《专题四 运动和力的关系.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题四 运动和力的关系.docx（16页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、【新教材新高考】专题四运动和力的关系2022届高考物理考点剖析精创专题卷考点10曲线运动运动的合成与分解（14、1112）考点11平抛运动的规律及应用（68、1314、18）考点12圆周运动的规律及应用（910、1517、1920）一、选择题（本题共17个小题，每题4分，共68分。每题给出的四个选项中，有的只有一个选项 符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的 得0分）1. 如图所示，水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q， 另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为9,初始时9很小。现将P、Q由静 止
2、同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（）A. 当6= 60。时，P、Q的速度之比是3:2B. 当6=90。时，Q的速度最大C. 当6=90。时，Q的速度为零D. 在9增大至90。的过程中Q受到的合力大小一直增大2. 如图所示，河水自西向东流，河宽为600 m。河中各点到较近河岸的距离为x，各点的水流速度大小匕与x的关系为=二x （x的单位为m，v的单位为m/s）。小船船头垂直于河岸由南向北 水水75水渡河，小船在静水中的速度大小为3 m/s，则下列说法不正确的是（）北 A. 小船在河水中的最大速度为5 m/sB. 小船在距南岸100 m处的速度小于在距北岸100 m处的速度C. 小
3、船渡河的时间是200 sD. 从河中心位置到北岸，小船做匀变速曲线运动3. 如图所示，长度为l = 1m的轻杆一端通过铰链固定在地面上的O点，搭在一边长为a = 18cm的正 方形木块上，向左推动木块，轻杆绕O点转动。当轻杆与地面成37角时，木块的速度大小为 v = 3.0m/s，则轻杆最上端A点的速度大小为（sin370.6，cos37。= 0.8 ）（）A. 5.0m/sB.6.0m/sC.9.0m/sD.10m/s4. 如图所示，某人用绳通过定滑轮拉小船，设人匀速拉绳的速度为0，小船水平向左运动，绳某时刻与水平方向夹角为a，则此时刻小船的速度七为（）A. v =V x sin aB. v
4、 = v sin aC. v =0- x cos aD. v = v cos a5. 图1为历史上著名的襄阳炮，其实质就是一种大型抛石机。将其工作原理简化为图2,横杆的质 量不计，将一质量m = 10 kg，可视为质点的石块，装在横杆长臂与转轴O点相距L = 5m的末端口袋中，在转轴短臂右端固定一重物M，发射之前先利用外力使石块静止在地面上的A点，静止时长 臂与水平面的夹角a= 37。，解除外力后石块被发射，当长臂转到竖直位置时立即停止运动，石块被水平抛出，落在水平地面上，石块落地位置与O点的水平距离s = 20m，空气阻力不计，g取10m/s2。则（）。1=A. 石块水平抛出时的初速度为10
5、K m/sB. 石块水平抛出时的初速度为20 m/sC. 从A点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为2050 JD. 从A点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为2500 J6. 中国首批隐形战斗机已经全面投入使用。演习时，在某一高度水平匀速飞行的战斗机离目标水平 距离为L时投弹（投弹瞬间炸弹相对战斗机的速度为零），可以准确命中目标。若战斗机水平飞行 高度加倍，飞行速度大小减半，要仍能命中目标，则战斗机投弹时离目标的水平距离为（不考虑空 气阻力）（）。A. 1LB.兰2 LC.LD. * 2L227. A、B两小球分别从图示位置被水平抛出，落地点在同一点M，B球抛出点离地面高度为h，与落 点M水
