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专题一 第3讲
限时:40分钟
一、选择题(本题共8小题,其中1~4题为单选,5~8题为多选)
1.(2017·陕西省宝鸡市一模)一个物体以初速度v0水平抛出,经过一段时间t后其速度方向与水平方向夹角为45°,若重力加速度为g,则t为( B )
A. B.
C. D.
[解析] 将末速度分解为水平和竖直方向的分速度,tan45°=,vy=v0,由vy=gt得t==,故B正确,ACD错误。
2.(2017·河北省定州中学4月考)如图所示,物体A和B质量均为m,且分别与轻绳连结跨过光滑轻质定滑轮,当用力F拉B沿水平面向右匀速运动过程中,绳对A的拉力的大小是( A )
A. 大于mg B. 等于F
C. 总等于mg D. 小于mg
[解析] 将B的运动分解为沿绳子方向的运动,以及垂直绳子方向运动即绕滑轮的转动,如图
解得v2=vcosθ,由于θ不断变小,故v2不断变大;由于物体A的速度等于v2,故物体
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A加速上升,加速度向上,即物体A处于超重状态,故绳子的拉力大于mg,故选A。
3.(2017·河南省商丘市二模)在离地高h处,以速度v0抛出一小球,不计空气阻力,已知h=。则小球落地时间不可能是( D )
A. B.
C. D.
[解析] 当小球竖直下抛时:h=v0t+gt2…(1)又h=…(2)两式联立解之得,t=
当小球竖直上抛时:-h=v0t-gt2 …(3)由(2)(3)联立解之得,t=
故小球落地时间介于:≤t≤,所以小球的落地时间不可能是。故选:D。
4.(2017·山西省晋城市二模) 如图所示,斜面体ABC固定在水平地面上,斜面的高AB为m,倾角为 θ=37°,且D是斜面的中点 ,在A点和D点分别以相同的初速度水平抛出一个小球,结果两个小球恰能落在地面上的同一点,则落地点到C点的水平距离为( D )
A.m B.m
C.m D.m
[解析] 设AB的高度为h,落地点到C点的距离为x,则=求得:x=m,故选D。
5.(2017·陕西省宝鸡市一模)如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒固定在地面上,圆锥筒的轴线竖直.一个小球贴着筒的内壁在水平面内做圆周运动,由于微弱的空气阻力作用,小球的运动轨迹由A轨道缓慢下降到B轨道,则在此过程中( CD )
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A.小球的向心加速度逐渐减小
B.小球运动的角速度逐渐减小
C.小球运动的线速度逐渐减小
D.小球运动的周期逐渐减小
[解析] 以小球为研究对象,对小球受力分析,小球受力如图所示:
由牛顿第二定律得:mgcotθ=ma==mrω2 可知A、B的向心力大小相等,a=gcotθ,向心加速度不变,故A错误;角速度ω=,由于半径减小,则角速度变大,故B错误;线速度v=,由于半径减小,线速度减小,故C正确;周期T=,角速度增大,则周期减小,故D正确。故选:CD。
6.(2017·重庆市一模)从水平地面上方同一高度处,使a球斜上抛,使b球平抛,且两球质量相等,初速度大小相同,最后落于同一水平地面上,空气阻力不计,在此过程中,下列说法正确的是( AC )
A.两球着地时的动能相同
B.两球着地时的动量相同
C.重力对两球所做的功相同
D.重力对两球的冲量相同
[解析] 斜上抛和平抛过程中两球都只受重力作用,只有重力做功,两物体初位置高度相同,故重力做功相同,根据动能定律,EK-EK0=WG,因为EK0=mv相同,WG相同,故两球着地时的动能相同,故A正确,C正确;两球初始高度相同,a球斜上抛,b球平抛,a球开始时具有向上的分速度,所以a运动的时间比b球运动的时间长,故重力对a球的冲量比对b球的冲量大;则落地时a
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球竖直方向的分动量大;又由于二者落地时的动能相等,则落地的速度大小相等;所以可知二者落地时速度的方向和动量的方向不同,故B错误,D错误。
7.(2017·山东省济宁市二模)如图所示,半径为R、内壁光滑的硬质小圆桶固定在小车上,小车以速度v在光滑的水平公路上做匀速运动,有一质量为m、可视为质点的光滑小铅球在小圆桶底端与小车保持相对静止。当小车与固定在地面的障碍物相碰后,小车的速度立即变为零。关于碰后的运动(小车始终没有离开地面),下列说法正确的是( BC )
A.铅球能上升的最大高度一定等于
B.无论v多大,铅球上升的最大高度不超过
C.要使铅球一直不脱离圆桶,v的最小速度为
D.若铅球能到达圆桶最高点,则铅球在最高点的速度大小可以等于零
