曲线运动2023-2024学年新高考物理新题型综合特训(上海专用)(解析版)
曲线运动
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
材料一:
1.请阅读下述文字,完成下列小题:
自然界中,物体的运动是多种多样、丰富多彩的。可以根据其运动轨迹的特点,归入直线运动或曲线运动。曲线运动是十分常见的运动。当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。
(1)做曲线运动的物体,其物理量一定变化的是( )
A.速率 B.速度 C.加速度 D.合力
(2)某物体(可看做质点)做曲线运动,下列说法正确的是( )
A.该物体可能不受力
B.该物体可能处于平衡状态
C.该物体加速度一定不为0
D.该物体的加速度可能为0
(3)下列运动属于匀变速曲线运动的是( )
A.自由落体运动 B.竖直上抛运动
C.平抛运动 D.匀速圆周运动
(4)图中能正确描述平抛运动的水平位移与时间关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】(1)B
(2)C
(3)C
(4)B
【详解】(1)A.做曲线运动的物体的速率大小不一定发生变化,例如匀速圆周运动,速度大小不变,速度方向发生改变,故A错误;
B.做曲线运动的物体,速度方向沿切线方向,可知,做曲线运动的物体的速度方向在时刻发生变化,即速度一定发生变化,故B正确;
D.做曲线运动的物体,所受合力不一定发生变化,例如平抛运动,物体仅受到重力作用,合力恒定不变,故D错误;
C.根据牛顿第二定律,结合上述可知,做曲线运动的物体,加速度不一定发生变化,故C错误。
故选B。
(2)做曲线运动的物体的速度时刻发生变化,即速度的变化量不为0,根据
,
可知该物体加速度一定不为0,则该物体的合力一定不为0,即该物体不可能处于平衡状态。
故选C。
(3)A.自由落体运动是匀加速直线运动,故A错误;
B.竖直上抛运动时匀变速直线运动,故B错误;
C.平抛运动仅仅受到重力作用,加速度恒定,则平抛运动时匀变速曲线运动,故C正确;
D.匀速圆周运动的加速度大小一定,加速度方向时刻发生变化,则匀速圆周运动不是匀变速曲线运动,故D错误。
故选C。
(4)平抛运动的水平方向做匀速直线运动,根据
可知平抛运动水平方向的位移与时间关系图像是一条过原点的倾斜直线。
故选B。
材料二:
请阅读下述文字,完成下列各题。
如图所示,网球运动员将网球沿水平方向击出,网球越过球网落到对方场地。已知网球被击出时距地面的高度为,网球从被击出到落地的水平位移为。重力加速度取,不计空气阻力。
2.以地面为参考系,网球沿水平方向被击出后,在空中做( )
A.自由落体运动 B.平抛运动
C.匀速直线运动 D.匀减速直线运动
3.网球从被击出到落地所用时间为( )
A. B. C. D.
4.网球被击出时的速度大小为( )
A. B. C. D.
5.从被击出到落地的过程中,网球的( )
A.动能逐渐减小 B.动能保持不变
C.机械能逐渐变大 D.机械能保持不变
【答案】2.B 3.C 4.B 5.D
【解析】2.网球沿水平方向被击出后,不计空气阻力,具有水平初速度,只受到重力,网球在空中做平抛运动。
故选B。
3.网球在竖直方向做自由落体运动,根据位移公式有
解得,网球从被击出到落地所用时间为
故选C。
4.网球被击出时的速度大小为
故选B。
5.从被击出到落地的过程中,根据动能定理有
h逐渐增大,网球动能逐渐增大;网球在运动过程中只受到重力,只有重力做功,机械能守恒,故机械能保持不变。
故选D。
材料三:
如图所示,用一根长为L的细绳(不可伸长)与质量为m的小球相连,悬挂于一固定点O,将细绳拉直并处于水平状态,由静止释放小球,重力加速度为g,不计空气阻力。
6.小球运动到最低点时,( )
A.速度为 B.加速度为g
C.细绳受到的拉力为2mg D.小球的动能为mgL
7.从静止释放小球,到小球运动到最低点( )
A.小球受重力、细绳的拉力和向心力
B.细绳的拉力对小球做正功,使小球动能增加
C.重力对小球做正功,小球的重力势能减少
D.小球的机械能增加
【答案】6.D 7.C
【解析】6.AD.根据机械能守恒定律可知
解得小球运动到最低点的速度为
小球动能为
故A错误,D正确;
B.小球运动到最低点时
故B错误;
C.根据牛顿第二定律可得
解得
故C错误。
故选D。
7.A.从静止释放小球,到小球运动到最低点,小球受重力和细绳的拉力,故A错误;
B.下落过程中,小球的拉力始终与小球的运动方向垂直,小球拉力不做功,故B错误;
