2026版《全品高考》选考复习方案物理05 增分微课2　抛体运动与圆周运动的综合问题 【答案】听课答案

《全品选考复习方案》2026版《全品高考》选考复习方案物理05增分微课2抛体运动与圆周运动的综合问题【答案】听课答案增分微课2抛体运动与圆周运动的综合问题例1ABD[解析]物块做平抛运动,则H=12gt2,解得t=2Hg=2×0.810s=0.4s,故A正确;平抛运动的初速度为v0=xt=0.80.4m/s=2m/s,故B正确;当摩擦力不足以提供向心力时,开始做平抛运动,则有μmg=mv02R,解得μ=23,故C错误例2(1)3m/s(2)6.4N,方向向上[解析](1)A点与P点的高度差为h=R(1+cos53°)小球做平抛运动,竖直方向上有h=12gt则小球在P点的竖直分速度为vy=gt把小球在P点的速度分解可得tan53°=v联立解得小球从A点射出时的速度v0=3m/s(2)小球到达Q时vQ=3m/s在Q点根据牛顿第二定律得FN+mg=mv解得FN=6.4N>0,方向向下所以由牛顿第三定律可知,小球通过管道的最高点Q时对管道的压力FN'=FN=6.4N,方向向上.【题组演练】1.A[解析]根据h=12gt2可得t=2hg=2s,则小球平抛运动的初速度v0=Rt=2.5m/s,A正确,B错误;根据ωt=2nπrad(n=1,2,3,…),解得圆盘转动的角速度ω=2nπt=nπrad/s(n=1,2,3,…),圆盘转动的加速度为a=ω2r=5n2π2m/s2(n=1,2,3,…),故C2.A[解析]小球刚好通过A点,则在A点由重力提供向心力,则有mg=mv2R2,解得v=gR2,小球从A点抛出后做平抛运动,则水平方向的位移x=vt,竖直方向的位移h=12gt2,根据几何关系有x2+h2=R2,解得h=(5-1)R2,B点与O点的高度差为R-h=R-(5-1)R2=(3-3.(1)30m/s(2)900N(3)2145m[解析](1)“花筒”M转动的角速度与AB相同,其线速度大小为v=ωr=15×2m/s=30m/s(2)“花筒”所需向心力大小为Fn=mω2r得Fn=2×152×2N=900N(3)铁片沿切线飞出后,做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,有h=12gt解得t=2hg=2×3.2m10m/s水平方向做匀速直线运动,有x=vt=30×0.8m=24m所以,落地点与O2点的距离大小为d=x2+MO增分微课2抛体运动与圆周运动的综合问题平抛运动是匀变速曲线运动模型的一种特例,它的基本特征是初速度水平,且只受重力.高考中有关该知识点试题的命制常常与圆周运动相联系.两种运动结合的本质是多过程问题,即一个过程的结束意味着下一个过程的开始,在每一个过程中,遵循独立的运动规律,关键是将两独立的运动通过合适的物理量进行衔接,使之成为一个整体.对于本部分知识点的复习,重点还是抛体运动和圆周运动的基础知识点和处理方法,最后再通过速度、位移等进行衔接.其专题具体特点:1.类型:水平面内的圆周运动与平抛运动的综合;竖直面内圆周运动与平抛运动的综合.2.多解性:圆周运动因其有周期性,所以会出现多解,学生容易忽视.3.立体性:平抛运动与圆周运动综合,物理情境常涉及三维空间,要训练学生把立体图转化为平面图的能力.4.会应用数学解决问题:较复杂的题涉及运用数学方法解决物理问题如利用二次函数求极值等.考向一水平面内的圆周运动与平抛运动的综合问题1.此类问题有时是一个物体做水平面上的圆周运动,另一个物体做平抛运动,特定条件下相遇,有时是一个物体先做水平面内的匀速圆周运动,后做平抛运动,有时还要结合能量关系分析求解,多以选择题或计算题考查.2.解题关键(1)明确水平面内匀速圆周运动的向心力来源,根据牛顿第二定律和向心力公式列方程.(2)平抛运动一般是沿水平方向和竖直方向分解速度或位移.(3)速度是联系前后两个过程的关键物理量,前一个过程的末速度是后一个过程的初速度.例1(多选)如图所示,圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R=0.6m,离水平地面的高度H=0.8m,物块平抛落地时水平位移的大小x=0.8m,重力加速度g取10m/s2.