時(shí)作業(yè)三 力與曲線運(yùn)動(dòng) 一、選擇題 1.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的合力一定是變化的 B.兩勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng) C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度大小恒定,方向始終指向圓心 D.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在相同的時(shí)間內(nèi)速度的變化不同 解析:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的合力不一定是變化的,例如平拋運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度大小恒定,方向始終指向圓心,選項(xiàng)C正確;做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在相同的時(shí)間內(nèi)速度的變化相同,均等于gt,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:C 2.(2019年江蘇三市聯(lián)考)小孩站在岸

2、邊向湖面拋石子,三次的軌跡如圖1所示,最高點(diǎn)在同一水平線上,忽略空氣阻力的影響,下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖1 A.沿軌跡3運(yùn)動(dòng)的石子落水時(shí)速度最小 B.沿軌跡3運(yùn)動(dòng)的石子在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) C.沿軌跡1運(yùn)動(dòng)的石子加速度最大 D.三個(gè)石子在最高點(diǎn)時(shí)速度相等 解析:根據(jù)拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,三個(gè)石子在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,落地時(shí)豎直速度相等,沿軌跡3運(yùn)動(dòng)的石子水平速度最小,落水時(shí)速度最小,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;三個(gè)石子在空中運(yùn)動(dòng)只受重力,加速度相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;三個(gè)石子在最高點(diǎn)時(shí)石子1速度最大,石子3速度最小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:A 3.如圖2所示,一條小河河寬d=60 m,水速v1=3

3、m/s.甲、乙兩船在靜水中的速度均為v2=5 m/s.兩船同時(shí)從A點(diǎn)出發(fā),且同時(shí)到達(dá)對(duì)岸,其中甲船恰好到達(dá)正對(duì)岸的B點(diǎn),乙船到達(dá)對(duì)岸的C點(diǎn),則(  ) 圖2 A.α=β B.兩船過(guò)河時(shí)間為12 s C.兩船航行的合速度大小相同 D.BC的距離為72 m 解析:因?yàn)橥瑫r(shí)到達(dá)對(duì)岸,所以=,解得α=β,A正確;當(dāng)船頭垂直岸渡河時(shí)t==12 s,現(xiàn)在兩船在垂直河岸方向上的速度小于v2,故渡河時(shí)間大于12 s,B錯(cuò)誤;由于兩船的方向不同,而水流方向相同,根據(jù)平行四邊形定則可知兩者的合速度大小不同,C錯(cuò)誤;根據(jù)幾何知識(shí)可得cosα=cosβ=,所以sinβ=,故乙船在水流方向的速度為v=(

4、3+5×) m/s=6 m/s,渡河時(shí)間為t′==15 s,所以BC的距離為xBC=vt′=6×15 m=90 m,D錯(cuò)誤. 答案:A 4.(2019年天津市河西區(qū)月考)如圖3所示,質(zhì)量為m的小球在豎直面內(nèi)的光滑圓形軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng),通過(guò)最高點(diǎn)且剛好不脫離軌道時(shí)的速度為v,重力加速度為g,則當(dāng)小球通過(guò)與圓心等高的A點(diǎn)時(shí),對(duì)軌道內(nèi)側(cè)的壓力大小為(  ) 圖3 A.mg B.2mg C.3mg D.5mg 解析:小球恰好通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),有mg=m,由最高點(diǎn)到A點(diǎn)過(guò)程,由機(jī)械能守恒定律有mgR=mvA2-mv2,在A點(diǎn)由牛頓第二定律有FN=m,聯(lián)立解得軌道對(duì)小球的彈

