專題03 三大力場中的曲線運(yùn)動(dòng)（精練）（原卷版）

學(xué)而優(yōu)教有方年高考物理二輪復(fù)習(xí)講練測專題03三大力場中的曲線運(yùn)動(dòng)（精練）一、單項(xiàng)選擇題1．如圖所示，半徑為5m的四分之一圓弧ABC固定在水平地面上，O為圓心。在圓心O右側(cè)同一水平線上某點(diǎn)處，水平向左拋出一個(gè)小球，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，恰好垂直擊中圓弧上的D點(diǎn)，D點(diǎn)到水平地面的高度為2m，g取10m/s2，則小球的拋出速度是（）A． B．C． D．2．如圖所示，在水平地面上M點(diǎn)的正上方高度處，將小球S1以初速度水平向右拋出，同時(shí)在地面上N點(diǎn)處將小球S2以初速度豎直向上拋出。已知小球與地面的碰撞是彈性碰撞，且碰撞時(shí)間忽略不計(jì)，M、N兩點(diǎn)間的距離為，重力加速度大小為，不計(jì)地面阻力和空氣阻力。若在S2落地前兩小球相遇，則（）A．兩小球拋出后經(jīng)相遇 B．S2的初速度C．S2可能在上升過程中與S1相遇 D．兩小球在N點(diǎn)上方處相遇3．如圖所示，O為正四面體的頂點(diǎn)，處在水平面上，D為邊的中點(diǎn)，E為邊的中點(diǎn)。在O點(diǎn)沿不同方向水平拋出兩個(gè)小球，甲球恰好落在E點(diǎn)，乙球恰好落在D點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)。則甲球和乙球平拋初速度大小之比為（）A． B． C． D．4．某次軍事演練中，一輛裝甲車和一架直升機(jī)的位置關(guān)系及運(yùn)動(dòng)情況可用如圖所示的長方體描述，該長方體底面水平，AB邊長1000m，AH邊長2000m。裝甲車沿AD方向運(yùn)動(dòng)，直升機(jī)以100m/s的速度沿EF方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)裝甲車位于A點(diǎn)時(shí)，直升機(jī)位于E點(diǎn)，此時(shí)裝甲車發(fā)射一枚炮彈，炮彈在其飛行軌跡的最高點(diǎn)恰好擊中直升機(jī)。忽略空氣阻力，炮彈和直升機(jī)均可視為質(zhì)點(diǎn)，取重力加速度g=10m/s2。則炮彈的發(fā)射速度大小為（）A．20m/s B． C． D．5．2022年北京冬奧會自由式滑雪女子大跳臺決賽中，中國選手谷愛凌以188.25分的成績獲得金牌。將谷愛凌視為質(zhì)點(diǎn)，圖（a）是谷愛凌從3m高跳臺斜向上沖出的運(yùn)動(dòng)示意圖，圖（b）是谷愛凌在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)離跳臺底部所在水平面的高度y隨時(shí)間t變化的圖線。已知時(shí)，圖線所對應(yīng)的切線斜率為4（單位：m/s），重力加速度g取，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（）A．谷愛凌沖出跳臺的速度大小為14m/sB．時(shí)，谷愛凌到達(dá)最高點(diǎn)，離跳臺底部所在水平面的高度為12.8mC．和時(shí)，谷愛凌的速度相同D．谷愛凌落到跳臺底部所在水平面的速度可能為16m/s6．某小組設(shè)計(jì)一個(gè)離心調(diào)速裝置如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊Q可沿豎直軸無摩擦地滑動(dòng)，并用原長為l的輕彈簧與O點(diǎn)相連，兩質(zhì)量均為m的小球和對稱地安裝在軸的兩邊，和與O、和與Q間用四根長度均為l的輕桿通過光滑鉸鏈連接起來。當(dāng)裝置靜止不動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，輕桿張開的角度為。已知重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．當(dāng)裝置靜止不動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，輕彈簧彈力大小為3mgB．當(dāng)裝置靜止不動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，輕彈簧的伸長量為lC．若和繞軸旋轉(zhuǎn)的角速度從0緩慢增大，則彈簧的彈性勢能先減小后增大D．若和繞軸旋轉(zhuǎn)的角速度從0緩慢增大，則彈簧的彈性勢能逐漸減小7．某玩具可簡化為如圖所示的模型，豎直桿上同一點(diǎn)O系有兩根長度均為l的輕繩，兩輕繩下端各系一質(zhì)量為m的小球，兩小球間用長為l的輕繩相連，輕繩不可伸長。當(dāng)球繩系統(tǒng)繞豎直桿以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球A、B關(guān)于桿對稱，關(guān)于繩上的彈力與繩上的彈力大小與角速度平方的關(guān)系圖像，正確的是（）A． B．C． D．8．如圖甲所示，被稱為“魔力陀螺”玩具的陀螺能在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)不脫落，其原理可等效為如圖乙所示的模型：半徑為的磁性圓軌道豎直固定，質(zhì)量為的鐵球（視為質(zhì)點(diǎn)）沿軌道外側(cè)運(yùn)動(dòng)，、分別為軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，軌道對鐵球的磁性引力始終指向圓心且大小不變，不計(jì)摩擦和空氣阻力，重力加速度為，則（）A．