【同步】高中物理一轮复习课后习题-第五章阶段复习(二)　力与曲线运动

阶段复习练(二)力与曲线运动(分值：100分)一、单项选择题：每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.“歼-20”再次闪亮登场2022珠海航展。如图所示，战机先水平向右，再沿曲线ab向上，最后沿陡斜线直入云霄。设飞行路径在同一竖直面内，飞行速率不变，则沿ab段曲线飞行时，战机()A.所受合外力不变B.所受合外力方向竖直向上C.竖直方向的分速度不变D.水平方向的分速度逐渐减小答案D解析战机飞行速率不变，合力方向始终与速度方向垂直，即所受合外力方向不断变化，不是竖直向上的，故A、B错误；飞机速度大小不变，与水平方向的夹角θ增大，则vy=vsinθ增大，即竖直方向的分速度逐渐增大，vx=vcosθ减小，即水平方向的分速度减小，故C错误，D正确。2.如图所示，照片中视为质点的汽车在水平路面上做匀速圆周运动，半径R为50m，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.2倍，g取10m/s2。则运动的汽车()A.所受的合力可能为零B.只受重力和地面的支持力作用C.所需的向心力由重力和支持力的合力提供D.最大速度不能超过10m/s答案D解析由题意可知，汽车做匀速圆周运动，对汽车受力分析，其受到重力、支持力、牵引力以及摩擦力，其汽车受到的径向摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力，所以其合力不可能为零，故A、B、C项错误；由之前的分析，设最大速度为v，有kmg=mv2R，解得v=10m/s，故3.(2024·新课标卷·15)福建舰是我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰。借助配重小车可以进行弹射测试，测试时配重小车被弹射器从甲板上水平弹出后，落到海面上。调整弹射装置，使小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍。忽略空气阻力，则小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离为调整前的()A.0.25倍 B.0.5倍C.2倍 D.4倍答案C解析动能表达式为Ek=12mv2。由题意可知小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍，则小车离开甲板时速度变为调整前的2倍；小车离开甲板后做平抛运动，从离开甲板到到达海面上时间不变，根据x=vt，可知小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离为调整前的2倍。故选C4.(八省联考·陕西·2)“神舟十九号”载人飞船与中国空间站在2024年10月顺利实现第五次“太空会师”，飞船太空舱与空间站对接成为整体，对接后的空间站整体仍在原轨道稳定运行，则对接后的空间站整体相对于对接前的空间站()A.所受地球的万有引力变大B.在轨飞行速度变大C.在轨飞行周期变大D.在轨飞行加速度变大答案A解析对接后，空间站的质量变大，轨道半径不变，根据万有引力表达式F＝GMmr2，可知空间站所受地球的万有引力变大，故A正确；根据万有引力提供向心力有GMmr2＝ma＝mv2r＝m4π2T2r，可得a＝GMr2，v＝GM5.陶瓷是中华瑰宝，是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯，如图(a)所示，将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上，用刀旋削，使坯体厚度适当，表里光洁。对应的简化模型如图(b)所示，粗坯的竖直中心轴与转台转轴OO'重合。当转台转速恒定时，关于粗坯上P、Q两质点，下列说法正确的是()A.P的角速度大小比Q的大B.P的线速度大小比Q的小C.P的向心加速度大小比Q的大D.同一时刻P所受合力的方向与Q的相同答案C解析由题意可知，粗坯上P、Q两质点属于同轴转动，故ωP=ωQ即P的角速度大小跟Q的一样大，故A错误；根据v=rω，且rP>rQ，ωP=ωQ所以vP>vQ即P的线速度大小比Q的大，故B错误；根据a=rω2，且rP>rQ，ωP=ωQ所以aP>aQ即P的向心加速度大小比Q的大，故C正确；转台转速恒定，同一时刻P所受合力的方向与Q所受合力的方向均指向中心轴，故D错误。6.甲、乙两个同学打乒乓球，某次动作中，甲同学持拍的拍面与水平方向成45°角，乙同学持拍的拍面与水平方向成30°角，如图所示。