2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题四 力与曲线运动 B卷

2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练

专题四 力与曲线运动 B卷

1.投掷飞镖是很多人的日常休闲活动.投掷飞镖的靶上共标有10环，第10环的半径最小.现有一靶的第10环的半径为1 cm，第9环的半径为2 cm，……，依次类推，若靶的半径为10 cm，在进行飞镖训练时，当人离靶的距离为5 m，将飞镖对准第10环中心以水平速度v投出，不计空气阻力，.则下列说法中正确的是(   )

A.当时，飞镖将射中第8环线以内

B.当时，飞镖将射中第5环线

C.若要击中靶子，飞镖的速度v至少为

D.若要击中第10环的线内，飞镖的速度v至少为

2.如图所示，半径为R的圆轮在竖直面内绕O轴匀速转动，轮上两点均粘有一小物体，当B点转至最低位置时，四点在同一竖直线上，已知，P是地面上的一点.两点处的小物体同时脱落，最终落到水平地面上同一点.（不计空气的阻力）则之间的距离是(   )

A. B. C. D.

3.如图所示为赛车拉力赛的赛道示意图，赛道可看成水平面内的半圆，宽度，圆心为O，和分别为赛道的内半圆弧和外半圆弧，半圆弧的半径.赛车从端面驶入，可沿路径①（赛道内圆弧）、②（赛道外圆弧）或③（过b和且与赛道内圆弧相切）做匀速圆周运动，并从端面驶出.已知路面对赛车轮胎的最大径向静摩擦力为车重的1.5倍，赛车行驶过程中不打滑，重力加速度，下列说法正确的是(   )

A.赛车轮胎受到的径向静摩擦力方向沿半径向外

B.赛车沿路径③行驶，则最大速度为

C.赛车沿路径①行驶，则通过弯道最短时间为5.1 s

D.赛车沿路径②通过弯道最短时间是沿路径①的2倍

4.高度为d的仓库起火，现需要利用仓库前方固定在地面上的消防水炮灭火.如图所示，水炮与仓库的距离为d，出水口的横截面积为S.喷水方向可自由调节，功率也可以改变，仓库的窗户上、下边缘离地高度分别为，要使灭火效果最好，要求水喷入时的方向与窗户面垂直，已知水炮的效率为η，水的密度为ρ，重力加速度为g，不计空气阻力，忽略水炮离地面的高度.为使灭火效果最好，下列说法正确的是(   )

A.若水从窗户下边缘进入，则进入时的速度大小为

B.若水从窗户上边缘进入，则进入时的速度大小为

C.若水从窗户的正中间进入，则此时的水炮功率最小

D.满足水从窗户进入的水炮功率最小值为

5.如图所示，将一质量为m的小球（可视为质点）用长度为R的细绳拴着在竖直面内绕圆心O点做圆周运动，小球恰好能通过轨迹圆的最高点A，重力加速度为g，不计空气阻力，则(   )

A.小球通过最高点A时的速度大小为

B.小球通过最低点B和最高点A的动能之差为

C.若细绳在小球运动到与圆心O等高的C点时断了，则小球还能上升的高度为R

D.若细绳在小球运动到A点时断了，则经过的时间小球运动到与圆心O等高的位置

6.如图所示，乒乓球网的上沿高出桌面H，球网到桌边的距离为L.两乒乓球从发球机水平抛出，A球恰能越过竖直球网P落在水平桌面上的Q点，B球抛出后与水平桌面发生碰撞，弹起后恰能越过球网P也落在Q点.B球与水平桌面碰撞前后瞬间水平方向速度不变，竖直方向速度大小不变、方向相反，不计空气阻力.下列说法正确的是(   )

A.B球与水平桌面发生碰撞的点可能在距球网P左端处

B.两乒乓球经过球网P的上沿时竖直方向的速度大小相等

C.A球抛出时的速度是B球抛出时的速度的2倍

D.两乒乓球从发球机水平抛出时的高度一定等于

7.某游戏装置如图所示，安装在竖直轨道上的弹射器可上下移动，能水平射出速度大小可调节的小弹丸。圆心为O的圆弧槽上开有小孔P，弹丸落到小孔时，速度只有沿方向才能通过小孔，游戏过关，则弹射器在轨道上（   ）

