高考物理專項(xiàng)精析精煉：2014考點(diǎn)4 曲線運(yùn)動(dòng) Word版含解析

1、.考點(diǎn)4 曲線運(yùn)動(dòng)一、選擇題1.(2014新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖,兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))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(kāi)始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng),用表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,下列說(shuō)法正確的是()A.b一定比a先開(kāi)始滑動(dòng)B. a、b所受的摩擦力始終相等C. 是b開(kāi)始滑動(dòng)的臨界角速度D.當(dāng)時(shí),a所受摩擦力的大小為kmg【解析】選A、C。本題考查了圓周運(yùn)動(dòng)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(dòng),A項(xiàng)正確;在未滑動(dòng)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(xiàng)錯(cuò)誤;b處于臨界狀態(tài)時(shí), ,C項(xiàng)正確;當(dāng)時(shí),對(duì)a: ,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！菊`區(qū)警示】?jī)晌矬w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(dòng)。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(duì)稱軸以恒定角速度轉(zhuǎn)動(dòng),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(duì)靜止。物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)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(duì)靜止,在最低點(diǎn)有f-mgsin=m2r。當(dāng)小物體在最低點(diǎn)恰好滑動(dòng)時(shí),取最大值,有mgcos-mgsin=m2r,解得=1.0rad/s,故選項(xiàng)C正確?！菊`區(qū)警示】本題容易認(rèn)為當(dāng)小物體在最高點(diǎn)恰好滑動(dòng)時(shí),取最大值,而有mgcos+mgsin=m2r,解得=rad/s,錯(cuò)選A。3.(2014新課標(biāo)全國(guó)卷)取水平地面為重力勢(shì)能零點(diǎn),一物塊從某一高度水平拋出,在拋出點(diǎn)其動(dòng)能與重力勢(shì)能恰好相等。不計(jì)空氣阻力。該物塊落地時(shí)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(shí)應(yīng)從以下三點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)知道動(dòng)能和重力勢(shì)能的計(jì)算公式;(2)掌握平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律;(3

4、)落地時(shí)的速度方向與水平方向的夾角用計(jì)算?！窘馕觥窟xB。設(shè)物塊水平拋出的初速度為v0,拋出時(shí)的高度為h,則,則,物塊落地的豎直速度vy=,則落地時(shí)速度方向與水平方向的夾角,則,選項(xiàng)B正確。4.(2014新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖,一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán),用一細(xì)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(diǎn)),從大環(huán)的最高處由靜止滑下。重力加速度大小為g,當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時(shí),大環(huán)對(duì)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(shí)應(yīng)從以下三點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)小環(huán)從大環(huán)的最高處由靜止滑下過(guò)程中機(jī)械能守恒;(2)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)

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(duì)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(diǎn)時(shí)的速度為v。對(duì)小環(huán),根據(jù)機(jī)械能守恒定律得,小環(huán)滑到最低點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律得,解得。根據(jù)牛頓第三定律知,小環(huán)對(duì)大環(huán)的作用力為5mg。對(duì)大環(huán),由平衡條件得,根據(jù)牛頓第三定律,大環(huán)對(duì)輕桿的拉力為Mg+5mg,故選項(xiàng)C正確?！菊`區(qū)警示】本題容易按照一般思路:對(duì)整體,輕桿對(duì)大環(huán)的拉力大小為F=Mg+mg,故錯(cuò)選B項(xiàng)。錯(cuò)誤原因?yàn)闆](méi)有考慮小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)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(dòng)、流速恒為v的大河。小明駕著小船渡河,去程時(shí)船頭指向始終與河岸垂直

6、,回程時(shí)行駛路線與河岸垂直。去程與回程所用時(shí)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(diǎn)進(jìn)行分析:(1)搞清楚船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是水流與船相對(duì)于靜水的合運(yùn)動(dòng);(2)知道怎樣求運(yùn)動(dòng)時(shí)間?！窘馕觥窟xB。去程時(shí)如圖甲,所用時(shí)間,回程時(shí)如圖乙,所用時(shí)間,又,聯(lián)立解得v船=,則B正確。6.(2014江蘇高考)為了驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小錘打擊彈性金屬片,A球水平拋出,同時(shí)B球被松開(kāi),自由下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的有()A.兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B.兩球應(yīng)同時(shí)落地C.應(yīng)改變裝置的高度,多次

