高中物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題限時(shí)訓(xùn)練：3 拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng) Word版含解析

專(zhuān)題限時(shí)訓(xùn)練3拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1由于衛(wèi)星的發(fā)射場(chǎng)不在赤道上，同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過(guò)調(diào)整再進(jìn)入地球同步軌道當(dāng)衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，給衛(wèi)星一附加速度，使衛(wèi)星沿同步軌道運(yùn)行已知同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為3.1×103 m/s，某次發(fā)射衛(wèi)星飛經(jīng)赤道上空時(shí)的速度為1.55×103 m/s，此時(shí)衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同，轉(zhuǎn)移軌道和同步軌道的夾角為30°，如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)給衛(wèi)星的附加速度的方向和大小約為(B)A西偏北方向，1.9×103 m/sB東偏南方向，1.9×103 m/sC西偏北方向，2.7×103 m/sD東偏南方向，2.7×103 m/s解析：設(shè)當(dāng)衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空與同步軌道高度相同的某點(diǎn)時(shí)，速度為v1，發(fā)動(dòng)機(jī)給衛(wèi)星的附加速度為v2，該點(diǎn)在同步軌道上運(yùn)行時(shí)的速度為v.三者關(guān)系如圖，由圖知附加速度方向?yàn)闁|偏南，由余弦定理知vvv22v1vcos30°，代入數(shù)據(jù)解得v21.9×103 m/s.選項(xiàng)B正確2(2017·新課標(biāo)全國(guó)卷)發(fā)球機(jī)從同一高度向正前方依次水平射出兩個(gè)速度不同的乒乓球(忽略空氣的影響)速度較大的球越過(guò)球網(wǎng)，速度較小的球沒(méi)有越過(guò)球網(wǎng)其原因是(C)A速度較小的球下降相同距離所用的時(shí)間較多B速度較小的球在下降相同距離時(shí)在豎直方向上的速度較大C速度較大的球通過(guò)同一水平距離所用的時(shí)間較少D速度較大的球在相同時(shí)間間隔內(nèi)下降的距離較大解析：發(fā)球機(jī)從同一高度水平射出兩個(gè)速度不同的乒乓球，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，豎直方向上，hgt2，可知兩球下降相同距離h所用的時(shí)間是相同的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由v2gh可知，兩球下降相同距離h時(shí)在豎直方向上的速度vy相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，水平方向上，xvt，可知速度較大的球通過(guò)同一水平距離所用的時(shí)間t較少，選項(xiàng)C正確；由于做平拋運(yùn)動(dòng)的球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，兩球在相同時(shí)間間隔內(nèi)下降的距離相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3(2018·山東濰坊統(tǒng)一考試)如圖所示，河水由西向東流，河寬為800 m，河中各點(diǎn)的水流速度大小為v水，各點(diǎn)到較近河岸的距離為x，v水與x的關(guān)系為v水x(m/s)(x的單位為m)，讓小船船頭垂直河岸由南向北渡河，小船劃水速度大小恒為v船4 m/s，則下列說(shuō)法中正確的是(B)A小船渡河的軌跡為直線B小船在河水中的最大速度是5 m/sC小船在距南岸200 m處的速度小于其在距北岸200 m處的速度D小船渡河的時(shí)間是160 s解析：小船在南北方向上為勻速直線運(yùn)動(dòng)，在東西方向上先加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)河中間后再減速運(yùn)動(dòng)，小船的合運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；當(dāng)小船運(yùn)動(dòng)到河中間時(shí)，東西方向上的分速度最大，此時(shí)小船的合速度最大，最大值vmax5 m/s，B正確；小船在距南岸200 m處的速度等于其在距北岸200 m處的速度，C錯(cuò)誤；小船的渡河時(shí)間t200 s，D錯(cuò)誤4如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板，傾斜放置，傾角為45°，今有一彈性小球，從與木板上端等高的某處自由釋放，小球落到木板上反彈時(shí)，速度大小不變，碰撞前后，速度方向與木板夾角相等，欲使小球一次碰撞后恰好落到木板下端，則小球釋放點(diǎn)距木板上端的水平距離為(D)A.L B.LC.L D.L解析：設(shè)小球釋放點(diǎn)距木板上端的水平距離為x，由45°可知，小球自由下落高度hx，由v2gh可得：v0.