6、平距离为x，A球抛出点离地面高度为2白，与落点M水平距离为2x，忽略空气阻力，重力 加速度为g，关于A、B两小球的说法正确的是（）A. A球的初速度是B球初速度的两倍B. 要想A、B两球同时到达M点，A球应先抛出的时间是C. A、B两小球到达M点时速度方向一定相同D. B球的初速度大小为%：8. 随着北京冬奥会的临近，滑雪项目成了人们非常喜爱的运动项目之一。如图，运动员从高为!的A点由静止滑下，到达B点水平飞出后经过时间t落到长直滑道上的C点，不计滑动过程中的摩擦 力和空气阻力，关于运动员的运动情况，下列说法正确的是（）A. 若h加倍，则水平飞出时的速度v加倍B. 若h加倍，则在空中运动的时间
7、t加倍C. 若h加倍，运动员落到长直滑道上的速度大小不变D. 若h加倍，运动员落到长直滑道上的速度方向不变9. 如图所示为一种修正带，其核心结构包括大小两个齿轮、压嘴座等部件，大小两个齿轮分别嵌合于大小轴孔中并且齿轮相互吻合良好，a、点分别位于大小齿轮的边缘且R : %= 3: 2,c点位于大齿轮的半径中点，当纸带以速度v匀速走动时b、c两点的向心加速度大小之比是（）A. 1:3B.2:3C.3:1D.3:210. 如图所示，半径为R的半球形容器固定在水平转台上，转台绕过容器球心0的竖直轴线以角速 度3匀速转动。质量不同的小物块A、B随容器转动且相对器壁静止，A、B和球心0点连线与竖直 方向的
8、夹角分别为a和B，a。则（）。0A. A的质量一定小于B的质量B. A、B受到的摩擦力可能同时为零C. 若A不受摩擦力，则B受沿容器壁向上的摩擦力D. 若3增大，A、B受到的摩擦力可能都增大11. 如图所示，可视为质点的相同且光滑的两定滑轮高度相同，跨过滑轮的细线分别连接质量相等 的两物体A和B，A套在光滑水平轻杆上，开始时连接A的细线与水平杆夹角为。=53。，现由静止 释放A，在A由静止开始向右运动至达到最大速度的过程中（B始终未碰杆）（）A.A的位移小于B的位移B. A的最大速度为:顽C. B 一直处于失重状态D. B克服拉力做功的瞬时功率等于拉力对A做功的瞬时功率12. 一条河宽100m
9、，水流速度为3m/s，一条小船在静水中的速度为5m/s，关于船过河的过程，下 列说法正确的是（）A. 船过河的最短时间是20sB. 船不可能垂直河岸过河C. 船要垂直河岸过河需用25s的时间D. 只要不改变船的行驶方向，船过河一定走一条直线13. 如图所示，水平地面固定一倾角为。的光滑直角斜劈。坡面ABCD为正方形，边长为L, E为 BC的中点。两个可视为质点的小球P和Q,小球P从A点以某速度沿AB方向水平抛出，同时小球 Q由B点无初速度释放，经过时间t，P、Q两小球恰好在C点相遇，若两小球质量均为m，重力 加速度为g，则下列说法正确的是（）A. 在两小球被释放后的任意相同时间内（未相遇前），
10、两小球的动量变化量都相等B. 两小球在坡面上运动过程中，任意时刻小球P所受重力的瞬时功率都比小球Q所受重力的瞬时功率大- 2LC. t =,I g sin 0D.若小球P的速度变为原来的2倍，两小球可能在E处相遇14. 如图所示，水平地面上固定着一倾角0 = 37。的斜面体ABC，高BC = h,P点位于A点的正上方， 并与B点等高。已知当地的重力加速度为g，现从P点水平向左抛出一小球（可视为质点），忽略 空气阻力，sin37o = 0.6,cos37。= 0.8，下列说法正确的是（） * CAA. 若小球恰好落在斜面AB的中点，其运动时间为丫2hgB. 若小球恰好落在斜面AB的中点，其初速度
