专辑04 曲线运动-2021年高考上海市高三下学期5月二模物理试题汇编（解析版）

2021 年高考上海市高三下学期 5 月二模物理试题汇编 专题 04 曲线运动 1、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）质量均为 m 的小球 A 和 B 分别用不可伸长的轻绳悬在等高 的 O1 和 O2 点，A 球的悬线比 B 球的悬线长，把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，小球到达最 低点时，其向心力的关系为（ ） A. FAFB D. FA=FB=mg 【答案】B 【解析】 对于任意一球由最高点摆到最低点的过程，根据机械能守恒得 21 2mgL mv 解得最低点： 2v gL 再根据向心力公式可得 22 ( 2 ) 2m gLvF m mgL L    则说明向心力与绳长无关，均为 2mg，即 FA=FB，故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 2、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）如图所示，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直 平面内做匀速圆周运动。衣物经过洗衣机上 abcd 四个位置中，脱水效果最好的是（ ） A. a B. b C. c D. d 【答案】B 【解析】 衣物随滚筒一起做匀速圆周运动，它们的角速度是相等的 在 a 点，根据牛顿第二定律可知 1 2 Nmg F m R  解得 1 2 NF m R mg  在 b 点，根据牛顿第二定律可知 2 2 NF mg m R  解得 2 2 NF m R mg  在 cd 两点，根据牛顿第二定律可知 2 NF m R 可知衣物对滚筒壁的压力在 b 位置最大，脱水效果最好 故选 B。 3、（2021·上海市普陀区高三下学期 5 月二模）大喇叭滑梯是游客非常喜爱的大型水上游乐设施。如图所 示，一次最多可坐四人的浮圈从高为 h 的平台由静止开始沿滑梯滑行，到达底部时水平冲入半径为 R 、开 口向上的碗状盆体中，做半径逐渐减小的圆周运动。重力加速度为 g ，下列说法正确的是（ ） A. 人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于超重状态 B. 人和浮圈刚进入盆体时的速度大小为 2gh C. 人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力指向其运动轨迹的内侧 D. 人和浮圈进入盆体后，所受支持力与重力的合力大于所需的向心力 【答案】D 【解析】 A．由于人和浮圈沿滑梯下滑过程中有向下的分加速度，所以人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于失重状态，故 A 错误。 B．若不考虑摩擦阻力，根据机械能守恒有 21 2mgh mv 可得 2v gh 。由于人和浮圈沿滑梯下滑过程中受到了阻力作用，所以人和浮圈刚进入盆体时的速度一定 小于 2gh ，故 B 错误。 C．人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力为滑动摩擦力，与运动方向相反，故 C 错误。 D．人和浮圈进入盆体后做半径逐渐减小的圆周运动，为向心运动，其所受支持力与重力的合力大于所需的 向心力，故 D 正确。 故选 D。 4、（2021·上海市宝山区高三下学期 5 月二模）将自行车转弯近似看成它绕某个定点 O（图中未画出）做 圆周运动。如图所示为自行车转弯过程中某时刻的俯视图，A 点、B 点分别为自行车前、后轮轴中心上的点， 虚线表示前、后轮转弯的轨迹，则 A 点和 B 点的（ ） A. 线速度相同 B. 角速度相同 C. 向心加速度相同 D. 线速度、角速度和向心加速度都不同 【答案】B 【解析】 B．将自行车转弯近似看成它绕某个定点 O（图中未画出）做圆周运动，则相当于轴同一转轴转动，所以 A 点和 B 点具有相同的角速度，则 B 正确； ACD．但是 A 点和 B 点到圆心的距离不相等，则轨道半径不同，所以线速度不同，向心加速度也不同，且 线速度与向心加速度的方向也不同，所以 ACD 错误； 故选 B。 5、（2021·上海市虹口区高三下学期 5 月二模）汽车在转弯处通常要限速行驶。若弯道处的路面水平，则 汽车转弯时，所需的向心力由_________________提供。已知车辆与地面间的动摩擦因数为 0.1 左右，转弯 半径大约为 144m，则该转弯处限速 40km/h 的理由是：___________（g 取 10m/s2）。 【 答 案 】 (1). 静 摩 擦 力 (2). 由 牛 顿 定 律 2 mvmg m R   计 算 出 最 大 安 全 速 度 vm= gR =12m/s=43.2km/h，综合雨雪天气和车辆性能等因数，限速 40km/h 较为合理。 【解析】 [1]汽车转弯时受重力、支持力和静摩擦力的作用，重力与支持力相平衡，静摩擦力提供转弯所需的向心力； [2]最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，由牛顿定律有 2 mvmg m R   计算出最大安全速度 mv gR =12m/s=43.2km/h 综合雨雪天气和车辆性能等因数，限速 40km/h 较为合理。 6、（2021·上海市黄浦区高三下学期 5 月二模）火车在直道上行驶时，两侧的车轮以等大的轮半径分别在 两边的轨道上滚动；若列车向左转弯，由于惯性，车体会偏向右侧，导致右侧车轮与轨道接触点处的车轮 半径较大，如图所示（从车尾看）。此时两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度ω左______ω右、线速度 v 左 ______v 右。（均选填“大于”，“小于”或“等于”） 【答案】 (1). 等于 (2). 小于 【解析】 [1]两轮与轨道接触点以及轮轴属于同轴转动，所以ω左等于ω右； [2]由于 r r右左< ，根据 v r 可知 v 左小于 v 右。 7、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）半径 50m 的摩天轮匀速转动，周期为 1200s。座舱经过底 部弧长 5m 的范围为下客区域，则舱内乘客有______s 时间出舱。若乘客能感受到的最小加速度约 0.02m/s2， 则乘客在乘坐该摩天轮时______（选填“能”或“不能”）感受到因转动而产生的加速度。 【答案】 (1). 19.1 (2). 不能 【解析】 [1]摩天轮边缘的线速度为 2 0.262m/srv T   舱内乘客能出舱的时间为 19.1sst v   [2]摩天轮边缘的向心加速度大小为 2 2 20.0014m/s 0.02m/sva r    则乘客在乘坐该摩天轮时不能感受到因转动而产生的加速度。 8、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）如图，轻质弹簧一端固定，另一端连接套在水平光滑杆上 的小球 A，A 以 O 点为平衡位置振动。小球 B 在竖直平面内以 O′为圆心做匀速圆周运动（O 与 O′在同一竖 直线上），角速度为ω，半径为 R。用竖直向下的平行光照射小球 B，可以观察到小球 B 在水平杆上的“影 子”和小球 A 在任何瞬间都重合。由此可知：小球 A 的振动周期为________，小球 A 的最大加速度大小为 ________。 【答案】 (1). 2  (2). ω2R 【解析】 [1]小球 B 在水平杆上的“影子”和小球 A 在任何瞬间都重合，则小球 B 在水平方向上的影子的速度时刻与小 球 A 的速度相等，小球 A 振动周期与小球 B 做匀速圆周运动周期相等即 2T   [2]小球 B 做匀速圆周运动线速度为 v= ω r 加速度为 2 2va RR   在水平方向上 B 的加速度水平分量与 A 的加速度相同，当小球 A 到达最左端和最右端时的加速度最大，此 时 B 的加速度水平分量恰好等于其向心加速度，即小球 A 的最大加速度与小球 B 做匀速圆周运动的向心加 速度相等为ω2R。