2021年高考物理二輪復(fù)習專題03牛頓運動定律與曲線運動押題專練(含解析)

1、專題03牛頓運動定律與曲線運動1. 多項選擇如下圖，水平放置的勻質(zhì)圓盤可繞通過圓心的豎直軸0O轉(zhuǎn)動兩個質(zhì)量均為1 kg的小木塊a和b放在圓盤上，a、b與轉(zhuǎn)軸的距離均為1 cm, a、b與圓盤間的動摩擦因數(shù)分別為0.1和0.4設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力假設(shè)圓盤從靜止開始繞00緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用3表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，那么2(取 g= 10 m/s )(A. a 一定比b先開始滑動B. 當3= 5 rad/s時，b所受摩擦力的大小為 1 NC. 當3 = 10 rad/s時，a所受摩擦力的大小為 1 ND. 當3 = 20 rad/s時，繼續(xù)增大 3 , b相對圓盤開始滑動解析：選ACD.ffi

2、于汶3做圓周運動所需向心力是由摩按力提供，而應(yīng)的動摩損酬較小隨看圓盤 角速度的増大，先到達最大摩援九 印衛(wèi)比0先開始滑動，A正陽 當木塊冬辦在圜盤剛幵始滑動時，有 馬二叱曲u如叱> 為二舲昭匚舛權(quán)遲解得也尸10 rad/s蝕=20 rad/s；易知當何=10 is恥時# a所豈的摩 擦力犬小等于其渭動摩扌獻b其大小為1N,當切=2恥仍時，彷即將滑動，隨看圓盤的角速度繼續(xù)增大, b相對圓盤開始滑動G DIE確住切二皿盹時，4沒有滑動時b所受的摩撥力為尸智曲UQ.23E B錯気2322. 如下圖，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度3轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5 m處有一小物

3、體與圓盤始終保持相對靜止.物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 ，盤面與水平面的夾角為30°, g取10 m/s2.那么3的最大值B. 3 rad/s.0.5 rad/sA. 5 rad/sC. 1.0 rad/s D解析：選C.考查圓周運動的向心力表達式.當小物體轉(zhuǎn)動到最低點時為臨界點，由牛頓第 二定律知，1 mopos 30 ° - mg>in 30 ° = n32r解得 3 = 1.0 rad/s 。應(yīng)選項C正確.3. 假設(shè)跳遠運發(fā)動離開地面時速度方向與水平面的夾角為a，運發(fā)動的成績?yōu)?4L,騰空過程中離地面的最大高度為 L,假設(shè)不計

4、空氣阻力，運發(fā)動可視為質(zhì)點，重力加速度為 g,那么以下 說法正確的選項是A. 運發(fā)動在空中的時間為B. 運發(fā)動在空中最高點的速度大小為，gLC. 運發(fā)動離開地面時的豎直分速度為gLa的正切值為1D. 運發(fā)動離開地面時速度方向與水平面的夾角解折:選D一跳遠運動可視為斜拋運動從最高點的下落過程和運發(fā)動離開地面到最高點的過程對稱從 最高點的下落過趕為平雌動，設(shè)運發(fā)動從最高點落至地面經(jīng)歷的時間為b水平方向的速度為根提平拋運動規(guī)律可得址=毗2=弭，解得片務(wù)運發(fā)動在空中1L2L直方向成e最高點.的速度等于水平方向的速度巾跳遠運發(fā)動宮開地面時在豎直方向上的分速度W二倉二4如下圖，半圓形容器豎直放置，從其圓心

5、0點處分別以水平初速度 vi、V2拋出兩個小球可視為質(zhì)點，最終它們分別落在圓弧上的 A點和B點，OA與 0B互相垂直，且0A與豎A. tan e B . tan eC. tan 3 e D . tan 2 e解析：選C.由平拋運動規(guī)律得，水平方向RSin e = vit i, Rcos e = V2t 2，豎直方向RCos e1 21 2V13=2gt1, Fsin e = gt2,聯(lián)立解得 vtan e，應(yīng)選項 C 正確.5如下圖，長為L的輕直棒一端可繞固定軸 0轉(zhuǎn)動，另一端固定一質(zhì)量為 m的小球，小球擱在水平升降臺上，升降平臺以速度( )A.小球做勻速圓周運動B.當棒與豎直方向的夾角為時，