5、力FN=3mg.由牛頓第三定律得小球?qū)壍纼?nèi)側(cè)的壓力大小為3mg,選項(xiàng)C正確. 答案:C 5.(2019年河南洛陽(yáng)聯(lián)考)如圖4所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕直棒一端可繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng),另一端固定一質(zhì)量為m的小球,小球擱在水平升降臺(tái)上,升降平臺(tái)以速度v勻速上升.下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖4 A.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B.當(dāng)棒與豎直方向的夾角為α?xí)r,小球的速度為 C.棒的角速度逐漸增大 D.當(dāng)棒與豎直方向的夾角為α?xí)r,棒的角速度為 解析: 圖5 棒與平臺(tái)接觸點(diǎn)(即小球)的運(yùn)動(dòng)可視為豎直向上的勻速運(yùn)動(dòng)和沿平臺(tái)向左的運(yùn)動(dòng)的合成.小球的實(shí)際運(yùn)動(dòng)即合運(yùn)動(dòng)方向是垂直于棒指向左上方,如圖5所示.設(shè)

6、棒的角速度為ω,則合速度v實(shí)=ωL,沿豎直向上方向上的速度分量等于v,即ωLsinα=v,所以ω=,小球速度為v實(shí)=ωL=,由此可知棒(小球)的角速度隨棒與豎直方向的夾角α的增大而減小,小球做角速度越來(lái)越小的變速圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確. 答案:D 6.(2019年北京西城區(qū)聯(lián)考)如圖6所示,地球繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn),而月球又繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng),它們的運(yùn)動(dòng)均可近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng).如果要通過(guò)觀測(cè)求得地球的質(zhì)量,需要測(cè)量下列哪些量(  ) 圖6 A.地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的半徑和周期 B.月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑和周期 C.地球的半徑和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期 D.地球的半徑和月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周

7、期 解析:由萬(wàn)有引力提供向心力可得,G=m()2r,解得M=,要求出地球質(zhì)量,需要知道月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑和周期,選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤. 答案:B 7.(2019年湖南省聯(lián)考)如圖7所示,由中山大學(xué)發(fā)起的空間引力波探測(cè)工程“天琴計(jì)劃”于2015年啟動(dòng),擬采用三顆全同的衛(wèi)星(SC1、SC2、SC3)構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)約為地球半徑27倍的等邊三角形陣列,地球恰好處于三角形中心,衛(wèi)星將在以地球?yàn)橹行?、高度約10萬(wàn)千米的軌道上運(yùn)行,對(duì)一個(gè)周期僅有5.4分鐘的超緊湊雙白矮星系統(tǒng)RXJ0806.3+1 527產(chǎn)生的引力波進(jìn)行探測(cè).若地球近地衛(wèi)星的運(yùn)行周期為T0,則三顆全同衛(wèi)星的運(yùn)行周期最接近( 

8、 ) 圖7 A.6T0 B.30T0 C.60T0 D.140T0 解析:由題意知,該衛(wèi)星的軌道半徑r==9R,由開(kāi)普勒第三定律有=,聯(lián)立解得該衛(wèi)星的周期T=T0≈60T0,選項(xiàng)C正確. 答案:C 8.(多選)2018年5月25日21時(shí)46分,探月工程嫦娥四號(hào)任務(wù)“鵲橋”中繼衛(wèi)星成功實(shí)施近月制動(dòng),進(jìn)入月球至地月拉格朗日L2點(diǎn)的轉(zhuǎn)移軌道.當(dāng)“鵲橋”位于拉格朗日點(diǎn)(如圖8中的L1、L2、L3、L4、L5所示,人們稱為地月系統(tǒng)拉格朗日點(diǎn))上時(shí),會(huì)在月球與地球的共同引力作用下,幾乎不消耗燃料而保持與月球同步繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(月球的自轉(zhuǎn)周期等于月球繞

9、地球運(yùn)動(dòng)的周期)(  ) 圖8 A.“鵲橋”位于L2點(diǎn)時(shí),“鵲橋”繞地球運(yùn)動(dòng)的周期和月球的自轉(zhuǎn)周期相等 B.“鵲橋”位于L2點(diǎn)時(shí),“鵲橋”繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度 C.L3和L2到地球中心的距離相等 D.“鵲橋”在L2點(diǎn)所受月球和地球引力的合力比在其余四個(gè)點(diǎn)都要大 解析:“鵲橋”位于L2點(diǎn)時(shí),繞地球運(yùn)動(dòng)的周期和月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期相等,又月球的自轉(zhuǎn)周期等于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期,故選項(xiàng)A正確;“鵲橋”位于L2點(diǎn)時(shí),由于“鵲橋”與月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同,“鵲橋”的軌道半徑大,“鵲橋”繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度,故選項(xiàng)B正

