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文档简介
题型03力与曲线运动
目录
第一部分题型解码高屋建瓴,掌握全局
第二部分考向破译微观解剖,精细教学
典例引领方法透视变式演练
考向01运动的合成与分解
考向02平抛运动
考向03斜抛运动
考向04圆周运动
考向05临界问题
第三部分综合巩固整合应用,模拟实战
力与曲线运动在高考物理中占据核心地位,是力学模块的重要组成部分,涉及抛体运动、圆周
运动等,常与牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律等结合出题,考查学生的综合应用能力。
相关内容覆盖选择、实验、计算等题型,其中计算题常以力学综合形式考查,分值较高。
抛体运动:考查分解思想,需结合运动学公式分析速度和位移。
圆周运动:需明确向心力来源,如绳子拉力、摩擦力等,常与能量问题结合,考查临界条件。
综合应用:力与曲线运动的结合能有效考查学生的模型化思维和多规律综合应用能力,要求学
生将复杂问题分解为多个简单过程,运用牛顿定律、动能定理等解决问题。
总之,力与曲线运动不仅是高考的重点,更是解决复杂物理问题的基础,需熟练掌握相关概念
和规律,注重实际情境的分析能力。
考向01运动的合成与分解
【例1-1】(2025·江苏·高考真题)游乐设施“旋转杯”的底盘和转杯分别以O、O'为转轴,在水平面内沿顺
时针方向匀速转动。O'固定在底盘上。某时刻转杯转到如图所示位置,杯上A点与O、O'恰好在同一条直
线上。则()
A.A点做匀速圆周运动
B.O'点做匀速圆周运动
C.此时A点的速度小于O'点
D.此时A点的速度等于O'点
【例1-2】(2023·江苏卷)达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验:一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速
运动,沿途连续漏出沙子.若不计空气阻力,则下列图中能反映空中沙子排列的几何图形是()
ABCD
运动的合成与分解本质上是关于运动的矢量(即速度、位移、加速度)的合成与分解,遵循平行四边
形或三角形定则。运动的合成与分解是解决曲线运动的重要方法,即化曲为直,将曲线运动分解成两个方
向上的直线运动,而解决问题的关键是要分清谁是合运动、谁是分运动。
这里涉及的另一个常考的问题就是关联速度问题,由于绳或杆的约束,可将两物体的速度沿绳或杆方
向和与之垂直的方向分解,沿绳或杆方向的分速度相等。
【变式1-1】(2025·江苏省新高考基地学校模拟)如图甲所示,半径为R、内壁光滑的圆柱形圆筒竖直固
定,在距底面高h处将一小滑块以初速度v0沿水平切线方向射入圆筒(俯视图如图乙所示),小滑块将沿
圆筒内壁旋转滑下。在滑块下滑到底端的过程中,下列说法正确的是()
A.筒壁对滑块的弹力逐渐增大
B.仅增大v0,滑块运动的时间减少
C.仅增大h,滑块旋转的圈数不变
D.仅减小R,滑块运动的路程不变
【变式1-2】(2025·海安调研)曲柄连杆结构是发动机实现工作循环、完成能量转换的主要运动零件.如图所
示,连杆下端连接活塞Q,上端连接曲轴P.在工作过程中,活塞Q在汽缸内上、下做直线运动,带动曲轴
绕圆心O旋转.若P做线速度大小为v0的匀速圆周运动,则下列说法中正确的是()
A.当OP与OQ垂直时,活塞运动的速度等于v0
B.当OP与OQ垂直时,活塞运动的速度大于v0
C.当O、P、Q在同一直线时,活塞运动的速度等于v0
D.当O、P、Q在同一直线时,活塞运动的速度大于v0
考向02平抛运动
【例2-1】(2025·云南卷·3)如图所示,某同学将两颗鸟食从O点水平抛出,两只小鸟分别在空中的M点
和N点同时接到鸟食。鸟食的运动视为平抛运动,两运动轨迹在同一竖直平面内,则()
A.两颗鸟食同时抛出
B.在N点接到的鸟食后抛出
C.两颗鸟食平抛的初速度相同
D.在M点接到的鸟食平抛的初速度较大
【例2-2】(2025·徐州调研)如图所示,将小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出,若小球到达斜面的位移最
小,则飞行时间t为(重力加速度为g)()
2v0tanθ
A.v0tanθB.
g
2v0v0
C.D.
