2017版高考物理一轮复习 第1-10章_15

1 第五章 曲线运动 第 1 讲 曲线运动 平抛运动 必考要求 1曲线运动(b)。2.运动的合成与分解(b)。3.平抛运动(d)。4.实验：研究平抛运动()。 知识网络构建 1曲线运动 2运动的合成与分解 3平抛运动 规律方法速记 1判断物体是否做曲线运动的方法 判断物体是做曲线运动还是做直线运动，关键要看 a 和 v 的方向，两者方向在同一直线 上则做直线运动，有夹角则做曲线运动。 2 2合运动与分运动的三个易混点 (1)合运动是物体的实际运动，而分运动是物体同时参与的几个运动，并不是物体的实际 运动。 (2)两个分运动是直线运动的合运动，可能是直线运动，也可能是曲线运动，这是由合初 速度与合加速度是否共线决定的。 (3)合运动的速度不一定大于分运动的速度，合运动的速度与分运动的速度大小具有不确 定关系。 3平抛运动的求解方略运动分解 (1) 思 路 运 动 的 合 成 与 分 解 水 平 方 向 ： 匀 速 运 动竖 直 方 向 ： 自 由 落 体 在 两 个 方 向 上列 方 程 求 解 。 (2)时间相等是联系两个分运动的桥梁。 (3)注意速度、位移的合成与分解。 题组一 曲线运动 1(2016南开区高一检测)做曲线运动的物体，在运动过程中，一定发生变化的物理量是 ( ) A速率 B速度 C加速度 D合力 解析 曲线运动物体的速度方向一定变化，但大小可能变，也可能不变，B 正确，A 错误； 做曲线运动的物体所受合外力一定不为零，一定具有加速度，但合外力、加速度可能不 变，也可能变化，故 C、D 错误。 答案 B 2(2016湘潭高一检测)关于曲线运动的性质，以下说法正确的是 ( ) A曲线运动一定是变速运动 B曲线运动一定是变加速运动 C变速运动一定是曲线运动 D运动物体的速度大小、加速度大小都不变的运动一定是直线运动 解析 做曲线运动的物体，速度方向不断变化，所以曲线运动一定是变速运动，选项 A 正确；做曲线运动的物体，加速度与合外力可能是恒定的，也可能是变化的，所以，曲 线运动可能是变加速运动，也可能是匀变速运动，选项 B 错误；变速运动可能是速度方 3 向变化，也可能是速度大小变化，选项 C 错误；曲线运动的速度大小、加速度大小可能 都不变，当物体受到一个大小恒定且总与速度垂直的作用力时，物体就做这样的曲线运 动，选项 D 错误。 答案 A 3. 如图所示的曲线为某同学抛出的铅球运动轨迹(铅球视为质 点)， A、 B、 C 为曲线上的三点，关于铅球在 B 点的速度方 向，下列说法正确的是 ( ) A沿 AB 的方向 B沿 BD 的方向 C沿 BC 的方向 D沿 BE 的方向 解析 物体做曲线运动的速度方向为运动轨迹上经过该点的切线方向，又本题中铅球实 际沿 ABC 方向运动，故它在 B 点的速度应沿 BD 的方向，选项 B 正确。 答案 B 4(20152016 诸暨市第一学期期末考试)汽车在水平公路上沿曲线由 M 向 N 行驶，下图分 别画出了汽车转弯时所受合力 F 的四种方向，下列正确的是( ) A B C D 答案 D 题组二 运动的合成与分解 5(2016嘉兴高一检测)关于运动的合成与分解，下列说法正确的是 ( ) A合运动的位移是分运动位移的矢量和 B合运动的速度一定会比其中任何一个分速度大 C合运动的时间与分运动的时间不一定相等 D若合运动是曲线运动，则分运动中至少有一个是曲线运动 解析 位移是矢量，合位移是分位移的矢量和，选项 A 正确；速度也是矢量，满足平行 四边形定则，根据平行四边形的特点，合速度可以比分速度小，选项 B 错误；根据合运 动与分运动的等时性，选项 C 错误；两个直线运动的合运动也可以是曲线运动。例如， 互成夹角的匀速直线运动与匀加速直线运动合成时，合运动是曲线运动，D 错误。 4 答案 A 6某一时刻，一物体沿水平和竖直方向的分速度分别为 8 m/s 和 6 m/s，则该物体的速度 大小是 ( ) A2 m/s B6 m/s C10 m/s D14 m/s 解析 v 10 m/s。（ 6 m/s） 2 （ 8 m/s） 2 答案 C 7降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，若风 速越大，则降落伞 ( ) A下落的时间越短 B下落的时间越长 C落地时速度越小 D落地时速度越大 解析 风沿水平方向吹，不影响竖直速度，故下落时间 不变，A、B 项均错误；风速越大，落地时合速度越大，故 C 项错误，D 项正确。 答案 D 8. 