2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题4.19曲线运动的综合性问题基础篇含解析.pdf
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1、专题 4.19 曲线运动的综合性问题(基础篇)专题 4.19 曲线运动的综合性问题(基础篇) 一选择题 1.(2019 年 1 月云南昆明复习诊断测试)如图所示,一质量为 m 的小孩(可视为质点)做杂技表演。一不可 伸长的轻绳一端固定于距离水平安全网高为 H 的 O 点,小孩抓住绳子上的 P 点从与 O 点等高的位置由静止 开始向下摆动,小孩运动到绳子竖直时松手离开绳子做平抛运动,落到安全网上。已知 P 点到 O 点的距离 为l(0lH),空气阻力不计。下列说法正确的是( ) A.l越大,小孩在 O 点正下方松手前瞬间,对绳子的拉力越大 B.l越小,小孩在 O 点正下方松手前瞬间,对绳子的拉力
2、越大 C.当l=时,小孩在安全网上的落点距 O 点的水平距离最大 2 H D.当l=时,小孩在安全网上的落点距 O 点的水平距离最大H 2 2 【参考答案】C 【命题意图】本题考查对机械能守恒、牛顿运动定律、平抛运动规律的理解和运用。 【解题思路】小孩向下摆动,机械能守恒,由mgl=mv2,解得 v=。运动到 O 点正下方时,设绳子拉 1 2 2gl 力为 F,由牛顿第二定律,F-mg=m,解得 F=3mg,由牛顿第三定律,绳子的拉力恒定为 3mg,选项 AB 错误 ; 2 v l 小孩运动到绳子竖直时松手后做平抛运动,由平抛运动规律,x=vt,H-l=gt2,联立解得 : x=2, 1 2
3、l Hl 由数学知识可知,当l=H/2 时,小孩在安全网上的落点距离 O 点的水平距离 x 最大,选项 C 正确 D 错误。 【易错警示】解答此题常见错误主要有:一是错误认为小孩速度越大就对绳子拉力越大,导致错选 A;二是 不能正确运用相关知识列方程得出水平位移表达式,不能正确运用数学知识得出最大水平距离。 2.如图甲所示,质量相等,大小可忽略的a、b两小球用不可伸长的等长轻质细线悬挂起来,使小球a在竖直 平面内来回摆动,小球b在水平面内做匀速圆周运动,连接小球b的细线与竖直方向的夹角和小球a摆动时 细线偏离竖直方向的最大夹角都为,运动过程中两细线拉力大小随时间变化的关系如图乙中c、d所示.则
4、 下列说法正确的是( ) A.图乙中直线d表示细线对小球a的拉力大小随时间变化的关系 B.图乙中曲线c表示细线对小球a的拉力大小随时间变化的关系 C.=45 D.=60 【参考答案】:BD 【名师解析】:题图乙中曲线c表示细线对小球a的拉力大小随时间变化的关系,直线d表示细线对小球b 的拉力大小随时间变化的关系,选项A错误,B正确.对a小球运动, 由机械能守恒定律,mgL(1-cos )= 1 2 mv2, 在最低点,由牛顿第二定律,F-mg=m,解得细线对小球a的拉力最大值F=3mg-2mgcos ,在a小球运 2 v L 动到最高点时拉力最小,最小值F=mgcos ,由题图乙可知细线对小球
5、a的拉力最大值是最小值的4倍,由此 可得,=60,选项 C 错误,D 正确. 二计算题 1 (2019 广东七校冲刺模拟)机场经常使用传送带和转盘组合完成乘客行李箱的传送,图为机场水平传输 装置的俯视图。行李箱从A处无初速放到传送带上,运动到B处后进入和传送带速度始终相等的匀速转动 的转盘,并随转盘一起运动(无打滑)半个圆周到C处被乘客取走。已知A、B两处的距离L=10m,传送带 的传输速度v=2.0m/s,行李箱在转盘上与轴O的距离R=4.0m,已知行李箱与传送带之间的动摩擦因数 1=0.1,行李箱与转盘之间的动摩擦因数 2=0.4,g=10m/s2。 (1)行李箱从A处被放上传送带到C处被
6、取走所用时间为多少? (2)如果要使行李箱能最快到达C点,传送带和转盘的共同速度应调整为多大? (3)若行李箱的质量均为 15kg,每 6s投放一个行李箱,则传送带传送行李箱的平均输出功率应为多大? 【名师解析】(1)设行李箱质量为m,放在传送带上,受到摩擦力做加速运动 由牛顿第二定律得:1mg=ma 由速度公式得:v=at1 由位移公式得:x=at12 1 2 解得:t1=2s,x=2mL 行李箱在传送带上匀速运动时间t2=4s Lx v 从B到C做匀速圆周运动用时t3=6.28s R v 从A处被放上传送到C用时为t=t1+t2+t3=2+4+6.28=12.28s (2)行李箱在转盘上运
7、动时取最大静摩擦力, 由牛顿第二定律得:2mg=m, 2 2 v R 则速度应为v2=4m/s 设行李箱在传送带上一直加速的速度为v1,则v12=2aL, 则v1=m/s4m/s 故最大速度应取为 4m/s,即共同速度应调整为 4m/s (3)每传送一个行李箱需要做功W,W=mv2+1mg(vt1-x)=60J 1 2 传送行李箱需要的平均输出功率P=W/t0=10W 答:(1)行李箱从A处被放上传送带到C处被取走所用时间为 12.28s; (2)如果要使行李箱能最快到达C点,传送带和转盘的共同速度应调整为 4m/s; (3)传送带传送行李箱的平均输出功率应为 10W。 2.(12 分) (2
8、019 高考仿真模拟 5)如图所示,半径R0.40 m 的光滑半圆环轨道处于竖直平面内,半圆环 与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A。一质量m0.10 kg 的小球,以初速度v07.0 m/s 在水平地面上向 左做加速度a3.0 m/s2的匀减速直线运动,运动s4.0 m 后,冲上竖直半圆环,最后小球落在C点。(取 重力加速度g10 m/s2)。 (1)小球运动到A点时的速度大小; (2)小球经过B点时对轨道的压力大小; (3)A,C间的距离。 【名师解析】(1)小球向左运动的过程中小球做匀减速直线运动,有vv2as 2A2 0 解得vA5 m/s。 v2 02as (2 分) (2)如果小球能
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