知識(shí)點(diǎn)四 曲線運(yùn)動(dòng)-2021年高考物理分類題庫

知識(shí)點(diǎn)四曲線運(yùn)動(dòng)1.(2021·全國甲卷·T15)“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖,先將紐扣繞幾圈,使穿過紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起,然后用力反復(fù)拉繩的兩端,紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會(huì)交替出現(xiàn)。拉動(dòng)多次后,紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/s,此時(shí)紐扣上距離中心1cm處的點(diǎn)向心加速度大小約為()A.10m/s2 B.100m/s2C.1000m/s2D.10000m/s2【解析】選C。紐扣轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=2πn=100π,由向心加速度公式可知a=ω2r=(100π)2r,由π2≈10可得a≈1000m/s2,故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。2.(2021·廣東選擇考·T4)由于高度限制,車庫出入口采用如圖所示的曲桿道閘。道閘由轉(zhuǎn)動(dòng)桿OP與橫桿PQ鏈接而成,P、Q為橫桿的兩個(gè)端點(diǎn)。在道閘抬起過程中,桿PQ始終保持水平。桿OP繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°的過程中,下列說法正確的是 ()A.P點(diǎn)的線速度大小不變B.P點(diǎn)的加速度方向不變C.Q點(diǎn)在豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)D.Q點(diǎn)在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)【解析】選A。由題知,桿OP繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°,則P點(diǎn)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由v=ωr可得,P點(diǎn)的線速度大小不變,A正確;P點(diǎn)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),P點(diǎn)的加速度方向時(shí)刻指向O點(diǎn),B錯(cuò)誤;Q點(diǎn)在豎直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)都與P點(diǎn)相同,位移y關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系為y=lOP·sin(+ωt),則可看出Q點(diǎn)在豎直方向不是勻速運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;Q點(diǎn)在水平方向的位移x關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系為x=lOP·cos(+ωt)+lPQ,則可看出Q點(diǎn)在水平方向也不是勻速運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤?！绢}后反思】(1)通過研究對(duì)象位置的變化確定物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)和參與的分運(yùn)動(dòng)。(2)判斷物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可與通過速度與時(shí)間關(guān)系式或者位移與時(shí)間關(guān)系式進(jìn)行判斷。3.(2021·河北選擇考·T2)銫原子鐘是精確的計(jì)時(shí)儀器。圖1中銫原子從O點(diǎn)以100m/s的初速度在真空中做平拋運(yùn)動(dòng),到達(dá)豎直平面MN所用時(shí)間為t1;圖2中銫原子在真空中從P點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)Q再返回P點(diǎn),整個(gè)過程所用時(shí)間為t2。O點(diǎn)到豎直平面MN、P點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離均為0.2m。重力加速度取g=10m/s2,則t1∶t2為()A.100∶1 B.1∶100C.1∶200 D.200∶1【解析】選C。圖1中銫原子做平拋運(yùn)動(dòng),由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得:t1==2×10-3s,圖2中銫原子做豎直上拋運(yùn)動(dòng),由h=gt2可得:t2=2×=4×10-1s,所以,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。4.(2021·河北選擇考·T9)如圖,矩形金屬框MNQP豎直放置,其中MN、PQ足夠長(zhǎng),且PQ桿光滑。一根輕彈簧一端固定在M點(diǎn),另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球穿過PQ桿。金屬框繞MN軸分別以角速度ω和ω'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球均相對(duì)PQ桿靜止。若ω'>ω,則與以ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比,以ω'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ()A.小球的高度一定降低B.彈簧彈力的大小一定不變C.小球?qū)U壓力的大小一定變大D.小球所受合外力的大小一定變大【解析】選B、D。設(shè)彈簧的原長(zhǎng)為l0,伸長(zhǎng)量為x,與豎直方向的夾角為θ,則:(l0+x)sinθ=,Fkcosθ=mg,若小球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大,小球的高度降低,則Fk增大,cosθ增大,Fkcosθ>mg,所以小球的高度不會(huì)降低,同理可知小球的高度不會(huì)升高,x、θ、Fk均不變,故A錯(cuò)誤,B正確;由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:Fksinθ-N=mω2,所以小球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大,小球?qū)U壓力的大小一定先變小,故C錯(cuò)誤;由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:F合=mω2,小球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大,小球所受合外力的大小一定變大,故D正確。5.(2021·浙江6月選考·T7)質(zhì)量為m的小明坐在秋千上擺動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的照片如圖所示,對(duì)該時(shí)刻,下列說法正確的是 ()A.秋千對(duì)小明的作用力小于mgB.秋千對(duì)小明的作用力大于mgC.小明的速度為零,所受合力為零D.小明的加速度為零,所受合力為零【解析】選A。小明在蕩秋千經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),繩子拉力、重力提供向心力,設(shè)在最高點(diǎn)繩子與豎直方向的夾角為