2025版衡水中學(xué)學(xué)案高考物理二輪專題與專項第1部分專題1第3講含答案及解析

第一部分專題一第3講A組·基礎(chǔ)練1.(2024·遼寧卷)“指尖轉(zhuǎn)球”是花式籃球表演中常見的技巧。如圖，當(dāng)籃球在指尖上繞軸轉(zhuǎn)動時，球面上P、Q兩點做圓周運動的()A．半徑相等B．線速度大小相等C．向心加速度大小相等D．角速度大小相等【答案】D【解析】由題意可知，球面上P、Q兩點轉(zhuǎn)動時屬于同軸轉(zhuǎn)動，故角速度大小相等，故D正確；由圖可知，球面上P、Q兩點做圓周運動的半徑的關(guān)系為rP＜rQ，故A錯誤；根據(jù)v＝rω可知，球面上P、Q兩點做圓周運動的線速度的關(guān)系為vP＜vQ，故B錯誤；根據(jù)an＝rω2可知，球面上P、Q兩點做圓周運動的向心加速度的關(guān)系為aP＜aQ，故C錯誤。故選D。2.(2024·湖北卷)如圖所示，有五片荷葉伸出荷塘水面，一只青蛙要從高處荷葉跳到低處荷葉上。設(shè)低處荷葉a、b、c、d和青蛙在同一豎直平面內(nèi)，a、b高度相同，c、d高度相同，a、b分別在c、d正上方。將青蛙的跳躍視為平拋運動，若以最小的初速度完成跳躍，則它應(yīng)跳到()A．荷葉a B．荷葉bC．荷葉c D．荷葉d【答案】C【解析】青蛙做平拋運動，水平方向做勻速直線運動，豎直方向做自由落體運動，則有x＝vt，h＝eq\f(1,2)gt2可得v＝xeq\r(\f(g,2h))，因此水平位移越小，豎直高度越大，初速度越小，因此應(yīng)跳到荷葉c上面。故選C。3.(2024·重慶三模)如圖所示，網(wǎng)球比賽中，運動員甲某次在B點直線救球倒地后，運動員乙將球從距水平地面上D點高度為h的A點水平擊出，落點為C。乙擊球瞬間，甲同時起身沿直線BC奔跑，恰好在球落地時趕到C點。已知BC⊥BD，BD＝d，BC＝l，網(wǎng)球和運動員甲均可視為質(zhì)點，忽略空氣阻力，則甲此次奔跑的平均加速度大小與當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮≈葹?)A．eq\f(l,h) B．eq\f(2d,l)C．eq\f(\r(d2＋l2),h) D．eq\f(d\r(d2＋l2),hl)【答案】A【解析】設(shè)甲此次奔跑的平均加速度大小為a，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間，對甲有eq\f(1,2)at2＝l，對網(wǎng)球有eq\f(1,2)gt2＝h，聯(lián)立可得eq\f(a,g)＝eq\f(l,h)，故選A。4.(2024·江蘇卷)陶瓷是以粘土為主要原料以及各種天然礦物經(jīng)過粉碎混煉、成型和煅燒制得的材料以及各種制品。如圖所示是生產(chǎn)陶瓷的簡化工作臺，當(dāng)陶瓷勻速轉(zhuǎn)動時，臺面上掉有陶屑，陶屑與桌面間的動摩因數(shù)處處相同(臺面夠大)，則()A．離軸OO′越遠的陶屑質(zhì)量越大B．離軸OO′越近的陶屑質(zhì)量越小C．只有平臺邊緣有陶屑D．離軸最遠的陶屑距離不會超過某一值【答案】D【解析】與臺面相對靜止的陶屑做勻速圓周運動，靜摩擦力提供向心力，當(dāng)靜摩擦力為最大靜摩擦力時，根據(jù)牛頓第二定律可得μmg＝mω2r，解得r＝eq\f(μg,ω2)，因與臺面相對靜止的這些陶屑的角速度相同，由此可知能與臺面相對靜止的陶屑離軸OO′的距離與陶屑質(zhì)量無關(guān)，只要在臺面上不發(fā)生相對滑動的位置都有陶屑，故A、B、C錯誤；離軸最遠的陶屑其受到的靜摩擦力為最大靜摩擦力，由前述分析可知最大的運動半徑為R＝eq\f(μg,ω2)，μ與ω均一定，故R為定值，即離軸最遠的陶屑距離不超過某一值R，故D正確。