A.位于B点时，只要弹丸射出速度合适就能过关

B.只要高于B点，弹丸射出速度合适都能过关

C.只有一个位置，且弹丸以某一速度射出才能过关

D.有两个位置，只要弹丸射出速度合适都能过关

8.在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨．如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则(   )

A．该弯道的半径

B．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小随之变化

C．当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压

D．当火车速率小于v时，内轨将受到轮缘的挤压

9.如图所示，质量为M的物体内有一光滑圆形轨道，现有一质量为m的小滑块沿该圆形轨道在竖直面内做圆周运动.两点分别为圆周的最高点和最低点，两点与圆心O在同一水平线上.重力加速度为g.小滑块运动时，物体在地面上静止不动，则关于物体对地面的压力大小和地面对物体的摩擦力，下列说法正确的是(   )

A.小滑块在A点时，，摩擦力方向向左

B.小滑块在B点时，，摩擦力方向向右

C.小滑块在C点时，，物体与地面无摩擦

D.小滑块在D点时，，摩擦力方向向左

10.如图所示，由竖直轴和双臂构成的“Y”形支架可以绕竖直轴转动，双臂与竖直轴所成锐角为θ.一个质量为m的小球穿在一条臂上，到节点的距离为h，小球始终与支架保持相对静止.设支架转动的角速度为ω，则(   )

A.当时，臂对小球的摩擦力大小为

B.ω由零逐渐增加，臂对小球的弹力大小增大

C.当时，臂对小球的摩擦力为零

D.当时，臂对小球的摩擦力大小为

11.如图所示，水平转盘上叠放着质量均为1 kg的两个物块，B物块用长为0.25 m的细线与固定在转盘中心处的力传感器相连，两个物块和传感器的大小均可不计.细线能承受的最大拉力为8 N，B与转盘间的动摩擦因数为，间的动摩擦因数为，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.转盘可绕竖直中心轴转动，转盘静止时，细线刚好伸直，力传感器的读数为零（g取）.根据以上信息，你认为下列说法正确的是(   )

A.A物块随转盘做圆周运动的向心力是由重力、支持力、细线的拉力、B对A的摩擦力的合力提供的

B.转盘的角速度为4 rad/s时，细线刚好有拉力

C.A物块刚要脱离B物块时转盘的角速度为4 rad/s

D.转盘的角速度大于6 rad/s时细线将被拉断

12.天花板下悬挂的轻质光滑小圆环P可绕过悬挂点的竖直轴无摩擦地旋转.一根轻绳穿过P，两端分别连接质量为和的小球（）.设两球同时做如图所示的圆锥摆运动，且在任意时刻两球均在同一水平面内，则(   )

A.两球运动的周期相等 

B.两球的向心加速度大小相等

C.球到P的距离之比等于 

D.球到P的距离之比等于

13.如图所示，一个小球从高为处，以速度水平抛出，撞在倾角为的斜面上的P点，抛出点到斜面底端C的水平距离为5 m，各点均在同一竖直平面内.下列说法正确的是(   )

A.小球撞击P点时的速度大小为 

B.小球撞击P点时与斜面垂直

C.之间的距离为5 m 

D.小球水平抛出后，经过1 s撞在斜面上的P点

14.“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。小球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。

（1）实验所需的器材有：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、重垂线、有孔的卡片，除此之外还需要的一项器材是_________。

A.天平 B.秒表 C.刻度尺

（2）在此实验中，小球与斜槽间有摩擦________（选填“会”或“不会”）使实验的误差增大；如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，那么小球每次在空中运动的时间______（选填“相同”或“不同”）。

（3）如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点O水平抛出的，经测量A点的坐标为，g取，则小球平抛的初速度______m/s，若B点的横坐标为，则B点的纵坐标为________m。

（4）一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为O点。用一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前的处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至处，再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B。间的距离为，间的距离为，间的高度差为y。则小球抛出时的初速度为_______。

A. B. C. D.

答案以及解析

1.答案：C

解析：当时，飞镖运动的时间，则飞镖在竖直方向上的位移，飞镖将射中第6环线，当时，飞镖将射中第6环线以内，故A、B错误.若要击中靶子，飞镖运动过程下降的高度不能超过0.1 m，根据得，最长运动时间，则飞镖的速度至少为，故C正确.若要击中第10环的线内，则飞镖运动过程下降的高度不能超过0.01 m，根据得，最长运动时间，则飞镖的速度至少为，故D错误.

