
熱點(diǎn)一 平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的綜合問題模型一 水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合問題1.在此類問題中有時(shí)是一個(gè)物體做水平面上的圓周運(yùn)動(dòng),另一個(gè)物體做平拋運(yùn)動(dòng),特定條件下相遇,有時(shí)是一個(gè)物體先做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),后做平拋運(yùn)動(dòng),有時(shí)還要結(jié)合能量關(guān)系分析求解,多以選擇題或計(jì)算題考查。
2.解題關(guān)鍵(1)明確水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來源,根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式列方程。(2)平拋運(yùn)動(dòng)一般是沿水平方向和豎直方向分解速度或位移。(3)速度是聯(lián)系前后兩個(gè)過程的關(guān)鍵物理量,前一個(gè)過程的末速度是后一個(gè)過程的初速度。
(2020·安徽定遠(yuǎn)重點(diǎn)中學(xué)高三期末)某電視臺(tái)正在策劃的“快樂向前沖”節(jié)目的場(chǎng)地設(shè)施如圖所示,AB為水平直軌道,上面安裝有電動(dòng)懸掛器,可以載人運(yùn)動(dòng),下方水面上漂浮著一個(gè)半徑為R鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤軸心離平臺(tái)的水平距離為L,平臺(tái)邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差為H,A點(diǎn)位于平臺(tái)邊緣的正上方,水平直軌道與平臺(tái)間的高度差可忽略不計(jì)。選手抓住懸掛器后,按動(dòng)開關(guān),在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下從A點(diǎn)沿軌道做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),起動(dòng)后2 s懸掛器脫落。設(shè)人的質(zhì)量為m(人可看成質(zhì)點(diǎn)),人與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為μmg,重力加速度為g。
(1)假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對(duì)轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱?,為保證他落在任何位置都不會(huì)被甩下轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍?(2)若H=3.2 m,R=0.9 m,g取10 m/s2,當(dāng)a=2 m/s2 時(shí)選手恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上,求L。(3)若H=2.45 m,R=0.8 m,L=6 m,g取10 m/s2,選手要想成功落在轉(zhuǎn)盤上,求加速度a的范圍。
模型二 豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合問題1.在此類問題中有時(shí)物體先做豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng),后做平拋運(yùn)動(dòng),有時(shí)物體先做平拋運(yùn)動(dòng),后做豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng),往往要結(jié)合能量關(guān)系求解,多以計(jì)算題考查。2.解題關(guān)鍵(1)要解決豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí),首先要明確是“輕桿模型”還是“輕繩模型”,然后分析物體能夠到達(dá)圓周最高點(diǎn)的臨界條件。(2)速度也是聯(lián)系前后兩個(gè)過程的關(guān)鍵物理量。
(2019·福建四地六校統(tǒng)考)如圖所示,這是阿毛同學(xué)的漫畫中出現(xiàn)的裝置,描述了一個(gè)“吃貨”用來做“糖炒栗子”的“萌”事兒:將板栗在地面小平臺(tái)上以初速度v0經(jīng)兩個(gè)四分之一圓弧銜接而成的軌道,從最高點(diǎn)P飛出進(jìn)入炒鍋內(nèi),利用板栗在炒鍋內(nèi)來回運(yùn)動(dòng)使其均勻受熱。我們用質(zhì)量為m的小滑塊代替栗子,借這套裝置來研究一些物理問題。設(shè)兩個(gè)四分之一圓弧半徑分別為2R和R,小平臺(tái)和圓弧均光滑。將鍋內(nèi)的縱截面看成兩個(gè)斜面AB、CD和一段光滑圓弧組成。兩斜面傾角均為θ=37°,滑塊的運(yùn)動(dòng)始終在鍋內(nèi)的豎直平面內(nèi),重力加速度為g。設(shè)滑塊恰好能經(jīng)P點(diǎn)飛出,且恰好沿AB斜面進(jìn)入鍋內(nèi)。已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求:
(1)滑塊經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大??;(2)滑塊經(jīng)P點(diǎn)時(shí)的速度大?。?3)P、A兩點(diǎn)間的水平距離。
熱點(diǎn)二 天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析本部分要重點(diǎn)理解解決天體運(yùn)動(dòng)的兩條基本思路、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算方法、衛(wèi)星運(yùn)行參量的求解及比較等。其中衛(wèi)星變軌問題和雙星系統(tǒng)模型是天體運(yùn)動(dòng)中的難點(diǎn)。應(yīng)用萬有引力定律分析天體運(yùn)動(dòng)要抓住“一個(gè)模型”“兩個(gè)思路”。1.一個(gè)模型無論是自然天體(如行星、月球等),還是人造天體(如人造衛(wèi)星等),只要天體的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形,就可將其簡化為質(zhì)點(diǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型。
(2020·荊門市上學(xué)期調(diào)考)有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星:a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng);b在地球的近地圓軌道上正常運(yùn)行;c是地球同步衛(wèi)星;d是高空探測(cè)衛(wèi)星。各衛(wèi)星排列位置如圖,則下列說法正確的是??A.a(chǎn)的向心加速度大于b的向心加速度B.四顆衛(wèi)星的線速度大小關(guān)系是:va>vb>vc>vdC.在相同時(shí)間內(nèi)d轉(zhuǎn)過的弧長最長D.d的運(yùn)動(dòng)周期可能是30 h
(多選)(2020·張家口市5月模擬)如圖所示,赤道上空的衛(wèi)星A距地面高度為R,質(zhì)量為m的物體B靜止在地球表面的赤道上,衛(wèi)星A繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。已知地球半徑也為R,地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球的質(zhì)量為M,引力常量為G。若某一時(shí)刻衛(wèi)星A恰在物體B的正上方,下列說法正確的是( )
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