6、小球的速度為vLcos aC.棒的角速度逐漸增大D.當棒與豎直方向的夾角為時，棒的角速度為vLsina解析：選D.棒與平臺接觸點即小球的運動可視為豎直向上的勻速運動和沿平臺向左的運動的合成.小球的實際運動即合運動方向是垂直于棒指向左上方，如下圖.設(shè)棒的角速度為v, 即卩 coLsin a = v,所以 3 =3，那么合速度v實=coL,沿豎直向上方向上的速度分量等于vLsin一，小球速度為v實=®L = v,由此可知棒小球的角速度隨棒與豎直方向的夾角sin a6.如下圖，B為豎直圓軌道的左端點，它和圓心0的連線與豎直方向的夾角為 a . 一小球在圓軌道左側(cè)的 A點以速度V。平拋，恰好

7、沿B點的切線方向進入圓軌道重力加速度為g,那么A B之間的水平距離為votan a A.-g2VoB.2votan ag2vlgta naC.D.gta n a解析：ittA設(shè)小遲點時速度為V,如下豳示柱遲點分解其速度可規(guī) 佐二怕 片=諱地U,又 知小球在豎亶方向倣自由落體運動貝劃二皿聯(lián)立得X 警豈4小之闔的水平踴功“二加£=弩馬所以只有A頂正確.7.多項選擇如下圖，一位同學在玩飛鏢游戲. 圓盤最上端有一點 P,飛鏢拋出時與 P等高, 且與P點的距離為L.在飛鏢以初速度 vo垂直盤面瞄準 P點拋出的同時，圓盤繞經(jīng)過盤心 O點的 水平軸在豎直平面內(nèi)開始勻速轉(zhuǎn)動.忽略空氣阻力，重力加速度

8、為g,假設(shè)飛鏢恰好擊中 P點，那么A.飛鏢擊中P點所需的時間為Voa的增大而減小，小球做角速度越來越小的變速圓周運動.B.圓盤的半徑可能為2V2C.圓盤轉(zhuǎn)動角速度的最小值為2 n V0LD.P點隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度大小可能為5 n gL4v0解析：選AD.飛鏢水平拋出做平拋運動,在水平方向上做勻速直線運動，因此Lt= V0，A 正1 2確；飛鏢擊中P點時，P恰好在圓盤最低點，那么 2r = 2gt，解得圓盤的半徑r=4L0，B錯誤；飛g 鏢擊中P點，貝U P點轉(zhuǎn)過的角度滿足 g = 3t = n+ 2knk = 0,1,2，故 3 =上2k + 1 n V0n V0L，那么圓盤轉(zhuǎn)動角速度的最小值

9、為 一，c錯誤；p點隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度大小為 v22k +1 n V0 gL 2k +1 n gL ,5 n gL p=; ，當 k = 2 時，v = -, D正確.4V04V0'4V0&如下圖,AB為豎直轉(zhuǎn)軸，細繩 AC和BC的結(jié)點C處系一質(zhì)量為 m的小球，兩繩能承擔的最大拉力均為2mg 當 AC和 BC均拉直時/ AB= 90°,/ ACB= 53°, BC= 1 m. ABC能繞豎直軸AB勻速轉(zhuǎn)動,因而C球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動.當小球的線速度增大時，兩繩均會被拉斷，那么最先被拉斷的那根繩及另一根繩被拉斷時球的線速度分別為A. AC 5 m/s B

10、 . BC 5 m/sC. AC 5.24 m/s D . BC 5.24 m/s解析：選區(qū)當小球纟駆度増大吋，M逐漸援拉直，小球線速度増至刀C剛援拉直時，對球：尸!瀘hi sr由D可求得蟲匚繩中的拉力丘二浮纟軀度再増大些，用I不變而尸R増大，所以£0繩先斷當選C繩斷之后，小球綜速度継續(xù)増大，當拉 力増丸到氏/二砸時，"恰好被拉斷，設(shè)此時必縄與豎直萬向的夾角為尙對球；陽z祝-噸=0®2,.mv_Fta sin a =，rBC- sin a= cos 53。，解得 a= 60°，v= 5 m/s，應(yīng)選項 B正確.9. 多項選擇如下圖，豎直環(huán) A半徑為r，固

