2016版高考物理三轮增分练习 专练5.doc

专练5抛体和圆周运动题型9抛体运动圆周运动1(多选) 如图1所示，x轴在水平地面上，y轴在竖直方向图中画出了从y轴上不同位置沿x轴正向水平抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹小球a从(0, 2L)抛出，落在(2L, 0)处；小球b、c从(0，L)抛出，分别落在(2L, 0)和(L, 0)处不计空气阻力，下列说法正确的是()图1Aa和b初速度相同Bb和c运动时间相同Cb的初速度是c的两倍Da的运动时间是b的两倍答案BC解析b、c的高度相同，小于a的高度，根据hgt2，得t，知b、c的运动时间相同，a的运动时间大于b的运动时间故B正确，D错误；因为a的运动时间长，但是a、b的水平位移相同，根据xv0t知，a的初速度小于b的初速度故A错误；b、c的运动时间相同，b的水平位移是c的水平位移的两倍，则b的初速度是c的初速度的两倍故C正确2(多选) 如图2，在半径为R的圆环圆心O正上方的P点，将一小球以速度v0水平抛出后恰能从圆环上Q点沿切线飞过，若OQ与OP间夹角为，不计空气阻力则()图2A从P点运动到Q点的时间为tB从P点运动到Q点的时间为tC小球运动到Q点时的速度为vQD小球运动到Q点时的速度为vQ答案AD解析水平方向有Rsin v0t，故t，选项A正确，B错误；在Q点有cos ，故有vQ，选项C错误，D正确3如图3所示，A、D分别是斜面的顶端、底端，B、C是斜面上的两个点，ABBCCD，E点在D点的正上方，与A等高，从E点水平抛出质量相等的两个小球，球1落在B点，球2落在C点，关于球1和球2从抛出到落在斜面上的运动过程()图3A球1和球2运动的时间之比为21B球1和球2动能增加量之比为13C球1和球2抛出时初速度之比为21D球1和球2运动时的加速度之比为12答案C解析因为AC2AB，则AC的高度差是AB高度差的2倍，根据hgt2得：t，解得球1和球2运动的时间比为1，故A错误；根据动能定理得，mghEk，知球1和球2动能增加量之比为12，故B错误；DB在水平方向上的位移是DC在水平方向位移的2倍，结合xv0t，解得初速度之比为21，故C正确；平抛运动的物体只受重力，加速度为g，故两球的加速度相同，故D错误4. 如图4所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图中P位置)，两次金属块Q都静止在桌面上的同一点，则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是()图4A细线所受的拉力变小B小球P运动的角速度变小CQ受到桌面的静摩擦力变大DQ受到桌面的支持力变大答案C解析设细线与竖直方向的夹角为，细线的拉力大小为FT，细线的长度为L.P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，则有：FT，mgtan m2Lsin ，得角速度 ，周期T2.使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动时，增大，cos 减小，则得到细线拉力FT增大，角速度增大，周期T减小对Q，由平衡条件得知，Q受到桌面的静摩擦力变大，故A、B错误，C正确；金属块Q保持在桌面上静止，根据平衡条件得知，Q受到桌面的支持力等于其重力，保持不变，故D错误5如图5所示，一内壁光滑、质量为m、半径为r的环形细圆管，用硬杆竖直固定在天花板上有一质量为m的小球(可看做质点)在圆管中运动小球以速率v0经过圆管最低点时，杆对圆管的作用力大小为()图5AmBmgmC2mgmD2mgm答案C解析以球为研究对象，根据牛顿第二定律得，FNmgm，解得FNmgm.由牛顿第三定律知：球对圆管的作用力大小FNFNmgm，方向向下再以圆管为研究对象，由平衡条件可得：杆对圆管的作用力大小 FmgFN2mgm.6(多选) 质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图6所示，绳a与水平方向成角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()图6Aa绳张力不可能为零Ba绳的张力随角速度的增大而增大C当角速度 ，b绳将出现弹力D若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化答案AC解析小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以a绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知a绳的张力不可能为零，故A正确；根据竖直方向上平衡得，Fasin mg，解得Fa，可知a绳的拉力不变，故B错误；当b绳拉力为零时，有：ml2，解得 ，可知当角速度 时，b绳出现弹力，故C正确；由于b绳可能没有弹力，故b绳突然被剪断，a绳的弹力可能不变，故D错误7我国的“探月工程”计划将于2017年宇航员登上月球若宇航员登上月球后，在距离月球水平表面h高度处，以初速度v0水平抛出一个小球，测得小球从抛出点到落月点的水平距离为x.