2020高考物理二轮复习 第一部分 专题二 力与运动 第2讲 力与曲线运动练习（含解析）

力与曲线运动1现在很多教室都安装可以沿水平方向滑动的黑板，如图所示。在黑板以某一速度向左匀速运动的同时，一位教师用粉笔在黑板上画线，粉笔相对于墙壁从静止开始先匀加速向下画，接着匀减速向下画直到停止，则粉笔在黑板画出的轨迹可能为()解析由题意知，黑板向左运动，水平方向粉笔相对黑板向右匀速运动，竖直方向先向下加速再减速，根据运动的合成可知，粉笔受合外力先竖直向下，再竖直向上，根据力与轨迹的关系，即力指向轨迹弯曲的内侧，故d正确；a、b、c错误。答案d2(2019河南赣州一模)如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球，某次球与墙壁上a点碰撞后水平弹离，恰好垂直落在球拍上的b点，已知球拍与水平方向夹角60，ab两点高度差h1 m，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则球刚要落到球拍上时速度大小为()a4 m/s b2 m/sc. m/s d2 m/s解析根据hgt2得，t s s，竖直分速度vygt10 m/s2 m/s，根据平行四边形定则知，刚要落到球拍上时速度大小v m/s4 m/s，故a正确，b、c、d错误。答案a3(2019陕西长安二模)如图所示，a、b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球b能落到斜面上，则()aa、b两球不可能同时落在半圆轨道和斜面上b改变初速度的大小，b球速度方向和斜面的夹角可能变化c改变初速度的大小，a球可能垂直撞在圆弧面上da、b两球同时落在半圆轨道和斜面上时，两球的速度方向垂直解析将半圆轨道和斜面重合在一起，如图甲所示，设交点为a，如果初速度合适，可使小球做平抛运动落在a点，则运动的时间相等，即同时落在半圆轨道和斜面上。b球落在斜面上时，速度偏向角的正切值为位移偏向角正切值的2倍，即tanb2tanb21，可得b45，即b球的速度方向与水平方向成45角，此时a球落在半圆轨道上，a球的速度方向与水平方向成45角，故两球的速度方向垂直，选项a错误，选项d正确。改变初速度的大小，b球位移偏向角不变，因速度偏向角的正切值是位移偏向角正切值的2倍，故速度偏向角不变，b球的速度方向和斜面的夹角不变，选项b错误。若a球垂直撞在圆弧面上，如图乙所示，则此时a球的速度方向沿半径方向，且有tan2tan，与平抛运动规律矛盾，a球不可能垂直撞在圆弧面上，选项c错误。答案d4(2019河南新乡一模)如图所示，竖直面内的光滑圆轨道处于固定状态，一轻弹簧一端连接在圆轨道圆心的光滑转轴上，另一端与圆轨道上的小球相连，小球的质量为1 kg，当小球以2 m/s的速度通过圆轨道的最低点时，球对轨道的压力为20 n，轨道的半径r0.5 m，重力加速度g取10 m/s2，则小球要能通过圆轨道的最高点，小球在最高点的速度至少为()a1 m/s b2 m/sc3 m/s d4 m/s解析设小球在轨道最低点时所受轨道支持力为f1、弹簧弹力大小为fn，则f1mgfnm，求得fn2 n，可判断出弹簧处于压缩状态，小球以最小速度通过最高点时，球对轨道的压力刚好为零，则mgfnm，求得v22 m/s，b项正确。答案b5在不久的将来，人类将登陆火星，建立基地。用运载飞船给火星基地进行补给，就成了一项非常重要的任务。其中一种设想的补给方法：补给飞船从地球起飞，到达月球基地后，卸下部分补给品。再从月球起飞，飞抵火星。在到达火星近地轨道后，“空投补给品”，补给飞船在不着陆的情况下完成作业，返回地球。