高中物理高考 2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)專題四曲線運動課件

這是一份高中物理高考 2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)專題四曲線運動課件，共60頁。
專題四　曲線運動
高考物理 (浙江專用)
A組 自主命題·浙江卷題組
考點二　平拋運動
1.(2016浙江10月選考,7,3分)一水平固定的水管,水從管口以不變的速度源源不斷地噴出。水管距地面高h=1.8 m,水落地的位置到管口的水平距離x=1.2 m。不計空氣及摩擦阻力,g=10 m/s2,水從管口噴出的初速度大小是?(　　)A.1.2 m/s　　B.2.0 m/s　　C.3.0 m/s　　D.4.0 m/s
答案????B　本題考查了平拋運動規(guī)律。水平噴出的水做平拋運動,根據(jù)h=?gt2可知,水在空中下落的時間為0.6 s,根據(jù)x=v0t可知水平速度即初速度為v0=2.0 m/s。因此選項B正確。
2.(2016浙江4月選考,10,3分)某卡車在公路上與路旁障礙物相撞。處理事故的警察在泥地中發(fā)現(xiàn)了一個小的金屬物體,經(jīng)判斷,這是相撞瞬間車頂上一個松脫的零件被拋出后陷在泥里。為了判斷卡車是否超速,需要測量的量是?(　　)A.車的長度,車的重量B.車的高度,車的重量C.車的長度,零件脫落點與陷落點的水平距離D.車的高度,零件脫落點與陷落點的水平距離
答案????D　根據(jù)題意和實際情景分析,被拋出的零件在卡車撞停時,由于慣性向前飛出,不計空氣阻力,可將其運動視為平拋運動,需測出水平位移和高度,由h=?gt2,s=v0t,得v0=s?,故D正確。
3.(2017浙江4月選考,13,3分)圖中給出了某一通關(guān)游戲的示意圖,安裝在軌道AB上可上下移動的彈射器,能水平射出速度大小可調(diào)節(jié)的彈丸,彈丸射出口在B點的正上方。豎直面內(nèi)的半圓弧BCD的半徑R=2.0 m,直徑BD水平且與軌道AB處在同一豎直面內(nèi),小孔P和圓心O連線與水平方向夾角為37°。游戲要求彈丸垂直于P點圓弧切線方向射入小孔P就能進入下一關(guān)。為了能通關(guān),彈射器離B點的高度和彈丸射出的初速度分別是(不計空氣阻力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2)?(　　)?A.0.15 m,4? m/s　　B.1.50 m,4? m/sC.0.15 m,2? m/s　　D.1.50 m,2? m/s
答案????A　如圖所示,設(shè)彈丸從M點射出時,恰好達到游戲要求從M到P,水平位移為x,豎直位移為y,OE=OP·cos 37°=1.6 m
PE=OP·sin 37°=1.2 mx=MN=BO+OE=3.6 m
OF=PN-PE=y-1.2 mFN=OE,則QF=?-OE=?-1.6 m而?=tan 37°=?可得y=?x=?×3.6 m=1.35 m所以MB=y-PE=(1.35-1.2)m=0.15 m?=tan 37°??v0=4? m/s綜上所述,選項A正確。
解題關(guān)鍵　解答本題的關(guān)鍵是掌握平拋運動的兩個推論,抓住“彈丸垂直于P點圓弧切線方向射入小孔P”這一條件,利用角度關(guān)系,求出平拋運動的豎直位移、水平位移和初速度。
4.(2015浙江10月選考,19,9分)如圖甲所示,飼養(yǎng)員對著長l=1.0 m的水平細長管的一端吹氣,將位于吹氣端口的質(zhì)量m=0.02 kg的注射器射到動物身上。注射器飛離長管末端的速度大小v=20 m/s。可視為質(zhì)點的注射器在長管內(nèi)做勻變速直線運動,離開長管后做平拋運動,如圖乙所示。 甲 乙?