设乒乓球击打拍面时速度方向与拍面垂直，且乒乓球每次击打球拍前、后的速度大小相等，不计空气阻力，则乒乓球击打甲的球拍的速度大小v1与乒乓球击打乙的球拍的速度大小v2的比值为()A.63 B.2 C.22 答案C解析将乒乓球击打球拍的速度沿水平方向和竖直方向分解，则两次击打球拍水平方向分速度相等，即v1sin45°=v2sin30°，解得v1v2=27.(八省联考·河南·3)水星是太阳系中距离太阳最近的行星，其平均质量密度与地球的平均质量密度可视为相同。已知水星半径约为地球半径的38，则靠近水星表面运动的卫星与地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度之比约为()A.64∶9 B.8∶3 C.3∶8 D.9∶64答案C解析由万有引力提供向心力GMmR2＝解得v＝GM所以v水v地二、多项选择题：每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.(2024·江西卷·8)一条河流某处存在高度差，小鱼从低处向上跃出水面，冲到高处。如图所示，以小鱼跃出水面处为坐标原点，x轴沿水平方向建立坐标系，小鱼的初速度为v0，末速度v沿x轴正方向。在此过程中，小鱼可视为质点且只受重力作用。关于小鱼的水平位置x、竖直位置y、水平方向分速度vx和竖直方向分速度vy与时间t的关系，下列图像可能正确的是()答案AD解析小鱼在运动过程中只受重力作用，则小鱼在水平方向上做匀速直线运动，即vx为定值，则有水平位移x=vxt，故A正确，C错误；小鱼在竖直方向上做竖直上抛运动，则y=vy0t-12gt2，vy=vy0-gt，且最高点时竖直方向的分速度为0，故B错误，D9.(2024·河北卷·8)2024年3月20日，鹊桥二号中继星成功发射升空，为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道(如图)，近月点A距月心约为2.0×103km，远月点B距月心约为1.8×104km，CD为椭圆轨道的短轴，下列说法正确的是()A.鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12hB.鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81∶1C.鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线D.鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s答案BD解析根据开普勒第二定律，鹊桥二号从A→C→B做减速运动，从B→D→A做加速运动，则从C→B→D的运动时间大于半个周期，即大于12h，故A错误；据牛顿第二定律，在A点有GMmrA2=maA，在B点有GMmrB2=maB，解得aA∶aB=81∶1，故B正确；物体做曲线运动的速度方向为轨迹的切线方向，则可知鹊桥二号在C、D两点的速度方向应垂直于短轴CD，故C错误；鹊桥二号未脱离地球的束缚，故其发射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9km/s，小于地球的第二宇宙速度10.某足球运动员的弹跳能力较好，如图是其在日常训练弹跳性。7人制足球门高2m、宽5m，P点是地面球门线的中点，PQ垂直球门线且PQ=6m，该运动员在Q点正上方跳起将球以一定的初速度水平向球门顶出，运动员跳起后的高度为2.45m，球视为质点，不计空气阻力及人的宽度，g=10m/s2，42.25=6.5，以下说法正确的是()A.球进入球门的最短时间为0.7sB.球落在P点的时间为0.7sC.球直接进入球门的最小初速度约为20m/sD.球直接进入球门的最大发球速度约为21.67m/s答案BD解析根据题意可知，球做平抛运动，下落高度最小时，时间最短，由h=12gt2可得，最短时间为tmin=2×(2.45−2)10s=0.3s，故A错误；由h=12gt2可得，球落在P点的时间为t1=2×2.4510s=0.7s，故B正确；根据题意，由x=v0t和h=12gt2可知，球的初速度为v0=xg2ℎ，当水平位移最小、下落高度最大时初速度最小，则球从P点直接进入球门时初速度最小，最小初速度为vmin=6×102×2.45m/s≈8.6m/s，当水平位移最大、下落高度最小时初速度最大，则球从球门左、右上角进入时初速度最大，此时水平位移为x=62+2.52m=6.5m，下落高度为Δh三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.(8分)(2023·北京卷·17改编)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。(1)(2分)关于实验，下列做法正确的是(填选项前的字母)。

