高考物理專項精析精煉：2014考點4 曲線運動 Word版含解析

1、.考點4 曲線運動一、選擇題1.(2014新課標全國卷)如圖,兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上,a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為l,b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍,重力加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動,用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度,下列說法正確的是()A.b一定比a先開始滑動B. a、b所受的摩擦力始終相等C. 是b開始滑動的臨界角速度D.當時,a所受摩擦力的大小為kmg【解析】選A、C。本題考查了圓周運動與受力分析。最大靜摩擦力相等,而b需要的向心力較大,所以b先滑動,A項正確;在未滑動之前,a、b各自受到的摩擦力等于其向心力,因

2、此b受到的摩擦力大于a受到的摩擦力,B項錯誤;b處于臨界狀態(tài)時, ,C項正確;當時,對a: ,D項錯誤?！菊`區(qū)警示】兩物體角速度相等,半徑大的物體需要的向心力大,半徑小的物體需要的向心力小,而最大靜摩擦力相等,一定是半徑大的先滑動。2.(2014安徽高考)如圖所示,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轉(zhuǎn)動,盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5m處有一小物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10m/s2。則的最大值是()A.rad/s B.rad/s C.1.0 rad/s D.0.5 rad/s【解析】選C。小物

3、體與圓盤始終保持相對靜止,在最低點有f-mgsin=m2r。當小物體在最低點恰好滑動時,取最大值,有mgcos-mgsin=m2r,解得=1.0rad/s,故選項C正確?！菊`區(qū)警示】本題容易認為當小物體在最高點恰好滑動時,取最大值,而有mgcos+mgsin=m2r,解得=rad/s,錯選A。3.(2014新課標全國卷)取水平地面為重力勢能零點,一物塊從某一高度水平拋出,在拋出點其動能與重力勢能恰好相等。不計空氣阻力。該物塊落地時的速度方向與水平方向的夾角為()A. B. C. D. 【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下三點進行分析:(1)知道動能和重力勢能的計算公式;(2)掌握平拋運動的規(guī)律;(3

4、)落地時的速度方向與水平方向的夾角用計算?！窘馕觥窟xB。設(shè)物塊水平拋出的初速度為v0,拋出時的高度為h,則,則,物塊落地的豎直速度vy=,則落地時速度方向與水平方向的夾角,則,選項B正確。4.(2014新課標全國卷)如圖,一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán),用一細輕桿固定在豎直平面內(nèi);套在大環(huán)上質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點),從大環(huán)的最高處由靜止滑下。重力加速度大小為g,當小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時,大環(huán)對輕桿拉力的大小為()A.Mg-5mgB.Mg+mgC.Mg+5mgD.Mg+10mg【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下三點進行分析:(1)小環(huán)從大環(huán)的最高處由靜止滑下過程中機械能守恒;(2)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時

5、支持力與重力的合力提供向心力;(3)根據(jù)大環(huán)受力平衡可求輕桿對大環(huán)的拉力?！窘馕觥窟xC。設(shè)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時的速度為v。對小環(huán),根據(jù)機械能守恒定律得,小環(huán)滑到最低點時,由牛頓第二定律得,解得。根據(jù)牛頓第三定律知,小環(huán)對大環(huán)的作用力為5mg。對大環(huán),由平衡條件得,根據(jù)牛頓第三定律,大環(huán)對輕桿的拉力為Mg+5mg,故選項C正確?！菊`區(qū)警示】本題容易按照一般思路:對整體,輕桿對大環(huán)的拉力大小為F=Mg+mg,故錯選B項。錯誤原因為沒有考慮小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時有向上的向心加速度。5.(2014四川高考)有一條兩岸平直、河水均勻流動、流速恒為v的大河。小明駕著小船渡河,去程時船頭指向始終與河岸垂直

6、,回程時行駛路線與河岸垂直。去程與回程所用時間的比值為k,船在靜水中的速度大小相同,則小船在靜水中的速度大小為()A B C D【解題指南】解答本題應(yīng)從以下兩點進行分析:(1)搞清楚船的實際運動是水流與船相對于靜水的合運動;(2)知道怎樣求運動時間?！窘馕觥窟xB。去程時如圖甲,所用時間,回程時如圖乙,所用時間,又,聯(lián)立解得v船=,則B正確。6.(2014江蘇高考)為了驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動,用如圖所示的裝置進行實驗。小錘打擊彈性金屬片,A球水平拋出,同時B球被松開,自由下落。關(guān)于該實驗,下列說法中正確的有()A.兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B.兩球應(yīng)同時落地C.應(yīng)改變裝置的高度,多次

7、實驗D.實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動【解析】選B、C。平拋運動在豎直方向上可以分解為自由落體運動,因為等高同時運動,所以兩球同時落地,B項正確;為了探究平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動,需要改變裝置的高度,多次實驗,C項正確?！菊`區(qū)警示】平拋運動的運動性質(zhì)與質(zhì)量無關(guān),雖然平拋運動水平方向可以分解為勻速運動,但是本實驗不能證明這一觀點。7.(2014上海高考)如圖,帶有一白點的黑色圓盤,可繞過其中心,垂直于盤面的軸勻速轉(zhuǎn)動,每秒沿順時針方向旋轉(zhuǎn)30圈。在暗室中用每秒閃光31次的頻閃光源照射圓盤,觀察到白點每秒沿()A.順時針旋轉(zhuǎn)31圈B.逆時針旋轉(zhuǎn)31圈C.順時針旋轉(zhuǎn)1圈D

