备考高考物理一轮金牌训练 第一部分 专题一第3讲 力学、电学中的曲线运动与天体的运动课件.ppt

第3讲力学 电学中的曲线运动与天体的运动 1 双选 2011年广东卷 如图1 3 1所示 在网球的网前截击练习中 若练习者在球网正上方距地面h处 将球以速度v沿垂直球网的方向击出 球刚好落在底线上 已知底线到网的距离为l 重力加速度取g 将球的运动视作平抛运动 下列表述正确的是 解析 小球在水平方向和竖直方向运动时间相同 由平抛运动规律列方程 l vt h gt2 求出a b正确 由直角三角形知识得 小球运动的位移大于l c错误 小球运动的合位移由高度和水平速度决定 与质量无关 答案 ab 2 2011年安徽卷 一般的曲线运动可以分成很多小段 每小段都可以看成圆周运动的一部分 即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替 如图1 3 2甲所示 曲线上的a点的曲率圆定义为 通过a点和曲线上紧邻a点两侧的两点作一圆 在极限情况下 这个圆就叫做a点的曲率圆 其半径 叫做a点的曲率半径 现将一物体沿与水平面成 角的方向以速度v0抛出 如图乙所示 则在其轨迹最高点p处的曲率半径是 解析 物体在其轨迹最高点p处只有水平速度 其水平速度大小为v0cos 根据牛顿第二定律得mg m 所以在其轨迹最高点p处的曲率半径是 c正确 答案 c 3 2011年新课标卷 一带负电荷的质点 在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c 已知质点的速率是递减的 关于b点电场强度e的方向 下列图示中可能正确的是 虚线是曲线在b点的切线 解析 负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反 且电荷受力方向指向运动轨迹的凹侧 a c错误 b选项中负电荷所受电场力具有沿速度方向的分力 质点的速率是递增的 b错误 d选项中质点所受电场力具有沿速度反方向的分力 质点的速率是递减的 答案 d 4 2010年江苏卷 如图1 3 3所示 一块橡皮用细线悬挂于o点 用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动 运动中始终保持悬线竖直 则橡皮运动的速度 a 大小和方向均不变b 大小不变 方向改变c 大小改变 方向不变d 大小和方向均改变 图1 3 3 解析 橡皮在水平方向匀速运动x vt 在竖直方向绳子长度l l vt 则竖直方向运动的位移y vt 所以在竖直方向也做匀速运动 合运动就是匀速运动 答案 a 5 双选 2010年海南卷 火星直径约为地球的一半 质量约为地球的十分之一 它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1 5倍 根据以上数据 以下说法正确的是 a 火星表面重力加速度的数值比地球表面小b 火星公转的周期比地球的长c 火星公转的线速度比地球的大d 火星公转的向心加速度比地球的大 答案 ab 6 2009年广东卷 如图1 3 4 一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中 在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹 m和n是轨迹上的两点 其中m点在轨迹的最右点 不计重力 下列表述正确的是 a 粒子在m点的速率最大b 粒子所受电场力沿电场方向c 粒子在电场中的加速度不变d 粒子在电场中的电势能始终在增加 图1 3 4 解析 做曲线运动物体的受力特点是合力指向轨迹的凹侧 再结合电场力的特点可知粒子带负电 即受到的电场力方向与电场线方向相反 b错 从n到m电场力做负功 粒子做减速运动 电势能在增加 当达到m点后电场力做正功 粒子做加速运动 电势能在减小 则在m点的速度最小 a错 d错 在整个过程中只受电场力 电场力不变 根据牛顿第二定律得加速度不变 答案 c 从近三年的高考试题可以看出 曲线运动 曲线运动的条件及其应用历来是高考的重点 难点和热点 它不仅涉及力学中的一般的曲线运动 平抛运动 圆周运动 还常常涉及天体运动问题 带电粒子在电场 磁场或复合场中的运动问题 动力学问题 功能问题等 圆周运动问题是牛顿运动定律在曲线运动中的具体应用 要加深对牛顿第二定律的理解 提高应用牛顿运动定律分析 解决实际问题的能力 本讲知识多以现实生活中的问题 如体育竞技 军事上的射击 交通运输等 和空间技术 如航空航天 等立意命题 体现了应用所学知识对自然现象进行系统的分析和多角度 多层次的描述 突出综合应用知识的能力 本讲高考几乎年年有新题 那么 新 在什么地方呢 新 主要表现在 情景新 立意新 知识新 学科渗透新 新题虽然难度往往不大 但面孔生疏 难题和新题都要有丰厚的基础知识 丰富的解题经验和灵活的解题能力 预计在今后的高考中运动的合成与分解 平抛运动和圆周运动的规律及应用 