求：(1)月球表面重力加速度g月的大小；(2)小球落月时速度v的大小答案(1)(2)解析(1)小球水平抛出后，由平抛运动规律得hg月t2xv0t联立式解得：g月(2)小球落月时竖直方向的速度vyg月t小球落月时的速度大小v联立式解得：v.8游客对过山车的兴趣在于感受到力的变化，这既能让游客感到刺激，但又不会受伤，设计者通过计算“受力因子”来衡量作用于游客身上的力，“受力因子”等于座椅施加给游客的力除以游客自身的重力，可以利用传感器直接显示数值如图7所示为过山车简化原理图：左边部分是装有弹射系统的弹射区，中间部分是作为娱乐主体的回旋区，右边部分是轨道末端的制动区某位质量m60 kg游客坐过山车运动过程中，在轨道A处时“受力因子”显示为7，在轨道B处时“受力因子”显示为0.5，在轨道C处时的“受力因子”显示为0.6.已知大回环轨道半径R10 m，重力加速度g取10 m/s2，则：图7(1)该游客在C处时是超重还是失重？(2)求该游客从A处运动到B处过程中损失的机械能；(3)在设计时能否将弹射区和制动区的位置互换？试用文字定性分析说明答案(1)失重(2)1.5103 J(3)见解析解析(1)因C处受力因子显示0.6，即游客对座椅的压力为0.6mg，所以处于失重状态(2)该游客在轨道A处受到的座椅的作用力FA7mg，由牛顿第二定律可得：FAmgm，则EkAmv3mgR该游客在轨道B处受到的座椅的作用力FB0.5mg，由牛顿第二定律可得：FBmgm，则EkBmv0.75mgR设游客机械能损失为E，则：EEkA(EkB2mgR)解得：E1.5103 J.(3)不能，这样存在安全问题和设计缺陷，因存在阻力，速度不断减小，过山车可能过不了B处题型10平抛与圆周的组合运动1如图1所示，参加某电视台娱乐节目的选手从较高的平台以v08 m/s的速度从A点水平跃出后，沿B点切线方向进入光滑圆弧轨道，沿轨道滑到C点后水平离开轨道已知A、B之间的竖直高度H1.8 m，圆弧轨道半径R10 m，选手的质量为50 kg，不计空气阻力，g10 m/s2，求：图1(1)选手从A点运动到B点的时间及到达B点的速度；(2)选手到达C时对轨道的压力答案(1)0.6 s10 m/s，与水平方向的夹角为37(2)1 200 N，方向竖直向下解析(1)选手离开平台后做平抛运动，在竖直方向Hgt2解得：t 0.6 s在竖直方向vygt6 m/s选手到达B点速度为vB10 m/s设与水平方向的夹角为，则tan 0.75，则37(2)从B点到C点：mgR(1cos )mvmv在C点：FNCmgm，FNC1 200 N由牛顿第三定律得，选手对轨道的压力FNCFNC1 200 N，方向竖直向下2如图2所示，上表面光滑的水平平台高H4 m，平台上放置一薄木板(厚度可不计)，木板长L5 m，质量m1 kg的物体A(可视为质点)置于木板的中点处，物体与木板间动摩擦因数0.9，一半径R2 m的光滑圆弧轨道竖直放置，直径CD处于竖直方向，半径OB与竖直方向的夹角53，以某一恒定速度水平向右抽出木板，物体离开平台后恰能沿B点切线方向滑入圆弧轨道求：图2(1)物体在圆弧轨道最高点D时，轨道受到的压力为多大？(2)应以多大的速度抽出木板？答案(1)8 N(2)6.75 m/s解析(1)物体离开平台下落到B点的高度为hRRcos 3.2 m由v2gh解得vy8 m/s在B点速度三角形如图所示，得vx6 m/s由机械能守恒定律，得mvmvmgh联立解得vDvx6 m/s由牛顿第二定律得mgFNm解得FN8 N由牛顿第三定律得，轨道受到的压力大小为8 N.(2)物体在摩擦力作用下向右做匀加速运动，由牛顿第二定律得：mgma解得a9 m/s2vxat解得t s由v2ax物，解得x物2 m由物体、薄木板的位移关系得：x板x物4.5 m由题意可得：v板6.75 m/s.3某电视台“快乐向前冲”节目的场地设施如图3所示，AB为水平直轨道，上面安装有电动悬挂器，可以载人运动，水面上漂浮着一个半径为R、角速度为、铺有海绵垫(厚度不计)的转盘，转盘的轴心离平台的水平距离为L，平台边缘与转盘平面的高度差为H.选手抓住悬挂器可以在电动机的带动下，从A点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动选手必须做好判断，在合适的位置释放，才能顺利落在转盘上设选手的质量为m(不计身高)，选手与转盘间的最大静摩擦力为mg，重力加速度为g.图3(1)若已知H5 m，L8 m，a2 m/s2，g10 m/s2，且选手从某处C点释放能恰好落到转盘的圆心上，则他是从平台出发后多长时间释放悬挂器的？(2)若电动悬挂器开动后，针对不同选手的动力与该选手重力关系皆为F0.6mg，悬挂器在轨道上运动时存在恒定的摩擦阻力，选手在运动到上面(1)中所述位置C点时，因恐惧没有释放悬挂器，但立即关闭了它的电动机，则按照(1)中数据计算悬挂器