11、定在木板 B上，木板B放在水平地面上，B的左右兩側(cè)各有一擋板固定在地上，B不能左右運動，在環(huán)的最低點靜止放有一小球C, A B、C的質(zhì)量均為 m現(xiàn)給小球一水平向右的瞬時速度 V，小球會在環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運動，為保證小球能 通過環(huán)的最高點，且不會使環(huán)在豎直方向上跳起不計小球與環(huán)的摩擦阻力，那么瞬時速度 v必須滿足A.最小值'4gr B .最小值'5grC.最大值：6gr D 最大值解析：選BD.要保證小球能IS過環(huán)的最高點在最高點最小速虧特足噸二卡，由最低點>1最高點由機 械能守恒得詁也二砸碩，可得小球在最低點瞬時速度的最屮值肓靈 應(yīng)選項A錯溟B正確； 為了不會使環(huán)在豎直方向上

12、跳起，在最高點有最大速度時，球?qū)Νh(huán)的壓力為加劭滿足3噸u碑，叢最低 靡憬高點由機械能守恒得；詁盂=磁"+扣乩可鬻小球在最低點m時速度的最大值為愜門應(yīng)選頃 C錯罠D正臨10. 多項選擇如下圖，輕桿長為 3L,在桿的A、B兩端分別固定質(zhì)量均為 m的球A和球B,桿上距球A為L處的點O裝在光滑水平轉(zhuǎn)動軸上，桿和球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，且桿對球A、B的最大約束力相同，那么A. B球在最低點較A球在最低點更易脫離軌道B. 假設(shè)B球在最低點對桿作用力為 3mg那么A球在最高點受桿的拉力C. 假設(shè)某一周A球在最高點和B球在最高點受桿的力大小相等，那么A球受桿的支持力、B球 受桿的拉力D. 假設(shè)每

13、一周做勻速圓周運動的角速度都增大，那么同一周B球在最高點受桿的力一定大于 A 球在最高點受桿的力解析：選AC.桿和球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，它們的角速度相同，B做圓周運動的半徑是A的2倍，所以B的線速度vb是A的線速度va的2倍，vb= 2va，取va= v，L= r，在最低點2 2 2由牛頓第二定律 F mgr咔得F= m葉十得桿對A球的作用力F = m葉mr，桿對B球的作用力2v2,Fb= mg m r ， 在最低點，F(xiàn)b> Fa，而桿對球 A、B的最大約束力相同，故 B球在最低點較 A球在最低點更易脫離軌道點J由牛頓第二定律驅(qū)-尸=£ 川球在最高點受桿的支持力 皿二耐-

14、禺 占球在最高點受桿的支持力 嚴戶砸-扉在最低點，桿對占球的作用力F尸臨+葺二砸得蘆妬，所以兀 f 那么川琳在最 高點環(huán)賀桿的拉力，所以B錯銖假設(shè)某一周/球在最高點和啟球在最高點受桿的力犬小相等，蒯"球受 桿的支持力、丘球受桿的拉九c正確；當戶逸寸，陽=卩而打=專>尸戶0,所以。錯誤-11. 多項選擇嫦娥三號探測器由長征三號乙運載火箭發(fā)射，首次實現(xiàn)月球軟著陸和月面巡視勘察嫦娥三號的飛行軌道示意圖如下圖假設(shè)嫦娥三號在環(huán)月段圓軌道和橢圓軌道上運動時，只受到月球的萬有引力，貝U A. 假設(shè)嫦娥三號環(huán)月段圓軌道的半徑、運動周期和引力常量，那么可算出月球的密度B. 嫦娥三號由環(huán)月段圓軌道

15、變軌進入環(huán)月段橢圓軌道時，應(yīng)讓發(fā)動機點火使其減速C. 嫦娥三號在環(huán)月段橢圓軌道上P點的速度大于 Q點的速度D. 嫦娥三號在動力下降階段，其引力勢能減小解析：選BD.由于不確定月球的半徑，根據(jù)密度公式，無法求月球的密度，選項A錯誤；嫦娥三號在進行變軌時，改變衛(wèi)星的速度，此時萬有引力不變，要做向心運動，故應(yīng)讓發(fā)動機 點火使其減速，選項 B正確；根據(jù)開普勒定律可知：近月點的速度大于遠月點的速度，即vq>Vp,選項C錯誤；嫦娥三號在動力下降階段，引力做正功，引力勢能減小，選項D正確.12. 多項選擇假設(shè)某衛(wèi)星繞一行星做勻速圓周運動，衛(wèi)星軌道距行星外表高h,運行周期為T,行星的半徑為 R,僅利用以

