專題02 曲線運動-【好題匯編】5年（2020-2024）高考1年模擬物理真題分類匯編（解析版）

專題02曲線運動一、單選題1．（2024·北京·高考）如圖所示，光滑水平軌道AB與豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道BC在B點平滑連接。一小物體將輕彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，物體脫離彈簧后進入半圓形軌道，恰好能夠到達最高點C。下列說法正確的是（）A．物體在C點所受合力為零B．物體在C點的速度為零C．物體在C點的向心加速度等于重力加速度D．物體在A點時彈簧的彈性勢能等于物體在C點的動能【答案】C【詳解】AB．物體恰好能到達最高點C，則物體在最高點只受重力，且重力全部用來提供向心力，設(shè)半圓軌道的半徑為r，由牛頓第二定律得解得物體在C點的速度AB錯誤；C．由牛頓第二定律得解得物體在C點的向心加速度C正確；D．由能量守恒定律知，物體在A點時彈簧的彈性勢能等于物體在C點時的動能和重力勢能之和，D錯誤。故選C。2．（2023·北京·高考）在太空實驗室中可以利用勻速圓周運動測量小球質(zhì)量。如圖所示，不可伸長的輕繩一端固定于O點，另一端系一待測小球，使其繞O做勻速圓周運動，用力傳感器測得繩上的拉力為F，用停表測得小球轉(zhuǎn)過n圈所用的時間為t，用刻度尺測得O點到球心的距離為圓周運動的半徑R。下列說法正確的是（）

A．圓周運動軌道可處于任意平面內(nèi)B．小球的質(zhì)量為C．若誤將圈記作n圈，則所得質(zhì)量偏大D．若測R時未計入小球半徑，則所得質(zhì)量偏小【答案】A【詳解】A．空間站內(nèi)的物體都處于完全失重狀態(tài)，可知圓周運動的軌道可處于任意平面內(nèi)，故A正確；B．根據(jù)解得小球質(zhì)量故B錯誤；C．若誤將n-1圈記作n圈，則得到的質(zhì)量偏小，故C錯誤；D．若測R時未計入小球的半徑，則R偏小，所測質(zhì)量偏大，故D錯誤。故選A。3．（2022·北京·高考）我國航天員在“天宮課堂”中演示了多種有趣的實驗，提高了青少年科學(xué)探索的興趣。某同學(xué)設(shè)計了如下實驗：細繩一端固定，另一端系一小球，給小球一初速度使其在豎直平面內(nèi)做圓周運動。無論在“天宮”還是在地面做此實驗（）A．小球的速度大小均發(fā)生變化 B．小球的向心加速度大小均發(fā)生變化C．細繩的拉力對小球均不做功 D．細繩的拉力大小均發(fā)生變化【答案】C【詳解】AC．在地面上做此實驗，忽略空氣阻力，小球受到重力和繩子拉力的作用，拉力始終和小球的速度垂直，不做功，重力會改變小球速度的大??；在“天宮”上，小球處于完全失重的狀態(tài)，小球僅在繩子拉力作用下做勻速圓周運動，繩子拉力仍然不做功，A錯誤，C正確；BD．在地面上小球運動的速度大小改變，根據(jù)和（重力不變）可知小球的向心加速度和拉力的大小發(fā)生改變，在“天宮”上小球的向心加速度和拉力的大小不發(fā)生改變，BD錯誤。故選C。4．（2021·北京·高考）如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，圓盤上距軸r處的P點有一質(zhì)量為m的小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動。某時刻圓盤突然停止轉(zhuǎn)動，小物體由P點滑至圓盤上的某點停止。下列說法正確的是（）A．圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體所受摩擦力的方向沿運動軌跡切線方向B．圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為C．圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體沿圓盤半徑方向運動D．圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為【答案】D【詳解】A．圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，小物體所受摩擦力提供向心力，方向沿半徑方向，故A錯誤；B．圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體所受摩擦力根據(jù)動量定理得，小物體運動一圈所受摩擦力的沖量為大小為0，故B錯誤；C．圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體沿切線方向運動，故C錯誤；D．圓盤停止轉(zhuǎn)動后，根據(jù)動量定理可知，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量為大小為，故D正確。故選D。5．（2020·北京·高考）在無風(fēng)的環(huán)境，某人在高處釋放靜止的籃球，籃球豎直下落；如果先讓籃球以一定的角速度繞過球心的水平軸轉(zhuǎn)動（如圖）再釋放，則籃球在向下掉落的過程中偏離豎直方向做曲線運動。其原因是，轉(zhuǎn)動的籃球在運動過程中除受重力外，還受到空氣施加的阻力和偏轉(zhuǎn)力。這兩個力與籃球速度的關(guān)系大致為：，方向與籃球運動方向相反；，方向與籃球運動方向垂直。下列說法正確的是（）