鐵球繞軌道可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．由于磁力的作用，鐵球繞軌道運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒C．鐵球在點(diǎn)的速度必須大于D．軌道對鐵球的磁性引力至少為，才能使鐵球不脫軌9．如圖，半徑為R的光滑圓形軌道固定在豎直面內(nèi)。小球A、B質(zhì)量分別為m、km（k為待定系數(shù)）。A球從左邊與圓心等高處由靜止開始沿軌道下滑，與靜止于軌道最低點(diǎn)的B球相撞，碰撞中無機(jī)械能損失，重力加速度為g。關(guān)于各種情況下k的取值。下列各項(xiàng)中不正確的是（）A．若，則小球B第一次碰后就能夠運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)B．若，則小球B第一次碰后將會在某處脫離圓軌道C．若，小球B不可能脫軌D．若，小球A和小球B將在圓軌道的最低點(diǎn)發(fā)生第二次碰撞10．如圖所示，質(zhì)量均為m的兩相同小球a、b由不可伸長的細(xì)繩連接，懸掛在小棍c上置于內(nèi)壁光滑的傾斜細(xì)玻璃管內(nèi)，小棍c固定在管口。玻璃管內(nèi)徑略大于小球直徑，玻璃管固定在一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上，與豎直方向的夾角為，可以繞過底端O的豎直軸以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。小球a與b之間、小球b與O之間的距離均為l。小球可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g。則（）A．當(dāng)時(shí)，a、b間的細(xì)繩拉力為0B．當(dāng)時(shí)，a、c間的細(xì)繩拉力為0C．當(dāng)時(shí)，a、b間的細(xì)繩拉力為0D．當(dāng)時(shí)，a、c間的細(xì)繩拉力為0多項(xiàng)選擇題11．距離北京冬奧會只有一年多的時(shí)間，我國跳臺滑雪國家集訓(xùn)隊(duì)比往年更早開始了新賽季的備戰(zhàn)。如圖所示是簡化后的跳臺滑雪的雪道示意圖，跳臺滑雪運(yùn)動(dòng)員從助滑雪道AB上由靜止開始滑下，到達(dá)C點(diǎn)后以水平速度v0飛出，落到與水平成的滑道上的D點(diǎn)，E是運(yùn)動(dòng)軌跡上的某一點(diǎn)，在該點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的速度方向與軌道CD平行，設(shè)運(yùn)動(dòng)員從C到E與從E到D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為t1、t2，EF垂直CD，忽略空氣阻力，則（）A．t1>t2 B．C． D．12．2022年2月8日，在北京首鋼滑雪大跳臺舉行的冬奧會自由式滑雪女子大跳臺決賽中，中國選手谷愛凌奪得冠軍。下圖為滑雪賽道的簡化示意圖，在比賽中某質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過起滑臺A、助滑區(qū)后以的速度從水平臺面上滑出，在著陸坡上的E點(diǎn)著陸并沿下滑（垂直于接觸面的速度突變?yōu)榱愣叫杏诮佑|面的速度保持不變）。已知著陸坡傾角，的豎直高度為H，的豎直高度h，重力加速度g，不計(jì)阻力，則下列說法正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)員到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度大小為B．運(yùn)動(dòng)員落地點(diǎn)E和飛出點(diǎn)C的水平位移為C．若起滑臺降低，使H減小為原來的一半，則運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變?yōu)樵瓉淼谋禗．若在E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員與著陸坡的作用時(shí)間為，則著陸坡對運(yùn)動(dòng)員的平均作用力大小為13．第24屆冬奧會將于2022年2月4日在中國北京和張家口聯(lián)合舉行，這是我國繼2008年奧運(yùn)會后承辦的又一重大國際體育盛會。如圖所示為我國滑雪運(yùn)動(dòng)員備戰(zhàn)的示意圖，運(yùn)動(dòng)員（可視為質(zhì)點(diǎn)）從曲面AB上某位置由靜止滑下，到達(dá)B點(diǎn)后以速度水平飛出，經(jīng)后落到足夠長的斜坡滑道C點(diǎn)，此時(shí)速度方向與斜面夾角為；運(yùn)動(dòng)員調(diào)整位置下滑，到達(dá)B點(diǎn)后以速度水平飛出，經(jīng)后落到斜坡滑道D點(diǎn)，此時(shí)速度方向與斜面夾角為；已知O點(diǎn)在B點(diǎn)正下方，，不計(jì)空氣阻力，以下關(guān)系正確的是（）A． B．C． D．