（讲练测）高考物理一轮复习 专题22 应用力学两大观点分析平抛运动与圆周运动组合问题（测）（含解析）.doc

专题22 应用力学两大观点分析平抛运动与圆周运动组合问题（测）【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1如图所示，在地面上以速度抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能面而且不计空气阻力，则物体落到海平面时的势能为mgh物体从抛出到落到海平面的过程红重力对物体做功为mgh物体在海平面上的动能为物体在海平面上的机械能为其中正确的是： （ ）a b c d【答案】a【名师点睛】动能定理揭示了外力对物体所做总功与物体动能变化之间的关系，它描述了力在空间的积累效果，力做正功，物体的动能增加，力做负功，动能减少动能定理解决的问题不受运动形式和受力情况的限制还有就是重力势能的变化与零势能面的选取无关。2以=20 m/s的初速从地面竖直向上拋出一物体，上升的最大高度h=18 m.设空气阻力大小不变，则上升过程和下降过程中动能和势能相等的高度分别是（以地面为重力势能零点）： （ ）a等于9 m，等于9mb大于9 m，小于9mc小于9 m，大于9md大于9 m，大于9m【答案】b设下落过程中物体在b点处动能与势能相等，以hb表示b点的高度，vb表示物体在b点时的速度对于物体自最高点下落至b点的过程，由动能定理得：由题意有：解得： 故选b【名师点睛】本题对物体上升和下落两个过程分别运用动能定理列式，再结合条件：动能与势能相等，即可求出重力势能和动能相等的位置；运用动能定理时要灵活选取运动过程，要注意做功的正负，不能将动能和势能相等当作机械能守恒。3质量分别为、的1、2两个小球，用长为2l的轻质杆相连，转轴在杆的中点，不计一切摩擦。初始时小球2在最高点，现让系统在竖直平面内绕固定轴o沿顺时针方向自由转动，在球1从最低点运动到最高点的过程中，下列说法正确的是： （ ）a运动过程中球1机械能增大b运动过程中球2向心加速度大小不变c球1在最高点的最小速度为零d细杆对球1做的功为【答案】ad【名师点睛】由于两球的质量不相等，不计一切摩擦，两球做圆周运动，根据功能关系和动能定理求解即可。4如图所示，有一个足够长的斜坡，倾角为=30。一个小孩在做游戏时，从该斜坡顶端将一足球沿水平方向水平踢出去，已知足球被踢出时的初动能为9j，则该足球第一次落在斜坡上时的动能为： （ ）a12j b21j c27j d36j【答案】b【解析】足球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，足球第一次落在斜坡上时有，解得，则，已知=9j，足球落地时的动能，解得：ek=21j；故选项b正确。【名师点睛】（1）物体做平抛运动时：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，。5质量为m的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内作半径为r的圆周运动运动过程中，小球受到空气阻力的作用，在某一时刻小球通过轨道最低点时绳子的拉力为7mg，此后小球继续作圆周运动，转过半个圆周恰好通过最高点，则此过程中小球克服阻力所做的功为： （ ）（a）（b）（c）（d）【答案】c【解析】在最低点时，拉力和重力充当向心力，故有，联立可得在最高点时，恰好通过最高点，所以绳子的拉力为零，重力完全充当向心力，所以有，解得，从最低点到最高点过程中，重力做正功，阻力做负功，根据动能定理可得，解得，故c正确【名师点睛】在分析变力做功时，使用动能定理解题，可以省去很多麻烦，只需要明确始末速度以及哪些力做功，然后列式求解，另外注意分析用绳子拉着小球做圆周运动时，在最高点时，如果恰好能通过，则绳子的拉力为零，重力完全充当向心力。