1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 05 曲线运动 1、 (2021(2021 浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考 浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )如图所示， 物理老师将铁锁(可看成质点) 从鼻尖处无初速度释放后，保持自己头部位置不动，忽略空气阻力。以下说法正确的是( ) A. 从最高点下摆到最低点过程中，角速度保持不变 B. 从最高点下摆到最低过程中，向心加速度可能先减小后增大 C. 铁锁刚释放时，它的加速度方向不指向圆心 O D. 铁锁第一次返回时会撞击鼻尖 【答案】C 【解析】 A铁锁(可看成质
2、点)从鼻尖处无初速度释放后，由于忽略空气阻力，做单摆运动时机械能守恒，从最高点 下摆到最低点过程中，有 2 1 2 mghmv 解得 2vgh 故速度越来越大，由 v r 可知角速度越来越大，故所以 A错误； B由圈周运动的向心加速度公式 2 n v a r 可知向心加速度一直增大，所以 B 错误； C铁锁刚释放时，由 2 n v a r 可知向心加速度为零，只有切向加速度，合加速度方向沿切线方向，所以 C正确； D由机械能守恒，回到鼻尖处时，速度为零，故不会撞击鼻尖，更不可能会很疼，所以 D错误； 故选 C。 2 2、(2021(2021江苏省名校联盟高三下学期开学考试江苏省名校联盟高三下学
3、期开学考试) )如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的 A、B两物块叠 放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( ) A. 物块 A、B的运动属于匀变速曲线运动 B. B 的向心力是 A的向心力的 2 倍 C. 盘对 B 的摩擦力是 B对 A 的摩擦力的 2倍 D. 若 B先滑动，则 B与 A之间动摩擦因数 A小于盘与 B之间的动摩擦因数 B 【答案】C 【解析】 AAB 做匀速圆周运动，向心加速度的方向始终指向圆心，是不断变化的，所以该运动不属于匀变速曲线 运动。故 A错误； B因为 A、B 两物体的角速度大小相等，根据 Fnmr2，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，
4、质量相等，则向心力相等，故 B错误。 C对 AB 整体分析有 fB2mr2 对 A 分析有 fAmr2 知盘对 B 的摩擦力是 B对 A的摩擦力的 2 倍，故 C正确。 D对 AB 整体分析有 B2mg2mrB2 解得 B B g r 对 A 分析有 AmgmrA2 解得 A A g r 因为 B先滑动，可知 B先达到临界角速度，可知 B的临界角速度较小，即 BA，故 D 错误。 故选 C。 3 3、(2021(2021湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试) )如图所示，离地面高 h处有甲、乙两个小球，甲以初 速度 2v0水平抛出，同时乙以初速度 v0沿倾角
5、为 30的光滑斜面滑下若甲、乙同时到达地面，不计空气 阻力，则甲运动的水平距离是( ) A. 3h B. 2 3h C. 2h D. h 【答案】A 【解析】 平抛运动的时间为： 2h t g ；乙在斜面下滑的加速度为：a= gsin30 0.5g根据 2hv0t+ 1 2 at2，代入数据 得：v0t= 3 2 h，甲的水平距离为 x甲=2v0t3h故 A正确，BCD错误故选 A 【点睛】解决本题的关键知道平抛运动的时间由高度决定，初速度和时间相同决定水平位移，抓住平抛运 动的时间和匀加速运动的时间相同，结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解 4、 (2021(2021 湖北省宜昌一中龙泉中学
6、高三下学期开学考试 湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试) )我国首批隐形战斗机歼-20 已形成初步战斗力 某 次演习时，在某一高度水平匀速飞行的战斗机离目标水平距离 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变为原来的 25 16 倍，飞行速度变为原来的 5 4 倍，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. 16 25 L B. 25 16 L C. 5 4 L D. 4 5 L 【答案】B 【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， 所以在竖直方
7、向上：h= 1 2 gt2，解得：t= 2h g ；在水平方向上：L=v0t=v0 2h g ；当轰炸机飞行的高度为原 来的 25 16 倍， 飞行速度为原来的 5 4 倍， 飞机投弹时距离目标的水平距离： L= 5 4 v0 25 2 16 h g = 25 16 v0 2h g = 25 16 L A. 16 25 L，与结论不相符，选项 A错误； B. 25 16 L，与结论相符，选项 B正确； C. 5 4 L，与结论不相符，选项 C错误； D. 4 5 L，与结论不相符，选项 D错误； 5 5、 (2021(2021 河南省名校联盟高三下学期开学考试 河南省名校联盟高三下学期开学考试
