1、专题04 曲线运动 （解析版） 近5年（2017-2021）高考物理试题分类解析1.2021全国甲卷第2题. “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50r/s，此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为（）A. 10m/s2B. 100m/s2C. 1000m/s2D. 10000m/s2【答案】C【解析】纽扣在转动过程中由向心加速度故选C。10.2021广东卷第4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
2、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【答案】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；CQ点在竖直方向的运动与P点相同，位移y关于时间t的关系为y = lOPsin( + t)则可看出Q点在竖直方向不是匀速运动，
3、C错误；DQ点在水平方向的位移x关于时间t的关系为x = lOPcos( + t) + 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。11.2021广东卷第9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【答案】
4、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。12.2021河北卷第2题. 铯原子钟是精确的计时仪器，图1中铯原子从O点以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
5、间为，O点到竖直平面、P点到Q点的距离均为，重力加速度取，则为（）A. 1001B. 1100C. 1200D. 2001【答案】C【解析】铯原子做平抛运动，水平方向上做匀速直线运动，即解得铯原子做竖直上抛运动，抛至最高点用时，逆过程可视为自由落体，即解得则故选C。15.2021河北卷第9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.
6、小球所受合外力的大小一定变大【答案】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，则对小球竖直方向而可知为定值，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。16.2021浙江卷第7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
7、度为零，所受合力为零D. 小明的加速度为零，所受合力为零【答案】A【解析】在最高点，小明速度为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。2021年上海高考等级考第7题.有一个圆形的光滑轨道.一个质点以v0=的速度从轨道底部驶入，当到达与圆心等高的点时，关于它的速度v与加速度a.下列说法中正确的是( )A. V=0，a=0B. V0，a=0C. V=0，a0D. V0，a0【答案】C【解析】根据机械能守恒，, 将v0=代入得v=0
8、.当到达与圆心等高的点时，只受重力作用，加速度a=g，所以选C。2021山东卷第3题. 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. 【答案】B【解析】在运动过程中，只有摩擦力做功，而摩擦力做功与路径有关，根据动能定理可得摩擦力的大小故选B。2020全国1卷第题3.如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速
9、度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（）A. 200 NB. 400 NC. 600 ND. 800 N【答案】B【解析】设每根绳子拉力为T，在最低点由解得：T=410N即每根绳子拉力约为410N，故选B。2020全国2卷第3题3.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. 20B. 18C. 9.0D. 3.0【答案】B【解析】有题意可知当在a点动能为
10、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。2020江苏省卷第8题8.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【答案】8. AD 【解析】A.位移，相等，A正确；B.，得，B错误；C.，解得,C错误；D.机械能守恒,，解得，,所以A的末速度比B的大，D正确。2020江苏省卷第15题15.（16分）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
11、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.15.（1）线速度 得（2）向心力 设F与水平方向的夹角为，则；解得（3）落地时，重物的速度，由机械能守恒得解得2020北京卷第14题14.在无风的环境，某人在高处释放静止的篮球，篮球竖直下落；如果
12、先让篮球以一定的角速度绕过球心的水平轴转动（如图）再释放，则篮球在向下掉落的过程中偏离竖直方向做曲线运动。其原因是，转动的篮球在运动过程中除受重力外，还受到空气施加的阻力和偏转力。这两个力与篮球速度的关系大致为：，方向与篮球运动方向相反；，方向与篮球运动方向垂直。下列说法正确的是（）A. 、是与篮球转动角速度无关的常量B. 篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同C. 人站得足够高，落地前篮球有可能向上运动D. 释放条件合适，篮球有可能在空中持续一段水平直线运动【答案】C【解析】A篮球未转动时，篮球竖直下落，没有受到偏转力的作用，而篮球转动时，将受到偏转力的作用，所以偏转力中的与篮球转动角
13、速度有关，故A错误；B空气阻力一直对篮球做负功，篮球的机械能将减小，篮球的角速度也将减小，所以篮球没有足够的能量回到原高度，故B错误；C篮球下落过程中，其受力情况如下图所示篮球下落过程中，由受力分析可知，随着速度不断增大，篮球受到和的合力沿竖直方向的分力可能比重力大，可使篮球竖直方向的分速度减小为零或变成竖直向上，所以篮球可能向上运动，故C正确；D如果篮球的速度变成水平方向，则空气阻力的作用会使篮球速度减小，则篮球受到的偏转力将变小，不能保持与重力持续等大反向，所以不可能在空中持续一段水平直线运动，故D错误。故选C。2020北京卷第17题17.无人机在距离水平地面高度处，以速度水平匀速飞行并释