A．、是與籃球轉(zhuǎn)動角速度無關(guān)的常量B．籃球可回到原高度且角速度與釋放時的角速度相同C．人站得足夠高，落地前籃球有可能向上運動D．釋放條件合適，籃球有可能在空中持續(xù)一段水平直線運動【答案】C【詳解】A．籃球未轉(zhuǎn)動時，籃球豎直下落，沒有受到偏轉(zhuǎn)力的作用，而籃球轉(zhuǎn)動時，將受到偏轉(zhuǎn)力的作用，所以偏轉(zhuǎn)力中的與籃球轉(zhuǎn)動角速度有關(guān)，A錯誤；B．空氣阻力一直對籃球做負功，籃球的機械能將減小，籃球的角速度也將減小，所以籃球沒有足夠的能量回到原高度，B錯誤；C．籃球下落過程中，其受力情況如圖所示。

籃球下落過程中，由受力分析可知，隨著速度不斷增大，籃球受到和的合力沿豎直方向的分力可能大于重力，可使籃球豎直方向的分速度減小到零或變成豎直向上，因此籃球有可能向上運動，C正確；D．如果籃球的速度變成水平方向，則有空氣阻力的作用會使籃球速度減小，則籃球受到的偏轉(zhuǎn)力將變小，不能保持與重力持續(xù)等大反向，所以籃球不可能在空中持續(xù)一段水平直線運動，D錯誤。故選C。一、單選題1．（2024·北京海淀·統(tǒng)考一模）在空間站中，宇航員長期處于失重狀態(tài)，為緩解這種狀態(tài)帶來的不適，科學(xué)家設(shè)想建造一種環(huán)形空間站，如圖所示。圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)艙繞中心勻速旋轉(zhuǎn)，宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)的側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時相同大小的支持力，宇航員可視為質(zhì)點。下列說法正確的是（）A．宇航員可以站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)靠近旋轉(zhuǎn)中心的側(cè)壁上B．以地心為參考系，宇航員處于平衡狀態(tài)C．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度應(yīng)越小D．宇航員的質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動的角速度應(yīng)越小【答案】C【詳解】A．宇航員如果站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)靠近旋轉(zhuǎn)中心的側(cè)壁上受到支持力，但此時支持力方向沿半徑向外，不指向圓心，不能提供向心力，故A錯誤；B．旋轉(zhuǎn)艙中的宇航員做勻速圓周運動，圓環(huán)繞中心勻速旋轉(zhuǎn)使宇航員感受到與地球一樣的“重力”是向心力所致，合力指向圓心，處于非平衡狀態(tài)，故B錯誤；CD．根據(jù)題意可知宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)的側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時相同大小的支持力，向心加速度大小為g，由得得旋轉(zhuǎn)艙的半徑r越大，轉(zhuǎn)動的角速度應(yīng)越小，轉(zhuǎn)動的角速度與宇航員的質(zhì)量無關(guān)，故C正確，D錯誤。故選C。2．（2024·北京西城·統(tǒng)考一模）如圖1所示，長為R且不可伸長的輕繩一端固定在O點，另一端系一小球，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運動。由于阻力的影響，小球每次通過最高點時速度大小不同。測量小球經(jīng)過最高點時速度的大小v、繩子拉力的大小F，作出F與的關(guān)系圖線如圖2所示。下列說法中正確的是（