C.小球下落过程中,重力对小球做正功,小球的重力势能减少,故C正确;
D.下落过程中,只有重力做功,则小球机械能守恒,故D错误。
故选C。
材料四:
排球运动是大家非常喜爱的一种球类运动。如图所示,在比赛中,运动员会将排球击打过网。不计空气阻力,重力加速度g取。
8.以地面为参考系,排球被水平击出后,在空中做( )
A.平抛运动 B.自由落体运动
C.匀速直线运动 D.匀减速直线运动
9.排球被水平击出后约0.80s落地,排球被击打时距地面的高度约为( )
A.1.6m B.2.4m C.3.2m D.6.4m
10.排球被水平击出后,从被击出到落地的过程中( )
A.排球动能一直减小 B.排球重力势能一直增大
C.排球机械能逐渐减小 D.排球落地时间与水平初速度无关
【答案】8.A 9.C 10.D
【解析】8.以地面为参考系,排球沿水平方向被击出后,排球只受重力作用,在空中做平抛运动。
故选A。
9.排球被水平击出后约0.80s落地,排球被击打时距地面的高度约为
故选C。
10.AB.在排球被水平击出后,从被击出到落地的过程中,只有重力做正功,重力势能减小,根据动能定理可知排球的动能逐渐增大,故AB错误;
C.在运动过程中,只有重力做功,则机械能守恒,故C错误;
D.排球沿水平方向被击出后,排球只受重力作用,在空中做平抛运动,则下落时间与竖直高度有关,与水平初速度无关,故D正确。
故选D。
材料五:
一个钢球在水平面上做直线运动。从不同方向给它施加力,例如在钢球运动路线的旁边放一块磁铁,如图所示。
11.观察钢球的运动轨迹为图中弯曲虚线。钢球做曲线运动时,下列说法正确的是( )
A.速度一定不变 B.合力一定不变
C.合力一定不为零 D.加速度一定不变
12.通过观察,可以发现:做曲线运动时钢球所受合力方向( )
A.一定与运动轨迹垂直 B.一定不与运动轨迹垂直
C.一定与其运动方向相同 D.一定与其运动方向不在同一直线上
13.钢球沿曲线MN由M向N运动,途经P点时的速度为v,虚线是曲线上过P点的切线,图中P点速度方向表示正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】11.C 12.D 13.C
【解析】11.观察钢球的运动轨迹为图中弯曲虚线。钢球做曲线运动时,速度方向时刻在发生变化,故速度一定改变;钢球受到的合力一定不为0,且合力方向与速度方向不在同一直线上,且由题图可看出小球先靠近磁铁后远离磁铁,说明小球受到的合力是一直改变的,则加速度也是一直改变的。
故选C。
12.通过观察,可以发现钢球做曲线运动时,钢球所受合力方向一定与其运动方向不在同一直线上。
故选D。
13.钢球沿曲线MN由M向N运动,某一位置的速度方向在该点的切线方向上。
故选C。
材料六:
请阅读下述文字,完成下列小题。
如图所示,将拱形桥面近似看作圆弧面,一辆汽车以恒定速率通过桥面abc,其中a、c两点高度相同,b点为桥面的最高点。假设整个过程中汽车所受空气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变。
14.下列描述汽车过桥过程中的物理量,属于矢量的是( )
A.恒定速率 B.功 C.摩擦阻力 D.输出功率
15.关于汽车对桥面的压力,下列说法正确的是( )
A.在ab段汽车对桥面的压力大小不变
B.在ab段汽车对桥面的压力逐渐增大
C.在bc段汽车对桥面的压力大小不变
D.在bc段汽车对桥面的压力逐渐增大
16.关于在ab段汽车的牵引力,下列说法正确的是( )
A.保持不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.先减小后增大
17.关于在bc段汽车的输出功率,下列说法正确的是( )
A.保持不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.先减小后增大
18.关于汽车发动机做功的大小,下列说法正确的是( )
A.在ab段汽车发动机做功与bc段相等
B.在ab段汽车发动机做功比bc段少
C.在ab段汽车发动机做功比bc段多
D.无法比较
【答案】14.C 15.B 16.C 17.C 18.C
【解析】14.既有大小又有方向,运算时遵循平行四边形定则的物理量是矢量;只有大小,没有方向的物理量是标量;可知选项中,摩擦阻力是矢量,速率、功、功率是标量。
故选C。
15.汽车以恒定速率通过桥面abc,在ab段、b点、bc段受力分析如图所示。
AB.设汽车在运动过程中受到的空气阻力和摩擦阻力的总阻力为,在ab段时支持力和竖直方向的夹角为,则由牛顿第二定律可得
