物理2025《高中考前》高考冲刺考试方法答题技巧高考预测热点3 　平抛运动与圆周运动含答案

物理2025《高中考前》高考冲刺考试方法答题技巧高考预测热点3平抛运动与圆周运动热点3平抛运动与圆周运动考向一平抛运动规律的应用【真题研磨】典例(2024·安徽选择考)在某地区的干旱季节,人们常用水泵从深水井中抽水灌溉农田,简化模型如图所示。水井中的水面距离水平地面的高度为H。出水口距水平地面的高度为h,与落地点的水平距离约为l①。假设抽水过程中H保持不变,水泵输出能量的η倍转化为水被抽到出水口处增加的机械能②。已知水的密度为ρ,水管内径的横截面积为SA.ρgSl2gh2ηh(H+h+l22h)B.C.ρgSl2gh2ηh(H+l22h) 审题思维题眼直击信息转化①水做平抛运动②水泵做功增加动能,势能【答题要素】平抛运动的规律及推论(1)规律:vx=v0,vy=gt,x=v0t,y=12gt2(2)推论:做平抛(或类平抛)运动的物体①任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点;②设在任意时刻瞬时速度与水平方向的夹角为θ,位移与水平方向的夹角为α,则有tanθ=2tanα。【多维演练】1.维度:平抛运动的逆向思维2028年奥运会将新增壁球运动项目。如图所示,运动员从A点将球斜向上击出,水平击中墙上B点反弹后又水平飞出,落到C点,BB'竖直,AB'C三点在同一水平面上,B'C垂直于AC。不计空气阻力,球碰撞B点前后的速度大小分别为v1、v2,球在AB、BC两段运动时间分别为t1、t2,则正确的是(D)A.v1=v2B.v1<v2C.t1>t2D.t1=t22.维度:平抛与自由落体如图所示,足够长的长条形靶板通过细线悬挂在天花板上,靶板下端距离地面的高度足够高。靶板左侧有一手枪,枪口与靶板的P点在同一水平面上。进行四次射击活动:每次都是先剪断细线,让靶板从同一位置自由下落相同的较小时间Δt后,枪在同一水平线上且枪口距离靶板分别为L、2L、3L、4L处水平发射出速度相同的子弹,不计空气阻力。最后子弹在靶板上留下的弹孔的图样正确的是 (B)考向二匀速圆周运动规律的应用【真题研磨】典例如图(a)所示,质量均为1kg的物体A和B放置在圆盘上,与圆盘间的动摩擦因数分别为μA和μB。用两根不可伸长的细绳将物体A、B和圆盘转轴相连①,物体A、B与转轴的距离分别为rA和rB。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘绕转轴转动的角速度ω缓慢增大时,转轴与物体A之间的细绳拉力T1、A与B之间的细绳拉力T2A.μA=0.25B.μB=0.1C.rA=1.5m D.rB=2.5m审题思维题眼直击信息转化①选取整体法或者隔离法进行求解分析②对比图像求得半径和动摩擦因数【答题要素】“一、二、三、四”求解圆周运动问题【多维演练】1.维度:水平面内的圆周运动如图所示,相同的物块a、b用沿半径方向的细线相连放置在水平圆盘上。当圆盘绕转轴转动时,物块a、b始终相对圆盘静止。下列关于物块a所受的摩擦力随圆盘角速度的平方(ω2)的变化关系正确的是 (D)2.维度:竖直面内的圆周运动(多选)一水平放置的木板上放有砝码,砝码与木板间的动摩擦因数为μ,让木板在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动。假如运动中木板始终保持水平,砝码始终与木板相对静止,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则砝码 (A、D)A.在轨道最高点和最低点时,所受的摩擦力一定等于0B.在最高点和最低点,对木板的压力之差可能等于0C.在运动过程中所受的合力始终不变D.做匀速圆周运动的速率不可能大于μgR3.维度:同轴转动(多选)如图所示,在水平桌面上有一个固定竖直转轴且过圆心的转盘,转盘半径为r,边缘绕有一条足够长的细绳,细绳末端系住一木块。已知木块与桌面之间的动摩擦因数μ=33。当转盘以角速度ω=5rad/s旋转时,木块被带动一起旋转,达到稳定状态后,二者角速度相同。已知r=1m,下列说法正确的是 (A、CA.当ω=5rad/s稳定时,木块做圆周运动的半径为2mB.当ω=5rad/s稳定时,木块的线速度与转盘边缘线速度大小之比为4∶1C.要保持上述的稳定状态,角速度ω<103D.无论角速度多大,都可以保持上述稳定状态1.☆☆(平抛轨迹)从足够长的光滑斜面顶端以v0水平抛出一个弹性小球,小球在斜面上经多次弹性碰撞反弹后,运动轨迹如图所示。则四个选项中最符合实际的是 (B)2.☆☆☆(匀速圆周运动)如图所示,轻杆的一端固定在水平转轴上,另一端固定一个小球,小球随轻杆一起在竖直平面内在转轴的带动下绕O点以角速度ω做匀速圆周运动。已知杆长为L,小球的质量为m,重力加速度为g,A、B两点与O点在同一水平直线上,C、D分别为圆周的最高点和最低点,下列说法正确的是 (C)A.