人造卫星和宇宙飞船仍是高考的热点 运动的合成与分解 例1 2011年上海卷 如图1 3 5 人沿平直的河岸以速度v行走 且通过不可伸长的绳拖船 船沿绳的方向行进 此过程中绳始终与水面平行 当绳与河岸的夹角为 时 船的速率为 图1 3 5 解析 人的实际运动为合运动 将人的合运动沿绳子方向和垂直绳子方向分解 沿绳子方向的分速度即为船的运动速度 答案 c 审题分析时 应该首先确定合运动的方向 再进行正交分解 人的实际运动是合运动 只能分解合运动 不能将绳子的分运动进行分解 1 水平面上两物体a b通过一根跨过定滑轮的轻绳相连 现物体a以va的速度向右匀速运动 当绳被拉成与水平面夹角分别是 时 如图1 3 6所示 物体b的运动速度vb为 物体b不离开地面 绳始终有拉力 a vasin sin b vacos sin c vasin cos d vacos cos 解析 两物体沿绳子方向的分速度大小相等 故有vacos vbcos 得vb 答案 d 图1 3 6 天体运动 例2 双选 2011年深圳高级中学模拟 在圆轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里 一宇航员手拿一只小球相对于太空舱静止 站立 于舱内朝向地球一侧的 地面 上 如图1 3 7所示 下列说法正确的是 图1 3 7 a 宇航员相对于地面的速度介于7 9km s与11 2km s之间b 若宇航员相对于太空舱无初速释放小球 球将落到 地面 上c 宇航员仍将受地球的引力作用d 宇航员对 地面 的压力等于零 解析 运行速度小于7 9km s 空间站里面的任何物体围绕地球都做匀速圆周运动 处于完全失重状态 答案 cd 围绕地球做匀速圆周运动的空间站仍受地球的引力 处于完全失重状态 答案 bd 重力场中的曲线运动 例3 2011年深圳高级中学模拟 如图1 3 8所示 水平桌面上有一轻弹簧 左端固定在a点 自然状态时其右端位于b点 水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道mnp 其形状为半径r 0 8m的圆环剪去了左上角135 的圆弧 mn为其竖直直径 p点到桌面的竖直距离也是r 用质量m1 0 4kg的物块将弹簧缓慢压缩到c点 释放后弹簧恢复原长时物块恰好停止在b点 用同种材料 质量为m2 0 2kg的物块将弹簧缓慢压缩到c点释放 物块过b点后其位移与时间的关系为x 6t 2t2 物块飞离桌面后由p点沿切线落入圆轨道 g 10m s2 求 图1 3 8 1 bp间的水平距离 2 判断m2能否沿圆轨道到达m点 3 释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功 解答此题时 关键是利用几何关系根据竖直分速度求水平分速度 对于圆周运动的临界问题要会分析 找出临界条件 3 2011年深圳二模 细管ab内壁光滑 厚度不计 加工成如图1 3 9所示形状 长l 0 8m的bd段固定在竖直平面内 其b端与半径r 0 4m的光滑圆弧轨道平滑连接 cd段是半径r 0 4m的圆弧 ac段在水平面上 与长s 1 25m 动摩擦因数 0 25的水平轨道aq平滑相连 管中有两个可视为质点的小球a b ma 3mb 开始b球静止 a球以速度v0向右运动 与b球发生弹性碰撞之后 b球能够越过轨道最高点p a球能滑出aq 重力加速度g取10m s2 2 45 求 1 若v0 4m s 碰后b球的速度大小 2 若v0未知 碰后a球的最大速度 3 若v0未知 v0的取值范围 图1 3 9 复合场中的曲线运动 例4 如图1 3 10所示 在绝缘光滑水平桌面上有两个静止的小球a和b b在桌边缘 a和b均可视为质点 质量均为m 0 2kg a球带正电 电荷量为q 0 1c b球是绝缘体 不带电 桌面离地面的高度h 0 05m 开始时a b相距l 0 1m 在方向水平向右 大小e 10n c的匀强电场的电场力作用下 a开始向右运动 并与b球发生碰撞 碰撞中a b的总能量无损失 a和b间无电荷转移 取g 10m s2 求 1 a经过多长时间和b相碰 2 a b落地点之间的水平距离是多大 4 2011年台山一中二模 如图1 3 11所示 光滑水平轨道与半径为r的光滑竖直半圆轨道在b点平滑连接 在过圆心o的水平界面mn的下方分布有水平向右的匀强电场 现有一质量为m 电量为 q的小球从水平轨道上a点由静止释放 小球运动到c点离开圆轨道后 经界面mn上的p点进入电场 p点恰好在a点的正上方 小球可视为质点 小球运动到c点之前电量保持不变 经过c点后电量立即变为零 已知a b间距离为2r 重力加速度为g 在上述运动过程中 求 1 电场强度e的大小 2 小球在圆轨道上运动时的最大速率 3 小球对圆轨道的最大压力的大小 1 运动的合成与分解解题思路首先确定物体实际运动的方向 实际运动方向就是合运动的方向 再沿分运动方向进行正交分解 利用平行四边形或矢量三角形找出速度