高考物理总复习必考部分专题四曲线运动习题课件_3.ppt

专题四曲线运动,A组自主命题北京卷题组1.(2013北京理综,19,6分,0.55)在实验操作前应该对实验进行适当的分析。研究平抛运动的实验装置示意如图。小球每次都从斜槽的同一位置无初速释放,并从斜槽末端水平飞出。改变水平板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛,将水平板依次放在如图1、2、3的位置,且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中,小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3,机械能的变化量依次为E1、E2、E3,忽略空气阻力的影响,下面分析正确的是()A.x2-x1=x3-x2,E1=E2=E3B.x2-x1x3-x2,E1=E2=E3C.x2-x1x3-x2,E1E2E3D.x2-x1x3-x2,E1x3-x2;忽略空气阻力,平抛运动中,机械能守恒,故E1=E2=E3=0,所以B选项正确。,2.(2013北京理综,18,6分,0.90)某原子电离后其核外只有一个电子,若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动,那么电子运动()A.半径越大,加速度越大B.半径越小,周期越大C.半径越大,角速度越小D.半径越小,线速度越小答案C设原子核的电荷量为Q,原子核对电子的静电引力提供电子运动的向心力,k=ma向=m=m()2r=m2r,分别解得a向=k,T=2,=,v=,则半径r越大,加速度a向、角速度和线速度v均越小,而周期T越大,故选项C正确。,1.(2014四川理综,4,6分)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.答案B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。,B组统一命题、省(区、市)卷题组,考点一曲线运动运动的合成与分解,2.(2013安徽理综,18,6分)由消防水龙带的喷嘴喷出水的流量是0.28m3/min,水离开喷口时的速度大小为16m/s,方向与水平面夹角为60,在最高处正好到达着火位置,忽略空气阻力,则空中水柱的高度和水量分别是(重力加速度g取10m/s2)()A.28.8m1.1210-2m3B.28.8m0.672m3C.38.4m1.2910-2m3D.38.4m0.776m3答案A如图,水离开喷口时水平速度vx=vcos60=8m/s,vy=vsin60=24m/s所以高度h=28.8m上升时间t=2.4s所以水量为0.28m3=1.1210-2m3,选项A正确。,考点二抛体运动,3.(2017课标,17,6分)如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)()A.B.C.D.,答案B本题考查机械能守恒定律、平抛运动。小物块由最低点到最高点的过程由机械能守恒定律有mv2=mg2R+m小物块从最高点水平飞出做平抛运动有:2R=gt2x=v1t(x为落地点到轨道下端的距离)联立得:x2=R-16R2当R=-,即R=时,x具有最大值,选项B正确。,解题关键小物块运动的过程分为两个阶段,一是由轨道最低点到轨道最高点的曲线运动,符合机械能守恒定律;二是从轨道最高点到水平地面的平抛运动。根据两个阶段列方程,联立得出关于x的表达式是解题的关键。,4.(2017江苏单科,2,3分)如图所示,A、B两小球从相同高度同时水平抛出,经过时间t在空中相遇。若两球的抛出速度都变为原来的2倍,则两球从抛出到相遇经过的时间为()A.tB.tC.D.,答案C本题考查平抛运动、运动的独立性。依据运动的独立性原理,在水平方向上,两球之间的距离d=(v1+v2)t=(2v1+2v2)t,得t=,故选项C正确。,规律总结运动的独立性原理、相对运动一个物体同时参与几个独立的运动,每个分运动相互独立,运动规律互不影响。