如图所示，工地上常用的塔吊起吊重物时，塔吊的水平横 臂保持静止，悬挂重物的小车沿水平横臂匀速运动，同时 使吊钩下的重物匀速上升。关于重物的运动，下列判断正 确的有 ( ) A做曲线运动 B做匀变速曲线运动 C速度大小不变，方向改变 D速度大小和方向都不变 解析 重物在竖直方向和水平方向都做匀速运动，说明它所受合外力为零，一定做匀速 直线运动，D 正确。 答案 D 9如图所示，一艘炮艇沿长江由西向东快速行驶，在炮艇上发射炮弹射击北岸正北方向的 目标。要击中目标，射击方向应 ( ) 5 A对准目标 B偏向目标的西侧 C偏向目标的东侧 D无论对准哪个方向都无法击中目标 解析 炮弹的实际速度方向沿目标方向，该速度是船的速度与射击速度的合速度，根据 平行四边形定则，知射击的方向偏向目标的西侧。故 B 正确，A、C、D 错误。 答案 B 10(20152016 诸暨市第一学期期末考试)某条河的宽度为 120 m，水流速度恒为 3 m/s， 一条小船在静水中的速度为 4 m/s，则小船渡河的最短时间为 ( ) A17 s B24 s C30 s D40 s 答案 C 题组三 平抛运动 11(2016嘉兴高三检测)关于从同一高度以不同初速度水平抛出的物体，比较它们落到水 平地面上的时间(不计空气阻力)，以下说法正确的是 ( ) A速度大的时间长 B速度小的时间长 C一样长 D质量大的时间长 解析 水平抛出的物体做平抛运动，由 y gt2得 t ，其下落的时间由下落的高度 12 2yg 决定，从同一高度以不同初速度水平抛出的物体，落到水平地面上的时间相同， A、B、D 错误，C 正确。 答案 C 12(2016德州高三检测)一个物体从某一确定的高度以初速度 v0水平抛出，已知它落地 时的速度大小为 v，那么它的运动时间是 ( ) A. B. v v0g v v02g 6 C. D. 解析 可依据速度的分解求取竖直方向上的落地速度，从而据竖直方向上的自由落体运 动规律求运动时间。因为 vy gt，又 vy ，故 t ，故选项 D 正确。 答案 D 13. (2016惠州模拟)某人向放在水平地面上正前方的小桶中 水平抛球，结果球划着一条弧线飞到小桶的前方，如图所 示。不计空气阻力，为了能把小球抛进小桶中，则下次再 水平抛球时，可能做出的调整为 ( ) A减小初速度，增大抛出点高度 B增大初速度，抛出点高度不变 C初速度大小不变，降低抛出点高度 D初速度大小不变，增大抛出点高度 解析 为能把小球抛进桶中，须减小水平位移，由 x v0t v0 知，选项 C 正确。 2hg 答案 C 14(2016汕头高一检测)如图所示，滑板运动员以速度 v0 从离地高度为 h 的平台末端水平飞出，落在水平地面上。 忽略空气阻力，运动员和滑板可视为质点，下列表述正确 的是 ( ) A v0越大，运动员在空中运动时间越长 B v0越大，运动员落地瞬间速度越大 C运动员落地瞬间速度方向与高度 h 无关 D运动员落地位置与 v0大小无关 解析 在平抛运动中，飞行时间仅由高度决定，所以 A 错误；水平位移、落地速度(末速 度)由高度和初速度共同决定，所以 B 对，C、D 错误。 答案 B 15在高空中匀速飞行的轰炸机，每隔时间 t 投放一颗炸弹，若不计空气阻力，则投放的炸 弹在空中的位置是选项中的(图中竖直的虚线将各图隔离) ( ) 7 解析 炸弹的运动是一个平抛运动，它在水平方向上是匀速直线运动，与飞机速度相等， 所以所有离开飞机的炸弹与飞机应在同一条竖直线上，显然 A、C 两选项错误；炸弹在竖 直方向上是自由落体运动，自由落体运动的特点是在相等的时间间隔内，位移之比是 135(2 n1)，在图中，相邻两炸弹之间的时间间隔相同，可将图中的炸弹看 成是一个炸弹在不同时刻的位置(因为每个炸弹在空中的运动情况都相同)，从上至下， 炸弹间的距离越来越大，只有 B 选项才与这一结论吻合。 答案 B 16如图所示， A、 B 两个小球从同一竖直线上的不同位置水平抛出，结果它们同时落在地 面上的同一点 C，已知 A 离地面的高度是 B 离地面高度的 2 倍，则 A、 B 两个球的初速度 之比 vA vB为( ) A12 B21 C. 1 D. 22 2 解析 由于两球离地面的高度之比为 21，由 t 可知，它们落地所用的时间之比 2hg 为 1，由于它们的水平位移 x 相同，由 v 可知，初速度之比为 1 2，D2 xt 2 2 项正确。 答案 D 17. 