8、.逆時針旋轉(zhuǎn)1圈【解題指南】解答本題注意以下兩點:(1)s閃一次,順時針轉(zhuǎn)動圈;(2)視覺效果是逆時針“轉(zhuǎn)動”圈?！窘馕觥窟xD。頻閃光源s閃一次,圓盤順時針轉(zhuǎn)動圈,視覺效果是逆時針“轉(zhuǎn)動”圈,所以在暗室中用每秒閃光31次的頻閃光源照射圓盤,觀察到白點每秒沿逆時針旋轉(zhuǎn)1圈。二、非選擇題1.(2014天津高考)半徑為R的水平圓盤繞過圓心O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動,A為圓盤邊緣上一點。在O的正上方有一個可視為質(zhì)點的小球以初速度v水平拋出時,半徑OA方向恰好與v的方向相同,如圖所示。若小球與圓盤只碰一次,且落在A點,重力加速度為g,則小球拋出時距O的高度h=,圓盤轉(zhuǎn)動的角速度大小=?！窘忸}指南】解答本題時應(yīng)從

9、以下兩點進行分析:(1)可把平拋運動分解為兩個方向的運動求解。(2)求圓盤轉(zhuǎn)動的角速度時注意周期性。【解析】小球平拋落到A點,可知平拋的水平位移等于圓盤半徑,由平拋運動規(guī)律可知:R=vt, 解得由題意可知解得答案: 2.(2014福建高考)如圖為某游樂場內(nèi)水上滑梯軌道示意圖,整個軌道在同一豎直平面內(nèi),表面粗糙的AB段軌道與四分之一光滑圓弧軌道BC在B點水平相切。點A距水面的高度為H,圓弧軌道BC的半徑為R,圓心O恰在水面。一質(zhì)量為m的游客(視為質(zhì)點)可從軌道AB的任意位置滑下,不計空氣阻力。(1)若游客從A點由靜止開始滑下,到B點時沿切線方向滑離軌道落在水面D點,OD=2R,求游客滑到B點時的

10、速度vB大小及運動過程軌道摩擦力對其所做的功Wf;(2)若游客從AB段某處滑下,恰好停在B點,又因受到微小擾動,繼續(xù)沿圓弧軌道滑到P點后滑離軌道,求P點離水面的高度h。(提示:在圓周運動過程中任一點,質(zhì)點所受的向心力與其速率的關(guān)系為)【解題指南】解答本題時應(yīng)明確以下三點:(1)涉及變力做功的過程應(yīng)用動能定理;(2)由“微小擾動”可看成初速度為零,“滑離”的臨界條件是N=0;(3)利用力的分解得到向心力來源?！窘馕觥?1)游客從B點做平拋運動,有2R=vBt由式得從A到B,根據(jù)動能定理,有由式得Wf=-(mgH-2mgR)(2)設(shè)OP與OB間夾角為,游客在P點時的速度為vP,受到支持力為N,據(jù)機

11、械能守恒有過P點時,根據(jù)向心力公式,有依題意可知N=0由式解得答案:(1)-(mgH-2mgR)(2) 3.(2014浙江高考)如圖所示,裝甲車在水平地面上以速度v0=20m/s沿直線前進,車上機槍的槍管水平,距地面高為h=1.8m。在車正前方豎直立一塊高為兩米的長方形靶,其底邊與地面接觸。槍口與靶距離為L時,機槍手正對靶射出第一發(fā)子彈,子彈相對于槍口的初速度為v=800m/s。在子彈射出的同時,裝甲車開始勻減速運動,行進s=90m后停下。裝甲車停下后,機槍手以相同方式射出第二發(fā)子彈。(不計空氣阻力,子彈看成質(zhì)點,重力加速度g=10m/s2)(1)求裝甲車勻減速運動時的加速度大小;(2)當L=

12、410m時,求第一發(fā)子彈的彈孔離地的高度,并計算靶上兩個彈孔之間的距離;(3)若靶上只有一個彈孔,求L的范圍。【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下兩點進行分析:(1)能夠用運動學公式分析裝甲車的運動;(2)能夠利用平拋運動的規(guī)律分析子彈的運動?！窘馕觥?1)設(shè)裝甲車勻減速運動時的加速度大小為a,取裝甲車運動方向為正方向,裝甲車減速時滿足0-=-2as代入數(shù)據(jù)可得a=2.2m/s2(2)第一發(fā)子彈運行初速度v1=v0+v=820m/s第一發(fā)子彈的運動時間t1= 第一發(fā)子彈下落高度h1=g 第一發(fā)子彈彈孔離地高度為H=h-h1代入數(shù)據(jù)可得H=0.55m同理第二發(fā)子彈的運動時間t2=第二發(fā)子彈下落高度h2=g兩個彈孔之間的距離h=h1-h2代入數(shù)據(jù)可