水平拋出后，小球落到木板下端時(shí)豎直方向速度vy，由豎直位移和水平位移相等可得：vytv0t，解得：x，故D正確5(2018·江南十校聯(lián)考)兩根長(zhǎng)度不同的細(xì)線下面分別懸掛兩個(gè)小球，細(xì)線上端固定在同一點(diǎn)，若兩個(gè)小球以相同的角速度繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則兩個(gè)擺球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，相對(duì)位置關(guān)系示意圖正確的是圖中的(B)解析：小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有mgtanm2Lsin，整理得Lcos是常量，即兩球處于同一高度，選項(xiàng)B正確6近年許多電視臺(tái)推出戶(hù)外有獎(jiǎng)沖關(guān)的游戲節(jié)目，如圖(俯視圖)是某臺(tái)設(shè)計(jì)的沖關(guān)活動(dòng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)要求挑戰(zhàn)者從平臺(tái)A上跳到以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的快速旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)盤(pán)上，而不落入水中已知平臺(tái)到轉(zhuǎn)盤(pán)盤(pán)面的豎直高度為1.25 m，平臺(tái)邊緣到轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣的水平距離和轉(zhuǎn)盤(pán)半徑均為2 m，轉(zhuǎn)盤(pán)以12.5 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣間隔均勻地固定有6個(gè)相同障礙樁，障礙樁及樁和樁之間的間隔對(duì)應(yīng)的圓心角均相等若某挑戰(zhàn)者在如圖所示時(shí)刻從平臺(tái)邊緣以水平速度沿AO方向跳離平臺(tái)，把人視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)樁的厚度，g取10 m/s2，則能穿過(guò)間隙跳上轉(zhuǎn)盤(pán)的最小起跳速度為(B)A4 m/s B5 m/sC6 m/s D7 m/s解析：人起跳后做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上有ygt2，解得時(shí)間t0.5 s，轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度為2n rad/s，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)所用時(shí)間t0.4 s，要使人能跳過(guò)空隙，時(shí)間應(yīng)該小于0.4 s，因此根據(jù)水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)有xv0t，解得v05 m/s，故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正確二、多項(xiàng)選擇題7(2018·宜賓模擬)在設(shè)計(jì)水平面內(nèi)的火車(chē)軌道的轉(zhuǎn)彎處時(shí)，要設(shè)計(jì)為外軌高、內(nèi)軌低的結(jié)構(gòu)，即路基形成一外高、內(nèi)低的斜坡(如圖所示)，內(nèi)、外兩鐵軌間的高度差在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮到鐵軌轉(zhuǎn)彎的半徑和火車(chē)的行駛速度大小若某轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)為當(dāng)火車(chē)以速率v通過(guò)時(shí)，內(nèi)、外兩側(cè)鐵軌所受輪緣對(duì)它們的壓力均恰好為零車(chē)輪與鐵軌間的摩擦可忽略不計(jì)，則下列說(shuō)法中正確的是(BC)A當(dāng)火車(chē)以速率v通過(guò)此彎路時(shí)，火車(chē)所受各力的合力沿路基向下方向B當(dāng)火車(chē)以速率v通過(guò)此彎路時(shí)，火車(chē)所受重力與鐵軌對(duì)其支持力的合力提供向心力C當(dāng)火車(chē)行駛的速率大于v時(shí)，外側(cè)鐵軌對(duì)車(chē)輪的輪緣施加壓力D當(dāng)火車(chē)行駛的速率小于v時(shí)，外側(cè)鐵軌對(duì)車(chē)輪的輪緣施加壓力解析：火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外兩側(cè)鐵軌所受輪緣對(duì)它們的壓力均恰好為零，靠重力和支持力的合力提供向心力，方向水平指向圓心，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)速度大于v時(shí)，重力和支持力的合力小于所需向心力，此時(shí)外軌對(duì)車(chē)輪輪緣施加壓力，故C正確；當(dāng)速度小于v時(shí)，重力和支持力的合力大于向心力，此時(shí)內(nèi)軌對(duì)車(chē)輪輪緣施加壓力，故D錯(cuò)誤8(2018·西安質(zhì)檢)如圖所示，小滑塊a從傾角為60°的固定粗糙斜面頂端以速度v1沿斜面勻速下滑，同時(shí)將另一小滑塊b在斜面底端正上方與小滑塊a等高處以速度v2水平向左拋出，兩滑塊恰在斜面中點(diǎn)P處相遇下列說(shuō)法正確的是(AD)Av1v221Bv1v211C若小滑塊b以速度2v2水平向左拋出，則兩滑塊仍能相遇D若小滑塊b以速度2v2水平向左拋出，則小滑塊b落在斜面上時(shí)，小滑塊a在小滑塊b的下方解析：根據(jù)題述，兩小滑塊恰在斜面中點(diǎn)P相遇，由幾何關(guān)系可知，兩小滑塊水平位移相等，有v1tcos60°v2t，解得v1v221，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤小滑塊b以速度2v2水平向左拋出時(shí)，若沒(méi)有斜面，將到達(dá)與P點(diǎn)等高的B點(diǎn)；若有斜面，則落在斜面上A點(diǎn)，如圖所示設(shè)斜面長(zhǎng)為2L，小滑塊b在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由幾何知識(shí)得，其運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的水平位移大于，且水平分速度大小等于v1，小滑塊b運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間tb>.