小球在运动过程中向心加速度不变B.小球运动到最高点C时,杆对小球的作用力为支持力C.小球运动到A点时,杆对小球作用力为mLD.小球在D点与C点相比,杆对小球的作用力的大小差值一定为2mLω23.☆☆☆(平抛运动)在第19届杭州亚运会女子排球决赛中,中国女排以3∶0战胜日本女排,以六战全胜且一局未失的战绩成功夺冠。如图所示,排球场的宽为d,长为2d,球网高为d4,发球员在底线中点正上方的O点将排球水平击出,排球恰好擦着网落在对方场地边线上的E点,ED=d2,不计空气阻力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是A.O点距地面的高度为9B.排球做平抛运动的时间为dC.排球击出时的速度大小为gdD.排球着地时的速度大小为2gd4.☆☆☆(变速圆周)中国选手王峥在第七届世界军人运动会上获得链球项目的金牌。王峥双手握住柄环,站在投掷圈后缘,经过预摆和3~4圈连续加速旋转及最后用力,将链球掷出。整个过程可简化为加速圆周运动和斜抛运动,忽略空气阻力,则下列说法中正确的是 (C)A.链球圆周运动过程中,链球受到的拉力指向圆心B.链球掷出瞬间速度方向沿该点圆周运动的径向C.链球掷出后做匀变速运动D.链球掷出后运动时间与速度的方向无关5.☆☆☆(变速圆周)如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止,物体与盘面间的动摩擦因数为32(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30°,g取10m/s2。则ω的最大值是 A.5rad/s B.3rad/sC.1.0rad/s D.0.5rad/s6.☆☆☆☆(多物体平抛)在一次投掷飞镖游戏中,先后两次飞镖的抛出点在同一竖直线上的A、B两点,将飞镖沿水平方向抛出后,飞镖均扎在靶心处,两飞镖的轨迹如图中曲线1、2所示,飞镖扎在靶上瞬间的速度与水平方向的夹角分别为α、β。已知AB、BO的竖直高度相同,飞镖可视为质点,空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是 (B)A.先后两次飞镖在空中的运动时间之比为2∶1B.先后两次飞镖抛出时的初速度大小之比为1∶2C.α=2βD.sinα=2sinβ热点4万有引力与航天考向一星球表面重力与引力的关系【真题研磨】典例(2024·全国甲卷)2024年5月,嫦娥六号探测器发射成功,开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球,飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的16。下列说法正确的是 A.在环月飞行时,样品所受合力为零B.若将样品放置在月球正面,它对月球表面压力等于零C.样品在不同过程中受到的引力不同,所以质量也不同D.样品放置在月球背面时对月球的压力,比放置在地球表面时对地球的压力小审题思维题眼直击信息转化①万有引力,提供向心力②对星球的压力等于所受重力【答题要素】涉及地球自转问题的解题流程【多维演练】1.维度:万有引力定律的应用理论上已经证明:质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体,O为球心,以O为原点建立坐标轴Ox,如图所示,一个质量一定的小物体(假设它能够在地球内部移动)在x轴上各位置受到的引力大小用F表示,则选项所示的四个F随x变化的关系图像中正确的是(A)2.维度:万有引力与天体运动各参数关系(多选)预计在2025年1月16日,地球恰好运行到火星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线,此现象被称为“火星冲日”。如图所示,火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动,火星与地球的公转轨道半径之比约为3∶2,地球与火星的质量之比约为10∶1,地球与火星的半径之比约为2∶1,已知半径为R的球的体积V=4πR33,取6=2.45,根据以上信息结合生活常识可知 (A.火星与地球的平均密度之比约为4∶5B.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8C.火星与地球表面的重力加速度大小之比约为2∶5D.相邻两次“火星冲日”的时间约为801天考向二天体质量和密度【真题研磨】典例(2024·山东等级考)“鹊桥二号”中继星环绕月球运行,其24小时椭圆轨道的半长轴为a①。