16、上條件能求出的物理量是 A. 行星外表的重力加速度B. 行星對衛(wèi)星的吸引力C. 衛(wèi)星繞行星運行的線速度D. 行星的質(zhì)量解析：選ac.設(shè)行星質(zhì)量為 M行星外表重力加速度為 g,衛(wèi)星質(zhì)量為 m衛(wèi)星繞行星運行 的線速度為v,引力常量為 G,行星對衛(wèi)星的吸引力為 F.因某衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運動，由2萬有引力定律及牛頓第二定律有G RMm 2=一R+ h，在行星外表有 GR2 mg由這兩式可求出行星外表的重力加速度,A項正確；由萬有引力定律知F= GMmR+ h 2,由于不知道也不可求出衛(wèi)星質(zhì)量 m因此，不能求出行星對衛(wèi)星的吸引力， b項錯誤；由線速度的定義式有 v = 2n R+ h ，由此式可求出

17、衛(wèi)星繞行星運行的線速度，C項正確；由前面的關(guān)系式只能求13. 多項選擇歐洲天文學家宣布在太陽系之外發(fā)現(xiàn)了一顆可能適合人類居住的類地行星，命名為“格利斯581 c ，其質(zhì)量大約是地球的5倍，直徑大約是地球的1.5倍.如果某一天發(fā)射一載人航天器，把一個在地球外表質(zhì)量為50 kg的人送到該行星外表，地球外表處的重力加速度為10 m/s2.根據(jù)上述信息，你認為卜列說法止確的是()A.載人航天器的發(fā)射速度約為7.9 km/sB.載人航天器的發(fā)射速度大于16.7 km/sC.該行星外表的重力加速度約為222.2 m/sD.人在該行星外表的重量約為500 N解析：選BC.因為是太陽系外行星，所以發(fā)射速度應(yīng)大

18、于第三宇宙速度，A錯誤，B正確；MmGMg 行 Mf R地2由萬有引力定律知 mg= Gr，可得g=瓦，所以=陸氏一，代入數(shù)據(jù)解得g行=22.2 m/s，人在 該行星外表的重量約為 1 110 N，所以C正確、D錯誤.14. 多項選擇在星球外表發(fā)射探測器，當發(fā)射速度為v時，探測器可繞星球外表做勻速圓周運動；當發(fā)射速度到達,-'2v時，可擺脫星球引力束縛脫離該星球.地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為10： 1，半徑比約為 2 : 1，以下說法正確的有A. 探測器的質(zhì)量越大，脫離星球所需要的發(fā)射速度越大B. 探測器在地球外表受到的引力比在火星外表的大C. 探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等

19、D. 探測器脫離星球的過程中，勢能逐漸增大解析：選BD一探測器在星球外表做勻速圓周運動由舞二咼得片愕那么擺脫星球引力 時的發(fā)肘速度血尸與採測器的質(zhì)量無關(guān)，選項A錯誤！設(shè)火星的質(zhì)重溝皿半彳劭乩那么地球的貢量為10城半徑為眄地球?qū)μ綔y器的引力丹=心=霧?犬選項E正確j採測器脫離地球時的發(fā)射速度卩尸脫離火星時的發(fā)射速度力 =器，選項Q錯謀；探測器脫離星球的過程中克服可力他功，勢能逐漸増大，選項D正確15. 美國東部時間2021年3月1日，SpaceX的“獵鷹九號火箭發(fā)射了兩顆通信衛(wèi)星.假設(shè)兩顆衛(wèi)星均繞地心做勻速圓周運動，軌道半徑分別為R、F2,某時刻兩顆衛(wèi)星分別位于兩軌道上的A、B兩位置如下圖假設(shè)衛(wèi)

