專題05-曲線運動-2021年高考物理真題與模擬題分類訓(xùn)練(教師版含解析)

專題05曲線運動1．(2021·廣東高考真題）由于高度限制，車庫出入口采用圖所示的曲桿道閘，道閘由轉(zhuǎn)動桿與橫桿鏈接而成，P、Q為橫桿的兩個端點。在道閘抬起過程中，桿始終保持水平。桿繞O點從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動到60°的過程中，下列說法正確的是(）A．P點的線速度大小不變B．P點的加速度方向不變C．Q點在豎直方向做勻速運動D．Q點在水平方向做勻速運動【答案】A【解析】A．由題知桿OP繞O點從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動到60°，則P點繞O點做勻速圓周運動，則P點的線速度大小不變，A正確；B．由題知桿OP繞O點從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動到60°，則P點繞O點做勻速圓周運動，P點的加速度方向時刻指向O點，B錯誤；C．Q點在豎直方向的運動與P點相同，相對于O點在豎直方向的位置y關(guān)于時間t的關(guān)系為y=lOPsin(+ωt）則可看出Q點在豎直方向不是勻速運動，C錯誤；D．Q點相對于O點在水平方向的位置x關(guān)于時間t的關(guān)系為x=lOPcos(+ωt）+lPQ則可看出Q點在水平方向也不是勻速運動，D錯誤。故選A。2．(2021·浙江高考真題）質(zhì)量為m的小明坐在秋千上擺動到最高點時的照片如圖所示，對該時刻，下列說法正確的是(）A．秋千對小明的作用力小于B．秋千對小明的作用力大于C．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【答案】A【解析】在最高點，小明的速度為0，設(shè)秋千的擺長為l，擺到最高點時擺繩與豎直方向的夾角為，秋千對小明的作用力為F，則對人，沿擺繩方向受力分析有由于小明的速度為0，則有沿垂直擺繩方向有解得小明在最高點的加速度為所以A正確；BCD錯誤；故選A。3．(2021·全國高考真題）“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)會交替出現(xiàn)。拉動多次后，紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達50r/s，此時紐扣上距離中心1cm處的點向心加速度大小約為(）A．10m/s2 B．100m/s2 C．1000m/s2 D．10000m/s2【答案】C【解析】紐扣在轉(zhuǎn)動過程中由向心加速度故選C。4．(2021·浙江高考真題）某一滑雪運動員從滑道滑出并在空中翻轉(zhuǎn)時經(jīng)多次曝光得到的照片如圖所示，每次曝光的時間間隔相等。若運動員的重心軌跡與同速度不計阻力的斜拋小球軌跡重合，A、B、C和D表示重心位置，且A和D處于同一水平高度。下列說法正確的是(）A．相鄰位置運動員重心的速度變化相同 B．運動員在A、D位置時重心的速度相同C．運動員從A到B和從C到D的時間相同D．運動員重心位置的最高點位于B和C中間【答案】A【解析】A．因每次曝光的時間間隔相等，而運動員在空中只受重力作用，加速度為g，則相鄰位置運動員重心的速度變化均為g?t，選項A正確；B．運動員在A、D位置時重心的速度大小相同，但是方向不同，選項B錯誤；C．由圖可知，運動員從A到B為4?t，從C到D的時間5?t，時間不相同，選項C錯誤；D．運動員重心位置的最高點位于C點，選項D錯誤。故選A。1．如圖所示，兩小球從斜面的項點先后以不同的初速度向右水平拋出，落點分別是a和b，不計空氣阻力。關(guān)于兩小球的判斷正確的是(）A．