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.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 江苏单科 2 有a b两小球 b的质量为a的两倍 现将它们以相同速率沿同一方向抛出 不计空气阻力 图1中 为a的运动轨迹 则b的运动轨迹是 a b c d 解析物体做斜抛运动的轨迹只与初速度的大小和方向有关 而与物体的质量无关 a b两小球的轨迹相同 故a项正确 答案a 图1 2 多选 2016 江苏单科 7 如图2所示 两质量相等的卫星a b绕地球做匀速圆周运动 用r t ek s分别表示卫星的轨道半径 周期 动能 与地心连线在单位时间内扫过的面积 下列关系式正确的有 图2 答案ad 答案b 4 2014 江苏单科 2 已知地球的质量约为火星质量的10倍 地球的半径约为火星半径的2倍 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为 a 3 5km sb 5 0km sc 17 7km sd 35 2km s 答案a 5 多选 2014 江苏单科 6 为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动 用如图3所示的装置进行实验 小锤打击弹性金属片 a球水平抛出 同时b球被松开 自由下落 关于该实验 下列说法中正确的有 图3 a 两球的质量应相等b 两球应同时落地c 应改变装置的高度 多次实验d 实验也能说明a球在水平方向上做匀速直线运动 解析物体做平抛运动的规律与其质量无关 a错误 在实验中a球做平抛运动 b球做自由落体运动 两球应同时落地 实验说明a球在竖直方向上做自由落体运动 b正确 d错误 为了消除偶然误差 可改变装置高度 多次实验进行验证 c正确 答案bc 6 2016 江苏单科 13 据报道 一法国摄影师拍到 天宫一号 空间站飞过太阳的瞬间 照片中 天宫一号 的太阳帆板轮廓清晰可见 如图4所示 假设 天宫一号 正以速度v 7 7km s绕地球做匀速圆周运动 运动方向与太阳帆板两端m n的连线垂直 m n间的距离l 20m 地磁场的磁感应强度垂直于v mn所在平面的分量b 1 0 10 5t 将太阳帆板视为导体 图4 1 求m n间感应电动势的大小e 2 在太阳帆板上将一只 1 5v 0 3w 的小灯泡与m n相连构成闭合电路 不计太阳帆板和导线的电阻 试判断小灯泡能否发光 并说明理由 3 取地球半径r 6 4 103km 地球表面的重力加速度g 9 8m s2 试估算 天宫一号 距离地球表面的高度h 计算结果保留一位有效数字 答案 1 1 54v 2 不能理由见解析 3 4 105m 考情分析 力与曲线运动是力学中非常重要的内容 是高考热点之一 考查的知识点有 对平抛运动的理解及综合运用 运动的合成与分解思想方法的应用 竖直平面内圆周运动的理解和应用以及天体的运动 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 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5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5 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 2 多选 2016 连云港三模 学校组织 骑车投球 比赛 甲 乙两参赛者沿规定直轨道匀速骑行过程中 将手中网球沿垂直于骑行方向水平抛向地面上的塑料筐o中 如图6所示 a点是轨道上离框最近的点 甲以3m s的速度骑行 在b点将网球以速度v水平抛出 网球恰好落入筐中 乙以4m s的速度骑行 要想将球投入筐中 乙参赛者应 不计空气阻力 图6 a 在到达b点之后将球抛出b 在到达b点之前将球抛出c 将球也以速度v水平抛出d 将球以大于v的速度水平抛出 解析竖直方向上做自由落体运动 两次网球的运动时间相同 水平方向网球有两个分运动 分别是沿骑行方向与车相同的速度和抛出的速度 垂直于骑行方向上水平距离相等 则两次球抛出的速度相同 c项正确 d项错误 由于乙的骑行速度大 网球沿骑行方向的速度大 而运动时间相同 故乙应在到达b点之前将球抛出 a项错误 b项正确 答案bc 图7 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8 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8 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9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9 答案c 3 如图10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 图10 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11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11 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12所示 以保证除发动机推力外的 图12 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13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13a 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14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14 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15a 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16 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17 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