高考物理新力学知识点之曲线运动全集汇编附答案(1)

高考物理新力学知识点之曲线运动全集汇编附答案(1)
一、选择题
1．某投掷游戏可简化为如图所示的物理模型，投掷者从斜面底端A正上方的某处将小球以速度v0水平抛出，小球飞行一段时间后撞在斜面上的P点，该过程水平射程为x，飞行时间为t，有关该小球运动过程中两个物理量之间的图像关系如a、b、c所示，不计空气阻力的影响，下面叙述正确的是（）
A．直线a是小球的竖直分速度随离地高度变化的关系
B．曲线b可能是小球的竖直分速度随下落高度变化的关系
C．直线c是飞行时间t随初速度v0变化的关系
D．直线c是水平射程x随初速度v0变化的关系
2．如图所示，两根长度不同的细绳，一端固定于O点，另一端各系一个相同的小铁球，两小球恰好在同一水平面内做匀速圆周运动，则（）
A．A球受绳的拉力较大
B．它们做圆周运动的角速度不相等
C．它们所需的向心力跟轨道半径成反比
D．它们做圆周运动的线速度大小相等
3．公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥,如图，汽车通过凹形桥的最低点时（）
A．车的加速度为零，受力平衡B．车对桥的压力比汽车的重力大
C．车对桥的压力比汽车的重力小D．车的速度越大，车对桥面的压力越小4．小船横渡一条两岸平行的河流，水流速度与河岸平行，船相对于水的速度大小不变，船头始终垂直指向河岸，小船的运动轨迹如图中虚线所示。

则小船在此过程中（）
A．无论水流速度是否变化，这种渡河耗时最短
B．越接近河中心，水流速度越小
C．各处的水流速度大小相同
D ．渡河的时间随水流速度的变化而改变
5．一个人在岸上以恒定的速度v ，通过定滑轮收拢牵引船上的绳子，如图所示，当船运动到某点，绳子与水平方向的夹角为α时，船的运动速度为（ ）
A ．υ
B ．cos v
C ．v cosα
D ．v tanα
6．如图，abc 是竖直面内的光滑固定轨道，ab 水平，长度为2R ：bc 是半径为R 的四分之一的圆弧，与ab 相切于b 点．一质量为m 的小球．始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a 点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g ．小球从a 点开始运动到其他轨迹最高点，机械能的增量为
A ．2mgR
B ．4mgR
C ．5mgR
D ．6mgR
7．如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为，a 是它边缘上的一点。

左侧是一轮轴，大轮的半径为，小轮的半径为。

b 点在大的边缘轮上，c 点位于小轮上。

若在传动过程中，皮带不打滑。

则（ ）
A ．a 点与c 点的角速度大小相等
B ．b 点与c 点的角速度大小相等
C ．b 点与c 点的线速度大小相等
D ．a 点与c 点的向心加速度大小相等
8．如图所示，物体A 和B 的质量均为m ，且分别与跨过定滑轮的轻绳连接（不计绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦），在用水平变力F 拉物体B 沿水平方向向右做匀速直线运动的过程中，下列说法正确的是
A ．物体A 也做匀速直线运动
B ．物体A 做匀加速直线运动
C．绳子对物体A的拉力等于物体A的重力
D．绳子对物体A的拉力大于物体A的重力
9．如图所示，歼-15沿曲线MN向上爬升，速度逐渐增大，图中画出表示歼-15在P点受到合力的四种方向，其中可能的是
A．①B．②C．③D．④
10．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由N向M行驶速度逐渐减小。

图A，B，C，D 分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是（）
A．
B．
C．
D．
11．甲、乙两球位于同一竖直直线上的不同位置，甲比乙高h，如图所示。

将甲、乙两球分别以v1、v2的速度沿同一水平方向抛出，不计空气阻力，在下列条件下，乙球可能击中甲球的是（）
A．同时抛出，且v1＜v2
B．甲先抛出，且v1＜v2
C．甲先抛出，且v1＞v2
D．甲后抛出，且v1＞v2
12．一位网球运动员以拍击球，使网球沿水平方向飞出，第一只球落在自己一方场地的B 点，弹跳起来，刚好擦网而过，落在对方场地的A点，第二只球直接擦网而过，也落在A 点，如图。