2.答案：A

解析：设之间的距离为h，则A点处的小物体下落的高度为，A随圆轮运动的线速度为，设A点处的小物体下落的时间为，水平位移为s，则在竖直方向上有，在水平方向上有；B点处的小物体下落的高度为，B随圆轮运动的线速度为，设B点处的小物体下落的时间为，水平位移也为s，则在竖直方向上有，在水平方向上有.联立上式解得，选项A正确，B、C、D错误.

3.答案：B

解析：赛车轮胎受到的径向静摩擦力提供向心力，方向沿半径向里，故A错误；赛车沿路径③行驶，设其轨道半径为R，如图所示，根据几何关系可得，解得，根据可知，赛车做匀速圆周运动时不打滑，则速度最大不得超过，故B正确；设赛车沿路径①行驶的最大速度为，由牛顿第二定律得，解得，则通过弯道最短时间，故C错误；设赛车沿路径②行驶的最大速度为，由牛顿第二定律得，解得，则通过弯道最短时间，故D错误.

4.答案：C

解析：根据题意，要求水喷入时的方向与窗户面垂直，故可将水的运动看作平抛运动的逆过程，设水进入窗户时的速度为，则有，，解得，水从窗户上边缘进入满足，则，水从窗户下边缘进入满足，则，选项A、B错误；设水从高h处垂直进入窗户，则水从水炮喷出时有，则，根据代数关系，当时v有最小值，且，水炮功率为，故v有最小值时P也有最小值，且，又时水从窗户正中间进入，故C正确，D错误.

5.答案：D

解析：此模型为“绳模型”，小球恰好通过最高点A时，绳子的拉力为零，则有，解得，A错误；小球从最高点A运动到最低点B的过程中重力做的功为，根据动能定理可知小球通过最低点B和最高点A时的动能之差为，B错误；小球从A点运动到C点的过程中，由动能定理有，设绳子在C点断后小球还能上升的高度为h，则有，又，联立以上各式解得，C错误；若细绳在小球运动到A处时断了，则小球下降高度R所用的时间满足，解得，D正确.

6.答案：B

解析：将两球的运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的运动，B在竖直方向上先做自由落体运动再做竖直上抛运动，最后做自由落体运动，根据对称性可知，B运动到Q点的时间是A运动到Q点的时间的3倍，设发球机高度为h，若B球与水平桌面发生碰撞的点在距球网P左端处，则B球越过球网P时再次达到最高点，即与抛出点平齐，，而由题意知A球与B球从同一高度抛出且恰能越过球网P，故发球机高度应大于H，A错误；两球从初始位置到P时竖直方向的速度，B正确；根据时间关系，结合匀速直线运动的公式，可知A球抛出时的速度是B球抛出时的速度的3倍，C错误；乒乓球只要满足水平运动到P点时，距水平桌面的高度大于球网的高度，就可以通过球网，D错误.

7.答案：C

解析：作出速度的反向延长线交初速度方向为G，过O点作的垂线交于F，结合几何关系得出平抛运动的水平位移，抓住和间的夹角等于速度与水平方向的夹角，通过几何关系求出竖直位移，从而得出弹射器离B点的高度。根据速度方向，结合平行四边形定则得出初速度的大小，然后作出判断。