8、) )质量为 M的物体用细线通过光滑水平平板中央的光滑小孔 与质量为 m1m2的物体相连，如图所示，M 做匀速圆周运动的半径为 r1,线速度为 v1，角速度为 1，若将 m1 和 m2之间的细线剪断， M 仍将做匀速圆周运动， 其稳定后的运动的半径为 r2,线速度为 v2， 角速度为 2， 以下各量关系正确的是( ) A. r1=r2, v1 r1,21 C. r2 r1, v1=v2 【答案】B 【解析】 当剪断 m1和 m2之间的细线后，由于提供的向心力变小，则 M 做离心运动，半径变大，有 r2 r1,随着 m1的 升高，重力势能增加，M的动能减小，线速度减小，有 v1 v2，则可得出
9、21，选项 B 正确。 故选 B。 6 6、(2021(2021河北省宣化市一中高三下学期开学考试河北省宣化市一中高三下学期开学考试) )一固定的水平细杆上套着一个质量为 m 的圆环 A(体积 可以忽略)， 圆环通过一长度为 L的轻绳连有一质量也是 m的小球 B。 现让小球在水平面内做匀速圆周运动， 圆环与细杆之间的动摩擦因数为且始终没有相对滑动。 在此条件下， 轻绳与竖直方向夹角的最大值是 37 ， 当地重力加速度为 g，则( ) A. 小球 B对轻绳的拉力可能小于mg B. 圆环 A 对细杆的压力可能大于2mg C. 小球 B 做圆周运动的最大角速度为 5 8 g L D. 圆环与细杆之间
10、的动摩擦因数 3 8 【答案】D 【解析】 A 对小球 B 受力分析， 受重力和轻绳斜向上的拉力， 轻绳斜向上的拉力在竖直向上的分力与重力大小相等， 在水平方向的分力提供做圆周运动的向心力，可知轻绳的拉力一定大于 mg，由牛顿第三定律可知轻绳对小 球 B 的拉力与小球 B 对轻绳的拉力大小相等，故 A错误； BAB整体分析，受重力和细杆的支持力，二力平衡，所以细杆对圆环 A 的支持力等于 2mg，由牛顿第三 定律可知，圆环 A 对细杆的压力一定等于2mg，故 B 错误； C由于轻绳与竖直方向夹角最大值是 37 ，由向心力公式 2 tan37mgmr，sin37rL 解得小球 B做圆周运动的最大
11、角速度 5 4 g L 故 C 错误； D对圆环 A受力分析，受重力 mg、杆的支持力 2mg、摩擦力 f、细绳的拉力 F，可知 cos37 mg F 圆环 A在水平方向上受力平衡 2sin37mgF 解得 3 8 故 D 正确。 故选 D。 7 7、(2021(2021广东省丹阳市一中高三下学期开学考试广东省丹阳市一中高三下学期开学考试) )港珠澳大桥总长约 55公里，是世界上总体跨度最长、 钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥，也是世界公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工 程规模最庞大的桥梁如图所示的路段是一段半径约为120m的圆弧形弯道，路面水平，路面对轮胎的径向 最大静摩擦力
12、为正压力的 0.8倍，下雨时路面被雨水淋湿，路面对轮胎的径向最大静摩擦力变为正压力的 0.4倍，若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动，汽车可视为质点，取重力加速度 2 10m/sg ，下列说法 正确的是( ) A. 汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度为 2 43.2m/s B. 汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的角速度为0.6rad/s C. 晴天时，汽车以100km/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道 D. 下雨时，汽车以60km/h的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动 【答案】C 【解析】 AB 汽车通过此圆弧形弯道时做匀速圆周运动， 轨道半径120mR， 运动
13、速率72km/h20m/sv， 向心加速度为 2 2 3.3m/s v a R 角速度 1 rad/s 6 v R 故 AB错； C以汽车为研究对象，当路面对轮胎的径向摩擦力指向内侧且达到径向最大静摩擦力时，此时汽车的速率 为安全通过圆弧形弯道的最大速率 m v，设汽车的质量为m，在水平方向上根据牛顿第二定律得 2 m m mv f R 在竖直方向上有 N Fmg 径向最大静摩擦力为正压力的 0.8倍，即 mN fkF 以上三式联立解得 m 31.0m/s111.6km/hvkgR 所以晴天时汽车以100km/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道，故 C 正确； D下雨时，路面对轮胎的径向最大静摩