(1)求注射器在長管內(nèi)運動時的加速度大小;(2)求注射器在長管內(nèi)運動時受到的合力大小;(3)若動物與長管末端的水平距離x=4.0 m,求注射器下降的高度h。
答案　(1)2.0×102 m/s2　(2)4 N　(3)0.2 m
解析　(1)由勻變速直線運動規(guī)律v2-0=2al得a=?=2.0×102 m/s2(2)由牛頓第二定律F=ma,得F=4 N(3)由平拋運動規(guī)律x=vt,得t=?=0.2 s由h=?gt2,得h=0.2 m
1.(2018浙江11月選考,9,3分)一質(zhì)量為2.0×103 kg的汽車在水平公路上行駛,路面對輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104 N,當汽車經(jīng)過半徑為80 m的彎道時,下列判斷正確的是?(　　)?A.汽車轉(zhuǎn)彎時所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力B.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時所需的向心力為1.4×104 NC.汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時汽車會發(fā)生側(cè)滑D.汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度不超過7.0 m/s2
考點三　圓周運動
答案????D　汽車轉(zhuǎn)彎時受到重力,地面的支持力,以及地面對汽車的摩擦力,其中摩擦力提供向心力,A錯誤;當最大靜摩擦力提供向心力時,速度為臨界速度,大于這個速度則發(fā)生側(cè)滑,根據(jù)牛頓第二定律可得fm=m?,解得v=?r=? m/s=? m/s=20? m/s,所以汽車轉(zhuǎn)彎的速度為20 m/s時,所需的向心力小于1.4×104 N,汽車不會發(fā)生側(cè)滑,B、C錯誤;汽車能安全轉(zhuǎn)彎的向心加速度a=?=7 m/s2,即汽車能安全轉(zhuǎn)彎時的臨界向心加速度不超過7.0 m/s2,D正確。
2.(2018浙江4月選考,4,3分)A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運動(如圖),在相同時間內(nèi),它們通過的路程之比是4∶3,運動方向改變的角度之比是3∶2,則它們?(　　)?A.線速度大小之比為4∶3　????B.角速度大小之比為3∶4C.圓周運動的半徑之比為2∶1　????D.向心加速度大小之比為1∶2
答案????A　時間相同,路程之比即線速度大小之比,故A項正確;運動方向改變的角度之比即路程對應(yīng)掃過的圓心角之比,由于時間相同,角速度大小之比為3∶2,B項錯誤;由路程和半徑與圓心角之間的關(guān)系為s=rθ得半徑之比為8∶9,C項錯誤;由向心加速度a=?知向心加速度大小之比為2∶1,D項錯誤。
3.(2016浙江10月選考,5,3分)在G20峰會“最憶是杭州”的文藝演出中,芭蕾舞演員保持如圖所示姿勢原地旋轉(zhuǎn),此時手臂上A、B兩點角速度大小分別為ωA、ωB,線速度大小分別為vA、vB,則?(　　)?A.ωAωB　????C.vAvB
答案????D　本題考查了角速度、線速度。由于A、B兩點在人自轉(zhuǎn)的過程中周期一樣,所以根據(jù)ω=?可知,A、B兩點的角速度一樣,選項A、B錯誤。A點轉(zhuǎn)動半徑較大,根據(jù)v=rω可知A點的線速度較大,即選項D正確,C錯誤。
4.(2016浙江4月選考,5,3分)如圖為某中國運動員在短道速滑比賽中勇奪金牌的精彩瞬間。假定此時他正沿圓弧形彎道勻速率滑行,則他?(　　)?A.所受的合力為零,做勻速運動B.所受的合力恒定,做勻加速運動C.所受的合力恒定,做變加速運動D.所受的合力變化,做變加速運動
答案????D　運動員做勻速圓周運動,其加速度方向指向圓心,方向時刻變化,為變加速運動,合力也指向圓心,方向時刻變化。D正確。
B組 統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組
考點一　曲線運動、運動的合成與分解
1.(2018北京理綜,20,6分)根據(jù)高中所學(xué)知識可知,做自由落體運動的小球,將落在正下方位置。但實際上,赤道上方200 m處無初速下落的小球?qū)⒙湓谡路轿恢闷珫|約6 cm處。這一現(xiàn)象可解釋為,除重力外,由于地球自轉(zhuǎn),下落過程小球還受到一個水平向東的“力”,該“力”與豎直方向的速度大小成正比?，F(xiàn)將小球從赤道地面豎直上拋,考慮對稱性,上升過程該“力”水平向西,則小球?(　　)A.到最高點時,水平方向的加速度和速度均為零B.到最高點時,水平方向的加速度和速度均不為零C.落地點在拋出點東側(cè)D.落地點在拋出點西側(cè)