从过程中逐渐减小,则汽车对桥面的压力逐渐增大,故A错误,B正确;
CD.设在bc段时支持力和竖直方向的夹角为,则由牛顿第二定律可得
从过程中逐渐增大,则汽车对桥面的压力逐渐减小,故C、D错误。
故选B。
16.在ab段时汽车受到的牵引力为
从过程中逐渐减小,则在ab段汽车的牵引力逐渐减小。
故选C。
17.在bc段时汽车受到的牵引力为
从过程中逐渐增大,则在bc段汽车的牵引力逐渐减小。
在bc段汽车的输出功率
可知在bc段汽车的输出功率逐渐减小。
故选C。
18.在ab段汽车发动机要克服阻力和重力做功,在bc段汽车发动机只克服阻力做功,整个过程中汽车的动能不变,两段过程克服阻力做功相同,因此在ab段汽车发动机做功比bc段多。
故选C。
材料七:
请阅读下述文字,完成下列小题。
跳台滑雪是冬季奥林匹克运动会最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图,假设运动员从助滑道上滑下后从跳台A处沿水平方向飞出,在斜坡B处着陆。飞行过程中,运动员与斜坡间距离最大处记为C处(图中未画出)。将运动员和滑雪板整体看成质点,不计空气阻力,已知斜坡与水平方向的夹角θ=30°。
19.运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中( )
A.运动员的动能越来越大 B.运动员的动能先减小后增大
C.运动员所受重力的功率先增大后减小 D.运动员所受重力的功率先减小后增大
20.关于运动员从A处飞出后的运动,下列说法正确的是( )
A.运动员运动到C处时,速度恰好为零
B.运动员运动到C处时,加速度恰好为零
C.运动员从A处运动到C处所用时间等于从C处运动到B处所用时间
D.运动员从A处运动到C处所用时间小于从C处运动到B处所用时间
21.根据题干中已知信息,可以推出( )
A.运动员从A处沿水平方向飞出时的初速度
B.运动员从A处飞出到着陆所用的时间
C.运动员着陆点B处与起跳点A处间的距离
D.运动员在B处着陆前瞬时速度的方向
【答案】19.A 20.C 21.D
【解析】19.AB.运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中,重力始终做正功,根据动能定理可知运动员的动能越来越大,故A正确,B错误;
CD.运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中,运动员所受重力的功率为
所以重力的功率一直增大,故CD错误。
故选A。
20.AB.运动员运动到C处时,在垂直于斜坡方向的分速度为零,但合速度不为零,且加速度为g,故AB错误;
CD.将运动员的平抛运动分解为垂直于斜坡方向的类竖直上抛运动和沿斜坡向下的匀加速直线运动,根据类斜抛运动的对称性可知,运动员从A处运动到C处所用时间等于从C处运动到B处所用时间,故C正确,D错误。
故选C。
21.D.对运动员从A到B的平抛运动过程,有
则
设运动员在B处着陆前瞬时速度的方向与水平方向夹角为α,则
故D符合题意;
ABC.结合前面分析可知,假设在g已知的情况下,运动员从A处沿水平方向飞出时的初速度、运动员从A处飞出到着陆所用的时间或运动员着陆点B处与起跳点A处间的距离这三个物理量中只要知道一个就可以求出另外两个,因此仅根据题给信息无法推出以上三个物理量,故ABC不符合题意。
故选D。
材料八:
22.请阅读下述文字,完成下列小题
如图所示,一漏斗以一定角速度绕竖直轴匀速转动,一质量为m的小物块落入漏斗内,经过一段时间后,小物块随漏斗一起转动且相对漏斗内壁静止。重力加速度大小为g,漏斗壁倾斜角为θ。
(1)若漏斗内壁光滑,关于小物块受力情况下列说法正确的是( )
A.小物块可能只受重力的作用
B.小物块受重力和支持力的作用
C.小物块受重力和向心力的作用
D.小物块受重力、支持力和向心力的作用
(2)若漏斗内壁光滑,小物块随漏斗做圆周运动的向心力( )
A.大小为,方向为竖直向下
B.大小为,方向沿漏斗内壁向下
C.大小为,方向与漏斗内壁垂直且指向其竖直轴
D.大小为,方向沿水平方向且指向漏斗的竖直轴
(3)若漏斗内壁粗糙,漏斗静止时,小物块可以静止在漏斗内壁上,现使漏斗从静止开始转动,转动的角速度缓慢增大,小物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到ωm时,小物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增大到ωm的过程中,下列说法正确的是( )
A.物块所受的摩擦力随角速度ω增大,一直增大
B.物块所受的摩擦力随角速度ω增大,一直减小