下列说法正确的是()a补给飞船从月球起飞时的发射速度要达到7.9 km/sb“空投补给品”要给补给品加速c补给飞船不在火星上着陆是为了节省能量d补给飞船卸下部分补给品后，因为受到的万有引力减小，所以要做离心运动解析7.9 km/s是地球的第一宇宙速度，根据公式mg，得v，由于月球表面的加速度小于地球表面的重力加速度，月球的半径小于地球的半径，所以补给飞船从月球起飞时的发射速度要小于7.9 km/s，选项a错误；从高轨道变轨到低轨道，需要减速，所以“空投补给品”时要给补给品减速，选项b错误；补给飞船不在火星上着陆，可以节省因发射而耗费的能量，选项c正确；由万有引力提供向心力，且ma，易知补给飞船卸下部分补给品后，关系式中仅m发生变化，可知补给飞船的加速度与其质量无关，故仍做圆周运动，选项d错误。答案c6(2019河北石家庄模拟)如图所示，一细线系一小球绕o点在竖直面做圆周运动，a、b分别是轨迹的最高点和最低点，c、d两点与圆心等高，小球在a点时细线的拉力恰好为0，不计空气阻力，则下列说法正确的是()a小球从a点运动到b点的过程中，先失重后超重b小球从a点运动到b点的过程中，机械能先增大后减小c小球从a点运动到b点的过程中，细线对小球的拉力先做正功后做负功d小球运动到c、d两点时，受到的合力指向圆心解析小球在a点时细线的拉力恰好为0，重力提供向心力，处于完全失重状态，到最低点b时，拉力大于重力处于超重状态，所以小球从a点运动到b点的过程中，先失重后超重，故a正确；在运动过程中拉力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒，故b、c错误；c、d两点重力方向向下，拉力方向指向圆心，所以合力方向不指向圆心，故d错误。答案a7(2019广东汕头模拟)如图甲，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点o在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为v，此时绳子的拉力大小为ft，拉力ft与速度v的关系如图乙所示，图像中的数据a和b包括重力加速度g都为已知量，以下说法正确的是()a数据a与小球的质量有关b数据b与圆周轨道半径有关c比值只与小球的质量有关，与圆周轨道半径无关d利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨道半径解析当v2a时，此时绳子的拉力为零，小球的重力提供向心力，则mg，解得v2gr，故agr，与小球的质量无关，故a错误；当v22a时，对小球受力分析，则mgb，解得bmg，与圆周轨道半径无关，故b错误；根据a、b可知，既与小球的质量有关，也与圆周轨道半径有关，故c错误；由a、b可知，r，m，故d正确。答案d8(多选)(2019山西太原模拟)如图所示，双手端着半球形的玻璃碗，碗内放有三个相同的小玻璃球。双手晃动玻璃碗，当碗静止后碗口在同一水平面内，三个小球沿碗的内壁在不同的水平面内做匀速圆周运动。不考虑摩擦作用，下列说法正确的是()a三个小球受到的合力值相等b距碗口最近的小球线速度的值最大c距碗底最近的小球向心加速度的值最小d处于中间位置的小球的周期最小解析对于任意一球，设其所在位置与半球形碗的球心的连线与竖直方向的夹角为，半球形碗的半径为r。根据重力和支持力的合力提供小球做圆周运动的向心力，得f合mgtan，a错误；又rrsin，f合mgtanmmamr，联立得：v，t2，agtan，r一定，可知越大(越接近碗口)，线速度v越大、周期越小、加速度a越大，b、c正确，d错误。答案bc9.(多选)(2019广东汕头模拟)2017年10月16日，美国激光干涉引力波天文台等机构联合宣布首次发现双中子星并合引力波事件，如图为某双星系统a、b绕其连线上的o点做匀速圆周运动的示意图，若a星的轨道半径大于b星的轨道半径，双星的总质量为m，双星间的距离为l，其运动周期为t，则()aa的质量一定大于b的质量ba的线速度一定大于b的线速度cl一定，m越大，t越大dm一定，l越大，t越大解析设双星质量分别为ma、mb，轨道半径分别为ra、rb，角速度相等且为，根据万有引力定律可知：gma2ra，gmb2rb，距离关系为：rarbl，联立解得：，因为rarb，所以a的质量一定小于b的质量，故a错误；根据线速度与角速度的关系有：vara、vbrb，因为角速度相等，半径rarb，所以a的线速度大于b的线速度，故b正确；又因为t，联立以上可得周期为：t2，所以总质量m一定，两星间距离l越大，周期t越大，故c错误，d正确。