高考物理二轮复习 专题一 力与运动 第3讲 力与物体的曲线运动（一）平抛、圆周和天体运动课件1.ppt

第3讲力与物体的曲线运动 一 平抛 圆周和天体运动 1 2016 全国卷 14 关于行星运动的规律 下列说法符合史实的是 a 开普勒在牛顿定律的基础上 导出了行星运动的规律b 开普勒在天文观测数据的基础上 总结出了行星运动的规律c 开普勒总结出了行星运动的规律 找出了行星按照这些规律运动的原因d 开普勒总结出了行星运动的规律 发现了万有引力定律解析开普勒在第谷天文观测数据的基础上总结出了行星运动三定律 而牛顿发现了万有引力定律 答案b 2 多选 2016 全国卷 18 一质点做匀速直线运动 现对其施加一恒力 且原来作用在质点上的力不发生改变 则 a 质点速度的方向总是与该恒力的方向相同b 质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直c 质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同d 质点单位时间内速率的变化量总是不变 解析质点一开始做匀速直线运动 处于平衡状态 施加恒力后 则该质点所受的合外力为该恒力 若该恒力方向与质点原运动方向不共线 则质点做曲线运动 质点速度方向与恒力方向不同 故a错 若f的方向某一时刻与质点运动方向垂直 之后质点作曲线运动 力与速度方向不再垂直 例如平抛运动 故b正确 由牛顿第二定律可知 质点加速度方向总是与其所受合外力方向相同 c正确 根据加速度的定义 相等时间内速度变化量相同 而速率变化量不一定相同 故d错 答案bc 3 2016 全国卷 16 小球p和q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上 p球的质量大于q球的质量 悬挂p球的绳比悬挂q球的绳短 将两球拉起 使两绳均被水平拉直 如图1所示 将两球由静止释放 在各自轨迹的最低点 图1a p球的速度一定大于q球的速度b p球的动能一定小于q球的动能c p球所受绳的拉力一定大于q球所受绳的拉力d p球的向心加速度一定小于q球的向心加速度 答案c 4 多选 2016 全国卷 20 如图2 一固定容器的内壁是半径为r的半球面 在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点p 它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中 克服摩擦力做的功为w 重力加速度大小为g 设质点p在最低点时 向心加速度的大小为a 容器对它的支持力大小为n 则 图2 答案ac 5 2016 全国卷 17 利用三颗位置适当的地球同步卫星 可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯 目前地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6 6倍 假设地球的自转周期变小 若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的 则地球自转周期的最小值约为 a 1hb 4hc 8hd 16h 答案b 6 2015 全国卷 18 一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图3所示 水平台面的长和宽分别为l1和l2 中间球网高度为h 发射机安装于台面左侧边缘的中点 能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球 发射点距台面高度为3h 不计空气的作用 重力加速度大小为g 若乒乓球的发射速率v在某范围内 通过选择合适的方向 就能使乒乓球落到球网右侧台面上 则v的最大取值范围是 图3 答案d 7 2014 新课标全国 18 假设地球可视为质量均匀分布的球体 已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0 在赤道的大小为g 地球自转的周期为t 引力常量为g 地球的密度为 答案b 备考指导 考情分析 高考中单独考查曲线运动的知识点时 题型为选择题 将曲线运动与功和能 电场与磁场综合时题型为计算题或选择题 下一讲 备考策略 1 复习时要掌握运动的合成与分解 化曲为直等处理曲线运动问题的思想 2 要灵活掌握常见的曲线运动模型 平抛运动及类平抛运动 竖直平面内的圆周运动及圆周运动的临界条件 3 理解掌握解决天体运动问题的两条思路 曲线运动及运动的合成与分解 规律方法 1 物体做曲线运动的条件及特点 1 条件 f合与v的方向不在同一直线上 2 特点 f合恒定 做匀变速曲线运动 f合不恒定 做非匀变速曲线运动 做曲线运动的物体受的合力总是指向曲线的凹侧 2 解决运动合成和分解的一般思路 1 明确合运动或分运动的运动性质 2 明确是在哪两个方向上的合成或分解 3 找出各个方向上已知的物理量 速度 位移 加速度 4 运用力与速度的关系或矢量的运算法则进行分析求解 1 