2019-2020年高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题04曲线运动含解析.doc

2019-2020年高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题04曲线运动含解析近几年来，曲线运动已成为高考的热点内容之一，有时为选择题，有时以计算题形式出现，重点考查的内容有：平抛运动的规律及其研究方法，圆周运动的角度、线速度、向心加速度，做圆周运动的物体的受力与运动的关系，同时，还可以与带电粒子的电磁场的运动等知识进行综合考查；重点考查的方法有运动的合成与分解，竖直平面内的圆周运动应掌握最高点和最低点的处理方法本部分内容是牛顿运动定律在曲线运动中的具体应用，而万有引力定律是力学中一个重要独立的基本定律，运动的合成与分解是研究复杂运动的基本方法，复习本章的概念和规律，将加深对速度、加速度及其关系的理解；加深对牛顿第二定律的理解，提高解题实际的能力。一、平抛运动1.定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动.2.性质：加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动，运动轨迹是抛物线.3.基本规律：以抛出点为原点，以水平方向(初速度v0方向)为x轴，以竖直向下方向为y轴，建立平面直角坐标系，则：(1)水平方向：做匀速直线运动，速度vx= v0, 位移x= v0t .(2)竖直方向：做自由落体运动，速度vy= gt,位移y=.二、 斜抛运动1.定义：将物体以速度v斜向上方或斜向下方抛出，物体只在重力作用下的运动.2.性质：加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动，运动轨迹是抛物线。三、离心运动和近心运动1.离心运动(1)定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，所做的逐渐远离圆心的运动.(2)本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向.(3)受力特点.当F=m2r时，物体做匀速圆周运动；当F=0时，物体沿切线方向飞出;当Fm2r,物体将逐渐靠近圆心，做近心运动.第三部分 技能+方法考点一、小船渡河问题的规范求解1.总结(1)不论水流速度多大，船身垂直于河岸渡河，时间最短.(2)当船速大于水速时，船可以垂直于河岸航行.(3)当船速小于水速时，船不能垂直于河岸航行，但仍存在最短航程.2.求解小船渡河问题的方法求解小船渡河问题有两类：一是求最短渡河时间，二是求最短渡河位移.无论哪类都必须明确以下四点：(1)解决这类问题的关键是:正确区分分运动和合运动,船的航行方向也就是船头指向，是分运动.船的运动方向也就是船的实际运动方向，是合运动,一般情况下与船头指向不一致.(2)运动分解的基本方法,按实际效果分解,一般用平行四边形定则按水流方向和船头指向分解.(3)渡河时间只与垂直河岸的船的分速度有关，与水流速度无关.(4)求最短渡河位移时,根据船速v船与水流速度v水的情况用三角形法则求极限的方法处理.【例1】如图所示，一条小船位于200 m宽的河正中A点处，从这里向下游100 m处有一危险区，当时水流速度为4 m/s，为了使小船避开危险区沿直线到达对岸，小船在静水中的速度至少是 ()A. m/s B. m/s C2 m/s D4 m/s【答案】C 考点二、斜面上的平抛问题斜面平抛问题的求解方法 (1)物体在斜面上平抛并落在斜面上的问题与实际联系密切，如滑雪运动等，因而此类问题是高考命题的热点.有两种分解方法：一是沿水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动；二是沿斜面方向的匀加速运动和垂直斜面方向的类竖直上抛运动.(2)此类问题中，斜面的倾角即为位移与水平方向的夹角；可以根据斜面的倾角和平抛运动的推论确定物体落在斜面上时的速度方向.【例2】如图所示，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，经3.0 s落到斜坡上的A点已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角37，运动员的质量m50 kg.不计空气阻力(取sin 370.60，cos 370.80；g取10 m/s2)求：(1)A点与O点的距离L；(2)运动员离开O点时的速度大小考点三、水平面内的匀速圆周运动的分析方法1.运动实例：圆锥摆、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等.2.这类问题的特点是:(1)运动轨迹是圆且在水平面内；(2)向心力的方向水平，竖直方向的合力为零.3.