）A．根據(jù)圖線可以得出小球的質(zhì)量B．根據(jù)圖線可以得出重力加速度C．繩長不變，用質(zhì)量更小的球做實驗，得到的圖線斜率更大D．用更長的繩做實驗，得到的圖線與橫軸交點的位置不變【答案】A【詳解】AB.根據(jù)牛頓第二定律可知解得由圖像可知可得小球的質(zhì)量由可得重力加速度選項A正確，B錯誤；C.圖像的斜率為則繩長不變，用質(zhì)量更小的球做實驗，得到的圖線斜率更小，選項C錯誤；D.圖線與橫軸交點的位置可得則用更長的繩做實驗，得到的圖線與橫軸交點的位置距離原點的的距離變大，選項D錯誤。故選A。3．（2024·北京石景山·統(tǒng)考一模）如圖所示，輕桿的一端固定在通過O點的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一小球，輕桿繞O點在豎直平面內(nèi)沿順時針方向做勻速圓周運動，其中A點為最高點、C點為最低點，B點與O點等高，下列說法正確的是（）A．小球經(jīng)過A點時，所受桿的作用力一定豎直向下B．小球經(jīng)過B點時，所受桿的作用力沿著BO方向C．從A點到C點的過程，桿對小球的作用力不做功D．從A點到C點的過程，小球重力的功率先增大后減小【答案】D【詳解】A．小球經(jīng)過A點時，若速度，則球所受桿的作用力豎直向下；若速度，則球所受桿的作用力豎直向上，若速度，則球所受桿的作用力為零，選項A錯誤；B．因球做勻速圓周運動，合力指向圓心，則小球經(jīng)過B點時，所受桿的作用力斜向右上方向，選項B錯誤；C．從A點到C點的過程，根據(jù)動能定理可知，桿對小球的作用力做負功，選項C錯誤；D．從A點到C點的過程，根據(jù)因速度的豎直分量先增加后減小，可知小球重力的功率先增大后減小，選項D正確。故選D。4．（2024·北京通州·統(tǒng)考一模）如圖所示，某物理興趣小組設(shè)計了驗證“向心力與線速度大小關(guān)系”的實驗裝置。測得小鋼球的直徑為d，細線長為L，當?shù)氐闹亓铀俣葹間。小鋼球懸掛靜止不動時，恰好位于光電門中央，力的傳感器示數(shù)為?，F(xiàn)將小鋼球拉到適當高度處且細線拉直，由靜止釋放小鋼球，光電門記錄小鋼球遮光時間t，力的傳感器示數(shù)最大值為，由此可知（

）A．B．小鋼球經(jīng)過光電門時的速度為C．小鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力為FD．在誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗需要驗證小鋼球經(jīng)過光電門時所受合力和所需向心力相等，即【答案】D【詳解】ABD.小球靜止不動時，有小球做圓周運動，設(shè)在最低點時（即通過光電門）速度為，有由牛頓第二定律有聯(lián)立得故AB錯誤，D正確；C.由牛頓第二定律有小鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力為故C錯誤。故選D。5．（2024·北京門頭溝·統(tǒng)考一模）當做圓周運動的物體角速度ω變化時，我們可以引用角加速度β來描述角速度ω的變化快慢，即。圖甲中某轉(zhuǎn)盤自時由靜止開始轉(zhuǎn)動，其前4s內(nèi)角加速度β隨時間t變化如圖乙所示。則（

）A．第4s末，轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動 B．角加速度的變化率的單位為：rad/sC．0~2s內(nèi)轉(zhuǎn)盤做勻角加速圓周運動 D．第2s末，轉(zhuǎn)盤的角速度大小為10rad/s【答案】D【詳解】A．根據(jù)可知可知圖線下的面積表示角速度的變化量，第4s末，角速度的變化量最大，轉(zhuǎn)盤未停止轉(zhuǎn)動，故A錯誤；B．角加速度的變化率的單位為，故B錯誤；C．由圖乙可知，0~2s內(nèi)轉(zhuǎn)盤的角加速度均勻增加，則轉(zhuǎn)盤做非勻角加速圓周運動，故C錯誤；D．圖線下的面積表示角速度的變化量，可知第2s末，轉(zhuǎn)盤的角速度大小為故D正確。故選D。6．（2024·北京門頭溝·統(tǒng)考一模）某研究小組在研究“估測甩手時指尖的最大向心加速度”課題研究時，利用攝像機記錄甩手動作，A、B、C是甩手動作最后3幀（每秒25幀）照片指尖的位置。根據(jù)照片建構(gòu)A、B之間運動模型：開始階段，指尖A以肘關(guān)節(jié)M為圓心做圓周運動，到接近B的最后時刻，指尖以腕關(guān)節(jié)N為圓心做圓周運動。測得A、B之間的距離為26cm，B、N之間的距離為17cm。粗略認為A、B之間平均速度為甩手動作最后階段指尖做圓周運動的線速度。重力加速度為g。請估測甩手時指尖的最大向心加速度（）A．5g B．10g C．25g D．50g【答案】C【詳解】根據(jù)題意甩手動作每秒25幀，得從幀A到幀B的時間間隔為粗略認為A、B之間平均速度為甩手動作最后階段指尖做圓周運動的線速度，得由解得向心加速度約為由解得故選C。7．（2024·北京西城·統(tǒng)考二模）如圖所示，長為L的桿一端固定在過O點的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定質(zhì)量為m的小球。桿在電動機的驅(qū)動下在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，帶動小球以角速度做勻速圓周運動，其中A點為最高點，C點為最低點，B、D點與O點等高。已知重力加速度為g，下列說法正確的是（

