2023届高考物理二轮总复习试题（老高考旧教材）专题分层突破练3　力与曲线运动（Word版附解析）

专题分层突破练3　力与曲线运动

A组

1.(2022河南洛阳模拟)如图所示为自行车气嘴灯的结构及原理图,弹簧一端固定在A端,另一端与重物相连,当车轮高速旋转时,LED灯就会发光。下列说法正确的是(　　)

A.气嘴灯安装时A端比B端更远离圆心

B.车轮高速旋转时,重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触,电路导通,LED灯发光

C.增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光

D.自行车匀速行驶时,若LED灯转到最低点时能发光,则在最高点时也一定能发光

2.(多选)北京冬奥会报道中利用“AI+8K”技术,把全新的“时间切片”特技效果首次运用在8K直播中,更精准清晰地抓拍运动员比赛精彩瞬间,给观众带来全新的视觉体验。“时间切片”是一种类似于多次“曝光”的呈现手法。如图所示为某运动员在自由式滑雪大跳台比赛中某跳的“时间切片”特技图。忽略空气阻力,将运动员看作质点,其轨迹abc段为抛物线。已知起跳点a的速度大小为v,起跳点a与最高点b之间的高度差为h,重力加速度大小为g,下列说法正确的是(　　)

A.运动员从a到b的时间间隔与从b到c的时间间隔相同

B.运动员从a到b的时间为

C.运动员到达最高点时速度的大小为

D.运动员从a到b的过程中速度变化的大小为

3.如图所示,倾角为θ的斜面与水平地面相接于B点,两小球甲、乙分别以初速度v1、v2从位于B点正上方的A点处水平向左、向右抛出,甲球落在水平地面上的C点,乙球落在斜面上的D点。甲球落到C点时速度方向与斜面平行,乙球落到D点时速度方向与水平方向的夹角为θ,不计空气阻力,则的值为(　　)

A. B. C. D.2

4.(2022浙江温州二模)如图所示,场地自行车赛道与水平面成一定倾角,A、B、C三位运动员骑自行车在赛道转弯处以相同大小的线速度做匀速圆周运动(不计空气阻力)。则下列说法正确的是(　　)

A.自行车受到地面的摩擦力指向圆周运动的圆心

B.自行车(含运动员)受到重力、支持力、摩擦力、向心力

C.A、B、C三位运动员的角速度ωA<ωB<ωC

D.A、B、C三位运动员的向心加速度aA>aB>aC

5.(2022全国甲卷)将一小球水平抛出,使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光。某次拍摄时,小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像,每相邻两个球之间被删去了3个影像,所标出的两个线段的长度s1和s2之比为3∶7。重力加速度g取10 m/s2,忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。

B组

6.(多选)(2022湖北重点中学联考)如图甲所示的陀螺可在圆轨道的外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为“魔力陀螺”。其物理原理可等效为如图乙所示的模型:半径为R的磁性圆轨道竖直固定,质量为m的小铁球视为质点在轨道外侧转动,A、B两点分别为轨道上的最高、最低点。铁球受轨道的磁性引力始终指向圆心且大小不变,重力加速度为g,不计摩擦和空气阻力。下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A.铁球可能做匀速圆周运动

B.铁球绕轨道转动时机械能守恒

C.铁球在A点的速度一定大于或等于

D.要使铁球不脱轨,轨道对铁球的磁性引力至少为5mg

7.如图所示,在距水平地面h高处固定的点光源L与小金属球P左右紧贴放置。小金属球P以初速度v0水平向右抛出,最后落到水平地面上,运动中不计空气阻力。以抛出点为坐标原点O、水平向右为x轴正方向、竖直向下为y轴正方向建立平面直角坐标系。设经过时间t小金属球P运动至A点,其在地面的投影为B点,B点横坐标为xB;小金属球P在A点速度的反向延长线交于x轴的C点,C点横坐标为xC。以下图像能正确描述xB、xC随时间t变化关系的是(　　)

8.(2022四川宜宾二模)如图所示,在某次排球运动中,质量为m的排球从底线A点的正上方H处以某一水平速度被击出,排球恰好越过球网落在对方底线的B点上,且AB平行于边界CD。已知网高为h,球场的长度为s,重力加速度为g,不计空气阻力,排球可看成质点,下列说法正确的是(　　)

A.排球从被击出到运动至B点,重力的冲量大小为mg

B.击球点的高度H为h

C.运动员击打排球做的功为

D.排球刚触地时速度与水平面所成的角θ满足tan θ=

9.(2022北京延庆一模)阳光明媚的中午,小明同学把一块长木板放在院子里,调整倾斜角度,使阳光刚好和木板垂直。在斜面顶端固定一个弹射装置,把一个质量为0.1 kg的小球水平弹射出来做平抛运动。调整初速度大小,使小球刚好落在木板底端。使用手机连续拍照功能,拍出多张照片记录小球运动过程。通过分析照片,小明得出:小球的飞行时间为0.4 s,小球与其影子距离最大时,影子A距木板顶端和底端的距离之比约为7∶9,如图所示。g取10 m/s2。