5.(多選)(2024·江西卷)一條河流某處存在高度差，小魚從低處向上躍出水面，沖到高處。如圖所示，以小魚躍出水面處為坐標(biāo)原點，x軸沿水平方向，建立坐標(biāo)系，小魚的初速度為v0，末速度v沿x軸正方向。在此過程中，小魚可視為質(zhì)點且只受重力作用。關(guān)于小魚的水平位置x、豎直位置y、水平方向分速度vx和豎直方向分速度vy與時間t的關(guān)系，下列圖像可能正確的是()【答案】AD【解析】小魚在運動過程中只受重力作用，則小魚在水平方向上做勻速直線運動，即vx為定值，則有水平位移x＝vxt，故A正確，C錯誤；小魚在豎直方向上做豎直上拋運動，則y＝vy0t－eq\f(1,2)gt2，vy＝vy0－gt且最高點時豎直方向的速度為0，故B錯誤，D正確。故選AD。6.(2024·河北衡水三模)消防火箭炮具有覆蓋面積大、發(fā)射效率高、使用簡便和再裝填時間短等優(yōu)點。火箭炮發(fā)射的火箭彈打到著火點后會立即釋放高濃度滅火劑，迅速撲滅火災(zāi)。如圖是一種肩扛式消防火箭炮。設(shè)著火點與消防員站立點的水平距離和豎直距離分別為L、H，消防員身高h，肩扛火箭筒的瞄準(zhǔn)仰角(與水平方向所成銳角)為θ，火箭彈發(fā)射后其高度達到最大值時剛好打到著火點上，忽略空氣阻力，火箭炮發(fā)射點與消防員的頭頂平齊，則L、H、h、θ這幾個物理量滿足的關(guān)系式為()A．H－h(huán)＝2Ltanθ B．H－h(huán)＝eq\f(1,2)LtanθC．H－h(huán)＝2Lsinθ D．H－h(huán)＝eq\f(1,2)Lsinθ【答案】B【解析】如圖設(shè)初速度為v0，則豎直方向有eq\f(v0sinθ,2)t＝H－h(huán)水平方向有v0cosθt＝L聯(lián)立可得H－h(huán)＝eq\f(1,2)Ltanθ故選B。7.(多選)(2024·江西南昌一模)如圖甲所示為駝峰過山車通過軌道最低點的示意圖。已知駝峰過山車通過軌道最低點時整體運動速度方向水平向左，大小為v0，通過的軌道是半徑為R的圓弧；過山車是一個半徑為r的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤邊緣上通過兩個相互垂直的直徑上有四個質(zhì)量相等的小孩A、B、C、D，某時刻AB直徑與軌道圓弧的切線平行，轉(zhuǎn)盤以ω的角速度逆時針轉(zhuǎn)動(俯視)如圖乙所示是轉(zhuǎn)盤放大示意圖。已知R?r，轉(zhuǎn)盤與水平面平行，圓弧軌道處于豎直平面。下列說法正確的是()A．A、B小孩相對轉(zhuǎn)盤軸心的速度相同B．四個小孩相對地面的加速度大小均為eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v\o\al(2,0),R)))2＋ω2r2)C．轉(zhuǎn)盤對四個小孩的作用力大小均為eq\r(mg2＋mω2r2)D．A、B兩小孩相對地面的速度大小均為eq\r(v\o\al(2,0)＋ωr2)【答案】BD【解析】A、B兩小孩相對轉(zhuǎn)盤軸心的速度大小均為ωr，但方向不同，故A錯誤；圓盤整體相對地面的加速度大小為eq\f(v\o\al(2,0),R)，方向豎直向上，四個小孩相對轉(zhuǎn)盤軸心的加速度為ω2r，方向水平，相對地面四個小孩的加速度大小為a＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v\o\al(2,0),R)))2＋ω2r2)，故B正確；轉(zhuǎn)盤對小孩的豎直方向作用力大小為Fy＝meq\f(v\o\al(2,0),R)＋mg，轉(zhuǎn)盤對小孩的作用力大小為F＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mg＋m\f(v\o\al(2,0),R)))2＋mω2r2)，故C錯誤；A、B兩小孩相對地面的速度為小孩相對轉(zhuǎn)盤軸心的速度和軸心相對地面水平向左的速度的矢量和，大小均為eq\r(v\o\al(2,0)＋ωr2)，故D正確。