落在b點的小球飛行過程中速度變化快B．落在a點的小球飛行過程中速度變化大C．小球落在a點和b點時的速度方向不同D．兩小球的飛行時間均與初速度成正比【答案】C【解析】A．兩小球均做平拋運動，加速度均為g，所以兩小球飛行過程中速度變化一樣快，故A錯誤；B．落在a點的小球飛行時間比落在b點的小球飛行時間短，根據(jù)勻變速運動規(guī)律可知落在a點的小球飛行過程中速度變化小，故B錯誤；C．設(shè)斜面的傾角為α1，b與斜面頂點連線的傾角為α2，小球落在a點和b點時速度方向與水平方向夾角分別為θ1和θ2。根據(jù)平拋運動規(guī)律的推論可得所以故C正確。D．落在b點的小球的飛行時間為定值，與初速度v0無關(guān)，故D錯誤。故選C。2．在“銀西”高鐵建設(shè)時為了解決高速列車在彎路上運行時輪軌間的磨損問題，保證列車能經(jīng)濟、安全地通過彎道，常用的辦法是將彎道曲線外軌軌枕下的道床加厚，使外軌高于內(nèi)軌，外軌與內(nèi)軌的高差叫曲線外軌超高。已知某曲線路段設(shè)計外軌超高值為72mm，兩鐵軌間距離為1435mm，最佳的過彎速度為180km/h，g=10m/s2，則該曲線路段的半徑約為(）A．20km B．10km C．5km D．1km【答案】C【解析】設(shè)傾角為，列車轉(zhuǎn)彎的合力提供向心力則有，得，由于傾角很小，則有，則有，故選C。3．教育部要求高考要充分體現(xiàn)德智體美勞全面發(fā)展，使得“加強體育鍛煉，增強人民體質(zhì)”將不再是一句空喊的口號。乒乓球因為對場地要求不高，簡便易行所以在全國開展得比較好，被稱為中國的“國球”。某同學(xué)疫情期間在家鍛煉時，對著墻壁練習(xí)打乒乓球，球拍每次擊球后，球都從同一位置斜向上飛出，其中有兩次球在不同高度分別垂直撞在豎直墻壁上。不計空氣阻力，則球在這兩次從飛出到撞擊墻壁前(）A．飛出時的初速度大小可能相等B．飛出時的初速度豎直分量可能相等C．在空中的時間可能相等D．撞擊墻壁的速度可能相等【答案】A【解析】C．將乒乓球的運動反向處理，即為平拋運動，豎直方向上為自由落體運動，由題意可知，運動過程中高度較小的，運動時間較短因此球在這兩次從飛出到撞擊墻壁前的過程中，在空中的時間不相等，故C錯誤；D．乒乓球反向做平拋運動，在水平方向做勻速直線運動，水平射程相等，高度較小的，運動時間短，水平分速度較大，即乒乓球撞擊墻壁的速度較大，故D錯誤；B．乒乓球反向做平拋運動，在豎直方向上做自由落體運動，高度較小的，拋出時速度的豎直分量較小，故B錯誤；A．根據(jù)速度的合成可知，高度較小的，水平速度大，堅直速度小，故拋出時的初速度大小不能確定，有可能相等，故A正確。故選:A。4．北京時間2月25日消息，2019年體操世界杯墨爾本站男子單杠單項的決賽，中國體操隊選手張成龍獲得銅牌。假設(shè)張成龍訓(xùn)練時做“單臂大回環(huán)”的高難度動作時，用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運動。如圖甲所示，張成龍運動到最高點時，用力傳感器測得張成龍與單杠間彈力大小為F，用速度傳感器記錄他在最高點的速度大小為v，得到F-v2圖像如圖乙所示。g取10m/s2，則下列說法中錯誤的是(）A．張成龍的質(zhì)量為65kgB．張成龍的重心到單杠的距離為0.9mC．當(dāng)張成龍在最高點的速度為4m/s時，張成龍受單杠的彈力方向向上D．當(dāng)張成龍在最高點的速度為4m/s時，張成龍受單杠的彈力方向向下【答案】C【解析】A對張成龍在最高點進行受力分析，當(dāng)速度為零時，有F-mg=0結(jié)合圖像解得質(zhì)量m=65kgA正確；B.當(dāng)F=0時，由向心力公式可得mg=結(jié)合圖像可解得R=0.9m故張成龍的重心到單杠的距離為0.9m，B正確；CD.