高考物理一輪復(fù)習(xí)第4章曲線運動萬有引力與航天第4講平拋運動圓周運動熱點問題分析課時作業(yè)含解析.docx

4、平拋運動、圓周運動熱點問題分析基礎(chǔ)訓(xùn)練1(2018四川樂山調(diào)考)如圖所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐筒，其軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動有一質(zhì)量為m的小球A緊貼著筒內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，筒口半徑和筒高分別為R和H，小球A所在的高度為筒高的一半，已知重力加速度為g，則()A小球A做勻速圓周運動的角速度B小球A受到重力、支持力和向心力三個力作用C小球A受到的合力大小為D小球A受到的合力方向垂直筒壁斜向上答案：A 解析：對小球進(jìn)行受力分析可知，小球受重力、支持力兩個力的作用，兩個力的合力提供向心力，由向心力關(guān)系可得mgcot m2r，其中cot ，r，解得，選項A正確，B錯誤；小球所受合力方向應(yīng)指向圓周運動的圓心，提供向心力，所以合力大小為mgcot ，選項C、D錯誤2(2018福建畢業(yè)班質(zhì)檢)如圖所示，長均為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A、B兩點，A、B兩點間的距離也為L.重力加速度大小為g.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)以AB為軸做圓周運動，若小球在最高點速率為v時，兩根繩的拉力恰好均為零，則小球在最高點速率為2v時，每根繩的拉力大小為()A.mg B.mg C3mg D2mg答案：A解析：當(dāng)小球以速度v通過最高點時，mgm；當(dāng)小球以2v通過最高點時，設(shè)每根繩拉力大小為F，則Fmgm，解得Fmg，選項A正確3(2018湖南株洲二中月考)用一根細(xì)線一端系一小球(可視為質(zhì)點)，另一端固定在一光滑錐頂上，如圖所示，設(shè)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的角速度為，線的張力為T，則T隨2變化的圖象是下圖中的() 答案：B 解析：設(shè)繩長為L，錐面與豎直方向夾角為，當(dāng)0時，小球靜止，受重力mg、支持力N和繩的拉力T而平衡，Tmgcos 0，A錯誤；增大時，T增大，N減小，當(dāng)N0時，角速度為0，當(dāng)0時，小球離開錐面，繩與豎直方向夾角變大，設(shè)為，由牛頓第二定律得Tsin m2Lsin ，所以TmL2，可知T2圖線的斜率變大，所以B正確，C、D錯誤4(2018河北三市七校聯(lián)考)如圖所示，用長為L的輕繩把一個小鐵球懸掛在離水平地面高為2L的O點，小鐵球以O(shè)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動且恰能到達(dá)最高點B處不計空氣阻力，重力加速度為g.若運動到最高點輕繩斷開，則小鐵球落到地面時的速度大小為()A. B. C. D3答案：C 解析：小鐵球恰能到達(dá)最高點，即在最高點只有重力提供向心力，設(shè)小鐵球在最高點的速度為v0，由向心力公式和牛頓第二定律可得mg；從B點到落地，設(shè)小鐵球落地的速度大小為v，由動能定理可得3mgLmv2mv，聯(lián)立可得v，故選項C正確，A、B、D錯誤5(2018甘肅模擬)(多選)如圖所示，質(zhì)量為3m的豎直光滑圓環(huán)A的半徑為R，固定在質(zhì)量為2m的木板B上，木板B的左右兩側(cè)各有一豎直擋板固定在地面上，使B不能左右運動在環(huán)的最低點靜止放有一質(zhì)量為m的小球C，現(xiàn)給小球一水平向右的瞬時速度v0，小球會在圓環(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，則速度v0必須滿足()A最小值為2 B最大值為3C最小值為 D最大值為答案：CD解析：在最高點，小球速度最小時有：mgm，解得v1，從最低點到最高點的過程中機械能守恒，則有：2mgRmvmv，解得v0??；要使環(huán)不會在豎直方向上跳起，在最高點環(huán)對球的最大壓力Fm2mg3mg5mg，在最高點，速度最大時有：mg5mgm，解得v2，從最低點到最高點的過程中機械能守恒，則有：2mgRmvmv，解得v0大，所以小球在最低點的速度范圍為：v0，選項C、D正確6(2018河北衡水中學(xué)摸底)(多選)如圖所示，BC是半徑為R1 m的豎直面內(nèi)的圓弧軌道，軌道末端C在圓心O的正下方，BOC60，將質(zhì)量為m1 kg的小球，從與O等高的A點水平拋出，小球恰好從B點沿圓弧切線方向進(jìn)入軌道，由于小球與圓弧之間有摩擦，能夠使小球從B到C做勻速圓周運動，重力加速度大小取g10 m/s2，則下列說法正確的是()A從B到C，小球與軌道之間的動摩擦因數(shù)可能保持不變B從B到C，小球克服摩擦力做功為5 JCA、B兩點間的距離為 mD小球從B到C的全過程中，小球?qū)壍赖膲毫Σ蛔兇鸢福築C解析：小球從B到C做勻速圓周運動，由合外力提供向心力，即由軌道的支持力和重力徑向分力的合力提供向心力，向心力大小不變，而重力的徑向分力逐漸變大，所以軌道對小球的支持力逐漸變大，則小球?qū)壍赖膲毫χ饾u變大，而重力的切向分力逐漸變小，所以小球受到的摩擦力逐漸變小，小球與軌道之間的動摩擦因數(shù)逐漸變小，選項A、D錯誤小球從B到C做勻速圓周運動，則由能量守恒定律可知：小球克服摩擦力做的功等于重力做的功WGmg(RRcos 60)mgR1101 J5 J，選項B正確小球從A到B做平拋運動，在B點，小球速度方向偏向角60，則tan 60，vygt，豎直方向的位移yRcos 60gt2；水平方向的位移xvAt，解得x m，則A、B兩點的距離xAB m，選項C正確綜上本題選B、C.7.