解答此类问题的方法：(1)对研究对象受力分析，确定向心力的来源；(2)确定圆周运动的圆心和半径； (3)应用相关力学规律列方程求解.【例3】铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关还与火车在弯道上的行驶速度v有关下列说法正确的是 ()A速率v一定时，r越小，要求h越大B速率v一定时，r越大，要求h越大C半径r一定时，v越小，要求h越大D半径r一定时，v越大，要求h越大【答案】AD考点四、竖直平面内的圆周运动的求解思路（1）定模型：首先判断是轻绳模型还是轻杆模型，两种模型过最高点的临界条件不同，其原因主要是：“绳”不能支持物体，而“杆”既能支持物体，也能拉物体.（2）确定临界点：v临=，对轻绳模型来说是能否通过最高点的临界点，而对轻杆模型来说是FN表现为支持力还是拉力的临界点.（3）研究状态：通常情况下竖直平面内的圆周运动只涉及最高点和最低点的运动情况.（4）受力分析：对物体在最高点或最低点时进行受力分析，根据牛顿第二定律列出方程，F合=F向.（5）过程分析：应用动能定理或机械能守恒定律将初、末两个状态联系起来列方程.【例4】如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速度在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列答案中正确的是（ ）A B C D前三种情况均有可能【解析】设弹簧的劲度系数为k，根据题意有mg=kL1；当汽车匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，小球竖直向下的合外力提供向心力，所以mg-kL20，联立两式可得L1L2。选项A正确。第四部分 基础练+测1【吉林省实验中学xx届高三上学期第一次模拟理科综合试题】如图所示，从倾角为的足够长的斜面顶端P以速度v0抛出一个小球，落在斜面上某处Q点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角为，若把初速度变为3v0，小球仍落在斜面上，则以下说法正确的是（ )A夹角将变大B夹角与初速度大小无关C小球在空中的运动时间不变DPQ间距是原来间距的3倍【答案】B考点：本题考查了平抛运动的规律。2.【河北省衡水中学xx届高三上学期四调考试物理试题】如图所示，x轴在水平地面上，y轴竖直向上，在y轴上的P点分别沿x轴正方向和y轴正方向以相同大小的初速度抛出两个小球a和b，不计空气阻力，若b上行的最大高度等于P点离地的高度，则从抛出点到落地有A、a的运动时间是b的运动时间的倍B、a的位移大小是b的位移大小的倍C、a、b落地时的速度相同，因此动能一定相同D、a、b落地时的速度不同，但动能相同【答案】B考点：考查了平抛运动3.【云南省玉溪市第一中学xx届高三上学期期中考试理科综合试题】如图所示为四分之一圆柱体OAB的竖直截面，半径为R，在B点上方的C点水平抛出一个小球，小球轨迹恰好在D点与圆柱体相切，OD与OB的夹角为60，则C点到B点的距离为（）A. B. C. DR【答案】A【解析】试题分析：小球做平抛运动，经过Q点时，水平速度与末速度的夹角为60，则有，则时间，小球下落的高度，在水平方向上有故，C点到B点的距离为，联立四式解得考点：考查了平抛运动规律的应用4.【甘肃省天水市第一中学xx届高三上学期期中考试物理试题】如图所示，将一质量为m的小球从空中O点以速度水平抛出，飞行一段时间后，小球经过P点时动能，不计空气阻力，则小球从O到PA.下落的高度为 B. 速度增量为3，方向斜向下C.运动方向改变的角度为arctan D. 经过的时间为 【答案】D考点：考查了平抛运动规律的应用5.【黑龙江省哈尔滨市第六中学xx届高三上学期期中考试物理试题】如图所示，圆弧形凹槽固定在水平地面上，其中ABC是以O为圆心的一段圆弧，位于竖直平面内。现有一小球从水平桌面的边缘P点向右水平飞出，该小球恰好能从A点沿圆弧的切线方向进入轨道。OA与竖直方向的夹角为1，PA与竖直方向的夹角为2。下列说法正确的是（ ）Atan1tan2=2 Bcot1tan2=2 Ccot1cot2=2 Dtan1cot2=2【答案】A考点：考查了平抛运动规律的应用6.【宁夏银川市第二中学xx届高三上学期统练（三）物理试题】如图所示，有一竖直放置的“T”形架，表面光滑，滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上，A、B用一不可伸长的轻绳相连，A、B质量相等，且可看做质点开始时细绳水平伸直，A、B静止由静止释放B后，已知当细绳与竖直方向的夹角为60时，滑块B沿着竖直杆下滑的速度为v时，则A的速度为( )Av Bv Cv Dv【答案】D【解析】试题分析：将AB的速度沿图示方向分解，根据几何知识可得滑块B沿绳子方向上的分速度为：，滑块A沿绳子方向上的速度为：，因为，则有：v，故D正确；考点：考查了速度的合成与分解7.