14、放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为。(1)求包裹释放点到落地点的水平距离；(2)求包裹落地时的速度大小；(3)以释放点为坐标原点，初速度方向为轴方向，竖直向下为轴方向，建立平面直角坐标系，写出该包裹运动的轨迹方程。【答案】(1)；(2)；(3)【解析】(1)包裹脱离无人机后做平抛运动，在竖直方向做自由落体运动，则解得水平方向上做匀速直线运动，所以水平距离为(2)包裹落地时，竖直方向速度为落地时速度为(3)包裹做平抛运动，分解位移，两式消去时间得包裹的轨迹方程为。2020上海等级考第3题3、一辆电动车在水平面上以恒定速率行驶，如图所示。在a b. c三点的向心力大小分别是( )(A)FcFaF
15、b. (B)FaFcFb,(C)FcFaFcFb答案A【解析】根据向心力公式，v相等，因为rcraFaFb.。考察知识向心力的大小分析.核心素养科学思维(推理分析能力)1.2019年全国2卷19题如图（a），在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图（b）所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则A第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D竖直方向速
16、度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大【答案】19BD【解析】根据“面积法”求位移，从图可以看出第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的大，A错误；平均加速度，但，所以，C错误；根据“斜率法”求加速度，从图可以看出，竖直方向速度大小为v1时，加速度，根据牛顿定律，所以，D正确；因为第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的大，并且（为斜面倾角），所以第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大，B正确。所以选BD.2. 2019年天津卷10题.（16分）完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平
17、甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板是与水平甲板相切的一段圆弧，示意如图2，长，水平投影，图中点切线方向与水平方向的夹角（）。若舰载机从点由静止开始做匀加速直线运动，经到达点进入。已知飞行员的质量，求（1）舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功；（2）舰载机刚进入时，飞行员受到竖直向上的压力多大。【答案】 10.（16分）（1）舰载机由静止开始做匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为，则有根据动能定理，有联立式，代入数据，得（2）设上翘甲板所对应的圆弧半径为，根据几何关系，有由牛顿第二定律，有联立式，代入数据，得【解析】求圆弧半径为，
18、如下图，,所以另外解法：，得=2500（m/s）2根据动能定理，功3.2019年江苏卷6题如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为，重力加速度为g，则座舱（A）运动周期为（B）线速度的大小为R（C）受摩天轮作用力的大小始终为mg（D）所受合力的大小始终为m2R【答案】6BD 【解析】周期，A错误；线速度,B正确；所受合力的大小始终为F向=m2R，D正确。4.2017年全国卷15题发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网，其原因是A速度较小的球下降相同距离所用的
19、时间较多B速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大【答案】C【解析】A.，相等B.，相等C.，速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少，根据，所以，下落的高度小，能越过球网5. 2018年全国3卷17题在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的A2倍 B4倍 C6倍 D8倍【答案】17A【解析】，所以，又，所以，又，得6.2018年江苏卷3题某弹射管每次弹出的小球速度相等在沿光滑竖直轨道自由下落过程中，该弹射管保
20、持水平，先后弹出两只小球忽略空气阻力，两只小球落到水平地面的（A）时刻相同，地点相同（B）时刻相同，地点不同（C）时刻不同，地点相同（D）时刻不同，地点不同【答案】3B 【解析】根据，竖直方向的分运动相同，两只小球落到水平地面的时刻相同，根据，平抛运动的时间不同，地点不同。7. 2018年江苏卷6题火车以60 m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10在此10 s时间内，火车（A）运动路程为600 m（B）加速度为零（C）角速度约为1 rad/s（D）转弯半径约为3.4 km【答案】6AD【解析】加速度，C错误；运动路程，A正确；根据，得，D正确；，B错
21、误。8.2017年江苏卷2题如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为（A） （B） （C） （D）【答案】C【解析】设AB间水平距离为，则，速度变为2倍后，所以9.2017年江苏卷3题一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处.物块初动能为，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能与位移关系的图线是【答案】C【解析】上滑时：，图象为直线，回来时：，当时，9. 2017年江苏卷5题如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块质量为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F.小环和物块以速度v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P后立刻停止，物块向上摆动.整个过程中，物块在夹子中没有滑动.小环和夹子的质量均不计，重力加速度为g.下列说法正确的是（A）物块向右匀速运动时，绳中的张力等于2F（B）小环碰到钉子P时，绳中的张力大于2F（C）物块上升的最大高度为（D）速度v不能超过 【答案】D【解析】（A）物块向右匀速运动时，绳中的张力；（B）小环碰到钉子P时，绳中的张力为（C）物块上升的最大高度为h，（D）根据，得速度v不能超过。（2019.8.5星期一）18