11、大小为2 v gh9C. 若小球垂直打在斜面AB上，则下落的高度为h8D. 若小球垂直打在斜面AB上，则下落的高度为h15. 如图甲所示，两个完全相同的物块A和B （均可视为质点）放在水平圆盘上，它们分居圆心两 侧，用不可伸长的轻绳相连。两物块质量均为1kg，与圆心距离分别为Ra和Rb，其中Ra Rb且Ra = 1m。当圆盘以不同角速度 绕轴*-匀速转动时，绳中弹力Ft与g的变化关系如图乙所示， 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（）A.物块与圆盘间的动摩擦因数H =B.物块B与圆心距离Rb= 2mC. 当 =1rad/s时，圆盘对A的静摩擦力的方向指向
12、圆心D.当 ；2rad/s时，A恰好要相对圆盘发生滑动16. 傣族人民手中经常拿着鼓状能转的装置叫作“转经筒”，又称“玛尼”。把经文放在转经筒上， 转经筒每转动一周等于念诵经文一遍。某人制作了新式的转经筒如图所示，筒呈圆锥状，且在顶端 左右系着两段一长一短的绳子，绳子的另一端挂着相同的小球，圆锥筒缓慢加速转动，不计空气阻 力。下列说法正确的是（）。A. 当角速度达到一定值时，两个球一定同时离开圆锥筒B. 当角速度慢慢增大时，一定是低的那个球先离开圆锥筒C. 两个球都离开圆锥筒后，它们一定高度相同D. 两个球都离开圆锥筒后，两段绳子的拉力一定相同17. 如图所示，一个菱形框架绕过其对角线的竖直轴
13、匀速转动，在两条边上各套有一个质量均为m 的小球A、B转动过程中两小球相对框架静止，且到竖直轴的距离相等，则下列说法正确的是（）A. 框架对球A的弹力方向一定垂直框架向下B.框架对球B的弹力方向一定垂直框架向上C.球A与框架间可能没有摩擦力D.球A、球B所受的合力大小相等二、计算题（共3小题，共42分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重 要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）18. 飞机发生安全事故时对乘客往往造成重大伤害，但如果多学习逃生知识，沉着冷静应对，就可 以有效减少逃生所需时间，降低事故对乘客的伤害。在一次逃生演习时，小明
14、在飞机舱口快速坐下， 然后沿逃生滑梯滑下。认真学习过逃生知识的小杰从舱口水平跳出，跳上滑梯后继续沿直线滑下。 如图所示飞机舱口高3 m，飞机逃生用的充气滑梯可视为与舱口相接的斜面，斜面倾斜角。=37。，人下滑时与充气滑梯间的动摩擦因数H=0.5，不计空气阻力，g =10m/s2，sin37。= 0.6，cos37 = 0.8，则:（1）小明从静止开始由滑梯顶端滑至底端所需的时间；（2）假设小杰以V0 = 2m/s的速度水平跳出，落到充气滑梯上后没有反弹，由于有能量损失，结果他以v = 4 m/s的初速度开始沿着滑梯匀加速下滑，求小杰从滑梯顶端跳出至滑到滑梯底端所需的3时间。19. 如图所示，长
15、度为L = 0.4 m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m = 0.5kg， 小球半径不计，g取10m/s2，求：(1) 小球刚好通过最高点时的速度大小；(2) 小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，小球对绳的拉力.20. 一种餐桌的构造如左图所示，已知圆形玻璃转盘的半径r = 0.6m，圆形桌面的半径R = 1m，不 计转盘的厚度，桌面到地面的高度h = 1m。轻绳一端固定在转盘边缘，另一端连着小球，小球被轻 绳带动沿桌面边缘一起旋转，达到稳定状态后，二者角速度相同，俯视图如右图所示。某时刻绳子 突然断裂，小球沿桌面边缘飞出后的落地点到桌面和转盘共同圆心的距离s =*3m