如图所示，在足够长的斜面上的 A 点，以水平速度 v0抛出一 个小球，不计空气阻力，它落到斜面上所用的时间为 t1；若 8 将此球改用 2v0抛出，落到斜面上所用时间为 t2，则 t1与 t2之比为 ( ) A11 B12 C13 D14 解析 因小球落在斜面上，所以两次位移与水平方向的夹角相等，由平抛运动规律知 tan ，所以 。 t1t2 12 答案 B 题组四 实验：研究平抛运动 18在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下操作合理的是 ( ) A选用装置 1 研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看 A、 B 两球是否同时落地 B选用装置 2 要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端 A 一定要高于水面 C选用装置 3 要获得钢球的平抛运动轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放 D除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒 15 帧的录像获得平抛 运动轨迹 答案 D 19在研究平抛运动的实验中，求解得到的初速度有误差，与误差产生原因无关的是 ( ) A弧形槽与球间有摩擦 B弧形槽末端切线不水平 C小球受空气阻力 D小球每次自由滚下的位置不同 解析 要保证每次实验时，小球平抛的初速度的大小和方向相同，需使小球每次从同一 9 位置由静止释放，斜槽末端应水平；弧形槽与球间的摩擦不影响小球每次平抛的初速度 的一致性；小球受的空气阻力使它不具备做平抛运动的条件。 答案 A 20在做研究平抛物体的运动的实验中，在调整斜槽时，必须使斜槽末端切线方向水平，这 样做的目的是 ( ) A为了使小球初速度每次都相同 B为了使小球运动轨迹是抛物线 C为了使小球飞出时，初速度方向水平 D为了使小球在空中运动时间每次都相等 解析 小球平抛的初速度大小与释放点高度有关，运动轨迹是否是抛物线与斜槽末端的 切线水平无关，小球在空中运动的时间主要由高度决定，故选项 A、B、D 错误；只有斜 槽末端切线水平，才能保证小球离开槽口后做平抛运动。 答案 C 21(20152016 诸暨市第一学期期末)在“探究平抛运动”的实验中，某实验小组已在白 纸上记录小球的抛出点 O 和其他一系列平抛运动的轨迹上点的位置，如图所示。(重力加 速度 g10 m/s 2； 2.5)6 (1)请在答案纸上描绘出小球做平抛运动的轨迹； (2)在轨迹上取水平间隔相等的五个点 M1、 M2、 M3、 M4、 M5，测出各点的坐标如表中所示， 根据数据写出小球做平抛运动的轨迹方程：_； (3)根据 M5点数据计算小球做平抛运动的初速度 v0_m/s。 位置 x/m y/m M1 0.040 0.012 M2 0.080 0.048 M3 0.120 0.108 10 M4 0.160 0.190 M5 0.200 0.300 答案 (1)如下图 (2) y7.5 x2 (3)0.8 11 第 2 讲 圆周运动 必考要求 1圆周运动、向心加速度、向心力(d)。2.生活中的圆周运动(c)。 知识网络构建 规律方法速记 1对向心力的三点提醒 (1)向心力是按效果命名的，不是物体实际受到的力，受力分析时，不能在受力示意图上 画出向心力。 (2)向心力可以是某种性质的力单独提供，也可以是几个不同性质的力共同提供。 (3)向心力只产生向心加速度，与物体的实际加速度不一定相同。 2解决圆周运动问题的主要步骤 12 题组一 描述圆周运动的物理量 1对于做匀速圆周运动的物体，下列说法中不正确的是 ( ) A相等的时间内通过的路程相等 B相等的时间内通过的弧长相等 C相等的时间内通过的位移相等 D相等的时间内转过的角度相等 解析 匀速圆周运动是指线速度大小不变的圆周运动，因此在相等时间内通过路程相等， 弧长相等，转过的角度也相等，故选项 A、B、D 正确；相等的时间内通过的位移方向不 同，由于位移是矢量，因此位移不相等，故选项 C 错误。 答案 C 2.皮带传动装置如图所示，两轮的半径不相等，传动过程 中皮带不打滑。关于两轮边缘上的点，下列说法正确的 是 ( ) A周期相同 B角速度相等 C线速度大小相等 D向心加速度相等 解析 皮带不打滑时，皮带上各点的线速度大小相等，同轴转动时，角速度相等，C 正 确。 