设球与地面的碰撞后，速度大小不变，速度方向与水平地面夹角相等，其运动过程中阻力不计，则第一只球与第二只球飞过网C处时水平速度大小之比为
A．1:1B．1:3C．3:1D．1:9
13．如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向．图中画出从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的，不计空气阻力，则
（）
A．b的飞行时间比c的长
B．a的飞行时间比b的长
C．b的水平初速度比 c的大
D．a的水平速度比b的小
14．把一个小球放在光滑的玻璃漏斗中，晃动漏斗，可使小球沿漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动．如图所示，关于小球的受力情况，下列说法正确的是（）
A．重力、漏斗壁的支持力
B．重力、漏斗壁的支持力及向心力
C．重力、漏斗壁的支持力、摩擦力及向心力
D．小球受到的合力为零
15．如图所示，粗糙程度处处相同的半圆形竖直轨道固定放置，其半径为R，直径POQ水平。

一质量为m的小物块（可视为质点）自P点由静止开始沿轨道下滑，滑到轨道最低点N时，小物块对轨道的压力大小为2mg，g为重力加速度的大小。

则下列说法正确的是（）
A．小物块到达最低点N时的速度大小为2gR
B．小物块从P点运动到N点的过程中重力做功为mgR
C．小物块从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功为mgR
D．小物块从P点开始运动经过N点后恰好可以到达Q点
16．游船在汉江中从西向东匀速直线航行，船上的人正相对于船以1 m/s的速度匀速升起一面旗帜（竖直向上）。

当他用20 s升旗完毕时，船匀速行驶了60 m，那么旗相对于岸的速度大小为
A．10m/s B．3 m/s C．5m/s D．1 m/s
17．在河面上方的岸上有人用长绳拴住一条小船，开始时绳与水面的夹角为30°。

人以恒定的速率v拉绳，使小船靠岸，那么（）
A．小船的速率是增大的
B．小船的速率也是恒定的
C．小船的速率是减小的
D．小船的速率是均匀增大的
18．一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的3/4，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为;
A．15 m/s B．20 m/s
C．25 m/s D．30 m/s
19．一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示。

小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为（）
A．tanθB．2tanθC．
1
tanθ
D．
1
2tanθ
20．如图所示，水平地面上不同位置的三个物体沿三条不同的路径抛出，最终落在同一点，三条路径的最高点是等高的，若忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（）
A ．沿路径3抛出的物体落地的速率最大
B ．沿路径3抛出的物体在空中运动的时间最长
C ．三个物体抛出时初速度的竖直分量相等，水平分量不等
D ．三个物体抛出时初速度的水平分量相等，竖直分量不等
21．一物体在以xOy 为直角坐标系的平面上运动，其运动规律为x =－2t 2－4t ，y =3t 2＋6t （式中的物理量单位均为国际单位），关于物体的运动，下列说法正确的是（ ） A ．物体在x 轴方向上做匀减速直线运动
B ．物体运动的轨迹是一条直线
C ．物体在y 轴方向上做变加速直线运动
D ．物体运动的轨迹是一条曲线
22．如图，人沿平直的河岸以速度v 行走，且通过不可伸长的绳拖船，船沿绳的方向行进，此过程中绳始终与水面平行．当绳与河岸的夹角为α，船的速率为
A ．sin v α
B ．sin v α
C ．cos v α
D ．cos v α
23．如图所示，长为0.5m 的轻质细杆,一端固定一个质量为2kg 的小球，使杆绕O 点在竖直平面内做圆周运动，小球通过最高点的速率为2m/s ，g 取10m/s 2。

关于球在不同位置受杆的作用力，下列判断正确的是
A ．小球通过最高点时，杆对小球向下的拉力大小是16N
B ．小球通过最高点时，杆对小球向上的支持力大小是4N
C ．小球通过最低点时，杆对小球向上的拉力大小是32N
D ．小球通过最低点时，杆对小球向上的拉力大小是30N
24．质量为2kg 的物体在水平面内做曲线运动，已知x 方向的位移-时间图像和y 方向的速度-时间图像分别如图甲、乙所示。