【宁夏银川市第二中学xx届高三上学期统练（三）物理试题】小船过河时，船头偏向上游且与上游河岸成角，船相对静水的速度大小为v，其航线恰好垂直于河岸，现水流速度稍有增大，为保持航线和到达对岸的时间不变，下列措施中可行的是( )A减小角，增大船速v B角和船速v均增大C保持角不变，增大船速v D增大角，保持船速v不变【答案】A考点：考查了小船渡河问题8.【宁夏银川市第二中学xx届高三上学期统练（三）物理试题】如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是()A.车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来B. 人在最高点时对座位不可能产生大小为mg的压力C. 人在最低点时对座位的压力等于mgD. 人在最低点时对座位的压力大于mg【答案】D【解析】试题分析：在最高点只要速度够大，则人对桌椅产生一个向上的作用力，既是没有安全带人也不会掉下去，A错误；在最高点人对桌椅产生压力，则，解得，故只要速度满足，人在最高点时对座位可能产生大小为mg的压力，B错误；人在最低点受到座椅的支持力，重力，两力的合力充当向心力，即，解得，故C错误D正确考点：考查了圆周运动9.【宁夏银川市第二中学xx届高三上学期统练（三）物理试题】如图所示，两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的()A.周期相同 B.线速度的大小相等 C.向心力的大小相等 D.向心加速度的大小相等【答案】A考点：考查了匀速圆周运动规律的应用10【吉林省实验中学xx届高三上学期第一次模拟理科综合试题】如图所示，内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量不等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（ ）A球A的角速度一定大于球B的角速度B球A的线速度一定大于球B的线速度C球A的运动周期一定小于球B的运动周期D球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力【答案】B【解析】试题分析：对任意一个小球受力分析，受重力和支持力，如图:根据牛顿第二定律，有F=mgtan=，解得v=，又，由于rArB，故vAvB，AB，选项A错误，选项B正确；根据，由于AB，选项C错误；对A、B分别进行受力分析，都受到重力、支持力，且它们的合力提供向心力，可知圆锥筒对A、B的支持力及它们的合力相等，故=，与转动半径无关，选项D错误。考点：牛顿第二定律、匀速圆周运动、向心力。11【湖北省龙泉中学、宜昌一中xx届高三10月联考物理试题】有人用绳子通过定滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，人以速度v0匀速地向下拉绳，当物体A到达如图4所示位置时，绳与竖直杆的夹角为，则物体A实际运动的速度是A B. Cv0cos D. v0sin 【答案】A考点：速度的分解12【浙江省宁波市效实中学xx届高三上学期期中考试物理试题】如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定 在金属块Q上，Q放在带小孔（小孔光滑）的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动，而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置，则改变高度后与原来相比较，下面的判断中正确的是 A细线所受的拉力变小 B小球P运动的角速度变小 CQ受到桌面的静摩擦力变大 DQ受到桌面的支持力变大【答案】C考点：圆周运动、物体的平衡。13【吉林省实验中学xx届高三上学期第一次模拟理科综合试题】将甲、乙两个质量相等的物体在距水平地面同一高度处，分别以v和2v的速度水平抛出，若不计空气阻力的影响，则（ ） A甲物体在空中运动过程中，任何相等时间内它的速度变化都相同B甲物体在空中运动过程中，任何相等时间内它的动能变化都相同C两物体落地前速度对时间的变化率相同D两物体落地时重力的功率相同【答案】ACD考点：本题考查了平抛运动、运动的合成与分解。14.