两个物体相对运动,互为参考系时,相同的分运动可以忽略运动效果。对同时平抛的两个小球,相对于另一个小球,在水平方向上做匀速直线运动。,5.(2015课标,18,6分,0.528)一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。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()A.vL1B.v,C.vD.t3,C正确。根据a=,a1=,a2=,a3=,得a1=a2=a3,D正确。,2.(2014浙江理综,23,16分)如图所示,装甲车在水平地面上以速度v0=20m/s沿直线前进,车上机枪的枪管水平,距地面高为h=1.8m。在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶,其底边与地面接触。枪口与靶距离为L时,机枪手正对靶射出第一发子弹,子弹相对于枪口的初速度为v=800m/s。在子弹射出的同时,装甲车开始匀减速运动,行进s=90m后停下。装甲车停下后,机枪手以相同方式射出第二发子弹。(不计空气阻力,子弹看成质点,重力加速度g=10m/s2)(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小;(2)当L=410m时,求第一发子弹的弹孔离地的高度,并计算靶上两个弹孔之间的距离;(3)若靶上只有一个弹孔,求L的范围。,答案(1)m/s2(2)0.55m0.45m(3)492mL570m解析(1)装甲车匀减速运动时的加速度大小a=m/s2(2)第一发子弹飞行时间t1=0.5s弹孔离地高度h1=h-g=0.55m,第二发子弹的弹孔离地的高度h2=h-g=1.0m两弹孔之间的距离h=h2-h1=0.45m(3)若第一发子弹打到靶的下沿,则射出第一发子弹时,枪口与靶的距离为L1=(v0+v)=492m若第二发子弹打到靶的下沿,则射出第一发子弹时,枪口与靶的距离为L2=v+s=570mL的范围为492mvB。,4.(2015北京西城二模,18)如图所示为游乐场中过山车的一段轨道,P点是这段轨道的最高点,A、B、C三处是过山车的车头、中点和车尾。假设这段轨道是圆轨道,各节车厢的质量相等,过山车在运行过程中不受牵引力,所受阻力可忽略。那么,过山车在通过P点的过程中,下列说法正确的是()A.车头A通过P点时的速度最小B.车的中点B通过P点时的速度最小C.车尾C通过P点时的速度最小D.A、B、C通过P点时的速度一样大答案B由题可知过山车在运动过程中机械能守恒,因过山车的B点(过山车的重心位置)位于P点时过山车具有最大的重力势能,故此时过山车具有最小的动能。故B选项正确。,5.(2017北京东城期末,19)(15分)北京赢得了2022年第二十四届冬季奥林匹克运动会的举办权,引得越来越多的体育爱好者参加滑雪运动。如图所示,某滑雪场的雪道由倾斜部分AB段和水平部分BC段组成,其中倾斜雪道AB的长L=25m,顶端高H=15m,滑雪板与雪道间的动摩擦因数=0.25。滑雪爱好者每次练习时均在倾斜雪道的顶端A处以水平速度飞出,落到雪道时他靠改变姿势进行缓冲,恰好可以使自己在落到雪道前后沿雪道方向的速度相同。不计空气阻力影响,取重力加速度g=10m/s2。(1)第一次滑雪爱好者水平飞出后经t1=1.5s落到雪道上的D处(图中未标出),求水平初速度v1及A、D之间的水平距离x1。(2)第二次该爱好者调整水平初速度,落到雪道上的E处(图中未标出),已知A、E之间的水平距离为x2,且x1x2=1,求该爱好者落到雪道上的E处之后的滑行距离s。,二、非选择题(共46分),(3)该爱好者在随后的几次练习中都落在雪道的AB段,他根据经验得出如下结论:在A处水平速度越大,落到雪道前瞬时速度越大,速度方向与雪道的夹角也越大。他的观点是否正确,请你判断并说明理由。,答案(1)v1=10m/sx1=15m(2)s=45m(3)见解析,解析滑雪爱好者自A处以水平速度飞出后,可能落在雪道的倾斜部分AB段,也可能落在雪道的水平部分BC段。