下列说法正确的是
A ．质点初速度的方向与合外力方向垂直
B ．3s 末质点速度大小为10m/s
C ．质点的初速度大小为6m/ s
D ．质点所受的合外力大小为2N
25．质量为m 的飞机以恒定速率v 在空中水平盘旋，其做匀速圆周运动的半径为R ，重力加速度为g ，则空气对飞机的作用力大小为（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．设离地的高度为h ，抛出点的高度H ，根据2
2()y v g H h =-）得，竖直分速度 22y v gH gh =-
知竖直分速度与离地的高度h 不是一次函数关系．故A 错误．
B ．设下落的高度为h ，则
2y v gh =可知曲线b 可能是小球竖直分速度随下落高度变化的关系．故B 正确．
C ．设抛出点的高度为H ，则
2012
tan H gt v t
θ-
= 可知飞行时间与初速度的关系不是线性关系．故C 错误．
D ．根据0x v t =知，因为小球落在斜面上的时间不是定量，则水平射程与初速度的关系不
是线性关系．故D 错误．
故选B 。

2．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
设绳子与竖直方向之间的夹角为θ，
A ．小球在竖直方向上的合力等于零，有
cos mg F θ=
解得
cos mg F θ
= A 球与竖直方向上的夹角大，故A 球受绳子的拉力较大，A 正确；
B ．根据牛顿第二定律可得
2tan sin mg m l θωθ=
两球的竖直高度相同，即cos l θ相同，则ω相同，故B 错误；
C ．向心力等于合外力，即
tan r F mg mg h
θ==向 与r 成正比，C 错误；
D ．圆周运动的线速度
sin v l ωθ=
角速度相同，半径不同，则线速度不等，D 错误。

故选A 。

3．B
解析：B
【解析】
【详解】
A 、汽车做圆周运动，速度在改变，加速度一定不为零，受力一定不平衡，故A 错误． BC 、汽车通过凹形桥的最低点时，向心力竖直向上，合力竖直向上，加速度竖直向上，根据牛顿第二定律得知，汽车过于超重状态，所以车对桥的压力比汽车的重力大，故
B 正确，
C 错误．
D 、对汽车，根据牛顿第二定律得：2
v N mg m R
-=，则得2v N mg m R =+，可见，v 越大，路面的支持力越大，据牛顿第三定律得知，车对桥面的压力越大，故D 错误． 故选B .
【点睛】
解决本题的关键搞清做圆周运动向心力的来源，即重力和支持力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律进行求解．
4．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
AD ．由于船头始终垂直指向河岸，这种渡河方式耗时最短，无论水流速度是否变化，渡河的时间不变，故A 正确，D 错误；
BC ．从轨迹曲线的弯曲形状上可以知道，小船先具有向下游的加速度，小船后具有向上游的加速度，故加速度是变化的，由于水流是先加速后减速，即越接近河岸水流速度越小，故B 、C 错误；
故选A 。

5．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
船运动的速度是沿绳子收缩方向的速度和绕定滑轮的摆动速度的合速度，如图
根据平行四边形定则有
v v cos α
=
船 故选B 。

6．C
解析：C
【解析】
本题考查了运动的合成与分解、动能定理等知识，意在考查考生综合力学规律解决问题的能力．
设小球运动到c 点的速度大小为v C ，则对小球由a 到c 的过程，由动能定理得：F ·
3R -mg R =12
mv c 2，又F =mg ，解得：v c 2=4gR ，小球离开c 点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作用力下做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知，小球离开c 点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g ，则由竖直方向的运动可知，小球从离开c 点到其轨迹最高点所需的时间为:t =v C /g g R
a =g ，在
水平方向的位移为x=1
2
at2=2R．由以上分析可知，小球从a点开始运动到其轨迹最高点的
过程中，水平方向的位移大小为5R，则小球机械能的增加量△E=F·5R=5mgR，选项C正确ABD错误．
【点睛】此题将运动的合成与分解、动能定理有机融合，难度较大，能力要求较高．7．B
解析：B
【解析】
【详解】
AD. a点与c点用皮带联结，线速度大小相等，但两都的半径不等，由可知a点与c 点的角速度大小不相等；由可知a点与c点的向心加速度大小不相等；故AD错
误；
B C. b点与c点共轴，所以b点与c点的角速度大小相等，但两者的半径不相等，所以b点与c点的线速度大小不相等，故B正确，C错误；
8．D
解析：D
【解析】
【详解】
AB、将B物体的速度v B进行分解如图所示,则v A=v B cosα,α减小,v B不变,则v A逐渐增大，说明A物体向上做加速运动，故A错误、B错误；
CD、设绳子对A的拉力大小为T，由牛顿第二定律T−mg=ma，可知绳子对A的拉力
T>mg，则物体A处于超重状态．故C错误、D正确．
故选D．
【点睛】
将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度等于A的速度，根据平行四边形定则判断A的速度如何变化，从牛顿第二定律可知绳子对A的拉力与重力的关系．
9．B
解析：B
【解析】
【详解】
物体做曲线运动时，合力指向轨迹的内侧，故③④错误；因为飞机的速度增大，故合力应与速度方向（沿轨迹切线方向）的夹角为锐角，所以①错误②正确；综上可知B 正确，ACD 错误。