當(dāng)張成龍在最高點的速度為4m/s時，張成龍受單杠的拉力作用，方向豎直向下，C錯誤，D錯誤。故選C。5．如圖，滑雪運動員從高度h的A點靜止滑下，到達B點后水平飛出，落到足夠長的斜坡滑道C點，已知O點在B點正下方，OC=CD，不計全程的摩擦力和空氣阻力，若運動員從高度4h處由靜止開始滑下，則運動員(）A．可能落到CD之間B．落到斜面瞬間的速度大小可能不變C．落到斜面瞬間的速度方向可能不變D．在空中運動的時間一定小于原來的兩倍【答案】D【解析】A．從A滑到B的過程，據(jù)動能定理可得，當(dāng)從高度4h處由靜止滑到B的過程，據(jù)動能定理可得，對比可知，如圖所示若第二次運動員仍落到與C點等高的水平面，則運動時間t不變，由可知，水平位移為原來2倍，即落到D點正上方的點，故實際落到D點下側(cè)，不可能落到CD之間，A錯誤；B．從開始下滑到落至斜面過程，由動能定理可得第二次下落的總高度H較大，故第二次落到斜面時的速度一定較大，B錯誤；C．如圖為兩次落到斜面上時的位移方向，由圖可知，兩次的位移偏角關(guān)系為

落到斜面上時速度與水平面的夾角分別為、，由速度偏角公式可得，又有，對比可得，故，即落到斜面瞬間的速度方向不同，C錯誤；D．設(shè)OB距離為，OC、CD高度差均為，兩次平拋的運動時間分別為t1、t2，豎直方向由位移公式可得，對比可得，D錯誤。故選D。6．將過山車經(jīng)過兩端彎曲軌道過程等效簡化成如圖所示兩個圓周的一部分，A、B分別為軌道的最低點和最高點，過山車與軌道的動摩擦因數(shù)處處相等，則過山車(）A．在A點時合外力方向豎直向上B．在B點時合外力方向豎直向下C．在A點時所受摩擦力較大D．在B點時所受向心力較大【答案】C【解析】AB．過山車在經(jīng)過A、B過程不是勻速圓周運動，則其合外力并不指向圓心，則A、B均錯誤；C．由于A點速度大于B點速度，在A點有則A點對軌道壓力為同理可得在B點對軌道壓力為則則由摩擦力故C正確；D．半徑，則由向心力可得，A點向心力較大，則D錯誤。故選C。7．2022年冬奧會將會在我國北京和張家口市舉行，滑雪運動也成了眾多愛好者冬季的選擇。對雙板滑雪初級愛好者來說，“八字剎車”是一項非常重要的技術(shù)，用“八字剎車"在水平雪面上滑行時的滑行姿態(tài)如圖甲所示，下肢岔開，同時對稱地旋轉(zhuǎn)雪板，使兩雪板間的夾角為2α呈八字形，從而達到剎車的效果。其減速原理很復(fù)雜，但可簡化為圖乙所示(圖乙為圖甲中左邊雪板的受力情況）。實際滑行時，可通過腳踝“翻轉(zhuǎn)”雪板，使雪板以內(nèi)刃AB為軸，外刃CD向上翻轉(zhuǎn)，使得雪板與雪面成β角。將雪板與運動員視為一個整體，雪面對雪板的總作用力F可近似認(rèn)為垂直于雪板所在平面ABCD，其水平、豎直分量分別記為Fx、Fy，其中Fx垂直于AB邊，運動員主要靠這個分力來進行減速?！鞍俗謩x車”技術(shù)不僅可以用來減速，運動員還可以通過重心的左右移動，來達到轉(zhuǎn)彎的目的。不計空氣阻力和一切其他的摩擦，下列說法正確的是(）A．其他條件不變的情況下，僅減小角，減速效果更好B．其他條件不變的情況下，僅減小β角，減速效果更好C．若運動員想向右轉(zhuǎn)彎，可適當(dāng)將重心向左邊移動D．兩質(zhì)量不同的運動員以完全相同的動作和姿態(tài)滑行時，質(zhì)量小的運動員，減速效果較好【答案】C【解析】A．其他條件不變的情況下，僅減小角，受力分析可得，合外力增加，故減速效果不好，A錯誤；B．其他條件不變的情況下，僅減小β角，受力分析可得，其減速效果不好，B錯誤；C．當(dāng)適當(dāng)將重心向左邊移動，受力分析可得，其水平方向的合外力向右，故可以向右轉(zhuǎn)彎，C正確；D．