C.物块所受的支持力随角速度ω增大,一直增大
D.物块所受的支持力随角速度ω增大,先减小后增大
【答案】(1)B
(2)D
(3)C
【详解】(1)小物块随漏斗一起做匀速圆周运动,当漏斗内壁光滑时,小物块受重力、支持力两个力的作用,故ACD错误,B正确;
故选B。
(2)小物块随漏斗一起做匀速圆周运动,当漏斗内壁光滑时,小物块受重力、支持力两个力的作用,合力提供所需向心力,有
方向沿水平方向且指向漏斗的竖直轴,
故选D。
(3)AB.在角速度从0缓慢增大到的过程中,对小物块受力分析可知,开始时,受到的摩擦力沿斜面向上,最后沿斜面向下,故摩擦力先减小后增大,故AB错误;
CD.当角速度较小时,此时摩擦力沿斜面向上,在竖直方向根据共点力平衡可知
由于角速度逐渐增大,逐渐减小,故逐渐增大。当角速度较大时,摩擦力沿斜面向下时,根据共点力平衡有
随角速度的增大,逐渐增大,故随角速度增大而增大。综上所述,物块所受的支持力随角速度ω增大,一直增大;C正确,D错误;
故选C。曲线运动2023-2024学年新高考物理新题型综合特训(上海专用)(原卷版)
曲线运动
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
材料一:
1.请阅读下述文字,完成下列小题:
自然界中,物体的运动是多种多样、丰富多彩的。可以根据其运动轨迹的特点,归入直线运动或曲线运动。曲线运动是十分常见的运动。当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。
(1)做曲线运动的物体,其物理量一定变化的是( )
A.速率 B.速度 C.加速度 D.合力
(2)某物体(可看做质点)做曲线运动,下列说法正确的是( )
A.该物体可能不受力
B.该物体可能处于平衡状态
C.该物体加速度一定不为0
D.该物体的加速度可能为0
(3)下列运动属于匀变速曲线运动的是( )
A.自由落体运动 B.竖直上抛运动
C.平抛运动 D.匀速圆周运动
(4)图中能正确描述平抛运动的水平位移与时间关系的是( )
A. B.
C. D.
材料二:
请阅读下述文字,完成下列各题。
如图所示,网球运动员将网球沿水平方向击出,网球越过球网落到对方场地。已知网球被击出时距地面的高度为,网球从被击出到落地的水平位移为。重力加速度取,不计空气阻力。
2.以地面为参考系,网球沿水平方向被击出后,在空中做( )
A.自由落体运动 B.平抛运动
C.匀速直线运动 D.匀减速直线运动
3.网球从被击出到落地所用时间为( )
A. B. C. D.
4.网球被击出时的速度大小为( )
A. B. C. D.
5.从被击出到落地的过程中,网球的( )
A.动能逐渐减小 B.动能保持不变
C.机械能逐渐变大 D.机械能保持不变
材料三:
如图所示,用一根长为L的细绳(不可伸长)与质量为m的小球相连,悬挂于一固定点O,将细绳拉直并处于水平状态,由静止释放小球,重力加速度为g,不计空气阻力。
6.小球运动到最低点时,( )
A.速度为 B.加速度为g
C.细绳受到的拉力为2mg D.小球的动能为mgL
7.从静止释放小球,到小球运动到最低点( )
A.小球受重力、细绳的拉力和向心力
B.细绳的拉力对小球做正功,使小球动能增加
C.重力对小球做正功,小球的重力势能减少
D.小球的机械能增加
材料四:
排球运动是大家非常喜爱的一种球类运动。如图所示,在比赛中,运动员会将排球击打过网。不计空气阻力,重力加速度g取。
8.以地面为参考系,排球被水平击出后,在空中做( )
A.平抛运动 B.自由落体运动
C.匀速直线运动 D.匀减速直线运动
9.排球被水平击出后约0.80s落地,排球被击打时距地面的高度约为( )
A.1.6m B.2.4m C.3.2m D.6.4m
10.排球被水平击出后,从被击出到落地的过程中( )
A.排球动能一直减小 B.排球重力势能一直增大
C.排球机械能逐渐减小 D.排球落地时间与水平初速度无关
材料五:
一个钢球在水平面上做直线运动。从不同方向给它施加力,例如在钢球运动路线的旁边放一块磁铁,如图所示。
11.观察钢球的运动轨迹为图中弯曲虚线。钢球做曲线运动时,下列说法正确的是( )
A.速度一定不变 B.合力一定不变
C.合力一定不为零 D.加速度一定不变
12.通过观察,可以发现:做曲线运动时钢球所受合力方向( )
A.一定与运动轨迹垂直 B.一定不与运动轨迹垂直
C.一定与其运动方向相同 D.一定与其运动方向不在同一直线上
13.钢球沿曲线MN由M向N运动,途经P点时的速度为v,虚线是曲线上过P点的切线,图中P点速度方向表示正确的是( )
