专题4 曲线运动 —2022届新高考物理2年真题与1年全真模拟训练卷（word版含答案）

2022年高考2年真题与1年全真模拟训练卷（新高考地区专用）
专题4
曲线运动
2021年高考真题
1．（2021·浙江高考真题）某一滑雪运动员从滑道滑出并在空中翻转时经多次曝光得到的照片如图所示，每次曝光的时间间隔相等。若运动员的重心轨迹与同速度不计阻力的斜抛小球轨迹重合，A、B、C和D表示重心位置，且A和D处于同一水平高度。下列说法正确的是（　　）
A．相邻位置运动员重心的速度变化相同
B．运动员在A、D位置时重心的速度相同
C．运动员从A到B和从C到D的时间相同
D．运动员重心位置的最高点位于B和C中间
2．（2020·全国高考真题）如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点。c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点。等于（　　）
A．20
B．18
C．9.0
D．3.0
3．（2021·浙江高考真题）质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，对该时刻，下列说法正确的是（　　）
A．秋千对小明的作用力小于
B．秋千对小明的作用力大于
C．小明的速度为零，所受合力为零
D．小明的加速度为零，所受合力为零
4．（2021·广东高考真题）由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆与横杆链接而成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆始终保持水平。杆绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是（
）
A．P点的线速度大小不变
B．P点的加速度方向不变
C．Q点在竖直方向做匀速运动
D．Q点在水平方向做匀速运动
5．（2020·江苏高考真题）如图所示，小球A、B分别从和l的高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和。忽略空气阻力，则（　　）
A．A和B的位移大小相等
B．A的运动时间是B的2倍
C．A的初速度是B的
D．A的末速度比B的大
6．（2020·海南高考真题）小朋友玩水枪游戏时，若水从枪口沿水平方向射出的速度大小为，水射出后落到水平地面上。已知枪口离地高度为，，忽略空气阻力，则射出的水（
）
A．在空中的运动时间为
B．水平射程为
C．落地时的速度大小为
D．落地时竖直方向的速度大小为
7．（2021·河北高考真题）如图，矩形金属框竖直放置，其中、足够长，且杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过杆，金属框绕轴分别以角速度和匀速转动时，小球均相对杆静止，若，则与以匀速转动时相比，以匀速转动时（　　）
A．小球的高度一定降低
B．弹簧弹力的大小一定不变
C．小球对杆压力的大小一定变大
D．小球所受合外力的大小一定变大
8．（2021·广东高考真题）长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡销的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的有（　　）
A．甲在空中的运动时间比乙的长
B．两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等
C．从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少
D．从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为
9．（2021·山东高考真题）如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是（　　）
A．投出物资后热气球做匀加速直线运动
B．投出物资后热气球所受合力大小为
C．
D．
10．（2020·江苏高考真题）如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为。在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为。绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
(1)重物落地后，小球线速度的大小v；
(2)重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F；
(3)重物下落的高度h。
11．（2021·山东高考真题）海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量的鸟蛤，在的高度、以的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度，忽略空气阻力。