gtanθgtanθ
1、平抛运动的研究方法
(1)常规分解方法:
水平方向——匀速直线运动
竖直方向——自由落体运动
(2)特殊分解法:
以抛出点为原点建立适当的直角坐标系,将初速度和加速度沿两个坐标轴方向分解,然后在这两个方
向上列方程求解
2、平抛运动的两个推论
(1)设做平抛运动的物体在任意时刻速度方向与水平方向的夹角为θ,位移方向与水平方向的夹角为φ,
则有tanθ=2tanφ,如图甲所示。
(2)做平抛运动的物体任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点,如图乙所示。
【变式2-1】(2024·湖北·高考真题)如图所示,有五片荷叶伸出荷塘水面,一只青蛙要从高处荷叶跳到低
处荷叶上。设低处荷叶a、b、c、d和青蛙在同一竖直平面内,a、b高度相同,c、d高度相同,a、b分别
在c、d正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动,若以最小的初速度完成跳跃,则它应跳到()
A.荷叶aB.荷叶bC.荷叶cD.荷叶d
【变式2-2】(2024·江苏扬州市二模)如图所示,光垂直照射倾斜木板,把一个质量为0.2kg的小球从倾
斜木板顶端水平弹射出来做平抛运动,小球刚好落在倾斜木板底端。然后使用手机连续拍照功能,拍出
多张照片记录小球此运动过程。通过分析照片可以得到小球的飞行时间为0.6s,小球与其影子距离最
大时,影子A距木板顶端和底端的距离之比为7∶9,重力加速度g取10m/s2。下列说法不正确的是
()
A.飞行过程中,重力对小球做的功为3.6J
B.小球与影子距离最大时,刚好是飞行的中间时刻
C.木板的斜面倾角θ=37°
D.木板的长度为3.6m
考向03斜抛运动
【例3-1】(2024·江苏卷)喷泉a、b形成如图所示的形状,不计空气阻力,则喷泉a、b的()
A.加速度相同
B.初速度相同
C.最高点的速度相同
D.在空中的时间相同
【例3-2】(2025·江苏南通·二模)如图所示,一小球从A点抛出后运动到B点,不计空气阻力。小球在上
述过程中()
A.机械能先增大后减小
B.速度的变化量的方向斜向右下方
C.经B点时速度的反向延长线通过初速度方向上的分位移的中点
D.运动可分解为初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动
一、斜抛运动问题,往往有正交分解法和斜交分解法:
1、正交分解法
(1)沿水平方向和竖直方向分解(甲图)
(2)沿位移方向和垂直位移方向分解(乙图)
ax=gsinθay=gcosθ
2、斜交分解法(丙图)
12
沿初速度方向和加速度方向分解,x=v0t,y=gt。
2
甲乙丙
二、逆向思维和对称性也是解决斜抛运动的常用方法
从最高点向两边看,都可以看成平抛运动:左侧斜上抛可以看成是平抛的逆过程,和右侧的平抛运
动正好是对称的。
【变式3-1】(2025·苏州期末调研)如图所示,同时从H点斜向上抛出物体1、2,分别落于Q1、Q2两位置,
两条轨迹交于P点且最高点等高,不计空气阻力.物体2()
A.在空中运动的时间更长
B.经过P点时的速度更大
C.落地时的速度方向与水平方向的夹角更大
【变式3-2】(2025·泰州调研)如图所示,足球运动员训练罚点球,足球放置在球门中央的正前方O点,两次
射门,足球分别沿水平方向垂直打在水平横梁上的a点和竖直梁上的b点,到达a、b两点瞬间速度大小为
va、vb,从射出到打到a、b两点的时间是ta、tb,若不计空气作用力,则()
A.va<vbB.va>vb
C.ta<tbD.ta=tb
考向04圆周运动
【例4-1】(2024·江苏·高考真题)如图所示,轻绳的一端拴一个蜂鸣器,另一端穿过竖直管握在手中。蜂
鸣器在水平面a内做匀速圆周运动。缓慢下拉绳子,使蜂鸣器升高到水平面b内继续做匀速圆周运动。不
计空气阻力和摩擦力,与升高前相比,蜂鸣器()
A.角速度不变B.线速度减小
C.向心加速度增大D.所受拉力大小不变
【例4-2】(2025·扬州调研)如图所示,轻杆一端固定在水平转轴上,另一端固定一个小球,小球随杆在竖直
平面内做圆周运动.下列说法中正确的是()
A.小球运动到最低点时,杆对球的作用力大于小球重力
B.小球运动到最高点时,杆对球的作用力方向一定向上
C.小球能通过最高点的最小速度为gl
D.小球运动到水平位置A时,所受合外力一定指向O点
圆周运动的处理方法
1、确定研究对象
2、两分析
(1)受力分析:明确向心力来源
(2)运动分析:找圆心、定半径
3、处理力
(1)匀速圆周运动:合外力充当向心力
(2)变速圆周运动:将力沿半径方向和切线方向分解,沿半径方向的合力充当向心力,提供向心加速
度,改变速度的方向;沿切线方向的合力充当切向力,提供切向加速度,改变速度的大小。
4、列方程求解
v242
Fmmr2mr(根据题目条件选择合适的方程)
nrT2
【变式4-1】(2024·如皋调研)两根长度不同的细线上端固定在同一点,下面分别悬挂小球A、B,A球的质
