2020届高三物理二轮复习 第一部分 诊断卷（四）专题一 力与运动 第四讲 抛体运动与圆周运动

考点一运动的合成与分解1.考查运动的合成与相对运动(2020广东高考)如图1所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向运动，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板为参照物()图1A帆船朝正东方向航行，速度大小为vB帆船朝正西方向航行，速度大小为vC帆船朝南偏东45方向航行，速度大小为vD帆船朝北偏东45方向航行，速度大小为v2考查速度的分解(2020朝阳区二模)如图2所示，长为L的直棒一端可绕固定轴O转动，另一端搁在升降平台上，平台以速度v匀速上升，当棒与竖直方向的夹角为时，棒的角速度为()图2A.B.C. D.3考查小船过河问题(2020四川高考)有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v的大河。小明驾着小船渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直。去程与回程所用时间的比值为k，船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小为()A. B.C. D.考点二抛体运动问题4.考查平抛运动与自由落体运动的综合(2020山东高考)距地面高5 m的水平直轨道上A、B两点相距2 m，在B点用细线悬挂一小球，离地高度为h，如图3。小车始终以4 m/s的速度沿轨道匀速运动，经过A点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下，小车运动至B点时细线被轧断，最后两球同时落地。不计空气阻力，取重力加速度的大小 g10 m/s2。可求得h等于()图3A1.25 m B2.25 mC3.75 m D4.75 m5考查平抛运动规律与斜面的综合(多选)(2020唐山二模)在足够长的斜面顶端将小球水平抛出，一段时间后落到斜面上，小球在整个平抛过程中的运动时间、末速度、位移均与初速度有一定的关系，下列说法正确的是()A小球的运动时间与初速度大小成正比B小球的末速度大小与初速度大小成正比C小球的末速度和水平方向夹角的正切值与初速度大小成正比D小球的位移大小与初速度大小成正比6考查平抛运动规律的应用(多选)(2020河南二模)A、B两点在同一条竖直线上，A点离地面的高度为2.5h，B点离地面高度为2h。将两个小球分别从A、B两点水平抛出，它们在P点相遇，P点离地面的高度为h。已知重力加速度为g，则()图4A两个小球一定同时抛出B两个小球抛出的时间间隔为()C小球A、B抛出的初速度之比D小球A、B抛出的初速度之比考点三圆周运动问题7.考查圆周运动的向心力及来源(2020河南二模)如图5所示，一个圆形框架以竖直的直径为转轴匀速转动。在框架上套着两个质量相等的小球A、B，小球A、B到竖直转轴的距离相等，它们与圆形框架保持相对静止。下列说法正确的是()图5A小球A的合力小于小球B的合力B小球A与框架间可能没有摩擦力C小球B与框架间可能没有摩擦力D圆形框架以更大的角速度转动，小球B受到的摩擦力一定增大8考查圆周运动的绳、杆模型(2020内江模拟)如图6甲所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为FN，小球的速度大小为v，FN v2图像如图乙所示。下列说法正确的是()图6A小球的质量为RB当地的重力加速度大小为Cv2c时，在最高点杆对小球弹力方向向上D若v22b，则在最高点杆对小球弹力大小为2a9考查圆周运动的临界问题(2020天水一模)如图7所示，用一根长为l1 m的细线，一端系一质量为m1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角37，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为时，细线的张力为FT。(g取10 m/s2，结果可用根式表示)求：图7(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度0至少为多大？(2)若细线与竖直方向的夹角为60，则小球的角速度为多大？考点四抛体与圆周运动的综合问题10.考查平抛运动与圆周运动的综合(多选)(2020宝鸡质检)如图8所示，半径为r的光滑水平转盘到水平地面的高度为H，质量为m的小物块被一个电子锁定装置锁定在转盘边缘，转盘绕过转盘中心的竖直轴以kt(k0且是恒量)的角速度转动。从t0开始，在不同的时刻t将小物块解锁，小物块经过一段时间后落到地面上。假设在t时刻解锁的物块落到地面上时重力的瞬时功率为P，落地点到转盘中心的水平距离为d，则下图中P t图像、d2 t2图像分别正确的是()图811考查平抛运动规律与圆周运动的周期性(多选)(2020虹口区二模)如图9所示，一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一P点，飞镖抛出时与P等高，且距离P点为L。