(1)求飞行过程中,重力对小球做的功。

(2)简要说明,小球与影子距离最大时,刚好是飞行的中间时刻。

(3)估算木板长度。

答案：

1.C　解析 要使重物做离心运动,MN接触,则应该A端靠近圆心,故A错误;转速越大,所需要的向心力越大,弹簧拉伸越长,MN接触就会发光,不能说重物受到离心力,故B错误;在最低点时F1-mg=mω2r,解得ω=,增大质量,可以使LED灯在较低转速下也能发光,故C正确;在最高点时F2+mg=mω2r,匀速行驶时,最低点弹簧弹力大于最高点弹簧弹力,因此最高点不一定发光,故D错误。

2.BCD　解析 运动员做斜抛运动,从最高点到等高位置时间相等,a、c两点到b点的竖直高度不同,因此时间间隔不同,故A错误;根据h=gt2,解得t=,故B正确;从a到b根据动能定理得-mgh=mv2,解得vb=,故C正确;从a到b速度变化量Δv=gt=,故D正确。

3.A　解析 设A、B之间的高度差为h1,根据速度的分解有v甲y=v1tan θ,根据速度位移关系可得h1=;设A、D间的高度差为h2、水平距离为x,根据速度的分解有v乙y=v2tan θ,根据速度位移关系可得h2=,其中v乙y=gt,x=v2t,由几何关系有h1-h2=xtan θ,联立解得,故选A。

4.C　解析 运动员骑自行车做匀速圆周运动,自行车(含运动员)所受合力指向圆周运动的圆心,摩擦力不指向圆心,故A错误;向心力是效果力,可以由单个力充当,也可以由其他力的合力或分力提供,因此将运动员和自行车看成整体后,整体受重力、支持力和摩擦力,故B错误;三位运动员的线速度大小相等,根据ω=可知,半径大的角速度小,A、B、C三位运动员的角速度ωA<ωB<ωC,故C正确;三位运动员的线速度大小相等,根据a=可知,半径大的向心加速度小,A、B、C三位运动员的向心加速度aA<aB<aC,故D错误。

5.答案 m/s

解析 因为频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,每相邻两个球之间被删去3个影像,故相邻两球的时间间隔为t=4T=0.05×4 s=0.2 s

设s1对应的水平位移为x,对应的竖直位移为y,则根据平抛运动的特点得,s2对应的水平位移为x,对应的竖直位移为3y,

y=g(4T)2=0.2 m

s1=

s2=

抛出瞬间小球速度大小为v0=

解得v0= m/s。

6.BD　解析 铁球绕轨道转动,受重力、轨道的磁性引力和轨道的弹力作用,而轨道的磁性引力和弹力总是与速度垂直,故只有重力对铁球做功,铁球做变速圆周运动,绕轨道转动时机械能守恒,选项B正确,A错误;铁球在A点时,有mg+F吸-FNA=m,当FNA=mg+F吸时,vA=0,选项C错误;铁球从A到B的过程中,由动能定理得2mgR=,当vA=0时,铁球在B点的速度最小,解得vBmin=2,铁球在B点时,有F吸-mg-FNB=m,当vB=vBmin=2,FNB=0时,解得F吸min=5mg,故要使铁球不脱轨,轨道对铁球的磁性引力至少为5mg,选项D正确。

7.B　解析 由小球平抛运动位移与时间的关系可知,水平位移为x=v0t,竖直位移为y=gt2,设位移与水平方向的夹角为θ,则有tan θ=,由几何关系可得xB=,则xB与t成反比关系,故A错误,B正确;xC与t的关系为xC=v0t,即xC与t成正比关系,故C、D错误。

8.B　解析 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,x=vt,排球从初位置运动到球网的位置与排球从球网的位置到落地的时间之比为t1∶t2==1∶1,排球竖直方向上做自由落体运动,,解得H=h,故B正确;排球从被击出到运动至B点,有h=gt2,解得排球运动的时间t=,则重力的冲量大小为I=mgt=mg,故A错误;排球的初速度为v==s,运动员击打排球做的功为W=mv2=,故C错误;排球刚触地时竖直方向的速度为vy=gt=,则排球刚触地时速度与水平面所成的角θ满足tan θ=,故D错误。

9.答案 (1)0.8 J　(2)见解析　(3)1.6 m

解析 (1)小球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,根据匀变速直线运动位移时间公式,可得h=gt2=×10×0.42 m=0.8 m

所以飞行过程中,重力对小球做的功为WG=mgh=0.1×10×0.8 J=0.8 J。

(2)当小球与影子距离最大时,小球的速度方向与斜面平行,即速度方向与水平方向的夹角为θ,此时竖直方向的速度为vy=v0tan θ

当小球落到斜面底端时,小球位移与水平方向的夹角为θ,设此时速度方向与水平方向的夹角为α,根据位移夹角与速度夹角的关系可知tan α=2tan θ

此时竖直方向的速度为vy'=v0tan α=2v0tan θ

根据竖直方向的速度时间公式可得

则有

故小球与影子距离最大时,刚好是飞行的中间时刻。

(3)如图所示建立直角坐标系

由题意可知lOA∶lAB=7∶9

则有lOA∶lOB=7∶16

又lOA=v0cos θ·t1+gsin θ·

lOB=v0cos θ·t2+gsin θ·

y方向速度减为零需要的时间为t1=

t2=2t1

联立解得lOA=

lOB=(1+tan2θ)

可得tan θ=