(2018山東東營一中質(zhì)檢)如圖所示，一水平光滑、距地面高為h、邊長為a的正方形MNPQ桌面上，用長為L的不可伸長的輕繩連接質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩小球，兩小球在繩子拉力的作用下，繞繩子上的某點O以相同的角速度做勻速圓周運動，圓心O與桌面中心重合，已知mA0.5 kg，L1.2 m，LAO0.8 m，a2.1 m，h1.25 m，A球的速度大小vA0.4 m/s，重力加速度取g10 m/s2，求：(1)繩子上的拉力F以及B球的質(zhì)量mB；(2)若當(dāng)繩子與MN平行時突然斷開，則經(jīng)過1.5 s兩球的水平距離；(3)在(2)的情況下，兩小球落至地面時，落點間的水平距離答案：(1)0.1 N 1 kg (2)1.5 m (3)2.68 m解析：(1)FmA0.5 N0.1 N，由FmA2LOAmB2LOB，得mBmA1 kg.(2)繩子斷裂后，兩球在水平方向上一直做勻速直線運動，vB0.2 m/s，沿運動方向位移之和x(vAvB)t10.61.5 m0.9 m，則水平距離為s m1.5 m.(3)兩球離開桌面后做平拋運動，運動時間t2 s0.5 s，沿運動方向水平位移之和x(vAvB)t2a0.60.5 m2.1 m2.4 m.則落地點間水平距離為s m m2.68 m.能力提升8如圖所示，半徑為R的圓輪在豎直面內(nèi)繞O軸勻速轉(zhuǎn)動，輪上A、B兩點均粘有一小物體，當(dāng)B點轉(zhuǎn)至最低位置時，此時O、A、B、P四點在同一豎直線上，已知OAAB，P是地面上的一點A、B兩點處的小物體同時脫落，最終落到水平地面上同一點 (不計空氣的阻力)則O、P之間的距離是()A.R B7R C.R D5R答案：A解析：設(shè)O、P之間的距離為h，則A下落的高度為hR，A隨圓輪運動的線速度為R，設(shè)A下落的時間為t1，水平位移為s，則在豎直方向上有hRgt，在水平方向上有sRt1，B下落的高度為hR，B隨圓輪運動的線速度為R，設(shè)B下落的時間為t2，水平位移也為s，則在豎直方向上有hRgt，在水平方向上有sRt2，聯(lián)立解得hR，選項A正確，B、C、D錯誤9(多選)如圖所示，ab為豎直平面內(nèi)的半圓環(huán)acb的水平直徑，c為環(huán)的最低點，環(huán)的半徑為R.將一個小球從a點以初速度v0沿ab方向拋出，設(shè)重力加速度為g，不計空氣阻力，則()A當(dāng)小球的初速度v0時，與環(huán)相撞時的豎直分速度最大B當(dāng)小球的初速度v0時，將與環(huán)上的圓弧ac段相撞C當(dāng)v0取適當(dāng)值，小球可以垂直撞擊圓環(huán)D無論v0取何值，小球都不可能垂直撞擊圓環(huán)答案：ABD 解析：由平拋運動規(guī)律可知，下落高度越大，豎直分速度越大，所以豎直分速度最大時平拋落點為c點，由運動規(guī)律可得，此時小球的初速度為v0，若小球的初速度小于該速度，小球?qū)⑴c環(huán)上的ac段相撞，選項A、B正確；由平拋運動規(guī)律可知，速度的反向延長線一定過水平位移的中點，若小球垂直撞擊圓環(huán)，則速度的反向延長線就會過O點，所以是不可能的，因此選項C錯誤，D正確10如圖所示，手握輕繩下端，拉住在光滑的水平平臺做圓周運動的小球某時刻，小球做圓周運動的半徑為a、角速度為，然后松手一段時間，當(dāng)手中的繩子向上滑過h時立即拉緊，到達(dá)穩(wěn)定后，小球又在平臺上做勻速圓周運動設(shè)小球質(zhì)量為m，平臺面積足夠大(1)松手之前，輕繩對小球的拉力大??；(2)繩子在手中自由滑動的時間為多少？(3)小球最后做勻速圓周運動的角速度答案：(1)m2a(2)(3)解析：(1)松手前，輕繩的拉力大小為Tm2a.(2)松手后，由于慣性，小球沿切線方向飛出做勻速直線運動的速度為va勻速運動的位移s則時間t.(3)v可分解為切向速度v1和法向速度v2繩被拉緊后v20，小球以速度v1做勻速圓周運動半徑rah由v1v得.11(2018湖南六校聯(lián)考)如圖所示為水上樂園的設(shè)施，由彎曲滑道、豎直平面內(nèi)的圓形滑道、水平滑道及水池組成，圓形滑道外側(cè)半徑R2 m，圓形滑道的最低點的水平入口B和水平出口B相互錯開，為保證安全，在圓形滑道內(nèi)運動時，要求緊貼內(nèi)側(cè)滑行水面離水平滑道高度h5 m現(xiàn)游客從滑道A點由靜止滑下，游客可視為質(zhì)點，不計一切阻力，重力加速度取g10 m/s2，求：(1)起滑點A至少離水平滑道多高？(2)為了保證游客安全，在水池中放有長度L5 m的安全氣墊MN，其厚度不計，滿足(1)的游客恰落在M端，要使游客能安全落在氣墊上，安全滑下點A距水平滑道的高度取值范圍為多少？答案：(1)5 m(2)5 mH11.25 m解析：(1)游客