10、確;如果L3和L2到地球中心的距離相等,則“鵲橋”在L2點(diǎn)受到月球與地球引力的合力更大,加速度更大,所以周期更短,故L2到地球中心的距離大于L3到地球中心的距離,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在5個(gè)點(diǎn)中,L2點(diǎn)離地球最遠(yuǎn),所以在L2點(diǎn)“鵲橋”所受合力最大,選項(xiàng)D正確. 答案:ABD 9.(2018年高考·江蘇卷)(多選)火車以60 m/s的速率轉(zhuǎn)過(guò)一段彎道,某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10 s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過(guò)了約10°.在此10 s時(shí)間內(nèi),火車(  ) A.運(yùn)動(dòng)路程為600 m B.加速度為零 C.角速度約為1 rad/s D.轉(zhuǎn)彎半徑約為3.4 km 解析:火車的角速度ω= rad/s= rad/s

11、,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;火車做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其受到的合外力等于向心力,加速度不為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;火車在10 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)路程s=vt=600 m,選項(xiàng)A正確;火車轉(zhuǎn)彎半徑R==≈3.4 km,選項(xiàng)D正確. 答案:AD 10.(2019年山東濟(jì)南高三模擬)(多選)如圖9所示,傾角為θ的斜面固定在水平面上,從斜面頂端以速度v0水平拋出一小球,經(jīng)過(guò)時(shí)間t0恰好落在斜面底端,速度是v,不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖9 A.若以速度2v0水平拋出小球,則落地時(shí)間大于t0 B.若以速度2v0水平拋出小球,則落地時(shí)間等于t0 C.若以速度v0水平拋出小球,則撞擊斜面時(shí)速度方向與v成θ角 D.

12、若以速度v0水平拋出小球,則撞擊斜面時(shí)速度方向與v同向 解析:若以速度2v0水平拋出小球,小球一定落在水平面上,小球下落的高度不變,由h=gt2,可知落地時(shí)間等于t0,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;若以速度v0水平拋出小球,小球一定落在斜面上,末速度與豎直方向夾角的正切tanα===,故撞擊斜面時(shí)速度方向與v同向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 答案:BD 11.(2019年陜西西安市模擬)(多選)如圖10所示,一質(zhì)量為m的小球置于半徑為R的光滑豎直軌道最低點(diǎn)A處,B為軌道最高點(diǎn),C、D為圓的水平直徑兩端點(diǎn).輕質(zhì)彈簧的一端固定在圓心O點(diǎn),另一端與小球拴接,已知彈簧的勁度系數(shù)為k=,原長(zhǎng)為L(zhǎng)=2R,彈簧始終處

13、于彈性限度內(nèi),若給小球一水平初速度v0,已知重力加速度為g,則(  ) 圖10 圖10 A.無(wú)論v0多大,小球均不會(huì)離開(kāi)圓軌道 B.若,小球就能做完整的圓周運(yùn)動(dòng) D.若小球能做完整圓周運(yùn)動(dòng),則v0越大,小球與軌道間的最大壓力與最小壓力之差就會(huì)越大 解析:由題中條件易知彈簧的彈力始終為F=kΔx=mg,方向背離圓心,易得在最高點(diǎn)以外的任何地方軌道對(duì)小球均會(huì)有彈力作用,所以無(wú)論初速度多大,小球均不會(huì)離開(kāi)圓軌道,A正確,B錯(cuò)誤;若小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度恰為零,則根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mv02=mg·2R,解得v0=,故只要v0>