答案????D　本題考查運動的合成與分解。以地面為參考系,由題意知,小球上升階段,水平方向受到向西的“力”作用,產(chǎn)生向西的加速度,水平方向做加速運動;豎直方向由于重力作用,做勻減速運動。運動到最高點時豎直方向速度為零,水平“力”為零,水平方向加速度為零,此時水平向西的速度達到最大,故選項A、B均錯。下落階段,小球受水平向東的“力”作用,水平方向?qū)⑾蛭髯鰷p速運動,由對稱性知,落地時水平速度恰為零,此時落地點應(yīng)在拋出點西側(cè),故C錯、D對。
知識拓展　科里奧利力在旋轉(zhuǎn)體系中做直線運動的質(zhì)點,以旋轉(zhuǎn)體系為參考系,質(zhì)點的直線運動偏離原有方向的傾向被歸結(jié)為一個“假想力”的作用,這個“力”稱為科里奧利力。
2.(2018江蘇單科,3,3分)某彈射管每次彈出的小球速度相等。在沿光滑豎直軌道自由下落過程中,該彈射管保持水平,先后彈出兩只小球。忽略空氣阻力,兩只小球落到水平地面的?(????　)A.時刻相同,地點相同　????B.時刻相同,地點不同C.時刻不同,地點相同　????D.時刻不同,地點不同
答案????B　本題考查運動的合成與分解。由題意知,在豎直方向上,兩只小球同時同高度自由下落,運動狀態(tài)始終相同,由h=?gt2知落到水平地面的時刻相同。在水平方向上,小球被彈出后做速度相等的勻速直線運動,但先拋出的小球水平方向運動時間較長,由x=v0t知,x先>x后,即兩只小球落到水平地面的地點不同。故選B。
易錯警示　理解關(guān)鍵字,隱含條件顯性化彈射管在自由下落過程中沿水平方向先后彈出兩只小球,小球被彈出時已具有豎直分速度,故小球不是做平拋運動。如果認為小球做平拋運動,且釋放高度不同,就會誤選D項。
3.(2016課標Ⅰ,18,6分)(多選)一質(zhì)點做勻速直線運動。現(xiàn)對其施加一恒力,且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變,則?(　　)A.質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同B.質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C.質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D.質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變
答案????BC　由題意知此恒力為質(zhì)點所受合外力,若原速度與該恒力在一條直線上,則質(zhì)點做勻變速直線運動,質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變的;原速度與該恒力不在一條直線上,則質(zhì)點做勻變速曲線運動,速度與恒力間夾角逐漸減小,質(zhì)點單位時間內(nèi)速度的變化量是不變的,但速率的變化量是變化的,A、D項錯誤,B項正確;由牛頓第二定律知,質(zhì)點加速度的方向總與該恒力方向相同,C項正確。
1.(2019課標Ⅱ,19,6分)(多選)如圖(a),在跳臺滑雪比賽中,運動員在空中滑翔時身體的姿態(tài)會影響其下落的速度和滑翔的距離。某運動員先后兩次從同一跳臺起跳,每次都從離開跳臺開始計時,用v表示他在豎直方向的速度,其v-t圖像如圖(b)所示,t1和t2是他落在傾斜雪道上的時刻。則?(　　)?　?????A.第二次滑翔過程中在豎直方向上的位移比第一次的小B.第二次滑翔過程中在水平方向上的位移比第一次的大C.第二次滑翔過程中在豎直方向上的平均加速度比第一次的大D.豎直方向速度大小為v1時,第二次滑翔在豎直方向上所受阻力比第一次的大
考點二　平拋運動
答案????BD　本題考查曲線運動知識和利用數(shù)形結(jié)合處理物理問題的能力,體現(xiàn)了模型構(gòu)建、科學(xué)推理的核心素養(yǎng)。v-t圖線與時間軸包圍的面積表示運動員在豎直方向上的位移,由圖像可知第二次包圍的格數(shù)較多,故A錯。設(shè)雪道的傾角為θ,則水平位移x=?,故B正確。v-t圖線的斜率表示加速度,由圖像明顯看出,第一次在豎直方向上的平均加速度較大,故C錯。v=v1時,斜率k1>k2,結(jié)合牛頓第二定律mg-f=ma可知,第二次所受阻力較大,D正確。
解題技巧????v-t圖線與時間軸所圍的面積表示位移,當圖線為曲線時,可采用數(shù)格子的方法比較面積的大小。
2.(2017江蘇單科,2,3分)如圖所示,A、B兩小球從相同高度同時水平拋出,經(jīng)過時間t在空中相遇。若兩球的拋出速度都變?yōu)樵瓉淼?倍,則兩球從拋出到相遇經(jīng)過的時間為?(　　)A.t　????B.?t　????C.?　????D.?