A.选择体积小、质量大的小球B.借助重垂线确定竖直方向C.先抛出小球，再打开频闪仪D.水平抛出小球(2)(4分)图甲所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图乙为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做运动；根据，可判断A球水平方向做匀速直线运动。

(3)(2分)某同学使小球从高度为0.8m的桌面水平飞出，用频闪照相机拍摄小球的平抛运动(每秒频闪25次)，最多可以得到小球在空中运动的个位置。

答案(1)ABD(2)自由落体A球相邻两位置水平距离相等(3)10解析(1)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，选择体积小质量大的小球可以减小空气阻力的影响，A正确；本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确；实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误，D正确。(2)根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向做自由落体运动；根据A球相邻两位置水平距离相等，可以判断A球水平方向做匀速直线运动。(3)小球从高度为0.8m的桌面水平抛出，根据运动学公式h=12gt2，解得t=0.4频闪仪每秒频闪25次，频闪周期T=125s=0.04故最多可以得到小球在空中运动的位置个数为tT12.(8分)利用如图甲所示的装置，探究圆周运动中相关物理量之间的关系。拉力传感器固定在水平转盘圆心的正上方，物块用穿过转盘圆心处光滑挂钩的轻质细线与拉力传感器相连，挂钩和物块之间的细线保持水平，转盘由调速电机(未画出)带动，从调速电机示数可以读出转盘的转速。转盘上表面粗糙程度均匀，实验步骤如下：①将物块放置在转盘上，使得细线刚好伸直，测出此时物块中心到圆心的距离r；②开启调速电机，缓慢增大电机的转速，直至拉力传感器刚要产生拉力，记录此时转盘的转速为n；③改变物块到圆心的距离，重复①②步骤，记录多组r、n的数据，并描在n2-1r回答下面问题：(1)(2分)在图乙中画出n2-1r(2)(2分)若转速为n，则转盘转动的角速度ω=；

(3)(2分)关于该实验的有关说法正确的是。

A.改变物块的位置和转速，则向心力的最大值将发生变化B.该实验探究了质量和向心力一定时，转速和半径的关系C.该实验探究了质量一定时，向心力与转速和半径的关系(4)(2分)若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知当地重力加速度为g，n2-1r图像的斜率为k，则物块与转盘间的动摩擦因数μ=答案(1)见解析图(2)2πn(3)B(4)4解析(1)如图所示，作出的是一条过原点的直线，说明n2与1r(2)根据ω=2πf及f=n，可知ω=2πn(3)该实验中物块的质量一定，向心力由最大静摩擦力来提供，最大静摩擦力只与正压力和接触面的粗糙程度有关，与半径和转速无关，故该实验探究了质量和向心力一定时，转速和半径的关系，故A、C错误，B正确。(4)由题意，可知μmg=m×4π2n2r整理得n2=μg4π2·1r，故k=μg413.(12分)如图所示，水平转台上有一质量为m的小物块，用长为L的细绳连接在通过转台中心的竖直转轴上，细绳与转轴间的夹角为θ，系统静止时，细绳刚好伸直但绳中张力为零。已知物块与转台间动摩擦因数为μ，重力加速度用g表示，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当物块随转台由静止开始缓慢加速转动且未离开转台的过程中，求：(1)(5分)绳子刚好对物块有拉力时，转台的线速度大小；(2)(7分)转台对物块支持力刚好为零时，转台的周期。答案(1)μgLsinθ解析(1)绳子刚有拉力时有μmg=mv物块做匀速圆周运动的半径r=Lsinθ解得v=μgL(2)转台对物块支持力恰好为零时，设绳子拉力大小为F，对物块受力分析得Fcosθ=mgFsinθ=m(2πT)2物块做匀速圆周运动的半径r=Lsinθ解得T=2πLcos14.(12分)航天员在一行星上以速度v0竖直上抛一质量为m的物体，不计空气阻力，经2t后落回手中，已知该星球半径为R。求：(1)(5分)该星球的第一宇宙速度的大小；(2)(7分)该星球的第二宇宙速度的大小。已知取无穷远处引力势能为零，物体距星球球心距离为r时的引力势能Ep=-GmMr。(G答案(1)v0R解析(1)由题意可知该星球表面重力加速度为g=v0t，由万有引力定律知mg=解得v1=gR=v0(2)由星球表面万有引力等于物体重力知GMmR2=mg，又星球表面Ep=-GmMR，可得Ep=-mv0Rt，由机械能守恒定律有解得v2=2v15.(14分)第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口举行，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，AO为助滑道，OB为着陆坡。运动员从助滑道上的A点由静止滑下，然后从O点沿水平方向飞出，最后在着陆坡上着陆。已知着陆坡OB的倾角为37°，O点与着陆点间的距离为75m，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。将运动员和滑雪板整体