答案bd10(2019山东德州期末)2018年9月7日将发生海王星冲日现象，海王星冲日是指海王星、地球和太阳几乎排列成一线，地球位于太阳与海王星之间。此时海王星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于观察。地球和海王星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，地球一年绕太阳一周，海王星约164.8年绕太阳一周。则()a地球的公转轨道半径比海王星的公转轨道半径大b地球的运行速度比海王星的运行速度小c2019年不会出现海王星冲日现象d2017年出现过海王星冲日现象解析地球的公转周期比海王星的公转周期小，根据万有引力提供向心力gmr，可得t2，可知地球的公转轨道半径比海王星的公转轨道半径小，a项错误；根据万有引力提供向心力，有g，解得：v，可知海王星的运行速度比地球的小，b项错误；t地1年，则t海164.8年，由(地海)t2，可得距下一次海王星冲日所需时间为t1.01年，c项错误，d项正确。答案d11(2019山东威海检测)如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从b点脱离后做平抛运动，后又恰好与倾角为45的斜面垂直相碰，相碰点c与b点的水平距离是0.9 m。已知半圆形管道的半径r1 m，小球可看做质点且其质量为m1 kg，g取10 m/s2。则()a小球从b点平抛后经0.15 s与斜面相碰b小球从b点平抛后经0.3 s与斜面相碰c小球经过管道的b点时，受到管道的支持力大小是2 nd小球经过管道的b点时，受到管道的压力大小是2 n解析根据平抛运动的规律，b点与c点的水平距离为xvxt0.9 m，小球在c点的竖直速度vygt，水平分速度vxvytan45，联立可得t0.3 s，vx3 m/s，a项错误，b项正确；在b点设管道对小球的作用力方向向下，根据牛顿第二定律，有nbmgm，vbvx3 m/s，解得nb1 n，负号表示管道对小球的作用力为支持力，c、d两项错误。答案b12(多选)(2019河南开封质检)如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体a和b，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为rar，rb2r，与盘间的动摩擦因数相同，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是()a此时绳子张力为t3mgb此时圆盘的角速度为c此时a所受摩擦力方向沿半径指向圆外d此时烧断绳子，a仍相对盘静止，b将做离心运动解析两物块a和b随着圆盘转动时，合外力提供向心力，则fm2r，b的半径比a的半径大，所以b所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，b的静摩擦力方向指向圆心，a的最大静摩擦力方向指向圆外，根据牛顿第二定律得：tmgm2r，tmgm22r，解得：t3mg，故a、b、c三项正确；此时烧断绳子，a的最大静摩擦力不足以提供向心力，则a做离心运动，故d项错误。答案abc13入冬以来，我国大部分地区雾霾频发，环保部门积极制定各种应急措施。有一种洒水车，共有四个喷水口，左右对称各两个，上面的两个负责远处地面喷洒，下面的两个负责近处地面喷洒 ，四个喷水口同时工作恰好能够使有效宽度内均匀洒水，四个喷水口喷水速度和水柱直径完全一致，如图所示，上面喷水口距地面高度为0.8 m，水柱近似水平喷出，水流喷出速度为15 m/s，左右喷口水平间距为2 m，喷水时每个喷口流量均为0.005 m3/s，汽车喷水时