兩質(zhì)量不同的運動員以完全相同的動作和姿態(tài)滑行時，受力分析可得，與質(zhì)量無關(guān)，所以，質(zhì)量小的運動員其減速效果一樣，D錯誤。故選C。8．2020年3月，首批援鄂醫(yī)療隊返程，為向飛機上的醫(yī)護人員致以崇高的敬意，福建等地在機場舉行隆重的“過水門”儀式，寓意為“接風(fēng)洗塵”。如圖所示，兩條水柱從兩輛大型消防車的同一高度斜向上對稱射出，上升的最大高度為20m，且恰好在最高點相遇。不計空氣阻力和水柱間的相互影響，重力加速度，則水射出后升高前5m所用的時間是(）A． B． C．1s D．2s【答案】A【解析】上升20m所用時間為上升最后15m所用時間為則水射出后升高前5m所用的時間是，故A正確，BCD錯誤。故選A。9．如圖所示為旋轉(zhuǎn)脫水拖把結(jié)構(gòu)圖。把拖把頭放置于脫水桶中，手握固定套桿向下運動，固定套桿就會給旋轉(zhuǎn)桿施加驅(qū)動力，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)桿、拖把頭和脫水桶一起轉(zhuǎn)動，把拖把上的水甩出去。旋轉(zhuǎn)桿上有長度為35cm的螺桿，螺桿的螺距(相鄰螺紋之間的距離）為d=5cm，拖把頭的托盤半徑為10cm，拖布條的長度為6cm，脫水桶的半徑為12cm。某次脫水時，固定套桿在1s內(nèi)勻速下壓了35cm，該過程中拖把頭勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法正確的是(）A．拖把頭的周期為7sB．拖把頭轉(zhuǎn)動的角速度為14πrad/sC．緊貼脫水桶內(nèi)壁的拖布條上附著的水最不容易甩出D．旋轉(zhuǎn)時脫水桶內(nèi)壁與托盤邊緣處的點向心加速度之比為5：6【答案】B【解析】A.每下壓一次固定套桿向下運動5cm，故拖把頭轉(zhuǎn)動的周期為故A錯誤；B.拖把頭轉(zhuǎn)動的角速度為，故B正確；C.拖布條上所有位置角速度相同，越靠近脫水桶內(nèi)壁的位置轉(zhuǎn)動半徑越大，需要的向心力越多，水越容易被甩出，故C錯誤；D.托盤和脫水桶的角速度相同，托盤和脫水桶內(nèi)壁的半徑之比為5:6，由可知，脫水桶內(nèi)壁與托盤邊緣處的點向心加速度之比為6：5，故D錯誤；故選B。10．截至2020年11月，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST）已取得一系列重大科學(xué)成果，發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量超過240顆。脈沖星就是旋轉(zhuǎn)的中子星，每自轉(zhuǎn)一周，就向外發(fā)射一次電磁脈沖信號，因此而得名。若觀測到某個中子星發(fā)射電磁脈沖信號的周期為，該中子星的半徑為，已知萬有引力常量為，中子星可視為勻質(zhì)球體，由以上物理量可以求出(）A．該中子星的質(zhì)量B．該中子星的第一宇宙速度C．該中子星赤道表面的重力加速度D．該中子星赤道上的物體隨中子星轉(zhuǎn)動的向心加速度【答案】D【解析】A．電磁脈沖信號的周期即為中子星的自轉(zhuǎn)周期，所以中子星的同步衛(wèi)星的周期為，根據(jù)牛頓第二定律得因為同步衛(wèi)星的高度未知，所以中子星的質(zhì)量無法求解。A錯誤；BC．該中子星的近地衛(wèi)星速度即為第一宇宙速度，有因為中子星質(zhì)量未知，所以中子星的重力加速度或第一宇宙速度無法求解。BC錯誤；D．該中子星赤道上的物體隨中子星轉(zhuǎn)動的向心加速度D正確。故選D。11．如圖所示，小球以v0=12m/s的速度水平拋出，在落地之前經(jīng)過空中A、B兩點，在A點小球速度方向與水平方向的夾角為37°，在B點小球速度方向與水平方向的夾角為53°。空氣阻力忽略不計，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。以下判斷正確的是(）