在长约一米的一端封闭的玻璃管中注满清水 水中放一个适当的圆柱形的红蜡块 玻璃管的开口端用胶塞塞紧 将其迅速竖直倒置 红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底 现将此玻璃管倒置安装在置于粗糙水平桌面上的小车上 小车从位置a以初速度v0开始运动 同时红蜡块沿玻璃管匀速上升 经过一段时间后 小车运动到图4中虚线位置b 按照图4建立的坐标系 在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是下图中的 精典题组 图4 解析根据题述 红蜡块沿玻璃管匀速上升 即沿y方向做匀速直线运动 在粗糙水平桌面上的小车从a位置以初速度v0开始运动 即沿x方向红蜡块做匀减速直线运动 在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹开口向左的抛物线 故a正确 答案a 图5 a 小船渡河的轨迹为直线b 小船在河水中的最大速度是5m sc 小船在距南岸200m处的速度小于在距北岸200m处的速度d 小船渡河的时间是160s解析小船在南北方向上为匀速直线运动 在东西方向上先加速 到达河中间后再减速 小船的合运动是曲线运动 a错 当小船运动到河中间时 东西方向上的分速度最大 此时小船的合速度最大 最大值vm 5m s b对 小船在距南岸200m处的速度等于在距北岸200m处的速度 c错 小船的渡河时间t 200s d错 答案b 平抛运动的规律及分析方法 规律方法 抓住 六点 破解平抛运动问题1 建立坐标 分解运动将平抛运动分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动 在某些情况下运动分解的方向不一定在竖直方向和水平向方向上 2 各自独立 分别分析 6 建好 两个模型 1 常规的平抛运动及类平抛模型 2 与斜面相结合的平抛运动模型 从斜面上水平抛出又落回到斜面上 位移方向恒定 落点速度方向与斜面间的夹角恒定 此时往往分解位移 构建位移三角形 从斜面外水平抛出垂直落在斜面上 速度方向确定 此时往往分解速度 构建速度三角形 1 2016 福建省毕业班单科质量检查 如图6 将a b两小球以不同的初速度同时水平抛出 它们均落在水平地面上的p点 a球抛出时的高度较b球的高 p点到两球起抛点的水平距离相等 不计空气阻力 与b球相比 a球 精典题组 图6 a 初速度较大b 速度变化率较大c 落地时速度一定较大d 落地时速度方向与其初速度方向的夹角较大 答案d 2 如图7所示 在水平放置的半径为r的圆柱体的正上方的p点将一小球以水平速度v0沿垂直于圆柱体的轴线方向抛出 小球飞行一段时间后恰好从圆柱体的q点沿切线飞过 测得o q连线与竖直方向的夹角为 那么小球完成这段飞行的时间是 图7 答案c 3 如图8所示 窗子上 下沿间的高度h 1 6m 墙的厚度d 0 4m 某人在离墙壁距离l 1 4m 距窗子上沿h 0 2m处的p点 将可视为质点的小物件以v的速度水平抛出 小物件直接穿过窗口并落在水平地面上 取g 10m s2 则v的取值范围是 a v 7m sb v 2 3m sc 3m s v 7m sd 2 3m s v 3m s 答案c 有关圆周运动问题的分析与计算 规律方法 1 解决圆周运动力学问题的关键 1 如图9所示 甲 乙圆盘的半径之比为1 2 两水平圆盘紧靠在一起 乙靠摩擦随甲转动且不打滑 两圆盘上分别放置质量为m1和m2的小物体 已知m1 2m2 两小物体与圆盘间的动摩擦因数相同 m1距甲盘圆心的距离为r m2距乙盘圆心的距离为2r 两小物体随盘做匀速圆周运动 下列判断正确的是 精典题组 图9 a 随着转速慢慢增加 m1先开始滑动b 随着转速慢慢增加 m2先开始滑动c 随着转速慢慢增加 m1 m2同时开始滑动d 无论转速如何增加 m1 m2始终不会滑动答案a 2 多选 飞机飞行时除受到发动机的推力外 还受到重力和机翼的升力 机翼的升力垂直于机翼所在平面向上 当飞机在空中盘旋时机翼的内侧倾斜 如图10所示 以保证除发动机推力外的 图10 其他力的合力提供向心力 设飞机以速率v在水平面内做半径为r的匀速圆周运动时机翼与水平面成 角 飞行周期为t 则下列说法正确的是 a 若飞行速率v不变 增大 则半径r增大b 若飞行速率v不变 增大 则周期t增大c 若 不变 飞行速率v增大 则半径r增大d 若飞行速率v增大 增大 则周期t可能不变 答案cd 3 多选 2016 浙江理综 20 如图11所示为赛车场的一个 梨形 赛道 两个弯道分别为半径r 90m的大圆弧和r 40m的小圆弧 直道与弯道相切 大 小圆弧圆心o o 距离l 100m 赛车沿弯道路线行驶时 路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2 25倍 假设赛车在直道上做匀变速直线运动 在弯道上做匀速圆周运动 要使赛车不打滑 绕赛道一圈时间最短 发动机功率足够大 重力加速度g 10m s2 3 14 则赛车 图11a 在绕过小圆弧弯道后加速b 在大圆弧弯道上的速率为45m