（1）若鸟蛤与地面的碰撞时间，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力的大小F；（碰撞过程中不计重力）
（2）在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系。若海鸥水平飞行的高度仍为，速度大小在之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围。
12．（2020·浙江高考真题）小明将如图所示的装置放在水平地面上，该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道和倾角的斜轨道平滑连接而成。质量的小滑块从弧形轨道离地高处静止释放。已知，，滑块与轨道和间的动摩擦因数均为，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力。
(1)求滑块运动到与圆心O等高的D点时对轨道的压力；
(2)通过计算判断滑块能否冲出斜轨道的末端C点；
(3)若滑下的滑块与静止在水平直轨道上距A点x处的质量为的小滑块相碰，碰后一起运动，动摩擦因数仍为0.25，求它们在轨道上到达的高度h与x之间的关系。（碰撞时间不计，，）
2022年模拟训练
一、单选题
13．如图，一个人拿着一个小球想把它扔进前方一堵竖直墙的洞里，洞比较小，球的速度必须垂直于墙的方向才能进入，洞离地面的高度，人抛球出手时，球离地面高度，人和墙之间有一张竖直网，网高度，网离墙距离，不计空气阻力，，下列说法正确的是（　　）
A．只要人调整好抛球速度大小以及抛射角度，不管人站在离网多远的地方，都可以把球扔进洞
B．要使球扔进洞，人必须站在离网距离至少1m处
C．要使球扔进洞，人必须站在离网距离至少处
D．要使球扔进洞，人必须站在离网距离至少2m处
14．（2021·安徽安庆一中高三三模）如图所示，将A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经时间在空中P点相遇，已知P点与A、B两点的竖直高度为。若A、B两小球仍从原位置同时抛出，抛出的速度均增大一倍，两球经时间在Q点相遇，下列说法正确的是（　　）
A．，Q点在P点右上方
B．，Q点在P点左上方
C．，Q点在P点正上方处
D．，Q点在P点正上方处
15．如图，滑雪运动员从高度h的A点静止滑下，到达B点后水平飞出，落到足够长的斜坡滑道C点，已知O点在B点正下方，OC=CD，不计全程的摩擦力和空气阻力，若运动员从高度4h处由静止开始滑下，则运动员（　　）
A．可能落到CD之间
B．落到斜面瞬间的速度大小可能不变
C．落到斜面瞬间的速度方向可能不变
D．在空中运动的时间一定小于原来的两倍
16．（2021·青海高三三模）如图所示，竖直放置的光滑圆形轨道（带底座）质量为，半径为，轨道最低点有一个质量为的小球（球直径小于管道内径，可视为质点）。现给小球一水平初速度，使小球在竖直轨道内做圆周运动，则下列说法正确的是（已知重力加速度为）（　　）
A．当时，小球才能在竖直轨道内做圆周运动
B．小球在轨道最低、最高点时的压力大小差恒等于
C．当时，就能使轨道离开地面
D．小球从最低点运动到最高点的过程中，轨道对地面的压力一直在减小
17．（2021·重庆市第七中学校高三模拟）如图，汽车从静止开始通过缆绳将质量为m的货物从A处沿光滑斜面拉到B处，此过程中货物上升高度为h，到B处时定滑轮右侧缆绳与水平方向间夹角为θ，左侧缆绳与斜面间夹角为2θ，汽车的速度大小为v，已知重力加速度为g，则（　　）
A．此时货物的速度大小为
B．此时货物的速度大小为
C．此过程中缆绳对货物做的功为
D．此过程中货物的机械能先变大后变小
二、多选题
18．（2021·河南高三模拟）如图所示，水平圆盘可以围绕竖直轴转动。圆盘上放置两个可看作质点的小滑块和与转轴的距离为与转轴的距离为。滑块和分别用不可伸长的细绳系在竖直轴上，当圆盘静止时，与滑块和相连的细绳上的拉力都为零。滑块和的质量均为，与圆盘之间的动摩擦因数均为μ。重力加速度为，设滑动摩擦力等于最大静摩擦力。若圆盘从静止开始转动，转速缓慢増加，设绳子不会断裂，则下列说法正确的是（　　）
A．当所受拉力为时，所受拉力大小为
B．拉的细绳较拉的细绳先出现拉力
C．转盘对两滑块的摩擦力大小始终等于
D．当所受拉力为时，所受拉力大小为0
19．（2021·福建省南安第一中学高三二模）如图所示，质量均为m的物块A和B用不可伸长的轻绳连接，A放在倾角为的固定光滑斜面上，而B能沿光滑竖直杆上下滑动杆和滑轮中心间的距离为L，物块B从与滑轮等高处由静止开始下落，斜面与杆足够长，重力加速度为g。在物块B下落到绳与水平方向的夹角为的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．开始下落时，B的加速度大于gB．物块B的重力势能减小量为
C．物块A的速度小于物块B的速度D．物块B的末速度为