答案????C　本題考查平拋運動、運動的獨立性。依據(jù)運動的獨立性原理,在水平方向上,兩球之間的距離d=(v1+v2)t=(2v1+2v2)t',得t'=?,故選項C正確。
規(guī)律總結(jié)　運動的獨立性原理、相對運動一個物體同時參與幾個獨立的運動,每個分運動相互獨立,運動規(guī)律互不影響。兩個物體相對運動,互為參考系時,相同的分運動可以忽略運動效果。對同時平拋的兩個小球,相對于另一個小球,在水平方向上做勻速直線運動。
3.(2017課標Ⅰ,15,6分)發(fā)球機從同一高度向正前方依次水平射出兩個速度不同的乒乓球(忽略空氣的影響)。速度較大的球越過球網(wǎng),速度較小的球沒有越過球網(wǎng);其原因是?(　　)A.速度較小的球下降相同距離所用的時間較多B.速度較小的球在下降相同距離時在豎直方向上的速度較大C.速度較大的球通過同一水平距離所用的時間較少D.速度較大的球在相同時間間隔內(nèi)下降的距離較大
答案????C　本題考查平拋運動。忽略空氣的影響時乒乓球做平拋運動。由豎直方向做自由落體運動有t=?、vy=?,某一時間間隔內(nèi)下降的距離y=vyt+?gt2,由h相同,可知A、B、D皆錯誤;由水平方向上做勻速運動有x=v0t,可見x相同時t與v0成反比,C正確。
以下為教師用書專用(4~6)
4.(2018課標Ⅲ,17,6分)在一斜面頂端,將甲、乙兩個小球分別以v和?的速度沿同一方向水平拋出,兩球都落在該斜面上。甲球落至斜面時的速率是乙球落至斜面時速率的?(　　)A.2倍　????B.4倍　????C.6倍　????D.8倍
答案????A　本題考查平拋運動規(guī)律的應(yīng)用。小球做平拋運動,其運動軌跡如圖所示。設(shè)斜面的傾角為θ。?
平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動,x=v0t,h=?gt2,由圖中幾何關(guān)系,可得tan θ=?,解得:t=?;從拋出到落到斜面上,由動能定理可得:mgh=?mv'2-?m?,可得:v'=?=?·v0,則?=?=?=?,選項A正確。
一題多解????本題還可以將落到斜面上時的速度v'進行分解,由圖中幾何關(guān)系可得v'=?=?·v0,則?=?=?=?,選項A正確。
5.(2015課標Ⅰ,18,6分)一帶有乒乓球發(fā)射機的乒乓球臺如圖所示。水平臺面的長和寬分別為L1和L2,中間球網(wǎng)高度為h。發(fā)射機安裝于臺面左側(cè)邊緣的中點,能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球,發(fā)射點距臺面高度為3h。不計空氣的作用,重力加速度大小為g。若乒乓球的發(fā)射速率v在某范圍內(nèi),通過選擇合適的方向,就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺面上,則v的最大取值范圍是?(　　)?A.??