20、星均順時針運行，地球半徑為R,不計衛(wèi)星間的相互作用力，引力常量為 G那么以下判斷中正確的選項是z " M I 衛(wèi)尿 2I ；和川；【2 ；：； 瞬；:h%J/B. 衛(wèi)星1與衛(wèi)星2的線速度大小之比為vi : V2=<R :仆C. 假設(shè)使衛(wèi)星1變軌追上衛(wèi)星2，這一過程衛(wèi)星1動能增加，萬有引力做正功D.假設(shè)衛(wèi)星2的運行周期為T,那么地球密度為=3n R3p = GTR3鯉析：選D向h加度噸=歲,詈二賢選項亙錯誤；芋選項B錯懊！假設(shè)使衛(wèi) 星1變軌追上衛(wèi)星易衛(wèi)星1變軌m間動能增加#之后飛向衛(wèi)星2的過程中動能減少，萬有弓I力做員功戸送 項C錯圍 對衛(wèi)星2分析，詈二痔也 地球虞量 g窖，地球

21、體積買二扌叔，犧"二隸，迭項 D1E確.16. 多項選擇太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動當?shù)厍蚯『眠\ 行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學稱為“行星沖日.據(jù) 報道，2021年各行星沖日時間分別是： 1月6日木星沖日；4月9日火星沖日；5月11日土星 沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日.地球及各地外行星繞太陽運動的軌道 半徑如下表所示那么以下判斷正確的選項是地球火星木星十星天王星海王星軌道半徑AU1.01.55.29.51930A. 各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B. 在2021年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日C. 天王星相鄰兩次沖日

22、的時間間隔為土星的一半D. 地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短3rT?= k可知T行=r行r地解析：選BD.此題以“行星沖日為背景考查了圓周運動的相遇問題由題意可知地球的 軌道半徑r地=1.0 AU，公轉(zhuǎn)周期T地=1年.由開普勒第三定律 0=T!年，根據(jù)相遇時轉(zhuǎn)過的角度之差 0 = 2nn及3=廠可知相鄰沖日時間間隔為 t,那么2nT地2nT行t = 2 n,即卩 t =T行T行;1，又 T火=1.5 3年，T 木=5.2 3年，T 土=9.53年，TV5T3 木=5.2 3- 1天=193年，丁海=303年，代入上式得t>1年，應(yīng)選項A錯誤；木星沖日時間間隔年<2年，所

23、以選項 B正確；由以上公式計算 t 土工2t 天, t海最小，選項C錯誤、選項D正確.17同學們參照伽利略時期演示平拋運動的方法制作了如下圖的實驗裝置圖中水平放1置的底板上豎直地固定有M板和N板. M板上部有一半徑為R的1圓弧形的粗糙軌道，P為最高點，Q為最低點，Q點處的切線水平，距底板高為 H, N板上固定有三個圓環(huán)將質(zhì)量為 m的小 球從P處靜止釋放，小球運動至 Q飛出后無阻礙地通過各圓環(huán)中心，落到底板上距 Q水平距離 為L處.不考慮空氣阻力，重力加速度為 g.求：(1) 距Q水平距離為?的圓環(huán)中心到底板的高度;小球運動到Q點時速度的大小以及對軌道壓力的大小和方向；摩擦力對小球做的功.解析：

24、設(shè)小球在點的諫度詢巾，由平拋運動規(guī)律有丹=器見得5丸恪爪0慝到距。點水平距膏為扌的團環(huán)中心的豎直高度為兀14該位蠱距底板的高度：2Vo 設(shè)小球在Q點受的支持力為 F,由牛頓第二定律 F- mg= nR，得F= mg1 + 2Hr，由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫'= F,方向豎直向下.(3)設(shè)摩擦力對小球做功為W那么由動能定理得12mgR_ W= gmv得 W mg；H- R答案：(1)到底板的高度:34H速度的大?。篖2H壓力的大小:L2mg1+2HR方向：豎直向下(3)摩擦力對小球做的功：mg 4h- R。A B、C D均為X2= 8.0 m .開始時,18. 山谷中有三塊石頭和一根不可伸長的輕質(zhì)青藤，其示意圖如下圖中石頭的邊緣點， O為青藤的固定點，hi = 1.8 m , h2= 4.0 m , xi = 4.8 m , 質(zhì)量分別為 M= 10 kg和m= 2 kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時，迅速從左邊石頭的A點水平跳至中間石頭.大猴抱起小猴跑到C點,抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的D點，此時速度恰好為零.運動過程中猴子均可看成質(zhì)點,空氣阻力不計，重