16、，重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力。求:(1)小球飞出桌面边缘时的速度大小%;(2)小球与桌面之间的动摩擦因数u。答案以及解析1. 答案：B解析：本题考查运动的分解。P、Q用同一根轻绳连接，则Q沿轻绳方向的分速度与P的速度大小 v 1 , .一相等，则当。=60。时，有Vqcos60vp，解得丁 = 2，故A错误；当0=90。时，即Q到达O点正 Q下方，垂直Q运动方向上的分速度为零，即*= 0,P处于最低点，根据机械能守恒可知，此时Q的 速度最大，故B正确，C错误；在9增大至90的过程中Q受到的合力逐渐减小，当0=90。时， Q的速度最大，加速度为零，所受合力为零，故D错误。2. 答案
17、：B解析：本题以小船渡河为实际情境考查运动的合成与分解。由题可知，河最中间，水流速度最大， 最大值为v = 4m/s，则小船在河水中的最大速度v = Jv船+ V2 =寸32 + 42 m/s = 5 m/s，故A正确； 由题意可知，距南岸100 m处的水流速度与距北岸100 m处的水流速度相等，所以小船在距南岸 100 m处的合速度等于在距北岸100 m处的合速度，故B错误;小船渡河的时间七=己=6? s = 200s， 加3故C正确；从河中心位置到北岸，设船到北岸的距离为x，则有x = 300-/ = 300-3t，而水流方 向的速度v =二x = 3Q = 4-二t，可知小船沿水流方向的
18、速度是匀减速直线运动，加速度的 水 757525大小为m/s2，而垂直水流方向做匀速直线运动，所以小船的实际运动是匀变速曲线运动，故D 正确。本题选择说法错误的，故选B。3. 答案：B解析：物块与轻杆接触点垂直于轻杆的分速度大小为，v = vsin37o = 1.8m/s，接触点到O点的距 离=0.3m，轻杆绕O点转动，轻杆上各点角速度o相等，根据圆周运动公式v = or可 1 sin37。得，v = -Tvr = 6 m/ s，B 正确。i4. 答案：C解析：船的速度等于沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，根据平行四边形定则，有v cosa = v，贝J v二，故选C。 cos ax解析
19、：转轴O距离地面的高度为Lsin37=5x0.6 m = 3m，长臂转到竖直位置时抛出点距离水平地1，一.面高度h = L + Lsin37 = 5 m + 3 m = 8 m ,由平抛运动规律s = vt,h = -gt2 ,联立解得v = 5E0m/s , 2A、B两项错误；由功能关系，从A点到最高点的过程中，长臂对石块做的功W = mgh +1 mv2 = 2050 J ,C项正确，D项错误。6. 答案：B解得t =，在水平方向上L=v0t=v0解析：炸弹被投下后做平抛运动，在水平方向上的分运动为匀速直线运动，在竖直方向上的分运动 为自由落体运动，所以在竖直方向上h = 1 gt2，2
20、一一 知，当轰炸机飞行的高度加倍，飞行速度减半时，炸弹的水平位移变为原来4,所以战斗机投2弹时距离目标的水平距离应为圣L，B项正确。27. 答案：C 解析：AD.由平抛运动规律可得，小球水平位移s，竖直高度H有两式联立解得v0= 2H由题目条件可得v = 2 x.4h，vb =%2h所以，可求得A球的初速度是B球初速度的w2倍，故AD错误;B. 小球从开始抛出到落地时间为,2 H t = E ；，2h故可求得4h要想A、B两球同时到达M点，A球应先抛出的时间为At = t t,2v tan 0tanO =二=里，解得=一V则若h加倍，水平飞出时的速度v变为原来的、2倍，则在空vt2v故B错误;
21、C. 设小球落地时速度与水平方向夹角为0，位移与水平方向夹角为a，则由平抛运动推论可得2 H tan 0 = 2tan a =s故可得八八 2htan 0 = tan 0所以A、B两小球到达M点时速度方向一定相同，故C正确。故选C。8. 答案：D 解析：根据mgh = 1 mv2可得运动员水平飞出时的速度v = 西，若h加倍，则水平飞出时的速度v变为原来的2倍，选项A错误;从B点飞出后运动员做平抛运动，设长直滑道的倾角为。，则中运动的时间t变为原来的*2倍，选项B错误；设运动员落到长直滑道上的速度方向与水平方向v的夹角为a，则有tana=-y = 2tan0，则若h加倍，运动员落到长直滑道上的