7、實(shí)驗(yàn)D.實(shí)驗(yàn)也能說(shuō)明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選B、C。平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上可以分解為自由落體運(yùn)動(dòng),因?yàn)榈雀咄瑫r(shí)運(yùn)動(dòng),所以兩球同時(shí)落地,B項(xiàng)正確;為了探究平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),需要改變裝置的高度,多次實(shí)驗(yàn),C項(xiàng)正確?！菊`區(qū)警示】平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)與質(zhì)量無(wú)關(guān),雖然平拋運(yùn)動(dòng)水平方向可以分解為勻速運(yùn)動(dòng),但是本實(shí)驗(yàn)不能證明這一觀點(diǎn)。7.(2014上海高考)如圖,帶有一白點(diǎn)的黑色圓盤,可繞過(guò)其中心,垂直于盤面的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),每秒沿順時(shí)針?lè)较蛐D(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(diǎn)每秒沿()A.順時(shí)針旋轉(zhuǎn)31圈B.逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)31圈C.順時(shí)針旋轉(zhuǎn)1圈D

8、.逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1圈【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn):(1)s閃一次,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圈;(2)視覺(jué)效果是逆時(shí)針“轉(zhuǎn)動(dòng)”圈?！窘馕觥窟xD。頻閃光源s閃一次,圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圈,視覺(jué)效果是逆時(shí)針“轉(zhuǎn)動(dòng)”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(diǎn)每秒沿逆時(shí)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(guò)圓心O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),A為圓盤邊緣上一點(diǎn)。在O的正上方有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球以初速度v水平拋出時(shí),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(diǎn),重力加速度為g,則小球拋出時(shí)距O的高度h=,圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小=。【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從

9、以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)可把平拋運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)求解。(2)求圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度時(shí)注意周期性?！窘馕觥啃∏蚱綊伮涞紸點(diǎn),可知平拋的水平位移等于圓盤半徑,由平拋運(yùn)動(dòng)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(lè)場(chǎng)內(nèi)水上滑梯軌道示意圖,整個(gè)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(diǎn)水平相切。點(diǎn)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(diǎn))可從軌道AB的任意位置滑下,不計(jì)空氣阻力。(1)若游客從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下,到B點(diǎn)時(shí)沿切線方向滑離軌道落在水面D點(diǎn),OD=2R,求游客滑到B點(diǎn)時(shí)的

10、速度vB大小及運(yùn)動(dòng)過(guò)程軌道摩擦力對(duì)其所做的功Wf;(2)若游客從AB段某處滑下,恰好停在B點(diǎn),又因受到微小擾動(dòng),繼續(xù)沿圓弧軌道滑到P點(diǎn)后滑離軌道,求P點(diǎn)離水面的高度h。(提示:在圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任一點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)所受的向心力與其速率的關(guān)系為)【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下三點(diǎn):(1)涉及變力做功的過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理;(2)由“微小擾動(dòng)”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(lái)源?！窘馕觥?1)游客從B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),有2R=vBt由式得從A到B,根據(jù)動(dòng)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(diǎn)時(shí)的速度為vP,受到支持力為N,據(jù)機(jī)

11、械能守恒有過(guò)P點(diǎn)時(shí),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(jìn),車上機(jī)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(zhǎng)方形靶,其底邊與地面接觸。槍口與靶距離為L(zhǎng)時(shí),機(jī)槍手正對(duì)靶射出第一發(fā)子彈,子彈相對(duì)于槍口的初速度為v=800m/s。在子彈射出的同時(shí),裝甲車開(kāi)始勻減速運(yùn)動(dòng),行進(jìn)s=90m后停下。裝甲車停下后,機(jī)槍手以相同方式射出第二發(fā)子彈。(不計(jì)空氣阻力,子彈看成質(zhì)點(diǎn),重力加速度g=10m/s2)(1)求裝甲車勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小;(2)當(dāng)L=

12、410m時(shí),求第一發(fā)子彈的彈孔離地的高度,并計(jì)算靶上兩個(gè)彈孔之間的距離;(3)若靶上只有一個(gè)彈孔,求L的范圍?！窘忸}指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)能夠用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析裝甲車的運(yùn)動(dòng);(2)能夠利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析子彈的運(yùn)動(dòng)?！窘馕觥?1)設(shè)裝甲車勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a,取裝甲車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?裝甲車減速時(shí)滿足0-=-2as代入數(shù)據(jù)可得a=2.2m/s2(2)第一發(fā)子彈運(yùn)行初速度v1=v0+v=820m/s第一發(fā)子彈的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)間t2=第二發(fā)子彈下落高度h2=g兩個(gè)彈孔之間的距離h=h1-h2代入數(shù)據(jù)可