2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题4.17平抛运动与圆周运动综合问题基础篇含解析.pdf
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1、专题 4.17 平抛运动与圆周运动综合问题(基础篇)专题 4.17 平抛运动与圆周运动综合问题(基础篇) 一选择题 1. (2018 徐州期中)如图所示,链球上面安有链子和把手。运动员两手握着链球的把手,人和球同时快速旋 转,最后运动员松开把手,链球沿斜向上向飞出,不计空气阻力。关于链球的运动, 下列说法正确的有() A.链球脱手后做匀变速曲线运动 B.链球脱手时沿金属链方向飞出 C.链球抛出角度一定时,脱手时的速率越大,则飞得越远 D.链球脱手时的速率一定时,抛出角度越小,一定飞得越远 【参考答案】.AC 【名师解析】链球脱手后只受重力,沿圆周的切线方向飞出,做匀变速曲线运动,选项 A 正确
2、 B 错误;根 据斜抛运动规律,链球抛出角度一定时,脱手时的速率越大,则飞得越远,选项 C 正确;链球脱手时的速 率一定时,抛出角度越小,不一定飞得越远,选项 D 错误。 2 (2018 湖北荆州第一次质检)如图所示,一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一P点,飞镖抛出时与P 等高,且距离P点为L。当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时,圆盘以经过盘心O点的水平轴 在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力,重力加速度为g,若飞镖恰好击中P点,则 v0可能为( ) ABCD 2 L 2 L 3 L 4 L 【参考答案】.C 【名师解析】设圆盘的直径为 d,飞镖恰好击中 P 点,根据平抛运动规律,d=
3、 1 2 gt2,L=v0t,根据匀速圆周 运动规律,t= + 2n = 21n ,联立解得:v0= 21 L n ,n=0,1,2,3,。选项 C 正确。 3.如图所示,一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道,管道里有一个直径略小于管道内径的小球,小球 在管道内做圆周运动,从B点脱离后做平抛运动,经过 0.3 s 后又恰好垂直与倾角为 45的斜面相碰。已 知半圆形管道的半径R1 m,小球可看做质点且其质量为m1 kg,g取 10 m/s2。则( ) A.小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是 0.9 m B.小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是 1.9 m C.小球经过管道的B点时,受到
4、管道的作用力FNB的大小是 1 N D.小球经过管道的B点时,受到管道的作用力FNB的大小是 2 N 【参考答案】. AC 【名师解析】 根据平抛运动的规律,小球在C点的竖直分速度vygt3 m/s,水平分速度vxvytan 453 m/s,则B点与C点的水平距离为xvxt0.9 m,选项 A 正确,B 错误;在B点设管道对小球的作 用力方向向下,根据牛顿第二定律,有FNBmgm,vBvx3 m/s,解得FNB1 N,负号表示管道对小 v R 球的作用力方向向上,选项 C 正确,D 错误。 4如图所示,M 是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过其圆心的竖直轴 OO匀速转动,规定经过圆心 O 水 平
5、向右为 x 轴的正方向在圆心 O 正上方距盘面高为 h 处有一个正在间断滴水的容器,从 t=0 时刻开始随 传送带沿与 x 轴平行的方向做匀速直线运动,速度大小为 v已知容器在 t=0 时刻滴下第一滴水,以后每当 前一滴水刚好落到盘面上时再滴一滴水下列说法正确的是() A从水滴落下到落在圆盘上的时间为 h g B要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上,圆盘转动的角速度 应满足n 2 g h , (n=1,2, 3,) C第一滴水与第二滴水在盘面上落点间的最小距离为 x D第二滴水与第三滴水在盘面上落点间的最大距离 x 【参考答案】BD 【名师解析】水滴在竖直方向做自由落体运动,由 h= 1
6、 2 gt2,解得 t= 2h g ,选项 A 错误;要使每一滴水在 圆盘面上的落点都位于同一条直线上,在相邻两滴水的下落时间内,圆盘转过的角度为n,所以圆盘转动 的角速度 = n t =n 2 g h ,(n=1, 2, 3,) 选项 B 正确 ; 第一滴水落在圆盘上的水平位移为 x1=vt=v 2h g , 第二滴水落在圆盘上的水平位移为 x2=v2t=2v 2h g ,当第二滴水与第一滴水在盘面上的落点位于同一直 径上圆心的同侧时,第一滴水与第二滴水在盘面上落点间的距离最小,最小距离 x= x2- x1= 2v 2h g - v 2h g = v 2h g ,选项 C 错误;第三滴水在圆
7、盘上的水平位移为 x3=v3t=3v 2h g ,当第二滴水与第三滴水 在盘面上的落点位于同一直径上圆心的两侧时两点间的距离最大,为 x=x2+x3=5v 2h g ,选项 D 正确。 5.如图所示,一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一P点,飞镖抛出时与P等高,且距离P点为L。当飞镖 以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时,圆盘以经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空 气阻力,重力加速度为g,若飞镖恰好击中P点,则( ) A飞镖击中P点所需的时间为B圆盘的半径可能为 L v0 gL2 2v02 C圆盘转动角速度的最小值为DP点随圆盘转动的线速度可能为 2v0 L 5gL 4v0 【参考
8、答案】AD 【名师解析】飞镖水平抛出做平抛运动,在水平方向做匀速直线运动,因此t,故选项 A 正确。飞镖击 L v0 中P点时,P恰好在最下方,则 2rgt2,解得圆盘的半径r,故选项 B 错误。飞镖击中P点,则P 1 2 gL2 4v02 点转过的角度满足t2k(k0,1,2,),故,则圆盘转动角速度的 t 2k1v0 L 最小值为,故选项 C 错误。P点随圆盘转动的线速度为vr, v0 L 2k1v0 L gL2 4v02 2k1gL 4v0 当k2 时,v,故选项 D 正确。 5gL 4v0 二计算题 1如图所示,用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)和直
9、线BC组成的 轨道固定在水平桌面上,已知APB部分的半径R1 m,BC段长L1.5 m弹射装置将一个质量为 0.1 kg 的 小球(可视为质点)以v03 m/s 的水平初速度从A点射入轨道, 小球从C点离开轨道随即水平抛出, 桌子的 高度h0.8 m,不计空气阻力,g取 10 m/s2.求: (1)小球在半圆形轨道中运动时的角速度、向心加速度an的大小; (2)小球从A点运动到B点的时间t; (3)小球在空中做平抛运动的时间及落到地面D点时的速度大小 【参考答案】(1)3 rad/s 9 m/s2 (2)1.05 s (2)0.4 s 5 m/s 【名师解析】 (1)小球在半圆形轨道中做匀速圆
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