22、速度万向不变，大 v，cos a小为v = ，a不变，则若h加倍，水平飞出时的速度v变为原来的克倍，运动员落到长直滑道上的速度大小变为原来的、2倍，选项C错误，D正确。9. 答案：C解析：本题以修正带为实际情境考查描述圆周运动的物理量。当纸带匀速走动时，大小齿轮分别做匀速圆周运动，且a点线速度大小等于b点线速度大小，c点角速度大小等于a点角速度大小，由V 2向心加速度定义可得a = m、a = 1 gR = 1 x F，则a = Rb = 当 =3，选项C正确，A、B、b R c 2 a 2 R a 1 V2R 1ba C 2 X R baD错误。10. 答案：D解析：当B所受摩擦力恰为零时，
23、受力分析如图，根据牛顿第二定律得g tan p = mBB2Rsin p，1r解得%Rcgsp，同理可得气=（盘，物块转动的角速度与物块的质量无关，所以无法判 断A、B质量的大小关系，A项错误；由于以p，所以气气，即A、B受到的摩擦力不可能同时 为零，B项错误；若A不受摩擦力，此时转台的角速度为七，又气气，所以此时物块B的向心 力大于其所受摩擦力为零时的向心力，受力分析可知，此时B受沿容器壁向下的摩擦力，C项错误; 如果转台角速度从A不受摩擦力开始增大，A、B的向心力都增大，所受的摩擦力均沿容器壁向下， 且均增大，D项正确。转料11. 答案：BD解析：当连接A的细线与水平杆垂直时，A的速度最大
24、。A的位移七=htan37。= |h，B的位移 x =-h = h，A的位移大于B的位移，A错误；设A、B的瞬时速度分别为v、v，当连接 b sin53 4a bA的细线与水平杆成。角时vAcosa= vB ,当= 9。时，vB= 0，显然此过程中B先向下加速后向 下减速，故B先失重后超重，C错误；细线对A、B的拉力大小相等设为F，B克服拉力做功的瞬时 功率P = FvB，拉力对A做功的瞬时功率q=FvAcosa ,显然B克服拉力做功的瞬时功率等于拉力 对A做功的瞬时功率，D正确;对A、B系统应用机械能守恒定律得mg-4 h= 2 mvm，解得v.= 奸， B正确。12. 答案：ACD解析：入
25、当静水速的方向与河岸垂直时，渡河的时间最短，则最短时间t = - = s = 20s，故A v 5正确；BC-当合速度与河岸垂直时，船将垂直河岸过河，根据平行四边形定则知v = .v2 - V2 = *52 - 32m/s = 4m/s,则渡河的时间t = =100 s = 25s，故 B 错误，C 正确;合 c sv合 4D. 因为两个分运动是匀速直线运动，则合运动是匀速直线运动，不改变船的行驶方向，船过河一 定走一条直线，故D正确。故ACD。13. 答案：AC 解析：P、Q两小球在坡面上运动过程中所受的合力均为mg sin 9，由动量定理可知，相同时间内动量变化量相等，重力的功率为P =
26、mg sin 9 x v, v = g sin 9 x t，P、Q两小球所受重力的瞬时功率相等，故选项A正正确，选项B错误；由L = 1 g sin 9x 12可知t =2，故选项C正确；由2g sin 911X2X = vt,y = 2 g sin9 x 12可得y = 5gsin9 x 一，可知当P的速度变为原来的2倍时，两小球在E处相 遇，故选项D错误。14. 答案：BD解析：本题考查平抛运动规律。若小球恰好落在斜面菌的中点，则下落的竖直高度为h，由1 h =1 gt2可得运动时间/ =h，A项错误；因为，又v0t，解得初速度大小丁 2，tan 9八vB项正确；小球垂直打在斜面AB上时，