6如图所示，一小球从斜轨道的某高度处由静止滑下，然后沿竖直光滑圆轨道的内侧运动，已知圆轨道的半径为r，忽略一切摩擦阻力，则下列说法正确的是： （ ）a在轨道最低点，最高点，轨道对小球作用力的方向是相同的b小球的初位置比圆轨道最低点高出2r时，小球能通过圆轨道的最高点c小球的初位置比圆轨道最低点高出0.5r时，小球在运动过程中不脱离轨道d小球的初位置只有比圆轨道最低点高出2.5r时，小球在运动过程中才能不脱离轨道【答案】c【名师点睛】本题考查机械能守恒及向心力公式，明确最高点的临界速度是由来决定的，并注意小球在轨道内不超过r时也不会离开轨道；此题难度不大，意在考查学生利用物理规律解决物理问题的能力.7如图所示，m为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块，为半径是r的圆形足够光滑的轨道，为轨道最高点，de面水平且有一定长度，今将质量为m的小球在d点的正上方高为h处由静止释放，其自由下落到d处切入轨道内运动，不计空气阻力，则以下论断正确的是： （ ）a只要大于r，释放后小球就能通过点b调节，可以使小球通过点做自由落体运动c无论怎样改变，都不可能使小球通过点后落回轨道内d只要改变，就能使小球通过点后，既可以落回轨道内又可以落到面上【答案】c【名师点睛】根据牛顿第二定律分析小球的加速度与质量的关系若小球恰能通过a点，其条件是小球的重力提供向心力，根据牛顿第二定律可解得小球此时的速度，用平抛运动的规律：水平方向的匀速直线运动，竖直方向的自由落体运动规律求出水平距离，由机械能守恒定律可求得h，分析小球能否通过a点后落回轨道内。8如图所示，光滑轨道lmnpqmk固定在水平地面上，轨道平面在竖直面内，mnpqm是半径为r的圆形轨道，轨道lm与圆形轨道mnpqm在m点相切，轨道mk与圆形轨道mnpqm在m点相切，b点、p点在同一水平面上，k点位置比p点低，b点离地高度为2r，a点离地高度为2.5r，若将一个质量为m的小球从左侧轨道上不同位置由静止释放，关于小球的运动情况，以下说法中正确的是： （ ）a若将小球从lm轨道上a点由静止释放，小球一定不能沿轨道运动到k点b若将小球从lm轨道上b点由静止释放，小球一定能沿轨道运动到k点c若将小球从lm轨道上a、b点之间任一位置由静止释放，小球一定能沿轨道运动到k点d若将小球从lm轨道上a点以上任一位置由静止释放，小球沿轨道运动到k点后做斜上抛运动，小球做斜上抛运动时距离地面的最大高度一定小于由静止释放时的高度【答案】d【解析】 a、b、c、设小球恰好通过p点时速度为v此时由重力提供向心力，根据牛顿第二定律得：设小球释放点到地面的高度为h从释放到p点的过程，由机械能守恒定律得：，解得所以将小球从lm轨道上a点由静止释放，小球恰好到达p点，能做完整的圆周运动，由机械能守恒守恒可知，一定能沿轨道运动到k点而将小球从lm轨道上b点或a、b点之间任一位置由静止释放，不能到达p点，在到达p前，小球离开圆轨道，也就不能到达k点故ab、c错误d、小球做斜上抛运动时水平方向做匀速直线运动，到最大高度时水平方向有速度，设斜抛的最大高度为h，根据机械能守恒定律得：，v0，则hh，故小球做斜上抛运动时距离地面的最大高度一定小于由静止释放时的高度，故d正确故选d【名师点睛】本题是机械能守恒和圆周运动临界条件、斜抛知识的综合，关键掌握圆周运动最高点的临界条件，知道斜抛运动最高点速度并不为零，要运用机械能守恒列式分析9如图是滑雪场的一条雪道。质量为70 kg的某滑雪运动员由a点沿圆弧轨道滑下，在b点以 5ms的速度水平飞出，落到了倾斜轨道上的c点（图中未画出）。不计空气阻力，=30，g=10 m/s2，则下列判断正确的是： （ ）a.该滑雪运动员腾空的时间为1sb.bc两点间的落差为5mc.落到c点时重力的瞬时功率为3500wd.若该滑雪运动员从更高处滑下，落到c点时速度与竖直方向的夹角不变【答案】ad【名师点睛】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据水平位移与竖直位移之间的关系求的时间和距离。10如图所示，倾角为30、高为l的固定斜面底端与水平面平滑相连，质量分别为3m、m的两个小球a、b用一根长为l的轻绳连接，a球置于斜面顶端，现由静止释放a、b两球，球b与弧形挡板碰撞过程中无机械能损失，且碰后只能沿斜面下滑，它们最终均滑至水平面上。重力加速度为g，不计一切摩擦。则： （ ）a小球a、b在水平面上不可能相撞bb球刚滑至水平面时速度大小为ca球刚滑至水平面时速度大小为d整个过程中，轻绳对b球做功为9mgl/8【答案】cd【名师点睛】在a球下滑b球上升的过程，轻绳对a、b做功的代数和为零，则a、b组成的系统机械能守恒，即可求出在a到达斜面底端时a、b的共同速度，之后的运动b继续加速，a则匀速运动，单独对b球应用动能定理或机械能守恒定律均可计算b球到斜面底端的速度。