（3）平抛运动、圆周运动__2021年高考物理真题模拟试题专题汇编（有解析）

（3）平抛运动、圆周运动——2021年高考物理真题模拟试题专题汇编
1.
【2021年全国甲卷，15】“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50
r/s，此时纽扣上距离中心1
cm处的点向心加速度大小约为(
)
A.
B.
C.
D.
2.
【2021年山东卷，3】如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连.木块以水平初速度出发，恰好能完成一个完整的圆周运动.在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为(
)
A.
B.
C.
D.
3.
【2021年山东卷，11】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.
4.
【2021年广东卷，4】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，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.
【2021年广东卷，9】长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，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
6.
【2021年河北卷，2】铯原子钟是精确的计时仪器。图1中铯原子从O点以100
m/s的初速度在真空中做平抛运动，到达竖直平面所用时间为；图2中铯原子在真空中从P点做竖直上抛运动，到达最高点Q再返回P点，整个过程所用时间为。O点到竖直平面、P点到Q点的距离均为0.2
m。重力加速度取，则为(
)
A.
B.
C.
D.
7.
【2021年河北卷，9】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ω和匀速转动时。小球均相对静止。若，则与以ω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年浙江卷，7】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
9.
【2021年江西省吉安市质检，4】建筑工地上有一种小型打夯机，其结构原理如图所示，一个质量为M的支架（含电动机）上有一根长为L的轻杆，一端固定一个质量为m的铁块（视为质点），另一端固定在电动机的转轴上。电动机带动铁块在竖直平面内做匀速圆周运动，当转动的角速度达到一定数值时，支架抬起然后砸向地面，从而起到夯实地基的作用。若重力加速度为g，空气阻力不计，则(
)
A.铁块做圆周运动的速度始终不变
B.铁块转动到最低点时处于失重状态
C.若使支架离开地面，则电动机的角速度
D.若使支架离开地面，则电动机的角速度
10.
【2021年五省百校联考，6】过山车是游乐场中一种很受喜爱的游乐项目。过山车的原理，可简化为如图所示模型：让质量为m的小球在光滑竖直轨道上运动，小球从某一位置静止下滑，经过圆轨道最高点和最低点时对轨道的压力分别为F1，F2，则小球在圆轨道最低点和最高点对轨道的压力之差大小为（
）
A．6mg
B．3mg
C．5mg
D．4mg
11.【2021年河南省名校联考，1】如图所示，一固定的竖直光滑圆周轨道半径为R，内部最低点静止一质量为m的小球（可视为质点），当给小球施加一瞬时水平冲量I时，刚好能让小球在竖直面内做完整的圆周运动。如果小球在最低点时获得的瞬时冲量增加为，当小球运动到最高点时，对轨道的压力的大小和方向分别为（重力加速度为g，不计空气阻力）(
)
A.，竖直向下
B.，竖直向上
C.，竖直向下
D.，竖直向上
12.
【2021年河南省名校联考，8】如图所示，在斜面底端A点正上方、与斜面顶端D点等高的O点，以不同速率水平向左抛出两个小球（可看成质点），分别击中斜面的两点，两点恰好将斜面三等分，即，不计空气阻力，则击中B点和击中C点的两小球刚抛出时的速率之比为(
)
A.
B.
C.
D.
13.
【2021年上海市普陀区一模，3】大喇叭滑梯是游客非常喜爱的大型水上游乐设施，一次最多可坐4人的浮圈，从高为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.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一定是
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，其所受支持力与重力的合力大于所需的向心力
14.
【2021年广东省高州市模拟，2】如图所示，园林工人正在把一颗枯死的小树苗掰折，已知树苗的长度为L，该工人的两手与树苗的接触位置（树苗被掰折的过程手与树苗接触位置始终不变）距地面高为h，树苗与地面的夹角为时，该工人手水平向右的速度恰好为v，则树苗转动的角速度为(
)
A.
B.
C.
D.
15.