(1)设滑雪爱好者落在雪道的水平部分BC段所用时间为t0,根据平抛运动的规律有H=g解得t0=s由此可知,滑雪爱好者水平飞出后经t1=1.5s落在雪道的倾斜部分AB段。根据平抛运动的规律有=解得v1=10m/sA、D之间的水平距离x1=v1t1解得x1=15m(2)设此次爱好者水平初速度为v2,由x1x2=1,可知x2=15m,由此可判断此次滑雪爱好者水平飞出后落在雪道的水平部分BC段。由平抛运动的规律有x2=v2t0,解得v2=15m/s落在雪道上之后爱好者在水平雪道上匀减速滑行,由动能定理有-mgs=0-m解得该爱好者落到雪道上的E处之后的滑行距离s=45m(3)他的观点不正确。正确观点是:在A处水平速度越大,落到雪道前瞬时速度越大,而速度方向与雪道的夹角不变。设爱好者水平初速度为v0由平抛运动的规律知,落到AB段均满足tan=解得t=,由此可知:v0越大,运动时间t越长落到雪道前瞬时速度大小v=v0,v0越大,落到雪道前瞬时速度越大设速度方向与水平方向间夹角为,tan=2tan,速度方向与水平方向间夹角与v0无关,即速度方向与雪道的夹角与v0无关。,6.(2017北京丰台一模,22)(16分)AB是竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,下端B与水平长直轨道相切,如图所示。一小木块(可视为质点)自A点起由静止开始沿轨道下滑。已知圆弧轨道半径为R,小木块的质量为m,与水平轨道间的动摩擦因数为,重力加速度为g。求:(1)木块运动到B点时的速度大小v;(2)木块经过圆弧轨道的B点时对轨道的压力大小FB;(3)木块在水平轨道上滑行的最大距离s。,答案(1)(2)3mg(3),解析(1)小木块从A到B的运动过程中机械能守恒,则有mgR=mv2(3分)解得v=(2分)(2)木块经过B点时,由牛顿第二定律有NB-mg=m(2分)解得NB=3mg(2分)由牛顿第三定律有FB=NB=3mg(2分)(3)对木块经过B点后的运动过程,由动能定理有-mgs=0-mv2(3分)解得s=(2分),7.(2015北京东城二模,22)(15分)某同学在模仿杂技演员表演“水流星”节目时,用不可伸长的轻绳系着盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动,当杯子运动到最高点时杯里的水恰好不流出来。已知绳长为L,杯子与水的总质量为m,杯子可视为质点,忽略空气阻力的影响。求:(1)在最高点时杯子与水的速度大小v1;(2)在最低点时杯子与水的动能Ek2;(3)在最低点时轻绳所受的拉力大小。答案(1)(2)mgL(3)6mg解析(1)在最高点时杯子与水运动的向心力由重力提供所以mg=m解得v1=(2)从最高点运动到最低点,仅重力做功由mg2L=Ek2-Ek1得Ek2=mgL(3)在最低点时向心力由拉力和重力的合力提供,由T-mg=m;Ek2=m得T=6mg由牛顿第三定律知在最低点时轻绳所受的拉力大小为6mg。,B组20152017年高考模拟综合题组（时间:40分钟分值:70分）一、选择题(每题6分,共24分)1.(2016北京东城期中,9)如图所示,滑板运动员以速度v0从距离地面高度为h的平台末端水平飞出,落在水平地面上。运动员和滑板均可视为质点,忽略空气阻力的影响,下列说法中正确的是()A.h一定时,v0越大,运动员在空中运动时间越长B.h一定时,v0越大,运动员落地瞬间速度越大C.运动员落地瞬间速度与高度h无关D.运动员落地位置与v0大小无关,答案B运动员和滑板做平抛运动,有h=gt2,故运动时间与初速度无关,故A错误;根据动能定理,有mgh=mv2-m,解得v=,故v0越大,h越大,运动员落地瞬间速度越大,故B正确,C错误;射程x=v0t=v0,高度一定时,初速度越大,射程越大,故D错误。,2.