）A．小球在B、D兩點受到桿的作用力大于mgB．小球在A、C兩點受到桿的作用力大小的差值為6mgC．小球在B、D兩點受到桿的作用力大小等于D．小球從A點到B點的過程，桿對小球做的功等于【答案】A【詳解】AC．當小球在B、D兩點時，桿對小球作用力豎直方向的分力應(yīng)等于重力，水平方向分力提供向心力，故桿對小球的作用力為故A正確；C錯誤；B．若小球在最高點，桿對小球的作用力為支持力，則在A點在C點所以若小球在最高點，桿對小球的作用力為拉力，則在A點在C點所以故B錯誤；D．小球從A點到B點的過程，根據(jù)動能定理，可得解得桿對小球做的功等于故D錯誤。故選A。8．（2024·北京豐臺·統(tǒng)考二模）如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為l的細線懸于P點，使小球在水平面內(nèi)以角速度做勻速圓周運動。已知小球做圓周運動時圓心O到懸點P的距離為h，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．繩對小球的拉力大小為B．小球轉(zhuǎn)動一周，繩對小球拉力的沖量為0C．保持h不變，增大繩長l，增大D．保持h不變，增大繩長l，繩對小球拉力的大小不變【答案】A【詳解】A．設(shè)細線與豎直方向的夾角為，根據(jù)牛頓第二定律可得解得繩對小球的拉力大小為故A正確；B．小球轉(zhuǎn)動一周，小球的動量變化為0，根據(jù)動量定理可知，合外力的沖量為0，由于重力的沖量不為0，則繩對小球拉力的沖量不為0，故B錯誤；CD．保持h不變，設(shè)細線與豎直方向的夾角為，根據(jù)牛頓第二定律可得解得可知增大繩長l，不變；根據(jù)可知增大繩長l，繩對小球拉力的大小增大，故CD錯誤。故選A。9．（2024·北京人大附中·校考模擬）2022年北京冬奧會跳臺滑雪項目比賽在位于張家口的國家跳臺滑雪中心舉行，其主體建筑設(shè)計靈感來自于中國傳統(tǒng)飾物“如意”，因此被形象地稱作“雪如意”。如圖所示，現(xiàn)有甲、乙兩名運動員（均視為質(zhì)點）從出發(fā)區(qū)先后沿水平方向向左騰空飛出，其速度大小之比為，不計空氣阻力，則甲、乙兩名運動員從飛出至落到著陸坡（可視為斜面）上的過程中（