故選BD。B組·綜合練8.(多選)(2024·山東煙臺三模)跑酷，又稱自由奔跑，是一種結(jié)合了速度、力量和技巧的極限運動。如圖甲所示為一城墻的入城通道，通道寬度L＝6m，一跑酷愛好者從左墻根由靜止開始正對右墻加速運動，加速到M點時斜向上躍起，到達右墻壁P點時，豎直方向的速度恰好為零，P點距離地面高h＝0.8m，然后立即蹬右墻壁，使水平方向的速度變?yōu)榈却蠓聪?，并獲得一豎直方向速度，恰好能躍到左墻壁上的Q點，P點與Q點等高，飛躍過程中人距地面的最大高度為H＝2.05m，重力加速度g取10m/s2，整個過程中人的姿態(tài)可認為保持不變，如圖乙所示，則下列說法中正確的是()A．人助跑的距離為3.6mB．人助跑的距離為3mC．人剛離開墻壁時的速度大小為6m/sD．人剛離開P點時的速度方向與豎直方向夾角的正切值為eq\f(6,5)【答案】AD【解析】人到達右墻壁P點時，豎直方向的速度恰好為零，根據(jù)逆向思維，可知從M點到P點的逆過程為平拋運動，則h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)，從P點到Q點的過程為斜拋運動，根據(jù)對稱性可得H－h(huán)＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t2,2)))2，L＝v0t2，解得t1＝0.4s，t2＝1s，v0＝6m/s，人助跑的距離為x＝L－v0t1＝3.6m，故A正確，B錯誤；人剛離開墻壁時豎直方向的速度大小為vy＝g×eq\f(t2,2)＝5m/s，人剛離開墻壁時的速度大小為v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,y))＝eq\r(61)m/s，故C錯誤；人剛離開P點時的速度方向與豎直方向夾角的正切值為tanθ＝eq\f(v0,vy)＝eq\f(6,5)，故D正確。故選AD。9.(多選)(2024·四川南充三模)如圖，足夠大水平圓盤中央固定一光滑豎直細桿，質(zhì)量分別為2m和m的小球A、B用輕繩相連，小球A穿過豎直桿置于原長為l的輕質(zhì)彈簧上，彈簧勁度系數(shù)為k＝eq\f(6mg,l)，B緊靠一個固定在圓盤上且與OAB共面的擋板上，在緩慢增加圓盤轉(zhuǎn)速過程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，不計一切摩擦，重力加速度為g，則()A．球離開圓盤后，彈簧彈力不變B．繩子越長小球飛離圓盤時的角速度就越大C．當(dāng)角速度為eq\r(\f(g,l))時，彈簧長度等于eq\f(l,2)D．當(dāng)角速度為eq\r(\f(4g,l))時，彈簧彈力等于3mg【答案】AD【解析】球離開圓盤后，對B豎直方向Tcosθ＝mg，對A豎直方向F彈＝2mg＋Tcosθ＝3mg，即彈簧彈力不變，選項A正確；設(shè)小球恰飛離圓盤時繩子與豎直方向夾角為θ0，AB繩長為L，此時彈簧長度為l1，對A，k(l－l1)＝3mg，解得l1＝eq\f(l,2)，則cosθ0＝eq\f(l,2L)，對B，mgtanθ0＝mωeq\o\al(2,0)Lsinθ0，ω0＝eq\r(\f(g,Lcosθ0))＝eq\r(\f(2g,l))，則小球飛離圓盤時的角速度為定值，與繩長無關(guān)，選項B錯誤；當(dāng)角速度為eq\r(\f(g,l))<ω0時，此時物塊還沒有離開圓盤，此時彈簧長度大于eq\f(l,2)，選項C錯誤；當(dāng)角速度為eq\r(\f(4g,l))>ω0時，此時物塊已經(jīng)離開圓盤，此時彈簧彈力等于3mg，選項D正確。