设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则()A.物块平抛运动到达地面的时间t=0.4sB.物块做平抛运动的初速度大小v0=2m/sC.物块与转台间的动摩擦因数μ=1D.物块落地点与转台圆心在地面的投影点间的距离d=1m考向二竖直面内的圆周运动与平抛运动的综合问题1.此类问题有时物体先做竖直面内的变速圆周运动,后做平抛运动,有时物体先做平抛运动,后做竖直面内的变速圆周运动,往往要结合能量关系求解,多以选择题或计算题考查.2.解题关键(1)竖直面内的圆周运动首先要明确是“轻杆模型”还是“轻绳模型”,一般要分析物体能够到达圆周最高点的临界条件.(2)速度也是联系前后两个过程的关键物理量.例2如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧管道,其半径为R=0.5m,一质量为m=0.8kg的小球从平台边缘的A处水平射出,恰能沿圆弧管道上P点的切线方向进入管道内,管道半径OP与竖直线的夹角为53°,已知管道最高点Q与A点等高,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2.(1)求小球从平台上的A点射出时的速度大小v0;(2)若小球沿管道通过圆弧的最高点Q时的速度大小为3m/s,求小球运动到Q点时对轨道的压力.1.[2024·温州模拟]如图所示为一个半径为5m的圆盘,正绕其圆心做匀速转动,当圆盘边缘上的一点A处在如图所示位置的时候,在其圆心正上方20m的高度有一小球正在向边缘的A点以一定的速度水平抛出,g取10m/s2,要使得小球正好落在A点,则()A.小球平抛的初速度一定是2.5m/sB.小球平抛的初速度可能是2.5m/sC.圆盘转动的角速度一定是πrad/sD.圆盘转动的加速度可能是πm/s2.如图所示,在竖直平面内,直径为R的光滑半圆轨道和半径为R的光滑14圆轨道水平相切于O点.O点在水平地面上,可视为质点的小球从O点以某一初速度进入半圆,刚好能通过半圆的最高点A,从A点飞出后落在14圆轨道上的B点,不计空气阻力,g取10m/s2,则B点与O点的高度差为(A.(3-5)R2 C.(3-5)R10 3.[2024·杭州模拟]如图甲所示为我国传统民俗文化表演“抡花”活动,祈福来年风调雨顺、免于火灾,已被列入国家级非物质文化遗产.“抡花”原理如图乙所示,快速转动竖直转轴O1O2上的手柄AB,带动“花筒”M、N在水平面内转动,筒内烧红的铁片沿轨迹切线飞出,落到地面,形成绚丽的图案.已知MO1=NO1=2m,M、N离地高3.2m,若手摇AB转动的角速度大小为15rad/s,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,求:(1)“花筒”M的线速度大小;(2)“花筒”(内含铁片)质量为2kg时所需向心力大小;(3)铁片落地点与O2点的距离大小(计算结果可用根号表示).增分微课3能量守恒定律与功能关系STSE问题例1C[解析]每秒钟来自燃料的能量为7.0×104J,说明输入总功率为70kW,其中发动机输入总功率为69kW,根据示意图,除了燃料蒸发带走1000J之外,根据能量守恒定律,剩余能量均转化为内能,因此选项A、B、D错误,选项C正确.例2D[解析]风速在5~10m/s范围内,转化效率η可视为不变.某段时间风的动能转化为风力发电机的电能,即12mv2·η=Pt,m=ρ·Avt,联立得P=12ηρAv3,选项A、B错误.每天平均有1.0×108kW的风能资源,即使每天24小时发电,转化效率也不可能是100%,所以每天发电量一定小于2.4×109kW·h,选项C错误.