设与水平方向之间的夹角为θ，将末速度进行分解如图所示：

则：，，

平抛运动的水平位移为：，

又：，

设发射点到B的高度为h，弹丸沿竖直方向的位移：

又：

则：

由于P点的位置是固定的，则x是固定的，所以弹射器的高度只能有一个位置。

由于弹射器的高度只能有一个位置，则竖直方向弹丸的位移是固定的，由可知弹丸下落的时间是固定的，所以弹丸的初速度也是固定的。

即只有一个位置，且弹丸以某一速度射出才能过关。故A、B、D错误，C正确。

8.答案：AD

解析：火车转弯时不侧向挤压轨道轮 缘,靠重力和支持力的合力提供向心力，设 转弯处斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律得：，解得: ，故A正确：根据牛顿第二定律得,解得：，可知火车规定的行驶速度与质量无关，故B错误；当火车 速率大于v时，重力和支持力的合力不够 提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮 缘挤压外轨，故C错误；当火车速率小于v 时，承力和支持力的合力偏大于所需的向心力，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压 内轨，故D正确。

9.答案：BC

解析：小滑块运动到A点时，小滑块对物体只有竖直方向的作用力，所以地面对物体的摩擦力为零，A错误；小滑块运动到B点时，对小滑块受力分析，根据牛顿第二定律有，物体对小滑块的支持力水平向右，则小滑块对物体只有水平向左的压力作用，所以物体受到的摩擦力向右，对地面的压力大小等于物体自身的重力，B正确；小滑块运动到C点时，对小滑块受力分析，根据牛顿第二定律得，小滑块对物体只有竖直向下的压力作用，，所以地面对物体的摩擦力为零，，C正确；根据对称性可知，小滑块运动到D点时，物体受到地面的摩擦力向左，支持力等于自身的重力，D错误.

10.答案：BC

解析：当时，小球受到重力、支持力和摩擦力作用，处于平衡状态，故，选项A错误；当支架转动时，设摩擦力f方向沿臂向上，则对小球，竖直方向有，水平方向有，联立解得，，可知ω由零逐渐增加时，臂对小球的弹力增大，选项B正确；当摩擦力为零时，解得，选项C正确；当时，解得，选项D错误.

11.答案：CD

解析：A物块随转盘做圆周运动的向心力是由重力、支持力、B对A的摩擦力的合力提供的，A错误；当B物块与转盘将要发生滑动时，有，解得，这时，B错误；当A物块所需的向心力大于最大静摩擦力时，A将要脱离B物块，此时对A物块有，，解得，此时细线的拉力为，此时细线未断，接下来随着角速度的增大，A脱离B物块，C正确；当细线达到能承受的最大拉力8 N时，A已脱离B物块，则有，解得，D正确.

12.答案：AC

解析：对其中一个小球受力分析，其受到重力和绳的拉力F，绳中拉力在竖直方向的分力与重力平衡，设轻绳与竖直方向的夹角为θ，则有，拉力在水平方向上的分力提供向心力，设该小球到P的距离为，则有，解得周期为，因为任意时刻两球均在同一水平面内，故两球运动的周期相等，选项A正确；连接两球的绳的张力F相等，由于向心力为，故m与成反比，由，可得，又小球的向心加速度，故向心加速度大小不相等，选项C正确，B、D错误.

13.答案：ABD

解析：设之间的距离为L，根据平抛运动规律，，联立解得，C错误，D正确.小球撞击P点时的水平方向的速度为，竖直方向的速度，小球撞击P点时速度的大小为，设小球的速度方向与水平方向的夹角为α，则，，方向垂直于斜面向下，所以小球垂直于斜面向下撞击P点，A、B正确.

14.答案：（1）C

（2）不会；相同

（3）2；0.45

（4）A

解析：（1）此实验中只需描绘出小球做平抛运动的轨迹，根据轨迹进行计算，本实验还需要刻度尺，故选C。

（2）只要小球从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即使小球与槽之间存在摩擦力，由于每次摩擦力的影响相同，仍能保证小球做平抛运动的初速度相同，对实验没有影响，所以在此实验中，小球与斜槽间有摩擦不会使实验的误差增大；如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，那么小球每次在空中运动的时间相同。

（3）到达A点的时间，小球平抛的初速度；到达B点的时间，B点纵坐标为。

（4）在竖直方向上：，水平方向上：，联立解得小球抛出时的初速度，故选A。