(2016北京朝阳期中,11)火车转弯时,如果铁路弯道的内外轨一样高,外轨对轮缘(如图a所示)挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力(如图b所示),但是靠这种办法得到向心力,铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨(如图c所示),当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的挤压,设此时的速度大小为v,以下说法中正确的是()A.该弯道的半径R=B.当火车质量改变时,规定的行驶速度也将改变C.当火车速率大于v时,外轨将受到轮缘的挤压D.当火车速率小于v时,外轨将受到轮缘的挤压,答案C设轨道平面与水平面间夹角为,如图所示,G与N的合力提供向心力,mgtan=m,则R=,A项错。v=,与火车质量无关,B项错。当火车速率大于v时,所需向心力增大,外轨对轮缘挤压提供一部分向心力;当火车速率小于v时,所需向心力减小,通过内轨对轮缘的挤压来减小向心力,C项正确,D项错。,考查点牛顿第二定律、向心力公式。做圆周运动的物体所受合力提供向心力。,思路分析G与N的合力提供向心力mgtan=mR=,v=,与m无关。火车速率大于v时,挤压外轨。火车速率小于v时,挤压内轨。,3.(2015北京东城一模,18)静止在地面上的物体随地球自转做匀速圆周运动。下列说法正确的是()A.物体受到的万有引力和支持力的合力总是指向地心B.物体做匀速圆周运动的周期与地球自转周期相等C.物体做匀速圆周运动的加速度等于重力加速度D.物体对地面压力的方向与万有引力的方向总是相同答案B物体随地球自转的周期为T=24小时,B正确;物体受到的万有引力和支持力的合力总是指向运动轨迹的圆心,A错误;物体做匀速圆周运动的向心加速度为()2R,R是轨道半径,T=24小时,不同纬度处物体的向心加速度不同,物体对地面压力的方向与重力方向相同,重力是万有引力的一个分力,所以只有赤道与南北两极处,物体对地面压力的方向与万有引力方向相同,C、D错误。,4.(2015北京朝阳二模,18)如图甲所示,轻杆一端与一小球相连,另一端连在光滑固定轴上,可在竖直平面内自由转动。现使小球在竖直平面内做圆周运动,到达某一位置开始计时,取水平向右为正方向,小球的水平分速度vx随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力。下列说法中正确的是()A.t1时刻小球通过最高点,图乙中阴影部分面积S1和S2相等B.t2时刻小球通过最高点,图乙中阴影部分面积S1和S2相等C.t1时刻小球通过最高点,图乙中阴影部分面积S1和S2不相等D.t2时刻小球通过最高点,图乙中阴影部分面积S1和S2不相等,答案A由0t1时间内vx逐渐减小,t1t2时间内vx逐渐增大,可知t1时刻小球通过最高点,又因为vx-t图线与横轴所围面积表示水平位移,S1、S2的大小均等于杆长,所以S1、S2相等。,5.(2017北京西城二模,22)(16分)如图所示,在竖直平面内有一个四分之一圆弧轨道固定在水平桌面上,圆心为O点,OA在水平方向,其半径R=0.40m,轨道的最低点B距地面的高度h=0.45m。一质量m=0.20kg的小滑块从轨道的最高点A由静止开始滑下,到达轨道底端B点时的速度vB=2.0m/s。滑块离开轨道后做平抛运动,落到地面上的C点。不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2。求:(1)小滑块从B点运动到C点所经历的时间t;(2)小滑块落地点与B点的水平距离x;,二、非选择题(共46分),(3)小滑块从A点运动到B点的过程中,滑块克服摩擦力所做的功W。,答案(1)0.30s(2)0.60m(3)0.40J,解析以小滑块为研究对象(1)从B到C,根据平抛运动规律有竖直方向h=gt2代入数据解得t=0.30s(2)水平方向x=vBt代入数据解得x=0.60m(3)从A到B,根据动能定理有mgR-W=m-0代入数据解得W=0.40J,6.(2016北京海淀二模,22)(