A．小球經(jīng)過A、B兩點間的時間t=0.7sB．小球經(jīng)過A、B兩點間的時間t=1.6sC．拋出點到B點間的豎直高度差h=15mD．拋出點到B點間的豎直高度差h=12.8m【答案】AD【解析】AB．小球經(jīng)過A點時，有小球經(jīng)過B點時，有小球豎直方向做勻加速直線運動，有聯(lián)立，可得故A正確；B錯誤；CD．小球經(jīng)過B點時，豎直方向滿足帶入數(shù)據(jù)，得h=12.8m故C錯誤；D正確。故選AD。12．如圖所示，同一豎直平面內(nèi)有四分之一圓環(huán)BC和傾角為53°的斜面AC，A、B兩點與圓環(huán)BC的圓心O等高。現(xiàn)將甲、乙小球分別從A、B兩點以初速度v1、v2沿水平方向同時拋出，兩球恰好在C點相碰(不計空氣阻力），已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，下列說法正確的是(）A．初速度v1、v2大小之比為3：4B．若僅增大v1，則兩球不再相碰C．若v1大小變?yōu)樵瓉淼囊话?，則甲球恰能落在斜面的中點DD．若只拋出甲球并適當(dāng)改變v1大小，則甲球可能垂直擊中圓環(huán)BC【答案】AD【解析】A．甲乙兩球從等高處做平拋運動恰好在C點相碰，則時間相等，水平方向有，，所以，選項A正確；B．兩球相碰，則滿足，若僅增大v1，顯然存在t滿足方程，所以兩球會相碰，選項B錯誤；C．若v1大小變?yōu)樵瓉淼囊话?，在時間不變的情況下水平位移會變?yōu)樵瓉淼囊话?，但由于甲球會碰到斜面，下落高度減小時間減小，所以甲球的水平位移小于原來的一半，不會落在斜面的中點，選項C錯誤；D．若甲球垂直擊中圓環(huán)BC，則落點時速度的反向延長線過圓心O，由幾何關(guān)系有，，以上方程為兩個未知數(shù)兩個方程可以求解v1和t，因此只拋出甲球并適當(dāng)改變v1大小，則甲球可能垂直擊中圓環(huán)BC，選項D正確。故選AD。13．如圖所示，水平圓盤可以圍繞豎直軸轉(zhuǎn)動。圓盤上放置兩個可看作質(zhì)點的小滑塊和與轉(zhuǎn)軸的距離為與轉(zhuǎn)軸的距離為?；瑝K和分別用不可伸長的細繩系在豎直軸上，當(dāng)圓盤靜止時，與滑塊和相連的細繩上的拉力都為零?；瑝K和的質(zhì)量均為，與圓盤之間的動摩擦因數(shù)均為μ。重力加速度為，設(shè)滑動摩擦力等于最大靜摩擦力。若圓盤從靜止開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速緩慢増加，設(shè)繩子不會斷裂，則下列說法正確的是(）A．當(dāng)所受拉力為時，所受拉力大小為B．拉的細繩較拉的細繩先出現(xiàn)拉力C．轉(zhuǎn)盤對兩滑塊的摩擦力大小始終等于D．當(dāng)所受拉力為時，所受拉力大小為0【答案】AD【解析】A．對于滑塊B有，解得，A正確。BC．隨著轉(zhuǎn)速增加，需要的向心力逐漸增大，靜摩擦力逐漸增大，當(dāng)達到最大靜摩擦力時，細線出現(xiàn)拉力，因滑塊B所需向心力較大，拉B的細繩先出現(xiàn)拉力，BC錯誤；D．當(dāng)拉B的細繩拉力為時，對于滑塊B有，此時對于滑塊A有，解得，D正確；故選AD。14．如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端各系一個小球a和b跨在兩根固定在同一高度的