20．如图所示，同一竖直平面内有四分之一圆环BC和倾角为53°的斜面AC，A、B两点与圆环BC的圆心O等高。现将甲、乙小球分别从A、B两点以初速度v1、v2沿水平方向同时抛出，两球恰好在C点相碰（不计空气阻力），已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，下列说法正确的是（　　）
A．初速度v1、v2大小之比为3：4
B．若仅增大v1，则两球不再相碰
C．若v1大小变为原来的一半，则甲球恰能落在斜面的中点D
D．若只抛出甲球并适当改变v1大小，则甲球可能垂直击中圆环BC
参考答案
1．A
【解析】A．因每次曝光的时间间隔相等，而运动员在空中只受重力作用，加速度为g，则相邻位置运动员重心的速度变化均为g?t，选项A正确；
B．运动员在A、D位置时重心的速度大小相同，但是方向不同，选项B错误；
C．由图可知，运动员从A到B为4?t，从C到D的时间5?t，时间不相同，选项C错误；
D．运动员重心位置的最高点位于C点，选项D错误。
故选A。
2．B
【解析】有题意可知当在a点动能为E1时，有
根据平抛运动规律有
当在a点时动能为E2时，有
根据平抛运动规律有
联立以上各式可解得
故选B。
3．A
【解析】在最高点，小明的速度为0，设秋千的摆长为l，摆到最高点时摆绳与竖直方向的夹角为
，秋千对小明的作用力为F，则对人，沿摆绳方向受力分析有
由于小明的速度为0，则有
沿垂直摆绳方向有
解得小明在最高点的加速度为
所以A正确；BCD错误；
故选A。
4．A
【解析】A．由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°，则P点绕O点做匀速圆周运动，则P点的线速度大小不变，A正确；
B．由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°，则P点绕O点做匀速圆周运动，P点的加速度方向时刻指向O点，B错误；
C．Q点在竖直方向的运动与P点相同，相对于O点在竖直方向的位置y关于时间t的关系为
y
=
lOPsin(
+
ωt)
则可看出Q点在竖直方向不是匀速运动，C错误；
D．Q点相对于O点在水平方向的位置x关于时间t的关系为
x
=
lOPcos(
+
ωt)
+
lPQ
则可看出Q点在水平方向也不是匀速运动，D错误。
故选A。
5．AD
【解析】A．位移为初位置到末位置的有向线段，如图所示可得
，
A和B的位移大小相等，A正确；
B．平抛运动运动的时间由高度决定，即
，
则A的运动时间是B的倍，B错误；
C．平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，则
，
则A的初速度是B的，C错误；
D．小球A、B在竖直方向上的速度分别为
，
所以可得
，
即，D正确。
故选AD。
6．BD
【解析】A．根据得，运动时间
故A错误；
B．水平射程为
故B正确；
CD．竖直方向分速度为
水平分速度为
落地速度为
故C错误，D正确。
故选BD。
7．BD
【解析】对小球受力分析，设弹力为T，弹簧与水平方向的夹角为θ，则对小球竖直方向
而
可知θ为定值，T不变，则当转速增大后，小球的高度不变，弹簧的弹力不变。则A错误，B正确；
水平方向当转速较小时，杆对小球的弹力FN背离转轴，则
即
当转速较大时，FN指向转轴
即
则因
，根据牛顿第三定律可知，小球对杆的压力不一定变大。则C错误；
根据
可知，因角速度变大，则小球受合外力变大。则D正确。
故选BD。
8．BC
【解析】A．由平抛运动规律可知，做平抛运动的时间
因为两手榴弹运动的高度差相同，所以在空中运动时间相等，故A错误；
B．做平抛运动的物体落地前瞬间重力的功率
因为两手榴弹运动的高度差相同，质量相同，所以落地前瞬间，两手榴弹重力功率相同，故B正确；
C．从投出到落地，手榴弹下降的高度为h，所以手榴弹重力势能减小量
故C正确；
D．从投出到落地，手榴弹做平抛运动，只有重力做功，机械能守恒，故D错误。
故选BC。
9．BC
【解析】AB．热气球开始携带物资时处于静止状态，所受合外力为0，初动量为0，水平投出重力为的物资瞬间，满足动量守恒定律
则热气球和物资的动量等大反向，热气球获得水平向左的速度，热气球所受合外力恒为，竖直向上，所以热气球做匀加速曲线运动，A错误，B正确；
CD．热气球和物资的运动示意图如图所示
热气球和物资所受合力大小均为，所以热气球在竖直方向上加速度大小为
物资落地过程所用的时间内，根据解得落地时间为
热气球在竖直方向上运动的位移为
热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动，水平位移为
根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为
C正确，D错误。
故选BC。
10．(1)；(2)；(3)
【解析】(1)由题意可知当重物落地后鼓形轮转动的角速度为ω，则根据线速度与角速度的关系可知小球的线速度为
(2)小球匀速转动，当在水平位置时设杆对球的作用力为F，合力提供向心力，则有
结合(1)可解得杆对球的作用力大小为
(3)设重物下落高度为H，重物下落过程中对重物、鼓形轮和小球组成的系统，根据系统机械能守恒可知
而重物的速度等于鼓形轮的线速度，有
联立各式解得