已知地球同步卫星的轨道半径为r,则月球与地球质量之比A.r3a3B.a3审题思维题眼直击信息转化①利用开普勒第三定律②求中心天体质量【答题要素】求天体密度方法(1)利用自身因素法利用天体表面的重力加速度g和天体半径R由GMmR2=mg得天体质量M天体密度:ρ=MV=M4(2)借助其他星球法通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T①由GMmr2=m4π2②若已知天体的半径R,则天体的密度ρ=MV=M4(3)宇宙飞船环绕法若宇宙飞船绕天体表面运行时,可认为轨道半径r等于天体半径R,则天体密度ρ=3πGT2【多维演练】1.维度:利用视角求天体密度某同学利用直径为d的不透光圆形纸板估测太阳的密度,如图所示,调整圆纸板到人眼的距离L,使其刚好挡住太阳光,并测出L,已知引力常量为G,地球公转周期为T,则太阳密度约为 (A)A.24πGT2(Ld)3 B.3πC.24πGT2(dL)3 D.3π2.维度:利用黄金代换式求质量(多选)已知质量分布均匀的空心球壳对内部任意位置的物体引力为0。P、Q两个星球的质量分布均匀且自转角速度相同,它们的重力加速度大小g随物体到星球中心的距离r变化的图像如图所示。关于P、Q星球,下列说法正确的是 (B、D)A.质量相同B.密度相同C.第一宇宙速度大小之比为2∶1D.同步卫星距星球表面的高度之比为1∶23.维度:利用动力学公式在其他星球测量其他星球质量(多选)航天员抵达一半径为R的星球后,做了如下的实验:取一根细绳穿过光滑的细直管,细绳的一端拴一质量为m的砝码,另一端连接在一固定的拉力传感器上,手捏细直管抡动砝码,使它在竖直平面内做圆周运动。若该星球表面没有空气,不计阻力,停止抡动细直管,砝码可继续在同一竖直平面内做完整的圆周运动,如图所示,此时拉力传感器显示砝码运动到最低点与最高点两位置时读数差的绝对值为ΔF。已知引力常量为G,根据题中提供的条件和测量结果,可知 (B、C)A.该星球表面的重力加速度为ΔB.该星球表面的重力加速度为ΔC.该星球的质量为ΔD.该星球的质量为Δ考向三卫星的匀速圆周运动【真题研磨】典例(多选)(2024·湖南选择考)2024年5月3日,“嫦娥六号”探测器顺利进入地月转移轨道,正式开启月球之旅。相较于“嫦娥四号”和“嫦娥五号”,本次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集并通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱,返回舱再通过返回轨道返回地球。设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道,半径近似为月球半径①。已知月球表面重力加速度约为地球表面的16,月球半径约为地球半径的14。关于返回舱在该绕月轨道上的运动,下列说法正确的是 (A.其相对于月球的速度大于地球第一宇宙速度B.其相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度C.其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的D.其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的32审题思维题眼直击信息转化①绕月速度为月球第一宇宙速度②利用周期公式计算周期【答题要素】卫星的匀速圆周运动考查角度与解决方法考查角度解决方法天体运行参量分析由万有引力提供向心力求解宇宙速度的计算由万有引力定律结合“黄金代换”联立求解同步卫星的特点从周期入手分析其他运动参量【多维演练】1.维度:月球卫星我国在2024年发射了“嫦娥六号”,它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第六颗人造探月卫星,主要任务是更深层次、更加全面科学地探测月球地理、资源等方面的信息,进一步完善月球档案资料。已知月球的半径为R,月球表面的重力加速度为g,引力常量为G,“嫦娥六号”的质量为m,离月球中心的距离为r。根据以上信息可求出 (B)A.月球的第一宇宙速度为grB.“嫦娥六号”绕月运行的动能为mgC.月球的平均密度为3D.“嫦娥六号”绕月运行的周期为2πr2.维度:三种宇宙速度在其他星球的应用使物体脱离星球的引力束缚,不再绕星球运行,从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度,星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2=2v1。已知某星球的半径为地球半径R的4倍,质量为地球质量M的2倍,地球表面重力加速度为g。不计其他星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为 (C)A.12gRBC.gR D.13.维度:同步轨道卫星(多选)目前,北斗全球卫星导航系统已服务全球200多个国家和地区,正式进入服务全球的新时代。