27、有tan9 = 丁，yX Vt 23=2tan9 =2，由几何关系可8知y + X tan9 = h，解得y = h，C项错误，D项正确。1715. 答案：ABD解析：AB、角速度较小时，物块各自受到的静摩擦力提供向心力，绳中无拉力，根据牛顿第二定律随着角速度增大，+ mg = mO2R，B可得：f = mo2R，因为RA RB，所以物块B与圆盘间的静摩擦力先达到最大值 轻绳出现拉力，拉力和最大静摩擦力的合力提供向心力，对物块B分析：f解得F = m2R 一 mg结合图像可知：RB = 2m，|1= 0.1，故AB正确;C、当 o=1rad/s 时，绳中的拉力 F = mO2RB -mg =
28、1x 12 x 2N - 0.1x 1x 10N = 1N，在对 A 分析， 根据牛顿第二定律可得：F+ f = mo 2火人，解得f = 0，故C错误;D、当A恰好要相对圆盘发生滑动时，其摩擦力为最大值且方向沿半径向外，对A分析，根据牛顿第二定律可得：F -Rmg = mO2Ra高中试题此时对B分析：F + mg = mwR，联立解得：s=2rad/s，故D正确;故选：ABD。16. 答案：BC 解析：当小球刚离开圆锥筒时，设绳子与竖直方向的夹角为。，根据牛顿第二定律有mg tan 0 = mL sin 0 2离开圆锥筒时的临界角速度0 = Lcos0，0相同，可知绳子长的临界角速度较小，所
29、以当角速度慢慢增大时，一定是低的那个球先离开圆锥筒，A项错误，B项正确；两个球都离开圆锥筒后，设绳子与竖直方向的夹角为a,两球的角速度相同，根据少=一知，L cos aL cos a相同，即它们的高度相同，C项正确；两个球都离开圆锥筒后，由于L cos a相同，绳长不 同，则两段绳子与竖直方向的夹角a不同，根据平行四边形定则知，两段绳子的拉力不同，D项错 误。17. 答案：BD解析：球在水平面内做匀速圆周运动，合外力指向圆心，对A进行受力分析可知，A受重力，静摩 擦力方向沿框架向上，框架对A的弹力方向可能垂直框架向下，也可能垂直框架向上，选项A错误。 对B受力分析可知，要使合力水平向右，框架对
30、B的弹力方向一定垂直框架向上，选项B正确。若 A与框架间没有摩擦力，则A只受重力和框架对A的弹力，两个力的合力方向不可能水平向左，选 项C错误。A、B两球匀速转动的角速度相等，半径也相等，根据F = mo2r，可知两球的合力大小 相等，选项D正确。18. 答案：(1)设小明的质量为m在滑梯滑行过程中加速度大小为a，运动时为/0则根据牛顿第二定律得mgsin0 -目mgcos0 = mahsin 0L = at 22 o解得 t =、J5 s(2)小杰先做平抛运动，设运动的水平位移为x，竖直位移为y，在滑梯上落点与出发点之间的距离为s，运动时间为t1，贝y = 2弭tan 0 =x解得 t1 =
31、 0.3 ss = * + 2 解得 s = 4 m小杰落到滑梯后做匀加速直线运动，设在滑梯上运动时间为七，则有,1 “L - s = vt + at 2设小杰从滑梯顶端跳出至滑到滑梯底端所需时间为t， 则t = t+七解得t = 1.8 s19. 答案：解：（1）小球刚好能够通过最高点时，恰好只由重力提供向心力，故有 mg = mL ；解得 vi = xgL = 2m/s ；（2）小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，拉力和重力的合力提供向心力，v 2则有 F + mg = mL，解得 F = 15 N ；由牛顿第三定律得：小球对绳的拉力弓=15N，方向竖直向上。20. 答案：（1） 5m/s （2） 0.375解析：（1）小球沿桌面边缘飞出后做平抛运动，竖直方向：h = 2gt2水平方向：X = V0由几何关系，落地点到桌面和转盘共同圆心的距离s = *2+X2+h2联立解得V0 =、;5 m/s（2）对小球进行受力分析，设绳子拉力大小为T，方向与半径R的夹角为则 sin 0 =Rv 2小球做圆周运动的向心力由绳子的拉力与摩擦力的合力提供。故尸cos 9 = mXRT sin 9 = ff = P mg联立解得R = 0.375