由幾何關(guān)系，小滑塊a運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的位移小于，則其運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間ta<.因tb>ta，故兩小滑塊不能相遇，小滑塊b運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，小滑塊a已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)下方，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確9如圖所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑r0.4 m，最低點(diǎn)處有一小球(半徑比r小很多)，現(xiàn)給小球一水平向右的初速度v0，則要使小球不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)，v0應(yīng)當(dāng)滿足(取g10 m/s2)(CD)Av00 Bv04 m/sCv02 m/s Dv02 m/s解析：當(dāng)v0較大時(shí)，小球能夠通過(guò)最高點(diǎn)，這時(shí)小球在最高點(diǎn)處需要滿足的條件是mg，又根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mv22mgrmv，得v02 m/s，C正確當(dāng)v0較小時(shí)，小球不能通過(guò)最高點(diǎn)，這時(shí)對(duì)應(yīng)的臨界條件是小球上升到與圓心等高位置處時(shí)速度恰好減為零，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgrmv，得v02 m/s，D正確10如圖所示，A、B兩球分別套在兩光滑的水平直桿上，兩球通過(guò)一輕繩繞過(guò)一定滑輪相連，現(xiàn)在使A球以速度v向左勻速移動(dòng)，某時(shí)刻連接兩球的輕繩與水平方向的夾角分別為、，下列說(shuō)法正確的是(AD)A此時(shí)B球的速度為vB此時(shí)B球的速度為vC在增大到90°的過(guò)程中，B球做勻速運(yùn)動(dòng)D在增大到90°的過(guò)程中，B球做加速運(yùn)動(dòng)解析：由于繩連接體沿繩方向的速度大小相等，因此vcosvBcos，故vBv，A正確，B錯(cuò)誤；在增大到90°的過(guò)程中，在減小，因此B球的速度在增大，B球做加速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確三、計(jì)算題11如圖所示，用一根長(zhǎng)為l1 m的細(xì)線，一端系一質(zhì)量為m1 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，另一端固定在一光滑錐體頂端，錐面與豎直方向的夾角37°，當(dāng)小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為時(shí)，細(xì)線的張力為FT.(g取10 m/s2，結(jié)果可用根式表示)求：(1)若要小球離開(kāi)錐面，則小球的角速度0至少為多大？(2)若細(xì)線與豎直方向的夾角為60°，則小球的角速度為多大？解析：(1)若要小球剛好離開(kāi)錐面，則小球只受到重力和細(xì)線拉力，如圖所示小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓在水平面上，故向心力水平，在水平方向由牛頓第二定律得：mgtanmlsin解得：即0 rad/s(2)同理，當(dāng)細(xì)線與豎直方向成60°角時(shí)，由牛頓第二定律得：mgtan60°m2lsin60°解得：2即2 rad/s答案：(1) rad/s(2)2 rad/s12某新式可調(diào)火炮水平射出的炮彈所做的運(yùn)動(dòng)可視為平拋運(yùn)動(dòng)如圖所示，目標(biāo)是一個(gè)剖面為90°的扇形山崖OAB，半徑為R，重力加速度為g.(1)若炮彈以初速度v0射出，炮彈恰好垂直打在圓弧的中點(diǎn)C，求炮彈到達(dá)C點(diǎn)所用時(shí)間；(2)若在同一高地P處先后以不同速度射出兩發(fā)炮彈，擊中A點(diǎn)的炮彈運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是擊中B點(diǎn)的兩倍，O、A、B、P在同一豎直平面內(nèi)，求高地P離A點(diǎn)的高度解析：(1)炮彈做平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)炮彈恰好垂直打在圓弧的中點(diǎn)C時(shí)，由幾何關(guān)系可知，其水平分速度和豎直分速度相等，即vyvxv0又知vygt聯(lián)立解得t(2)設(shè)高地P離A點(diǎn)的高度為h，擊中B點(diǎn)的炮彈運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0，則有hg(2t0)2hRgt聯(lián)立解得hR答案：(1)(2)R