北斗系统空间段由多种类卫星组合而成,其中卫星A处于地球静止轨道,卫星B每天都会经过新乡市正上方,地球可看作质量分布均匀的球体,关于卫星A、B,下列说法正确的是 (A、C、D)A.卫星A一定位于赤道正上方B.卫星B一定位于地球倾斜同步轨道上C.两卫星的速度大小可能相等D.两卫星的向心加速度大小可能相等考向四卫星的椭圆轨道运动与变轨运动【真题研磨】典例(2024·湖北选择考)太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动,如图中实线所示。为了避开碎片,空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体,使空间站获得一定的反冲速度,从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示,其半长轴大于原轨道半径①。则 A.空间站变轨前、后在B.空间站变轨后的运动周期比变轨前的小C.空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小D.空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大审题思维题眼直击信息转化①利用开普勒第三定律比较周期②加速度由万有引力提供【答题要素】1.卫星的椭圆轨道运动及变轨运动模型2.航天器变轨问题的解题技巧(1)航天器变轨时半径(半长轴)的变化,根据万有引力和所需向心力的大小关系判断;稳定在新圆轨道上的运行速度变化由v=GMr(2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同,轨道半径(半长轴)越大,机械能越大。从远地点到近地点,万有引力对航天器做正功,动能Ek增大,引力势能减小。(3)两个不同轨道的“切点”处加速度a相同。【多维演练】1.维度:变轨问题《天问》是战国时期诗人屈原创作的一首长诗,全诗问天问地问自然,表现了作者对传统的质疑和对真理的探索精神。我国探测飞船天问一号成功发射飞向火星,屈原的“天问”梦想成为现实,也标志着我国深空探测迈向一个新台阶。如图所示,轨道1是圆轨道,轨道2是椭圆轨道,轨道3是近火圆轨道,天问一号经过变轨成功进入近火圆轨道3,已知引力常量为G,以下选项中正确的是 (C)A.天问一号在B点需要点火加速才能从轨道2进入轨道3B.天问一号在轨道2上经过B点时的加速度大于在轨道3上经过B点时的加速度C.天问一号进入近火轨道3后,测出其近火环绕周期为T,可计算出火星的平均密度D.天问一号进入近火轨道3后,测出其近火环绕周期为T,可计算出火星的质量2.维度:卫星在不同轨道的各物理量关系如图所示,虚线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示地球卫星的三条轨道,其中轨道Ⅰ为与第一宇宙速度7.9km/s对应的近地环绕圆轨道,轨道Ⅱ为椭圆轨道,轨道Ⅲ为与第二宇宙速度11.2km/s对应的脱离轨道,a、b、c三点分别位于三条轨道上,b点为轨道Ⅱ的远地点,b、c点与地心的距离均为轨道Ⅰ半径的2倍,则 (D)A.卫星在轨道Ⅱ的运行周期为轨道Ⅰ周期的2倍B.卫星经过a点的速率为经过b点速率的2倍C.卫星在a点的加速度大小为在c点加速度大小的2倍D.质量相同的卫星在b点的机械能小于在c点的机械能3.维度:卫星在不同轨道上的参数比较2024年4月3日,遥感四十二号01星在西昌卫星发射中心顺利升空,卫星的轨道如图所示,其中Ⅰ和Ⅲ为高度不同的圆轨道,椭圆轨道Ⅱ分别与Ⅰ和Ⅲ相切于P点和Q点。下列说法正确的是 (B)A.卫星在轨道Ⅱ上从P点运动到Q点的过程中动能增大B.卫星在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上运行的周期C.卫星在轨道Ⅰ上经过P点的速度大于在轨道Ⅱ上经过P点的速度D.卫星在轨道Ⅱ上经过Q点的加速度小于在轨道Ⅲ上经过Q点的加速度1.☆(人造卫星周期)一颗在低圆轨道上运行的卫星,轨道平面与赤道平面的夹角为30°,卫星运行到某一位置时恰好能观测到南极点或北极点,已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g。则该卫星运行的周期为 (D)A.4πRg B.4πC.4πg2R 2.☆☆☆(人造卫星机械能)人造地球卫星与地心间距离为r时,取无穷远处为势能零点,引力势能可以表示为Ep=-GMmr,其中G为引力常量,M为地球质量,m为卫星质量。卫星原来在半径为r1的轨道上绕地球做匀速圆周运动,由于稀薄空气等因素的影响,飞行一段时间后其圆周运动的半径减小为r2。此过程中损失的机械能为 A.GMm2(1r2-1r1)B.GMmC.GMm(1r2-1r1) D.GMm(3.☆☆☆(变轨问题)如图所示,发射一个高轨道人造地球卫星一般需要三步走,第一步在地球表面的A点把卫星发射到圆轨道1上,第二步在B点喷