【安徽省淮北一中、马鞍山二中、安师大附中xx届高三11月期中联考（第二次模拟）物理试题】如图所示，相距L的两小球A、B位于同一高度h（L、h均为定值），将A球向B球水平抛出的同时， B球由静止开始自由下落，A、B与地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变，方向相反，不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间，则：A、A、B在第一次落地前能否相碰，取决于A的初速度B、A、B在第一次落地前若不碰，此后就不会相碰C、A、B不可能运动到最高处相碰D、A、B一定能相碰【答案】AD【解析】试题分析：A、B在竖直方向的运动情况相同，始终处于相同的高度，小球在空中运动的时间由，解得，当时，两球相遇，h一定，所以A、B在第一次落地前能否相碰,取决于A的初速度，A项正确，A、B与地面碰撞后,竖直分速度大小不变、方向相反，因此A、B竖直方向的运动情况仍然相同，始终处于相同的高度，水平速度不变，A会继续向右做抛体运动，则以后一定能碰当时，AB相碰，可能发生在最高处，C项错D正确考点：考查了平抛运动规律的应用15【湖南省衡阳市第八中学xx届高三上学期第二次月考物理试题】如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴0转动，让小球在竖直平面内绕轴0做半径为，的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为v下列说法中正确的是（ ）A.v不能小于B.v=时，小球与细杆之间无弹力作用c、v大于时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大D、v小于时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大【答案】BCD考点：向心力16. 【四川省成都市第七中学xx届高三10月阶段性考试理综试题】河水的流速与离河岸的关系如图甲所示，船在静水中速度与时间的关系如图乙所示。若要使船以最短时间渡河，则( ) A船渡河的最短时间是100s B船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直C船在河水中航行的轨迹是一条直线 D船在河水中的最大速度是5m/s【答案】ABD【解析】试题分析：当静水速与河岸垂直时，渡河时间最短，故：；故AB正确船在沿河岸方向上做变速运动，在垂直于河岸方向上做匀速直线运动，两运动的合运动是曲线故C错误要使船以最短时间渡河，船在航行中与河岸垂直，根据速度的合成可知，船河水中的最大速度是5m/s，故D正确故选ABD. 考点：运动的合成和分解17【湖南师范大学附属中学xx届高三月考（三）物理试题】如图为玻璃自动切割生产线示意图右图中，玻璃以恒定的速度v向右运动，两侧的滑轨与玻璃的运动方向平行滑杆与滑轨垂直，且可沿滑轨左右移动割刀通过沿滑杆滑动和随滑杆左右移动实现对移动玻璃的切割移动玻璃的宽度为L，要使切割后的玻璃为长2L的矩形，以下做法能达到要求的是A、保持滑杆不动，使割刀以速度沿滑杆滑动B滑杆以速度v向左移动的同时，割刀以速度沿滑杆滑动C、滑杆以速度v向右移动的同时，割刀以速度滑杆滑动D、滑杆以速度v向右移动的同时，割刀以速度滑杆滑动【答案】CD考点：运动的合成与分解18.【吉林省实验中学xx届高三上学期第一次模拟理科综合试题】如图是利用传送带装运煤块的示意图。其中，传送带的从动轮与主动轮圆心之间的距离为s=3m，传送带与水平方向间的夹角=37，煤块与传送带间的动摩擦因数=0.8，传送带的主动轮和从动轮半径相等，主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度H = 1.8 m ，与运煤车车箱中心的水平距离x = 0.6m。现在传送带底端由静止释放一煤块（可视为质点）。煤块恰好在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心，取g = 10 m/s2，sin37=0.6, cos37= 0.8，求：（l）主动轮的半径；（2）传送带匀速运动的速度；（3）煤块在传送带上直线部分运动的时间。【答案】（1）0.1m（2）1m/s；（3）4.25s考点：本题考查平抛运动规律、圆周运动、匀变速直线运动规律的应用等19.【黑龙江省实验中学xx届高三10月月考物理试题】（12分）如图所示，BC为半径等于m竖直放置的光滑细圆管，O为细圆管的圆心，在圆管的末端C连接倾斜角为45、动摩擦因数0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球从进入圆管开始受到始终竖直向上的力F5N的作用，当小球运动到圆管的末端C时作用力F立即消失，小球能平滑地冲上粗糙斜面.(g10m/s2)求：(1)小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多少？OA的距离为多少？(2)小球在圆管中运动时对圆管的压力是多少？ (3)小球在CD斜面上运动的最大位移是多少？【答案】(1)2m/s , 0.6m ;(2) ;(3)（2）在B点据平抛运动的速度规律有：小球在管中的受力分析为三个力：由于重力与外加的力F平衡，故小球所受的合力仅为管的外轨对它的压力，得小球在管中做匀速圆周运动，由圆周运动的规律得细管对小球的作用力为： 根据牛顿第三定律得小球对细管的压力为：考点：本题考查圆周运动、平抛运动。