量小于B球的质量,A、B以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两球的相对位置
关系正确的是()
AB
CD
【变式4-2】(2025·山东济南·二模)如图所示,竖直圆形光滑轨道固定在水平地面上,右侧为管状结构,
左侧为单层,外圆半径为R。将质量为m的小球置于轨道最高点,给小球一个轻微的扰动,让小球从右侧
由静止滑下。已知管的内径略大于小球直径,且远小于外圆半径,重力加速度为g。关于小球的运动,下列
说法正确的是()
A.小球一定能够回到轨道最高点
B.小球运动过程中对轨道的最大压力为6mg
2gR
C.小球脱离轨道时的速度大小为
3
5
D.小球脱离轨道时离地面的高度为R
3
考向05临界问题
【例5-1】(2024·江苏卷)制作陶瓷时,在水平面内匀速转动的台面上有一些陶屑.假设陶屑与台面间的动摩
擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩檫力.将陶屑视为质点,则()
A.离转轴越近的陶屑质量越大
B.离转轴越远的陶屑质量越大
C.陶屑只能分布在台面的边缘处
D.陶屑只能分布在某一半径的圆内
【例5-2】如图甲所示,质量相等的物块A、B放在水平圆盘上,A、B和圆盘圆心O在同一直线上,让圆
盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动.当A刚要滑动时,转动的角速度为ω1,当B刚要滑动时,转动的角速度
为ω2.若A、B在圆盘上的位置不变,用细线将A、B连接,细线刚好伸直,如图乙所示,让圆盘匀速转动.当
A、B一起刚要滑动时,转动的角速度为ω3.两物块与盘面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦
力.下列关系中正确的是()
甲乙
A.ω1>ω3>ω2B.ω1>ω2>ω3
C.ω1<ω2D.ω1<ω3
模型示例动力学方程临界情况示例
水平转盘上的物体(1)恰好发生滑动:Ff=Ffmax
(2)多个物体,谁最先滑动?
2
Ff=mωr
(3)多个物体用绳子连接,绳
上何时出现拉力?
圆锥摆模型
(1)恰好离开接触面FN=0
mgtanθ=mrω2(2)火车拐弯时轮缘与铁轨间
恰好无挤压
【变式5-1】(23-24高一下·重庆·期中)如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿直径方向放着用轻绳相连
可视为质点的物体A和B,A的质量为3m,B的质量为m。它们分居圆心两侧,到圆心的距离分别为RA=r,
RB=2r,A、B与盘间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A、B与圆盘一起绕中轴线匀速转
动的最大角速度为ω1;若只将B的质量增加为2m,A、B与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为ω2。
转动过程中轻绳未断,则1为()
2
A.2:5B.5:2C.2:2D.2:2
1.(2025·黑吉辽蒙卷·6)如图,趣味运动会的“聚力建高塔”活动中,两长度相等的细绳一端系在同一塔块上,
两名同学分别握住绳的另一端,保持手在同一水平面以相同速率v相向运动。为使塔块沿竖直方向匀速下
落,则v()
A.一直减小B.一直增大
C.先减小后增大D.先增大后减小
2.(2025·江苏南通·一模)一个圆盘被抛出后,绕垂直于盘面并通过中心O的轴顺时针转动,圆盘面保持
在竖直面内,某时刻中心O点的速度与水平方向成45°斜向上,如图所示。则关于此刻A、B点的运动()
A.相对于地面速度大小相等B.相对于地面速度方向相反
C.相对于O点的速度相同D.相对于O点的角速度相同
3.(2024·安徽卷·9改编)一倾角为30°足够大的光滑斜面固定于水平地面上,在斜面上建立Oxy直角坐标系,
如图甲所示。从t=0开始,将一可视为质点的物块从O点由静止释放,同时对物块施加沿x轴正方向的力
2
F1和F2,其大小与时间t的关系如图乙所示。已知物块的质量为1.2kg,重力加速度g取10m/s,不计空
气阻力。则()
A.物块始终做匀变速曲线运动
B.t=1s时,物块的y坐标值为2.5m
C.t=1s时,物块的加速度大小为53m/s2
D.t=2s时,物块的速度大小为10m/s
4.如图所示,倾角为θ=37°的足够长斜面固定在水平地面上,将一小球(可视为质点)从斜面底端O点以初速
度v0斜向上抛出,经过一段时间,小球以垂直于斜面方向的速度打在斜面上的P点。已知重力加速度为g,
sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力。则O、P两点之间的距离为()
15v215v27v28v2
A.0B.0C.0D.0
26g8g15g15g
5.(2017·江苏·高考真题)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()
2tt
A.tB.tC.D.