sc 在直道上的加速度大小为5 63m s2d 通过小圆弧弯道的时间为5 58s 答案ab 4 2016 江西临川模拟 如图12所示 长为l的细线一端固定在o点 另一端拴一质量为m的小球 已知小球在最高点a时受到细线的拉力刚好等于小球自身的重力 o点到水平地面的距离为h h l 重力加速度为g 图12 1 求小球通过最高点a时的速度大小 2 求小球通过最低点b时 细线对小球的拉力 3 若小球运动到最高点a时细线断裂或小球运动到最低点b时细线断裂 两种情况下小球落在水平地面上的位置到c点 c点为地面上的点 位于a点正下方 的距离相等 则l和h应满足什么关系 天体运动问题的分析与计算 规律方法 掌握 一模 两路 三角 破解天体运动问题 1 一种模型 无论是自然天体 如地球 月亮 还是人造天体 如宇宙飞船 人造卫星 都可以看作质点 围绕中心天体 视为静止 做匀速圆周运动 3 三角等式 关系 1 2016 四川理综 3 国务院批复 自2016年起将4月24日设立为 中国航天日 1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号 目前仍然在椭圆轨道上运行 其轨道近地点高度约为440km 远地点高度约为2060km 1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上 设东方红一号在远地点的加速度为a1 东方红二号的加速度为a2 固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3 则a1 a2 a3的大小关系为 精典题组 图13a a2 a1 a3b a3 a2 a1c a3 a1 a2d a1 a2 a3 答案d 2 多选 截止到2016年2月全球定位系统gps已运行了整整27年 是现代世界的奇迹之一 gps全球定位系统有24颗卫星在轨运行 每个卫星的环绕周期为12小时 gps系统的卫星与地球同步卫星相比较 下面说法正确的是 图14 答案bd 3 2016 天津理综 3 我国即将发射 天宫二号 空间实验室 之后发射 神舟十一号 飞船与 天宫二号 对接 假设 天宫二号 与 神舟十一号 都围绕地球做匀速圆周运动 为了实现飞船与空间实验室的对接 下列措施可行的是 图15 a 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行 然后飞船加速追上空间实验室实现对接b 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行 然后空间实验室减速等待飞船实现对接c 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速 加速后飞船逐渐靠近空间实验室 两者速度接近时实现对接d 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速 减速后飞船逐渐靠近空间实验室 两者速度接近时实现对接 解析若使飞船与空间站在同一轨道上运行 然后飞船加速 所需向心力变大 则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道 不能实现对接 选项a错误 若使飞船与空间站在同一轨道上运行 然后空间站减速 所需向心力变小 则空间站将脱离原轨道而进入更低的轨道 不能实现对接 选项b错误 要想实现对接 可使飞船在比空间试验室半径较小的轨道上加速 然后飞船将进入较高的空间试验室轨道 逐渐靠近空间实验室后 两者速度接近时实现对接 选项c正确 若飞船在比空间试验室半径较小的轨道上减速 则飞船将进入更低的轨道 不能实现对接 选项d错误 答案c 4 双星系统由两颗恒星组成 两恒星在相互引力的作用下 分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动 研究发现 双星系统演化过程中 两星的总质量 距离和周期均可能发生变化 若某双星系统中两星的总质量为m 经过一段时间演化后 两星做圆周运动的周期变为原来的k倍 两星之间的距离变为原来的n倍 则此时两星的总质量为 答案c 高频考点三平抛运动与圆周运动的综合问题 题型分析 圆周运动与平抛运动或其他运动形式相结合的题目已成为现在高考的热点 物体在竖直面内的圆周运动问题 往往要综合牛顿运动定律和功能关系等解题 图16 1 小球在b点时的速度的大小 2 小球在c点时的速度的大小 3 小球由b到c的过程中克服摩擦力做的功 4 d点距地面的高度 答案 1 10m s 2 6m s 3 12j 4 0 2m 技巧点拨 本题为曲线运动的综合题 涉及圆周运动 平抛运动等多个运动过程 此类问题的情况有 1 物体先做竖直面内的变速圆周运动 后做平抛运动 2 物体先做平抛运动 后做竖直面内的变速圆周运动 这类问题往往要结合能量关系求解 多以计算题的形式考查 解答此类问题的关键 先要明确是 轻杆模型 还是 轻绳模型 再分析物体能够到达圆周最高点的临界条件 对物体在最低点和最高点时的状态进行分析 抓住前后两过程中速度的连续性 变式