A. B.
C. D.
材料六:
请阅读下述文字,完成下列小题。
如图所示,将拱形桥面近似看作圆弧面,一辆汽车以恒定速率通过桥面abc,其中a、c两点高度相同,b点为桥面的最高点。假设整个过程中汽车所受空气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变。
14.下列描述汽车过桥过程中的物理量,属于矢量的是( )
A.恒定速率 B.功 C.摩擦阻力 D.输出功率
15.关于汽车对桥面的压力,下列说法正确的是( )
A.在ab段汽车对桥面的压力大小不变
B.在ab段汽车对桥面的压力逐渐增大
C.在bc段汽车对桥面的压力大小不变
D.在bc段汽车对桥面的压力逐渐增大
16.关于在ab段汽车的牵引力,下列说法正确的是( )
A.保持不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.先减小后增大
17.关于在bc段汽车的输出功率,下列说法正确的是( )
A.保持不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.先减小后增大
18.关于汽车发动机做功的大小,下列说法正确的是( )
A.在ab段汽车发动机做功与bc段相等
B.在ab段汽车发动机做功比bc段少
C.在ab段汽车发动机做功比bc段多
D.无法比较
材料七:
请阅读下述文字,完成下列小题。
跳台滑雪是冬季奥林匹克运动会最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图,假设运动员从助滑道上滑下后从跳台A处沿水平方向飞出,在斜坡B处着陆。飞行过程中,运动员与斜坡间距离最大处记为C处(图中未画出)。将运动员和滑雪板整体看成质点,不计空气阻力,已知斜坡与水平方向的夹角θ=30°。
19.运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中( )
A.运动员的动能越来越大 B.运动员的动能先减小后增大
C.运动员所受重力的功率先增大后减小 D.运动员所受重力的功率先减小后增大
20.关于运动员从A处飞出后的运动,下列说法正确的是( )
A.运动员运动到C处时,速度恰好为零
B.运动员运动到C处时,加速度恰好为零
C.运动员从A处运动到C处所用时间等于从C处运动到B处所用时间
D.运动员从A处运动到C处所用时间小于从C处运动到B处所用时间
21.根据题干中已知信息,可以推出( )
A.运动员从A处沿水平方向飞出时的初速度
B.运动员从A处飞出到着陆所用的时间
C.运动员着陆点B处与起跳点A处间的距离
D.运动员在B处着陆前瞬时速度的方向
材料八:
22.请阅读下述文字,完成下列小题
如图所示,一漏斗以一定角速度绕竖直轴匀速转动,一质量为m的小物块落入漏斗内,经过一段时间后,小物块随漏斗一起转动且相对漏斗内壁静止。重力加速度大小为g,漏斗壁倾斜角为θ。
(1)若漏斗内壁光滑,关于小物块受力情况下列说法正确的是( )
A.小物块可能只受重力的作用
B.小物块受重力和支持力的作用
C.小物块受重力和向心力的作用
D.小物块受重力、支持力和向心力的作用
(2)若漏斗内壁光滑,小物块随漏斗做圆周运动的向心力( )
A.大小为,方向为竖直向下
B.大小为,方向沿漏斗内壁向下
C.大小为,方向与漏斗内壁垂直且指向其竖直轴
D.大小为,方向沿水平方向且指向漏斗的竖直轴
(3)若漏斗内壁粗糙,漏斗静止时,小物块可以静止在漏斗内壁上,现使漏斗从静止开始转动,转动的角速度缓慢增大,小物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到ωm时,小物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增大到ωm的过程中,下列说法正确的是( )
A.物块所受的摩擦力随角速度ω增大,一直增大
B.物块所受的摩擦力随角速度ω增大,一直减小
C.物块所受的支持力随角速度ω增大,一直增大
D.物块所受的支持力随角速度ω增大,先减小后增大
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