答案 C 3甲、乙两物体均做匀速圆周运动，甲的转动半径为乙的一半，当甲转过 60时，乙在这 段时间里正好转过 45，则甲、乙两物体的线速度之比为( ) A14 B23 C49 D916 解析 由题意知甲、乙两物体的角速度之比 1 2604543，2 r1 r2，故两物 13 体的线速度之比 v1 v2 1r1 2r223，B 项正确。 答案 B 4. 如图所示，一个匀速转动的半径为 r 的水平圆盘上放着两 个木块 M 和 N，木块 M 放在圆盘的边缘处，木块 N 放在离 圆心 r 的地方，它们都随圆盘一起运动。比较两木块的 13 线速度和角速度，下列说法中正确的是 ( ) A两木块的线速度相等 B两木块的角速度一定不相等 C M 的线速度是 N 的线速度的 3 倍 D M 的角速度是 N 的角速度的 3 倍 解析 由传动装置特点知， M、 N 两木块有相同的角速度，又由 v r 知，因 rN r， rM r，故木块 M 的线速度是木块 N 线速度的 3 倍，选项 C 正确。 13 答案 C 5.如图所示，由于地球的自转，地球表面上 P、 O 两物体均绕地球自转 轴做匀速圆周运动，对于 P、 O 两物体的运动，下列说法正确的是 ( ) A P、 O 两点的角速度大小相等 B P、 O 两点的线速度大小相等 C同一物体在 O 点的向心加速度比在 P 点的向心加速度小 D放在 P、 O 两处的物体均只受重力和支持力两个力作用 解析 同轴转动的不同点角速度相等，A 正确； P、 O 两点做圆周运动的半径不同，根据 v r 可知，两点的线速度大小不同，B 错误；根据 a 2r 可知，同一物体在 O 点的 向心加速度比在 P 点的向心加速度大，C 错误；放在 P、 O 两处的物体均只受万有引力和 支持力两个力的作用，D 错误。 答案 A 题组二 向心加速度、向心力 6.如图为 A、 B 两物体做匀速圆周运动的向心加速度 a 的大小随 半径 r 变化的图象，其中 A 为双曲线的一个分支，由图可知 14 ( ) A A 物体运动的线速度大小不变 B A 物体运动的角速度不变 C B 物体运动的角速度变大 D B 物体运动的线速度大小不变 解析 由 a 知，做匀速圆周运动的物体线速度大小不变时，向心加速度与半径成反 v2r 比，故 A 正确，B 错误；由 a 2r 知，角速度不变时，向心加速度与半径成正比，故 C、D 错误。 答案 A 7. 如图所示，质量相等的 a、 b 两物体放在圆盘上，到圆心的 距离之比是 23，圆盘绕圆心做匀速圆周运动，两物体相 对圆盘静止， a、 b 两物体做圆周运动的向心力之比是 ( ) A11 B32 C23 D94 解析 a、 b 随圆盘转动，角速度相同，由 F m 2r 知向心力正比于半径，C 正确。 答案 C 8.如图所示，质量为 m 的木块从半径为 R 的半球形碗口下滑到碗的 最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使木块的速率不变，那 么 ( ) A加速度为零 B加速度恒定 C加速度大小不变，方向时刻改变，但不一定指向圆心 D加速度大小不变，方向时刻指向圆心 解析 木块做的是匀速圆周运动，加速度大小不变，但方向时刻指向圆心，加速度时刻 改变，故选项 A、B、C 错误，D 正确。 答案 D 9.如图所示，质量相等的 A、 B 两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖 直内壁上，随圆筒一起做匀速圆周运动，则下列关系中正确的 15 有 ( ) A线速度 vAvB B运动周期 TA TB C它们受到的摩擦力 FfA FfB D筒壁对它们的弹力 FNA FNB 解析 由于两物体角速度相等，而 rA rB，所以 vA rA vB rB ，A 项错；由于 相等，则 T 相等，B 项错；因竖直方向受力平衡， Ff mg，所以 FfA FfB，C 项错；弹力 等于向心力，故 FNA mrA 2 FNB mrB 2，D 项对。 答案 D 10.如图所示为空间站中模拟地球上重力的装置，环形实验装置的外 侧壁相当于“地板” ，让环形实验装置绕 O 点旋转，能使“地板” 上可视为质点的物体与地球表面处有同样的“重力” ，则旋转角速 度应为(地球表面重力加速度为 g，装置的外半径为 R) ( ) A. B. C2 D. gR Rg gR 2Rg 解析 物体随同环形装置做圆周运动， “重力”提供向心力，可得 mg m 2R，解得 ， A 正确，B、C、D 错误。 gR 答案 A 11.(2016上海金山月考)有一种杂技表演叫“飞车走壁” ，由杂技 演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演台的侧壁高速行驶，在水平 面内做匀速圆周运动。