BC與BD間的距離關(guān)系滿足：14．某實(shí)驗(yàn)室模擬物流分揀裝置，讓物塊在表面粗糙的水平傳送帶上隨傳送帶傳輸時(shí)，經(jīng)過一段風(fēng)洞區(qū)域，使物塊恰好被分揀到傳送帶一側(cè)的平臺上。已知傳送帶的寬度（物塊位于傳送帶中間位置），傳送帶的速度，物塊到達(dá)風(fēng)洞區(qū)域前與傳送帶共速。物塊的質(zhì)量，物塊在風(fēng)洞區(qū)域受到恒定的作用力，物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，風(fēng)洞區(qū)域的長度為。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，物塊的尺寸遠(yuǎn)小于傳送帶的寬度，重力加速度。下列說法正確的是（）A．物塊進(jìn)入風(fēng)洞區(qū)域后的加速度為B．物塊落到平臺上時(shí)的速度約為1.7m/sC．物塊與傳送帶間的摩擦生熱為0.49JD．若增大傳送帶的速度，物塊將不能落入平臺15．如圖所示為波輪式洗衣機(jī)的工作原理示意圖，當(dāng)甩衣桶在電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，衣服緊貼在甩衣桶器壁上，從而迅速將水甩出。衣服（帶水，可視為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量為m，衣服和器壁的動(dòng)摩擦因數(shù)約為，甩衣桶的半徑為r，洗衣機(jī)的外桶的半徑為R，當(dāng)角速度達(dá)到時(shí)，衣服上的水恰好被甩出，假設(shè)滑動(dòng)摩擦力和最大靜摩擦力相等，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．衣服（帶水）做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B．電動(dòng)機(jī)的角速度至少為時(shí)，衣服才掉不下來C．當(dāng)時(shí)，水滴下落高度打到外筒上D．當(dāng)時(shí)，水滴下落高度打到外筒上16．如圖，在豎直平面內(nèi)，一半徑為R的圓弧軌道ABC和水平軌道PA在A點(diǎn)相切，BC為圓弧軌道的直徑，O為圓心，OA和OB之間的夾角為α，。一質(zhì)量為m的小球沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道通過C點(diǎn)，落至水平軌道；在整個(gè)過程中，除受到重力及軌道作用力外，小球還一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C點(diǎn)所受合力的方向指向圓心，且此時(shí)小球軌道的壓力恰好為零。不計(jì)一切摩擦，重力加速度大小為g。則下列說法正確的是（）A．小球在A點(diǎn)時(shí)速度最大 B．小球在B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力最大C．小球受到的水平恒力的大小為 D．小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度的大小為17．如圖所示，長度均為L的兩根輕繩，一端共同系住質(zhì)量為m的小球，另一端分別固定在等高的距離也為L的A、B兩點(diǎn)?，F(xiàn)給小球一初速度v0，小球恰能在豎直平面內(nèi)以AB為軸完成圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。則下列說法正確的是（

）A．小球的初速度B．小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為C．小球在最低點(diǎn)時(shí)，每根繩上的拉力大小為mgD．小球在最低點(diǎn)時(shí)，每根繩上的拉力大小為mg18．如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓形細(xì)管固定在傾角為θ的斜面上，其半徑為R，A、C分別為細(xì)管的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，B、D為細(xì)管上與圓心O處于同一水平高度的兩點(diǎn)，細(xì)管內(nèi)有一直徑稍小于細(xì)管內(nèi)徑的質(zhì)量為m的小球，小球可視為質(zhì)點(diǎn)。開始時(shí)小球靜止在A點(diǎn)，某時(shí)刻對小球施加輕微擾動(dòng)，使小球自A向B沿著細(xì)管開始滑動(dòng)。以過直線BOD的水平面為重力勢能的參考平面，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．小球不能返回到A點(diǎn)B．小球自A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，重力的瞬時(shí)功率一直增大C．小球在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為2mgRsinθD．小球到達(dá)D點(diǎn)時(shí)，細(xì)管對小球的作用力大小為19．