14、,小球就能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),C正確;在最低點(diǎn)時(shí)FN1-mg-kΔx=,從最低點(diǎn)到最高點(diǎn),根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mv02=mv2+mg·2R,在最高點(diǎn)FN2+mg-kΔx=,其中kΔx=mg,聯(lián)立解得FN1-FN2=6mg,與v0無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤. 答案:AC 12.(多選)1798年,英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許測(cè)出萬(wàn)有引力常量G,因此卡文迪許被人們稱為能稱出地球質(zhì)量的人.若已知萬(wàn)有引力常量G,地球表面處的重力加速度g,地球半徑R,地球上一個(gè)晝夜的時(shí)間T1(地球自轉(zhuǎn)周期),一年的時(shí)間T2(地球公轉(zhuǎn)周期),地球中心到月球中心的距離L1,地球中心到太陽(yáng)中心的距離L2.你能計(jì)算出(  ) A.地球的質(zhì)量m地

15、= B.太陽(yáng)的質(zhì)量m太= C.月球的質(zhì)量m月= D.可求月球、地球及太陽(yáng)的密度 解析:對(duì)地球表面的一個(gè)物體m0來(lái)說(shuō),應(yīng)有m0g=,所以地球質(zhì)量m地=,選項(xiàng)A正確.對(duì)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),有=m地L2,則m太=,選項(xiàng)B正確.對(duì)月球繞地球運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),能求地球的質(zhì)量,不知道月球的相關(guān)參量及月球的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)參量,無(wú)法求出它的質(zhì)量和密度,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. 答案:AB 二、解答題 13.一探險(xiǎn)隊(duì)在探險(xiǎn)時(shí)遇到一山溝,山溝的一側(cè)OA豎直,另一側(cè)的坡面OB呈拋物線形狀,與一平臺(tái)BC相連,如圖11所示.已知山溝豎直一側(cè)OA的高度為2h,平臺(tái)離溝底的高度為h,C點(diǎn)離OA的水平距離為2h.以溝底的O點(diǎn)為

16、原點(diǎn)建立坐標(biāo)系xOy,坡面的拋物線方程為y=.質(zhì)量為m的探險(xiǎn)隊(duì)員在山溝的豎直一側(cè)從A點(diǎn)沿水平方向跳向平臺(tái).人視為質(zhì)點(diǎn),忽略空氣阻力,重力加速度為g.求: 圖11 (1)若探險(xiǎn)隊(duì)員從A點(diǎn)以速度v0水平跳出時(shí),掉在坡面OB的某處,則他在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為多少? (2)為了能跳在平臺(tái)上,他在A點(diǎn)的初速度v應(yīng)滿足什么條件?請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明. 解:(1)設(shè)探險(xiǎn)隊(duì)員在OB坡面上的落點(diǎn)坐標(biāo)為(x0,y0),由平拋規(guī)律可得x0=v0t 2h-y0=gt2 將(x0,y0)代入拋物線方程y=可得t=. (2)yB=h,將(xB,yB)代入y=,可求得xB=h 由平拋規(guī)律得xB=vBt1,xC=vCt1

17、,2h-h(huán)=gt12, 又xC=2h 聯(lián)立以上各式解得vB=,vC= 所以為了能跳到平臺(tái)上,他在A點(diǎn)的初速度應(yīng)滿足 ≤v≤. 14.現(xiàn)有一根長(zhǎng)L=1 m的不可伸長(zhǎng)的輕繩,其一端固定于O點(diǎn),另一端系著質(zhì)量m=0.5 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),將小球提至O點(diǎn)正上方的A點(diǎn),此時(shí)繩剛好伸直且無(wú)張力,如圖12所示,不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2. 圖12 (1)為保證小球能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),在A點(diǎn)至少應(yīng)給小球施加多大的水平速度v0? (2)在小球以速度v1=4 m/s水平拋出的瞬間,繩中的張力為多少? (3)在小球以速度v2=1 m/s水平拋出的瞬間,繩中若有張力,求其大??;若無(wú)張力,試求繩再次伸直時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間. 解:(1)要使小球在豎直面內(nèi)能夠做完整的圓周運(yùn)動(dòng),最高點(diǎn)有mg=m,得v0== m/s. 圖13 (2)因?yàn)関1>v0,故繩中有張力,由牛頓第二定律得 FT+mg=m代入數(shù)據(jù)解得,繩中的張力FT=3 N. (3)因?yàn)関2

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