11．（1）；（2）或
【解析】（1）设平抛运动的时间为t，鸟蛤落地前瞬间的速度大小为v。竖直方向分速度大小为，根据运动的合成与分解得
，，
在碰撞过程中，以鸟蛤为研究对象，取速度v的方向为正方向，由动量定理得
联立，代入数据得
（2）若释放鸟蛤的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为x1，击中右端时，释放点的x坐标为，得
，
联立，代入数据得
，m
若释放鸟蛤时的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为，击中右端时，释放点的x坐标为，得
，
联立，代入数据得
，
综上得x坐标区间
或
12．(1)8N，方向水平向左；(2)不会冲出；(3)
（）；（）
【解析】(1)机械能守恒定律
牛顿第二定律
牛顿第三定律
方向水平向左
(2)能在斜轨道上到达的最高点为点，功能关系
得
故不会冲出
(3)滑块运动到距A点x处的速度为v，动能定理
碰撞后的速度为，动量守恒定律
设碰撞后滑块滑到斜轨道的高度为h，动能定理
得
13．B
【解析】球的运动是斜上抛运动，最后垂直墙进入洞里，则可以把它看成是从洞开始的平抛运动，从洞到高h的网过程中
得出
水平方向上若恰好擦网
得出
从墙洞的位置，到人抛出球的位置处，竖直方向上
得出
故人距离墙的水平距离至少为
故要使球扔进洞，人必须站在离网距离至少为
故选B。
14．C
【解析】两球同时水平抛出，均做平抛运动，竖直方向上做自由落体运动，相等时间内下降的高度相同，所以两球始终在同一水平面上；当A小球以水平速度抛出，B小球以水平速度抛出，有
当两球的速度均增大一倍时，有
对比可得
则Q点在P点正上方，距离为
故C正确，ABD错误；
故选C。
15．D
【解析】A．从A滑到B的过程，据动能定理可得
当从高度4h处由静止滑到B的过程，据动能定理可得
对比可知
如图所示
若第二次运动员仍落到与C点等高的水平面，则运动时间t不变，由
可知，水平位移为原来2倍，即落到D点正上方的点，故实际落到D点下侧，不可能落到CD之间，A错误；
B．从开始下滑到落至斜面过程，由动能定理可得
第二次下落的总高度H较大，故第二次落到斜面时的速度一定较大，B错误；
C．如图为两次落到斜面上时的位移方向，由图可知，两次的位移偏角关系为
落到斜面上时速度与水平面的夹角分别为、，由速度偏角公式可得
又有
对比可得
故
即落到斜面瞬间的速度方向不同，C错误；
D．设OB距离为，OC、CD高度差均为，两次平抛的运动时间分别为t1、t2，竖直方向由位移公式可得
对比可得
D错误。
故选D。
16．C
【解析】A．小球在竖直轨道内能做圆周运动的条件是通过最高点时，因为轨道光滑，小球在运动中机械能守恒，所以有
A选项错误；
B．上述情况（时），小球在最低点和最高点时由向心力公式有
即
B选项错误；
C．当时，小球在最高点时由向心力公式得
由机械能守恒
解得
由牛顿第三定律有：小球对轨道有竖直向上大于的弹力作用，C选项正确；
D．在时，小球从轨道最低点到最高点的运动过程中轨道对球的弹力数值上先减小后增大，方向先向心后离心，中间有一点在90°~180°间球与轨道弹力为零，此时轨道对地面的压力大小为，其他位置大于，D选项错误。
故选C。
17．A
【解析】AB．把绳子左端点的实际速度分解为沿绳和垂直绳两个方向，有
把绳子右端点的实际速度分解为沿绳和垂直绳两个方向，有
联立可得
故A正确；B错误；
C．根据功能关系，缆绳对货物做的功转化成货物的动能和增加的重力势能，有
带入数据，可得此过程中缆绳对货物做的功为
故C错误；
D．此过程中绳子的拉力一直对货物做正功，则货物的机械能变大，选项D错误。
故选A。
18．AD
【解析】A．对于滑块B有
解得
A正确。
BC．随着转速增加，需要的向心力逐渐增大，静摩擦力逐渐增大，当达到最大静摩擦力时，细线出现拉力，因滑块B所需向心力较大，拉B的细绳先出现拉力，BC错误；
D．当拉B的细绳拉力为时，对于滑块B有
此时对于滑块A有
解得
D正确；
故选AD。
19．BC
【解析】A．刚开始下落时，绳子的拉力方向沿水平方向，竖直方向上只受重力，所以加速度为g，故A错误；
B．B下降的高度为
故物块B减小的重力势能为
故B正确；
C．将B的速度分解为沿绳方向的速度和垂直绳方向的速度，则
则物块A的速度小于物块B的速度，故C正确；
D．系统机械能守恒，故
其中
根据运动的合成与分解可得
联立解得
故D错误。
故选BC。
20．AD
【解析】A．甲乙两球从等高处做平抛运动恰好在C点相碰，则时间相等，水平方向有
所以
选项A正确；
B．两球相碰，则满足
若仅增大v1，显然存在t满足方程，所以两球会相碰，选项B错误；
C．若v1大小变为原来的一半，在时间不变的情况下水平位移会变为原来的一半，但由于甲球会碰到斜面，下落高度减小时间减小，所以甲球的水平位移小于原来的一半，不会落在斜面的中点，选项C错误；
D．若甲球垂直击中圆环BC，则落点时速度的反向延长线过圆心O，由几何关系有
以上方程为两个未知数两个方程可以求解v1和t，因此只抛出甲球并适当改变v1大小，则甲球可能垂直击中圆环BC，选项D正确。
故选AD。