风速为6m/s时的输出电功率为P'=6393P=120kW,每年至少能发电W=P't=6×105kW·例3A[解析]海湾内高出外海潮位的水的重力势能均用于发电,有E=2ηmgh2=2ηρShgh2,P=Et,代入数据可解得P=1.25×107W,【题组演练】1.B[解析]管口的圆形内径约有10cm,则半径r=5cm=0.05m,根据实际情况,每层楼高h=3m,所以喷水的高度H=40h=120m,则水离开管口的速度为v=2gH=206m/s,设给喷管喷水的电动机输出功率为P,在接近管口很短一段时间Δt内水柱的质量为m=ρ·vΔtS=ρπr2vΔt,根据动能定理可得PΔt=12mv2,解得P≈5×105W,故选B2.D[解析]设自行车的总质量为m,第一次关闭自动充电装置,由动能定理有-μmgL1=0-Ek,第二次启动自动充电装置,由功能关系有Ek=μmgL2+E电,代入数据解得E电=240J,故选D.3.C[解析]单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量约为E=4×1026×124πr2J≈708J,一块光伏组件接收到的太阳辐射功率约为P1=4×1026×124πr2×0.72≈510W,A、B错误;一块光伏组件的发电功率为P1'=1.2×106增分微课3能量守恒定律与功能关系STSE问题新高考的命题导向要求考生在学习高中物理时要注重理论联系实际,注意物理与生产、生活及科技发展的联系,关注物理学的技术在社会中的应用,培养社会参与意识和社会责任感,完成从“解题”向“解决问题”思路的转变.例1[2021·浙江1月选考]一辆汽车在水平高速公路上以80km/h的速度匀速行驶,其1s内能量分配情况如图所示,则汽车()A.发动机的输出功率为70kWB.每1s消耗的燃料最终转化成的内能是5.7×104JC.每1s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9×104JD.每1s消耗的燃料最终转化成的内能是7.0×104J例2[2022·浙江6月选考]风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一.如图所示,风力发电机是一种将风能转化为电能的装置.某风力发电机在风速为9m/s时,输出电功率为405kW,风速在5~10m/s范围内,转化效率可视为不变.该风机叶片旋转一周扫过的面积为A,空气密度为ρ,风场风速为v,并保持风正面吹向叶片.下列说法正确的是()A.该风力发电机的输出电功率与风速成正比B.单位时间流过面积A的流动空气动能为12ρAvC.若每天平均有1.0×108kW的风能资源,则每天发电量为2.4×109kW·hD.若风场每年有5000h风速在6~10m/s的风能资源,则该发电机年发电量至少为6.0×105kW·h例3[2024·嵊州模拟]潮汐发电是水力发电的一种.在有条件的海湾建筑堤坝,围成水库,水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差,从而可驱动水轮发电机组发电.现在一水面面积约为6.0×107m2的海湾建潮汐电站,涨潮和退潮后水库水位与外海潮位之间形成3m的潮差,发电过程中重力势能转化为电能的效率是20%,每天涨退潮两次,试估算该电站一天利用退潮发电的平均功率为()A.1.25×107W B.2.5×107WC.1.25×108W D.2.5×108W1.[2024·温州模拟]如图所示,是某城市广场喷泉喷出水柱的场景.从远处看,喷泉喷出的水柱达到了40层楼的高度;靠近看,喷管的直径约为10cm.已知水的密度为1×103kg/m3,g取10m/s2,据此估算用于给喷管喷水的电动机输出功率为()A.1×105WB.5×105WC.1×106WD.5×106W2.[2024·丽水模拟]构建和谐型、节约型社会深得民心,遍布于生活的方方面面.自动充电式电动自行车就是很好的一例,电动自行车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接,当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时,自行车就可以通过发电机向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来.现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭自动充电装置,让车自由滑行,其动能随位移变化关系如图中的线①所示;第二次启动自动充电装置,其动能随位移变化关系如图线②所示,则第二次向蓄电池所充的电能是()A.600JB.360JC.300JD.240J3.[2024·