[解析] 小球与车原来有共同速度,当小车遇到障碍物突然停止后,小球由于惯性会继续运动,冲上圆弧槽,有两种可能:一是速度较小,滑到某处速度为0,由机械能守恒定律有:mv2=mgh,解得,最大高度h=;另一可能速度较大,小球到达圆弧最高点做完整的圆周运动,或没有到达最高点就离开弧面而做斜抛运动,则在最高点还有水平速度,由机械能守恒定律可知小球所能达到的最大高度要小于,故A错误,B正确;要使铅球一直不脱离圆桶,则在最高点重力完全充当向心力,故有mg=m,此时小球最高点的最小速度为 v′=。从最低点到最高点,由机械能守恒定律有 mg·2R=mv2-mv′2,解得v=,即要使铅球一直不脱离圆桶,v的最小速度为,故C正确;由上分析知,铅球能到达圆桶最高点,则铅球在最高点的速度大小最小为。故D错误。故选:BC。
8.(2017·吉林省实验中学二模)如图,质量为m的小球从斜轨道高h处由静止滑下,然后沿竖直圆轨道的内侧运动。已知圆轨道的半径为R,不计一切摩擦阻力,重力加速度为g。则下列说法正确的是( BC )
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A.当h=2R时,小球恰好能到达最高点M
B.当h=2R时,小球在圆心等高处P时对轨道压力为2mg
C.当h≤R时,小球在运动过程中不会脱离轨道
D.当h=R时,小球在最低点N时对轨道压力为2mg
[解析] 在圆轨道的最高点M,由牛顿第二定律有:mg=m,得:v0=
根据机械能守恒得:mgh=mg·2R+mv,解得:h=2.5R,故A错误;当h=2R时,小球在圆心等高处P时速度为v,根据机械能守恒得:mg·2R=mgR+mv2 ,小球在P时,有:N=m,联立解得 N=2mg,则知小球在圆心等高处P时对轨道压力为2mg,故B正确;当h≤R时,根据机械能守恒得知小球在圆轨道上圆心下方轨道上来回运动,在运动过程中不会脱离轨道,故C正确;当h=R时,设小球在最低点N时速度为v′,则有: mgR=mv′2在圆轨道最低点,有:N′-mg=m,解得:N′=3mg,则小球在最低点N时对轨道压力为3mg,故D错误.故选:BC。
二、(本题共2小题,需写出完整的解题步骤)
9.如图所示,质量为m的小物块从高为h的坡面顶端由静止释放,滑到粗糙的水平台上,滑行距离l后,以v=1 m/s的速度从边缘O点水平抛出,击中平台右下侧挡板上的P点。以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系,挡板形状满足方程y=x2-6(单位为m),小物块质量m=0.4 kg,坡面高度h=0.4 m,小物块从坡面上滑下时克服摩擦力做功1 J,小物块与平台表面间的动摩擦因数μ=0.1,g取10 m/s2。求:
(1)小物块在水平台上滑行的距离l;
(2)P点的坐标。
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[解析] (1)对小物块,从释放到O点过程中
mgh-Wf-μmgl=mv2
解得l=1 m
(2)小物块从O点水平抛出后满足y=-gt2①
x=vt②
由①②解得小物块的轨迹方程y=-5x2③
又有y=x2-6④
由③④得x=1 m,y=-5 m⑤
所以P点坐标为(1 m,-5 m)
10.(2017·江苏南京二模)某电视台推出的大型群众娱乐节目很受人们喜爱,其中的部分路段可简化为如图所示的模型,AB段为一半径R=0.2m的光滑圆形轨道,EF为一倾角为30°的足够长的光滑斜面,斜面上有一质量为0.1 kg的薄木板CD,开始时木板被锁定。一质量也为0.1kg的物块从A点由静止开始下滑,通过B点后被水平抛出,经过一段时间后恰好以平行于薄木板的方向滑上木板,在物块滑上木板的同时木板解除锁定。已知物块与薄木板间的动摩擦因数为μ=。取g=10m/s2,求:
(1)物块到达B点时对圆形轨道的压力大小;
(2)物块做平抛运动的时间;
(3)若下滑过程中某时刻物块和木板达到共同速度,则这个速度为多大?
[解析] (1)物块从A到B由动能定理得mgR=mv①
解得v0==2 m/s②
在B点由牛顿第二定律得
FN-mg=m③
解得FN=mg+m=3 N④
由牛顿第三定律可知物块对轨道的压力为3 N。⑤
(2)设物块到达斜面的坚直速度为vy,则tanθ=⑥
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vy=gt⑦
解得t= s。⑧
(3)设物块与木板的共同速度为v′,物块在E点的速度v== m/s⑨
对物块,v′=v+a1t′⑩
a1=g(sinθ-μcosθ)=2.5 m/s2⑪
对木板,v′=a2t′⑫
a2=g(sinθ+μcosθ)=7.5 m/s2⑬
解得v′=2 m/s。⑭
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