224
6.(2023·湖南·高考真题)如图(a),我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷
粒中有两颗的运动轨迹如图(b)所示,其轨迹在同一竖直平面内,抛出点均为O,且轨迹交于P点,抛出
时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v1和v2,其中v1方向水平,v2方向斜向上。忽略空气阻力,关于两谷粒在
空中的运动,下列说法正确的是()
A.谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度B.谷粒2在最高点的速度小于v1
C.两谷粒从O到P的运动时间相等D.两谷粒从O到P的平均速度相等
7.(2025·江苏泰州·模拟预测)如图所示,水平地面上方有一竖直固定铺有复写纸的足够大硬纸板M,P
为其左侧正前方的一点,小球从P点以大小相等的水平速度向右侧各个方向抛出(不计阻力),打到M上的
小球留下的印迹连线可能是()
A.B.
C.D.
8.(2025·江苏泰州·二模)如图所示,A、B两篮球从相同高度以相同方向抛出后直接落入篮筐,两球从抛
出到落入篮筐过程中,下列说法正确的是()
A.两球的运动时间相同
B.两球抛出时速度相等
C.两球在最高点加速度都为零
D.两球速度变化量的方向始终竖直向下
9.(2025·苏北四市调研)如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动.已知座舱的质量为m,
运动半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,则座舱()
2πR
A.运动的周期为
ω
B.线速度大小为ω2R
C.运动至圆心等高处时,所受摩天轮的作用力大于mg
D.运动至最低点时,所受摩天轮的作用力大小与最高点时相等
10.(2025·江苏·模拟预测)如图为自行车气嘴灯及其结构图,弹簧一端固定在A端,另一端拴接重物,当
M、N接触时,LED灯就会发光。下列说法正确的是()
A.安装时A端比B端更远离车轮圆心
B.只要车轮转动起来,气嘴灯就能发光
C.增大重物质量可使气嘴灯在较低车速下也能发光
D.自行车匀速行驶时,若气嘴灯转到最低点时能发光,则在最高点时也一定能发光
11.(2025·江西·高考真题)为避免火车在水平面上过弯时因内外轨道半径不同致使轮子打滑造成危险(不
考虑离心问题),把固定连接为一体的两轮设计成锥顶角很小的圆台形,如图所示。设铁轨间距为L,正
常直线行驶时两轮与铁轨接触处的直径均为D,过弯时内外轨间中点位置到轨道圆心的距离为过弯半径R。
在很小时,tansin。若在水平轨道过弯时要求轮子不打滑且横向偏移量不超过x,则最小过弯半
径R为()
2LDLDLDLD
A.B.C.D.
xx2x4x
12.(2025·安徽·高考真题)在竖直平面内,质点M绕定点O沿逆时针方向做匀速圆周运动,质点N沿竖
直方向做直线运动,M、N在运动过程中始终处于同一高度。t0时,M、N与O点位于同一直线上,如图
所示。此后在M运动一周的过程中,N运动的速度v随时间t变化的图像可能是()
A.B.
C.D.
13.(2025·江苏南通·一模)如图所示,在水平面上细线一端固定,另一端系一个物体A,现给物体A垂直
于线的速度,经过B点后正好停止于C点。在此过程中()
A.物体的加速度始终指向O点B.物体受到3个力作用
C.细线拉力在减小D.细线拉力做功等于动能的减少
14.(24-25高三上·山西太原·期中)竖直细圆杆顶端附近有一小孔,光滑细绳穿过小孔,细绳两端分别系
有A、B两小球,已知A球质量小于B球质量。调节细绳并转动圆杆,使得两球与圆杆能以相同角速度在
水平面内匀速转动,下列图样大致正确的是()
A.B.C.D.
15.(2025·江苏徐州·二模)如图所示,一个铁架台静止放置在粗糙的水平桌面上,在其支架上端的一固定
横杆上通过一根不可伸长的轻绳悬挂一个小钢球。现将小钢球拉至水平位置A处由静止释放,使其在竖直
平面内摆动,铁架台始终保持静止。不计空气阻力,小钢球的半径可忽略不计,关于小钢球从被释放到运
动到最低点B处的过程,下列说法正确的是()
A.轻绳的拉力一直增大
B.小钢球重力的功率一直增大
C.铁架台对桌面的压力先增大后减小
D.桌面对铁架台的摩擦力先减小后增大
16.(2025·江苏扬州·模拟预测)如图所示,在水平圆盘上沿半径方向放置用细线相连的质量均为m的A、
B两个物块(可视为质点),A和B距轴心O的距离分别为rA=R,rB=2R,且A、B与转盘之间的最大静
摩擦力都是fm,两物块随着圆盘转动始终与圆盘保持相对静止。则圆盘转动的角速度从0逐渐缓慢增大的
过程中,下列说法正确的是()
A.B所受合外力等于A所受合外力
B.A
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