）A．水平位移之比為B．落到坡面上的瞬時速度方向不相同C．落到坡面上的瞬時速度大小相等D．在空中飛行的時間之比為【答案】A【詳解】AD．設(shè)斜面傾角為，則得由題意，運動時間之比為由水平位移之比為A正確，D錯誤；B．根據(jù)平拋運動推論，速度偏轉(zhuǎn)角正切值是位移偏轉(zhuǎn)角正切值的2倍，由于位移偏轉(zhuǎn)角均為，則落到坡面上的瞬時速度方向相同，B錯誤；C．落到斜坡的速度為可知，落到斜坡的速度之比為2:1，C錯誤。故選A。10．（2024·北京實驗中學(xué)·?？寄M）如圖甲所示，輕桿一端固定在轉(zhuǎn)軸O點，另一端固定一小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動，小球在最高點受到桿的彈力大小為F，速度大小為v，其圖象如乙圖所示，則（）A．時，桿對小球的彈力方向向上B．當?shù)氐闹亓铀俣却笮镃．小球的質(zhì)量為D．時，小球受到的彈力與重力大小不相等【答案】C【詳解】B．當F=0時，，恰好由重力作為向心力，滿足聯(lián)立可得當?shù)刂亓铀俣却笮锽錯誤；C．當時，F(xiàn)=c，小球恰好處于平衡狀態(tài)，可得F=mg可得小球的質(zhì)量為C正確；A．當所需的向心力大于重力，故桿對小球的彈力方向向下，A錯誤；D．當時，由牛頓第二定律可得代入數(shù)據(jù)可解得F=mg，小球受到的彈力與重力大小相等，D錯誤。故選C。11．（2024·北京實驗中學(xué)·校考模擬）如圖甲、乙所示為自行車氣嘴燈，氣嘴燈由接觸式開關(guān)控制，其結(jié)構(gòu)如圖丙所示，彈簧一端固定在頂部，另一端與小物塊P連接，當車輪轉(zhuǎn)動的角速度達到一定值時，P拉伸彈簧后使觸點A、B接觸，從而接通電路使氣嘴燈發(fā)光。觸點B與車輪圓心距離為R，車輪靜止且氣嘴燈在最低點時觸點A、B距離為d，已知P與觸點A的總質(zhì)量為m，彈簧勁度系數(shù)為k，重力加速度大小為g，不計接觸式開關(guān)中的一切摩擦，小物塊P和觸點A、B均視為質(zhì)點。當該自行車在平直的道路上行駛時，下列說法中正確的是（）A．要使氣嘴燈能發(fā)光，車輪勻速轉(zhuǎn)動的最小角速度為B．要使氣嘴燈能發(fā)光，車輪勻速轉(zhuǎn)動的最小角速度為C．要使氣嘴燈一直發(fā)光，車輪勻速轉(zhuǎn)動的最小角速度為D．要使氣嘴燈一直發(fā)光，車輪勻速轉(zhuǎn)動的最小角速度為【答案】C【詳解】AB.當氣嘴燈運動到最低點時發(fā)光，此時車輪勻速轉(zhuǎn)動的角速度最小，則有得故AB錯誤；CD.當氣嘴燈運動到最高點時能發(fā)光，則得即要使氣嘴燈一直發(fā)光，車輪勻速轉(zhuǎn)動的最小角速度為，故C正確，D錯誤。故選C。12．（2024·北京實驗中學(xué)·校考模擬）在我國古代，人們曾經(jīng)用一種叫“唧筒”的裝置進行滅火，這種滅火裝置的特點是：筒是長筒，下開竅，以絮囊水桿，自竅唧水，既能汲水，又能排水。簡單來說，就是一種特制造水槍。設(shè)滅火時保持水噴出時的速率不變，則下列說法正確的是（）

A．滅火時應(yīng)將“唧筒”的軸線指向著火點B．想要使水達到更高的著火點，必須調(diào)大“唧筒”與水平面間的夾角（90°以內(nèi)）C．想要使水達到更遠的著火點，必須調(diào)小“唧筒”與水平面間的夾角（90°以內(nèi)）D．若將出水孔擴大一些，則推動把手的速度相比原來應(yīng)適當慢一些【答案】B【詳解】A．水離開出水口后做拋體運動，所以滅火時應(yīng)將“唧筒”的軸線不能指向著火點，故A錯誤；B．當調(diào)大“唧筒”與水平面間的夾角，即水在豎直方向的初速度增大，所以豎直位移更大，將到達更高的著火點，故B正確；C．當調(diào)小“唧筒”與水平面間的夾角時，水在空中的時間減小，雖然水在水平方向的速度增大，但是不一定能使水達到更遠的著火點，故C錯誤；D．若將出水孔擴大一些，則推動把手的速度相比原來應(yīng)適當快一些，才能使水噴出的速度大小不變，故D錯誤。故選B。13．（2024·北京人大附中·?？寄M）我們可以用如圖所示的實驗裝置來探究影響向心力大小的因素。長槽上的擋板B到轉(zhuǎn)軸的距離是擋板A的2倍，長槽上的擋板A和短槽上的擋板C到各自轉(zhuǎn)軸的距離相等。轉(zhuǎn)動手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對球的壓力提供了向心力，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值。則（）A．當傳動皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上、質(zhì)量相等的小球分別放在B、C時可以探究向心力大小與線速度的關(guān)系B．當傳動皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上、質(zhì)量相等的小球分別放在B、C時可以探究向心力大小與角速度的關(guān)系C．當傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上、質(zhì)量相等的小球分別放在B、C時可以探究向心力大小與線速度的關(guān)系D．當傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上、質(zhì)量相等的小球分別放在A、C時可以探究向心力大小與角速度的關(guān)系【答案】D【詳解】A．研究向心力與線速度的關(guān)系時要使得兩球的質(zhì)量和半徑相等；則當傳動皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，但是由于放在B、C的兩球轉(zhuǎn)動半徑不等，則線速度不等，則質(zhì)量相等的小球分別放在B、C時不可以探究向心力大小與線速度的關(guān)系，選項A錯誤；