【2021年河北省联考，6】如图所示，倾角、长为L的斜面处在竖直向下的匀强电场中。第一次将一不带电的小球从斜面顶端以速度水平向右抛出，小球恰好落在斜面底端；第二次使小球带上的电量，仍以速度，从斜面顶端水平向右抛出，小球恰落在斜面的中点处；若把电场方向改为水平向左（场强大小不变），将小球第三次以速度从斜面顶端水平向右抛出，小球也落在斜面上。不计空气阻力，则小球在第三次运动过程中，下列说法正确的是(
)
A.小球距离斜面的最远距离为
B.小球的落点与斜面顶端的距离为
C.小球落在斜面上时的速度仍为
D.小球受到的电场力大小是其重力大小的2倍
答案以及解析
1.答案：C
解析：本题考查向心加速度的求法及转速与角速度的关系。纽扣的角速度，纽扣转动时各位置角速度大小相等，纽扣上距离中心1
cm处的点向心加速度大小，C项正确。
2.答案：B
解析：
3.答案：BC
解析：
4.答案：A
解析：本题考查匀速圆周运动的线速度、向心加速度等。P点绕O点做匀速圆周运动，根据可知，线速度的大小不变，A项正确；P点绕O点做匀速圆周运动，向心加速度大小不变，但方向变化，B项错误；Q点的线速度大小不变，但线速度的方向发生变化，因而Q点在水平和竖直方向上的分速度大小均发生变化，C、D项错误。
5.答案：BC
解析：本题考查平抛运动的相关知识、功率及机械能守恒定律等。平抛运动的时间取决于竖直方向下落的高度，两手榴弹下落的高度相同，因而运动时间相同，A项错误；重力的瞬时功率为，两手榴弹下落的高度相同，因而重力的瞬时功率相同，B项正确；手榴弹下落高度为h，因而重力势能减少，C项正确；手榴弹的运动可视为平抛运动，因而不考虑空气阻力，手榴弹在下落过程中，机械能守恒，D项错误。
6.答案：C
解析：本题考查平抛运动、自由落体运动的基本规律。，，则，C项正确。
7.答案：BD
解析：本题考查圆周运动。小球竖直方向处于平衡状态，弹簧弹力竖直分量等于小球的重力，设弹簧与竖直方向夹角为θ，竖直方向平衡时。假设小球高度上升或降低，则和将同时减小或增大，竖直方向不能平衡，因此高度应不变，则弹力大小也不变，A项错误，B项正确；当转速低时，竖杆对小球的弹力方向可能向右，随着转速提高，向右的力逐渐减小直到零，然后向左的力逐渐增大，C项错误；小球受到的合外力大小即为向心力，，随着ω增大，小球受到的合外力逐渐增大，D项正确。
8.答案：A
解析：本题考查生活中圆周运动的受力分析。设在最高点时绳索与竖直方向的夹角为α，将重力沿着绳子和垂直绳子方向分解，沿着绳子方向合力为零，此时绳子拉力，A项正确。
9.答案：D
解析：铁块做匀速圆周运动时，速度大小不变，方向沿圆的切线，因此不断变化，选项A错误；铁块转动到最低点时，有竖直向上的加速度，故杆对铁块的拉力大于其所受的重力，铁块处于超重状态，选项B错误；铁块转动到最高点时对支架有向上的拉力使其离开地面，支架刚离开地面时，对铁块的拉力，其转动到最高点时，由牛顿第二定律可得，解得，选项D正确。
10.答案：A
解析：小球在圆轨道上运动，由沿着半径方向的合力提供向心力，最低点：，最高点：，由牛顿第三定律可知：，根据机械能守恒可知：，联立解得：压力差为，故A正确。
11.答案：B
解析：当给小球一瞬时冲量I时，小球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动，恰好到达最高点时速度为，则，设，解得。当给小球一瞬时冲量时，，解得，方向竖直向下，由牛顿第三定律得小球对轨道的压力为，方向竖直向上，故选项B正确.
12.答案：C
解析：小球抛出时的速度，所以两小球抛出时的速率之比，由图中几何关系可知，所以，故选项C正确。
13.答案：D
解析：A.人和浮圈沿滑梯下滑的过程是加速过程，有竖直向下的加速度，处于失重状态，故A错误；
B.人和浮圈下滑的过程中有重力和摩擦力做功，根据动能定理可得，所以，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。
14.答案：D
解析：把人手速度分解为垂直于树干的速度和沿树干的速度，则有，此时手握树干的位置到О点距离为，则有：，故D正确，ABC错误。
15.答案：C
解析：第一次不带电小球平抛：竖直方向，水平方向，第二次带电小球做类平抛：竖直方向，水平方向联立得.D错；第三次小球的加速度：，当小球垂直斜面方向上速度减为0时离斜面最远，，A错；竖直方向，水平方向，解得，末态速度竖直向下为，B错，C对。