故选B 。

10．B
解析：B 【解析】 【详解】
AD.由曲线运动条件知，物体所受合外力必须在曲线凹侧，故AD 错误；
BC.曲线运动中某点的速度方向为该点的切线方向，又因为汽车速度减小，作减速运动，减速曲线运动合外力和速度成钝角，故B 正确，C 错误; 故选B 。

11．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
两球做平抛运动，竖直方向上做自由落体运动，甲球竖直高度大，根据
212
h gt =
可知
12t t >
所以两球在同一高度相遇，甲球需要先抛出，两球水平位移相同，水平方向做匀速直线运动，根据
0x v t =
可知
12v v <
ACD 错误，B 正确。

故选B 。

12．B
解析：B 【解析】 【详解】
由平抛运动的规律可知，两球分别被击出至各自第一次落地的时间是相等的。

由于球与地面的碰撞是完全弹性碰撞，设第二球自击出到落到A 点时间为t ，第一球自击出到落到A 点的时间为3t ；由于一、二两球在水平方向均为匀速运动，水平位移x 大小相等，设它们
从O 点出发时的初速度分别为v 1、v 2，由x=v 0t 得：v 2=3v 1；所以有121 3
v v ＝，所以两只球
飞过球网C 处时水平速度之比为1：3，故B 正确，ACD 错误。

13．C
解析：C 【解析】 【详解】
A 、
B 、根据212
h gt =
，得t =b 、c 下落的高度相同，大于a 的高度，可知a 的飞行
时间比b 的短，b 、c 的运动时间相同，故A 、B 错误；
C 、b 、c 的运动时间相同，b 的水平位移大于c 的水平位移，根据x =v 0t 知，b 的初速度大于c 的初速度；故C 正确.
D 、a 、b 相比较，因为a 的飞行时间短，但是水平位移大，根据x =v 0t 知，a 的水平初速度大于b 的水平初速度；故D 错误. 故选C.
14．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
小球受重力和支持力两个力的作用，靠两个力的合力提供向心力，向心力找不到施力物体，是做圆周运动所需要的力，靠其它力提供．故A 正确，BCD 错误． 故选A ．
15．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．设小物块到达最低点N 时的速度大小为v ，在N 点，根据牛顿第二定律得
2
N v F mg m R
-=
据题意有
N 2F mg =
联立得
v =故A 错误；
B ．小物块从P 点运动到N 点的过程中重力做功为
W mgR =
故B 正确；
C ．小物块从P 点运动到N 点的过程，由动能定理得
2
102
f mgR W mv -=
- 解得
1
2
f W mgR =
故C 错误；
D ．由于小物块要克服摩擦力做功，机械能不断减少，所以小物块不可能到达Q 点，故D 错误。

故选B 。

16．A
解析：A 【解析】 【详解】
选河岸为参考系，船运动的速度
160
m/s 3m/s 20
=
=v 旗子相对于船竖直向上的速度为21m/s v =，故旗子相对于船的速度为
22
22121m/s 130m/s =+=+=v v v
故A 正确，BCD 错误； 故选A 。

17．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
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
cos =v v θ船
则
=
cos v
v θ
船 由于人以恒定的速率v 拉绳，且夹角θ在不断增大，那么小船的速率是增大的，故A 正确，BCD 。