图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨 迹离地面的高度为 h。如果增大高度 h，则下列关于摩托车说法 正确的是 ( ) A对侧壁的压力 FN增大 B做圆周运动的周期 T 不变 C做圆周运动的向心力 F 增大 D做圆周运动的线速度增大 解析 摩托车做匀速圆周运动，提供圆周运动的向心力是重力 mg 和支持力 FN的合力，作出受力分析图。 16 设圆台侧壁与竖直方向的夹角为 ，侧壁对摩托车的支持力 FN 不变，则摩托车 mgsin 对侧壁的压力不变，故 A 错误；向心力 F ， m、 不变，故向心力大小不变，C mgtan 错误；根据牛顿第二定律得 F m r， h 越高， r 越大， F 不变，则 T 越大，故 B 错误； 4 2T2 根据牛顿第二定律得 F m ， h 越高， r 越大， F 不变，则 v 越大，故 D 正确。 v2r 答案 D 12如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速 转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做 平抛运动。现测得转台半径 R0.5 m，离水平地面的高 度 H0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小 s0.4 m。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加 速度 g 取 10 m/s2。求： (1)物块做平抛运动的初速度大小 v0； (2)物块与转台间的动摩擦因数 。 解析 (1)物块做平抛运动，竖直方向有 H gt2 12 水平方向有 s v0t 联立两式得： v0 s 1 m/s g2H (2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有 mg m 联立得 0.2 答案 (1)1 m/s (2)0.2 13(20152016 诸暨市第一学期期末)“水上乐园”中有 一巨大的水平转盘，人在其上随盘一起转动，给游客带 来无穷乐趣。如图所示，转盘的半径为 R，离水平面的 高度为 H，可视为质点的游客的质量为 m1，现转盘以角 速度 匀速转动，游客在转盘边缘保持相对静止，不 计空气阻力。 17 (1)求转盘转动的周期； (2)求游客受到摩擦力的大小和方向； (3)若转盘突然停止转动，求游客落水点到转动轴的水平距离。 解析 (1)转盘转动的周期： T 2 (2)游客受到摩擦力的大小： Ff m 2R 游客受到摩擦力的方向：沿半径方向指向圆心 O。 (3)游客转动时的线速度，即平抛运动的初速度： v R 游客落水的时间： t 2Hg 游客做平抛运动的水平位移： x R 2Hg 游客落水点到转动轴的距离： s Rx2 R2 2H 2g 1 答案 (1) (2) m 2R 沿半径方向指向圆心 O 2 (3)R 2H 2g 1 题组三 生活中的圆周运动 14一辆载重卡车，在丘陵地上以不变的速率行驶，地形如图所示。由于轮胎已旧，途中爆 了胎。你认为在图中 A、 B、 C、 D 四处中，爆胎的可能性最大的一处是 ( ) A A 处 B B 处 C C 处 D D 处 解析 在 A 处，地面对轮胎的作用力大小等于卡车的重力；在 B 处，卡车做圆周运动， 加速度方向竖直向上，根据牛顿运动定律得知，卡车处于超重状态，地面对卡车的作用 力大于其重力；在 C 处，卡车做圆周运动，加速度方向竖直向下，根据牛顿运动定律得 知，卡车处于失重状态，地面对卡车的作用力小于其重力；在 D 处，地面对卡车的作用 力等于重力垂直于斜面向下的分力，也小于重力。故可知，在 B 处，卡车受到地面的作 用力最大，最容易爆胎，故选项 B 正确，A、C、D 错误。 答案 B 18 15(20152016 诸暨市第一学期期末)如图所示，拱形 桥的半径为 40 m，质量为 1.0103 kg 的汽车行驶到 桥顶时的速度为 10 m/s，假设重力加速度为 10 m/s2，则此时汽车对桥的压力为( ) A1.010 4 N B7.510 3 N C5.010 3 N D2.510 3 N 答案 B 16游客乘坐过山车，在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达到