故選AD。10.(多選)(2024·江蘇卷)如圖所示，細繩穿過豎直的管子拴住一個小球，讓小球在A高度處作水平面內(nèi)的勻速圓周運動，現(xiàn)用力將細繩緩慢下拉，使小球在B高度處作水平面內(nèi)的勻速圓周運動，不計一切摩擦，則()A．周期TA<TB B．角速度ωA<ωBC．線速度vA>vB D．向心加速度aA<aB【答案】BD【解析】設(shè)繩子與豎直方向夾角為θ，繩子長度為l，小球所在平面距離頂點的豎直高度為h，對小球分析有mgtanθ＝meq\f(4π2,T2)lsinθ，整理有T＝2πeq\r(\f(lcosθ,g))＝2πeq\r(\f(h,g))，由題意可知，高度h變小，所以周期變小，即TA>TB，故A項錯誤；對小球分析有mgtanθ＝mω2lsinθ，整理有ω＝eq\r(\f(g,lcosθ))＝eq\r(\f(g,h))，由題意可知，高度h變小，所以角速度大小變大，即ωA<ωB，故B項正確；對小球分析有mgtanθ＝meq\f(v2,lsinθ)，整理有v＝sinθeq\r(\f(gl,cosθ))，由題意可知，繩子長度l變小，角度θ變大，所以線速度大小變化無法判斷，故C項錯誤；對小球分析有mgtanθ＝ma，整理有a＝gtanθ，由題意可知，角度θ變大，所以向心加速度大小變大，即aA<aB，故D項正確。故選BD。11.(2024·江西卷)雪地轉(zhuǎn)椅是一種游樂項目，其中心傳動裝置帶動轉(zhuǎn)椅在雪地上滑動。如圖(a)、(b)所示，傳動裝置有一高度可調(diào)的水平圓盤，可繞通過中心O點的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動。圓盤邊緣A處固定連接一輕繩，輕繩另一端B連接轉(zhuǎn)椅(視為質(zhì)點)。轉(zhuǎn)椅運動穩(wěn)定后，其角速度與圓盤角速度相等。轉(zhuǎn)椅與雪地之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，不計空氣阻力。(1)在圖(a)中，若圓盤在水平雪地上以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)椅運動穩(wěn)定后在水平雪地上繞O點做半徑為r1的勻速圓周運動。求AB與OB之間夾角α的正切值；(2)將圓盤升高，如圖(b)所示。圓盤勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)椅運動穩(wěn)定后在水平雪地上繞O1點做半徑為r2的勻速圓周運動，繩子與豎直方向的夾角為θ，繩子在水平雪地上的投影A1B與O1B的夾角為β。求此時圓盤的角速度ω2?！敬鸢浮?1)eq\f(μg,ω\o\al(2,1)r1)(2)eq\r(\f(μgsinθcosβ,sinθsinβ＋μcosθr2))【解析】(1)轉(zhuǎn)椅做勻速圓周運動，設(shè)此時輕繩拉力為T，轉(zhuǎn)椅質(zhì)量為m，受力分析可知輕繩拉力沿切線方向的分量與轉(zhuǎn)椅受到地面的滑動摩擦力平衡，沿徑向方向的分量提供圓周運動的向心力，故可得Tcosα＝mωeq\o\al(2,1)r1，μmg＝Tsinα聯(lián)立解得tanα＝eq\f(μg,ω\o\al(2,1)r1)。(2)設(shè)此時輕繩拉力為T′，沿A1B和垂直