当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘以经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度为g，若飞镖恰好击中P点，则()图9A飞镖击中P点所需的时间为B圆盘的半径可能为C圆盘转动角速度的最小值为DP点随圆盘转动的线速度可能为12考查数学方法在圆周运动、平抛运动综合问题中的应用(2020雅安模拟)如图10所示，质量为m的小球从四分之一光滑圆弧轨道顶端静止释放，从轨道末端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y6x2(单位：m)，小球质量m0.4 kg，圆弧轨道半径R1.25 m，g取10 m/s2；求：图10(1)小球对圆弧轨道末端的压力大小；(2)小球从O点到P点所需的时间(结果可保留根号)。答 案1选D以帆板为参照物，帆船具有朝正东方向的速度v和朝正北方向的速度v，两速度的合速度大小为v，方向朝北偏东45，故选项D正确。2.选B棒与平台接触点的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上方，如图所示，合速度v实L，沿竖直向上方向上的速度分量等于v，即Lsin v，所以。所以A、C、D均错，B正确。3.选B设小船在静水中的速度为v1，去程时船头垂直河岸如图所示，由合运动与分运动具有等时性并设河宽为d，则去程时间t1；回程时行驶路线垂直河岸，故回程时间t2，由题意有k，则k，得v1，选项B正确。4选A根据两球同时落地可得 ，代入数据得h1.25 m，选项A正确。5选AB设斜面倾角为，根据tan ，解得：t，可知小球运动的时间与初速度成正比，故A正确；小球落在斜面上时，竖直分速度vygt2v0tan ，则：v v0，可知小球的末速度与初速度成正比，故B正确；小球末速度与水平方向夹角的正切值tan 2tan ，为定值，故C错误；小球的位移大小s，与初速度的平方成正比，故D错误。6选BD平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，由hgt2，得t，由于A到P的竖直高度较大，所以从A点抛出的小球运动时间较长，应先抛出，故A错误。由t，得两个小球抛出的时间间隔为ttAtB ()，故B正确。由xv0t得v0x，x相等，则小球A、B抛出的初速度之比 ，故C错误，D正确。7选C由于合力提供向心力，依据向心力表达式Fmr2，已知两球质量、运动半径和角速度都相同，可知向心力相同，即合力相同，故A错误。小球A受到重力和弹力的合力不可能垂直指向OO轴，故一定存在摩擦力，而B球的重力和弹力的合力可能垂直指向OO轴，故B球摩擦力可能为零，故B错误，C正确。由于不知道B是否受到摩擦力，故而无法判定圆形框架以更大的角速度转动，小球B受到的摩擦力的变化情况，故D错误。8选A小球在最高点速度为零时，mgFN0，结合图像可知mga0；当FN0时，由向心力公式可得mg，结合图像可知，mg，g，m，选项A正确，B错误；由图像可知，v2c时小球所受弹力方向向下，当v22b时，由向心力公式可得mgFN，得FNmga，选项C、D错误。9解析：(1)若要小球刚好离开锥面，则小球受到重力和细线拉力如图所示。小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上，故向心力水平。在水平方向运用牛顿第二定律及向心力公式得：mgtan m02lsin 解得：02，即0 rad/s。(2)同理，当细线与竖直方向成60角时，由牛顿第二定律及向心力公式有：mgtan m2lsin 解得：2，即2 rad/s。答案：(1) rad/s(2)2 rad/s10选BC时刻t将小物块解锁后，物块做平抛运动，初速度为：v0rrkt。物块落地时竖直分速度为：vy，物块落到地面上时重力的瞬时功率为：Pmgvymg，可知P与t无关，故A错误，B正确；物块做平抛运动的时间为：t ，水平位移大小为：xv0trkt根据几何知识可得落地点到转盘中心的水平距离为：d2r2x2r22r2t2，故C正确，D错误。11选AD飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此t，故A正确。飞镖击中P点时，P恰好在最下方，则2rgt2，解得圆盘的半径r，故B错误。飞镖击中P点，则P点转过的角度满足t2k(k0,1,2)，故，则圆盘转动角速度的最小值为，故C错误。P点随圆盘转动的线速度为vr，当k2时，v，故D正确。12解析：(1) 对小球，从释放到O点过程中由机械能守恒：mgRmv2v m/s5 m/s小球在圆轨道最低点：FNmgmFNmgm12 N由牛顿第三定律，小球对轨道的压力FNFN12 N。(2)小球从O点水平抛出后满足ygt2xvt又有y6x2联立得t s。答案：(1)12 N(2) s