14、擦力变为正压力的 0.4倍，有 m 21.9m/s78.8km/hvkgR，60km/h78.8km/h 所以汽车可以安全通过此圆弧形弯道，且不做离心运动，故 D错误。 故选 C。 8 8、(2021(2021广东省惠州市广东省惠州市高三下学期开学考试高三下学期开学考试) )如图所示，为一种圆锥筒状转筒，左右各系着一长一短的绳 子挂着相同的小球，转筒静止时绳子平行圆锥面，当转筒中心轴开始缓慢加速转动，不计空气阻力，则下 列说法正确的是( ) A. 角速度慢慢增大，一定是线长的那个球先离开圆锥筒 B. 角速度达到一定值的时候两个球一定同时离开圆锥筒 C. 两个球都离开圆锥筒后，它们一定高度相同
15、D. 两个球都离开圆锥筒时两端绳子的拉力一定相同 【答案】AC 【解析】 AB设绳子与竖直方向的夹角为 ，小球刚好离开圆锥筒时，圆锥筒的支持力为 0，则有 2 tansinmgml 解得 cos g l 则绳子越长的其角速度的临界值越小，越容易离开圆锥筒，所以 A正确；B错误； C两个球都离开圆锥筒后，小球都只受重力与绳子的拉力，两小球都随圆锥筒一起转动，有相同的角速度 则有小球的高度为 coshl 代入数据解得 2 g h 所以 C正确； D小球都离开圆锥筒时绳子的拉力为 cos mg T 由于绳子长度不同，则小球离开平台时的夹角也不同，所以拉力也不相同，则 D 错误； 故选 AC。 9 9
16、、 (2021(2021 广东省惠州市高三下学期开学考试 广东省惠州市高三下学期开学考试) )如图， 一运动员将篮球从地面上方 B 点以速度 v0斜向上抛出， 恰好垂直击中竖直篮板上 A 点。后来该运动员后撤到更远的 C点投篮，仍然将球垂直击中篮板上 A 点，关 于两次投篮的比较，下列说法正确的是( ) A. 在 C点抛出速度 v0更小，同时抛射角 更大 B. 在 C点抛出速度 v0更小，同时抛射角 更小 C. 在 C点抛出速度 v0更大，同时抛射角 更大 D. 在 C点抛出速度 v0更大，同时抛射角 更小 【答案】D 【解析】 将运动倒过相当于从篮板做平抛运动，第一次抛到 B 点，第二次抛到
17、 C 点，下落的高度相同，因此运动时 间相同，竖直分速度相同，落到 C点时水平速度更大，速度与水平夹角更小，因此篮球在 C 点抛出速度 v0 更大，同时抛射角 更小。 故选 D。 1010、(2021(2021福建省罗源一中高三下学期开学考试福建省罗源一中高三下学期开学考试) )高台跳雪是冬奥会的比赛项目之一。如图所示，某高台 跳雪运动员(可视为质点)从雪道末端先后以初速度之比 vl：v2=3：4 沿水平方向飞出，不计空气阻力，则运 动员从飞出到落到雪坡上的整个过程中( ) A. 运动员先后在空中飞行的时间相同 B. 运动员先后落在雪坡上的速度方向不同 C. 运动员先后落在雪坡上动量的变化量之
18、比为 3:4 D. 运动员先后落在雪坡上动能的增加量之比为 3:4 【答案】C 【解析】 A由平抛运动规律有 2 0 1 ,tan 2 y xv t ygt x 解得 0 2tanv t g 运动员飞行的时间 t与 v0成正比，所以运动员先后在空中飞行的时间不相同。A 错误； B由平抛运动推论有速度夹角的正切值是位移夹角正切值的 2 倍， 落到雪坡上位移夹角相同，则速度的 夹角也相同。所以 B错误； C由于运动员飞行的时间 t与 v0成正比得 12 :3:4tt 运动员飞行过程，由动量定理有 mgtp 故运动员先后落在雪坡上动量的变化量之比与时间成正比为 3:4，所以 C 正确； D运动员下落
19、的高度为 2 1 2 hgt 由动能定理有 k mghE 解得 2 2 1 = 2 k Emg t 运动员先后落在雪坡上动能的增加量与时间的平方成正比，动能的增加量之比为 9:16，所以 D错误； 故选 C。 1111、(2021(2021河北省宣化市一中高三下学期开学考试河北省宣化市一中高三下学期开学考试) )如图所示，从 A 点水平抛出的小物块，到达斜面顶端 B 处时，其速度方向恰好沿斜面向下，然后沿倾角为37的固定斜面BC滑下，小物块到达 C点时速度恰好为 0，因受到微小扰动，小物块滑上与斜面BC平滑对接的四分之一光滑圆弧轨道CD上已知圆弧轨道CD 的半径0.6mR，圆心 O在 C点的正
20、下方，小物块的质量 2kgm ，平抛运动的水平位移0.3mx，斜面 BC长2.5mL，取 2 10m sg ，sin370.6 ，cos370.8 ，不计空气阻力，求： (1)小物块从A点抛出的初速度 0 v的大小； (2)小物块沿斜面BC滑下过程中克服摩擦力做的功 f W ； (3)若小物块沿圆弧轨道CD滑到 P 点时脱离轨道，求 P点离 D点的高度h 【答案】(1)2m/s(2)36.25J(3)0.4m 【解析】 (1)小物块平抛到 B点时： 0 tan37 gt v 小物块从 A运动到 B： 0 xv t 解得 0 2m sv (2)小物块平抛到 B点的速度 0 cos37 B v v 小物块从 B运动到 C： 2 1 sin370 2 fB mgLWmv 解得 W36.25J f (3)小物块运动到 P点时刚与轨道分离，对圆弧轨道压力为 0，此时： 2 cos P mv mg R 小物块由 C运动到 P： 2 1 (1 cos )0 2 P mgRmv 其中cos h R 解得： 0.4mh