如圖所示，一斜面傾斜角度為53°，斜面末端連接一處于豎直平面的光滑絕緣半圓軌道，O為圓心，A、B為其豎直方向上的直徑的上下兩端點(diǎn)，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為0.4kg，帶電荷量q=+1.0×10-5C的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）以初速度v0=10m/s從斜面上某點(diǎn)垂直斜面方向拋出，小球恰好沿切線從半圓軌道的最高點(diǎn)A飛入半圓軌道，已知整個(gè)空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E=3×105N/C，重力加速度g=10m/s2,下列說法正確的是（）A．小球從開始到A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是類平拋運(yùn)動(dòng)B．小球在A點(diǎn)處的速度大小為12.5m/sC．小球第一次在半圓軌道上滑行過程中會在某處脫離半圓軌道D．小球第一次在半圓軌道上滑行過程中對軌道的最大壓力大小為33.5N20．如圖所示是某興趣小組制作的電磁炮簡易模擬裝置，距地面高h(yuǎn)處水平放置距離為L的兩根光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌區(qū)域有一垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，跟導(dǎo)軌正交的水平方向的線路上依次有電池、開關(guān)及質(zhì)量為m充當(dāng)彈體的金屬桿。閉合開關(guān)K，金屬桿水平向右飛出做平拋運(yùn)動(dòng)，測得其水平射程為s，則下列說法正確的是（）A．磁場方向豎直向上 B．磁場方向豎直向下C．該過程安培力對金屬桿做的功為 D．飛出后導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)時(shí)間21．如圖所示，光滑水平面上豎直固定有一半徑為R的光滑絕緣圓弧軌道BC，水平面AB與圓弧BC相切于B點(diǎn)，O為圓心，OB豎直，OC水平，空間有水平向右的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電絕緣小球自A點(diǎn)由靜止釋放，小球沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，AB間距離為2R，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。（1）小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力為多大?（2）小球從A點(diǎn)開始，經(jīng)過C點(diǎn)脫離軌道后上升到最高點(diǎn)過程中，小球的電勢能怎樣變化?22．將一小球水平拋出，使用頻閃儀和照相機(jī)對運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔發(fā)出一次閃光。某次拍攝時(shí)，小球在拋出瞬間頻閃儀恰好閃光，拍攝的照片編輯后如圖所示。圖中的第一個(gè)小球?yàn)閽伋鏊查g的影像，每相鄰兩個(gè)球之間被刪去了3個(gè)影像，所標(biāo)出的兩個(gè)線段的長度和之比為3：7。重力加速度大小取，忽略空氣阻力。求在拋出瞬間小球速度的大小。23．如圖所示，同一豎直平面內(nèi)有三段半徑均為R的光滑圓弧軌道，質(zhì)量為m的物體從OA圓弧某處靜止釋放，經(jīng)過A出后小球沿第二段BC圓弧軌道運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過粗糙水平面CD后，小球從D進(jìn)入第三段圓弧后最終從E點(diǎn)飛出。已知C、D是圓弧軌道最低點(diǎn)，A、B是圓弧軌道最高點(diǎn)，物體與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，求：（1）物體從斜面下滑的角度滿足什么條件，物體才不會從B點(diǎn)脫離軌道。（2）如果物體從O點(diǎn)靜止下滑，下滑到軌道D處，物體對軌道的壓力。（3）在上一問中，物體從E點(diǎn)飛出后，當(dāng)物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，最高點(diǎn)與D點(diǎn)的水平距離s。24．如圖所示，在水平面上固定一彈簧匣，左端與輕質(zhì)彈簧的A端相連，自由狀態(tài)下彈簧另一端位于B點(diǎn)；在與B點(diǎn)相距1m的C處固定一豎直圓軌道，半徑，圓軌道底端略微錯(cuò)開：在D點(diǎn)右側(cè)放置等腰直角三角形支架PEQ，，，E點(diǎn)在D點(diǎn)正下方，P點(diǎn)與D點(diǎn)等高，EQ水平。質(zhì)量的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）被壓縮的彈簧彈出，它與BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)，不計(jì)軌道其它部分的摩擦。（1）要使物塊能進(jìn)入豎直圓軌道，彈簧的初始彈性勢能至少多大；（2）若物塊在豎直圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離軌道，則彈性勢能的取值范圍是多少；（3）若物塊能打在三角形支架上，求打在支架上時(shí)的最小動(dòng)能。25．