11如图所示，竖直平面内光滑圆轨道半径r=2m，从最低点a有一质量为m=1kg的小球开始运动，初速度v0方向水平向右，重力加速度g取10m/s2，下列说法不正确的是： （ ）a若初速度v0=8m/s，则小球将在离a点1.8m高的位置离开圆轨道b若初速度v0=8m/s，则小球离开圆轨道时的速度大小为m/sc小球能到达最高点b的条件是m/sd若初速度v0=5m/s，则运动过程中，小球可能会脱离圆轨道【答案】acd【解析】假设小球在c点离开轨道，如图【名师点睛】小球脱离圆轨道时，轨道对小球无支持力，沿半径方向的合力提供向心力，在最高点重力提供向心力，在圆心以上的半圆（除最高点）是重力的分力提供向心力，再由动能定理把初末状态的速度联系起来，即可求解。12如图所示，斜轨道与半径为r的半圆轨道平滑连接，点a与半圆轨道最高点c等高，b为轨道的最低点（滑块经b点无机械能损失）。现让小滑块（可视为质点）从a点开始以速度沿斜面向下运动，不计一切摩擦，关于滑块运动情况的分析，不正确的是： （ ）a若，小滑块恰能通过c点，且离开c点后做自由落体运动b若，小滑块能通过c点，且离开c点后做平抛运动c若，小滑块恰能到达c点，且离开c点后做自由落体运动d若，小滑块恰能到达c点，且离开c点后做平抛运动【答案】abc【名师点睛】机械能守恒定律与圆周运动的结合题目较为常见，在解题时一定要把握好竖直平面内圆周运动的临界值的分析，即由圆周运动的临界条件可知物块能到达c点的临界值，再由机械能守恒定律可得出其在a点的速度。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分）如图，半径为r的光滑半圆形轨道abc在竖直平面内，与水平轨道cd相切于c 点，d端有一被锁定的轻质压缩弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，弹簧右端q到c点的距离为2r。质量为m的滑块（视为质点）从轨道上的p点由静止滑下，刚好能运动到q点，并能触发弹簧解除锁定，然后滑块被弹回，且刚好能通过圆轨道的最高点a。已知poc=60，求：（1）滑块与水平轨道间的动摩擦因数；（2）弹簧被锁定时具有的弹性势能。【答案】（1）（2）【解析】（1）对过程：，解得（2）a点：过程：解得：弹性势能【名师点睛】本题综合运用了动能定理和能量守恒定律，解决本题的关键灵活选取研究的过程，选用适当的规律进行求解，在分析变力做功时，使用动能定理解题，可以省去很多麻烦，只需要明确始末速度以及哪些力做功，然后列式求解，14（10分）如图所示，已知半径分别为r和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面内，甲轨道左侧又连接一个光滑的轨道，两圆形轨道之间由一条水平轨道cd相连一小球自某一高度由静止滑下，先滑过甲轨道，通过动摩擦因数为的cd段，又滑过乙轨道，最后离开若小球在两圆轨道的最高点对轨道压力都恰好为零试求：（1）释放小球的高度h（2）水平cd段的长度【答案】（1）2.5r（2）【名师点睛】掌握向心力公式外，还熟悉了牛顿第二定律，最后比较了机械能守恒定律与动能定理的优缺点本题中小球在轨道最高点压力为零是解题的切入点。15（15分）如图所示，在水平地面上固定一个倾角、高h=4m的斜面，在斜面上方固定放置一段由内壁光滑的圆管构成的轨道abcd，圆周部分的半径，ab与圆周相切于b点，长度为，与水平方向夹角，轨道末端竖直，已知圆周轨道最低点c、轨道末端d与斜面顶端处于同一高度。现将一质量为0.1kg，直径可以忽略的小球从管口a处由静止释放，（1）求小球在c点时对轨道的压力；（2）若小球与斜面碰撞（不计能量损失）后做平抛运动落到水平地面上，则碰撞点距斜面左端的水平距离x多大时小球平抛运动的水平位移最大？最大位移是多少？【答案】（1）7n（2）当x=1m时平抛水平位移有最大值【名师点睛】解题时注意数学知识的应用，特别是从a到碰撞点，根据动能定理求出碰撞时的速度，由于没有能量损失，则碰撞后做平抛运动的初速度即为碰撞时的速度，难度适中。16（15分）在“斜面沙壶”的游戏中，要求游戏者通过一光滑的斜面将质量为m的物块送上高处的水平传送带后运送到网兜内斜面长度为，倾角为=30，传送带距地面高度为，传送带的长度为3.传送带表面的动摩擦因数=0.5，传送带一直以速度顺时针运动.当游戏者第一次试操作时，瞬间给予小物块一初速度v1（未知），只能将物块刚好送到斜面顶端；第二次调整初速度，恰好让物块水平冲上传送带.求：（1）第一次小物块瞬间获得的初速度v1；（2）第二次小物块滑上传送带的速度v2和传送带距斜面顶端的水平距离s；（3）第二次小物块通过传送带过程中摩擦力对物块所做功以及摩擦产生的【答案】（1）（2），（3），【解析】（1）第一次在斜面上滑到顶端时加速度为：a=gsin30g由运动学公式得：得第一次小物块获得的初速度为：（3）在传送带上，当减速到与传送带速度相等时，有：向右运动距离为：即物块在传送带