故选A 。

18．B
【解析】 【详解】
车对桥顶的压力为车重的3/4时；2
34v mg mg m
R -= 解得：40m R =车在桥顶对桥面没有压力时：2
1v mg m R
= 解得：120m/s v = 故B 正确；ACD 错误；故选B 19．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
物体做平抛运动，我们可以把平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动来求解，两个方向运动的时间相当。

由题意知道，物体垂直打在斜面上，末速度与斜面垂直，也就是说末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角θ，则有：
00
tan y v v v gt
θ=
= 则下落高度与水平射程之比为：
1221222tan 00
gt y gt x v t v t θ
=== 所以D 选项正确； 故选D 。

20．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
三球在竖直方向上上升的最大高度相同，根据2
2y
v h g
=知，三球抛出时初速度在竖直方向上
分量相等，根据y v t g
=
，结合对称性知，物体在空中运动的时间相等，因为小球1的水平
位移最大，时间相等，可知小球1的水平分速度最大，根据平行四边形定则知，沿路径1抛出的物体落地速率最大。

故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

21．B
解析：B 【解析】
【详解】
A ．根据匀变速直线运动的规律2
012
x v t
at =+
可知x 方向初速度和加速度分别为 m/s x v =-4
2222m/s 4m/s x a =-⨯=-
速度与加速度同向，物体在x 轴方向上做匀加速直线运动，A 错误； B ．y 方向初速度和加速度分别为
6m/s y v =
2232m/s 6m/s y a =⨯=
则初始时刻
63tan 42
y y x
x
v a v a θ=
=
=
=-- 可知初速度与加速度共线，物体运动的轨迹是一条直线，B 正确，D 错误；
C ．物体在y 轴方向上加速度恒定且与速度同向，所以物体做匀加速直线运动，C 错误。

故选B 。

22．C
解析：C 【解析】
将人的运动速度v 沿着绳子方向和垂直绳子方向正交分解，如图，由于绳子始终处于绷紧状态，因而小船的速度等于人沿着绳子方向的分速度
根据此图得：v 船=vcosα；故选C.
点睛：本题关键找到人的合运动和分运动，然后根据正交分解法将人的速度分解即可；本题容易把v 船分解而错选D ，要分清楚谁是合速度，谁是分速度．
23．B
解析：B 【解析】 【详解】
AB 、设小球在最高点时，重力刚好能提供向心力时，小球的速度为v ，根据牛顿第二定律
有2
v mg m L
=，解得5m /s v =，由于12m /s v v =<，所以杆在最高点对小球产生支持
力，方向向上，设大小为N ，由牛顿第二定律有2
1mg N m v L
-=，代入数据可得N =4N ，B
正确A 错误；
CD 、设小球运动到最低点的速度为2v ，由动能定理有22
2111222
mg L mv mv ⋅=
-，设杆对小球的拉力为F ，根据牛顿第二定律有：2
2
F mg m v L
-=，联立可得F =116N ，CD 错误．
【点睛】
当物体与杆连接在竖直平面内做圆周运动时，杆可以产生拉力与可以产生支持力，所以物体能否做完整的圆周运动的临界速度与杆出现支持力还是拉力的临界速度是不一样的，这也是本题的关键。

24．A
解析：A 【解析】 【详解】
AC 、由图甲可知，质点在x 方向上的初速度为12
4m /s 3
x v ==，沿x 方向的加速度为0；y 方向上的初速度为0，加速度：22m /s m s 6
3
2/a v t ∆=∆=
=，可知质点的初速度沿x 方向，大小为4m/s ，而加速度沿y 方向，根据牛顿第二定律可知，质点受到的合外力的方向沿y 方向，与初速度的方向垂直，A 正确C 错误；
B 、质点在x 轴方向做速度为4m/s 的匀速直线运动，在y 轴方向上做初速度为零的匀加速直线运动，质点的加速度方向沿y 轴方向，3s 末沿y 方向的分速度为6m/s ，所以3s 末质点的速度：2222364213m /s x y v v v =
+=+=，B 错误；
D 、根据牛顿第二定律可知，质点受到的合外力：F =ma =2×2=4N ，D 错误．
25．A
解析：A
【解析】飞机做圆周运动所需的向心力由重力mg 和空气对飞机的作用力F 的合力提供，
根据勾股定理： ，故A 正确；BCD 错误；
故选A。