《【考前三个月】2015届高考物理(广东专用)精讲：专题3平抛运动与圆周运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【考前三个月】2015届高考物理(广东专用)精讲：专题3平抛运动与圆周运动（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高考定位平抛运动和圆周运动是典型的曲线运动，而处理平抛运动的方法主要是运动的合成与分解，因此运动的合成与分解、平抛运动、圆周运动是每年必考的知识点复习中要注意理解合运动与分运动的关系，掌握平抛运动和圆周运动问题的分析方法，能运用平抛运动知识和圆周运动知识分析带电粒子在电场、磁场中的运动考题 1 对运动的合成和分解的考查例 1 (单选)(2014四川4)有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为 v 的大河小明驾着小船渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直去程与回程所用时间的比值为 k，船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小为( )A. B.kvk21v1k2C.
2、D.kv1k2vk21审题突破 根据去程时船头指向始终与河岸垂直，结合运动学公式，可列出河宽与船速的关系式，当回程时路线与河岸垂直，可求出船过河的合速度，从而列出河宽与船速度的关系，进而即可求解解析 设大河宽度为 d，小船在静水中的速度为 v0，则去程渡河所用时间 t1，回程渡河所dv0用时间 t2.由题知 k，联立以上各式得 v0，选项 B 正确，选项 A、C、Ddv2 0v2t1t2v1k2错误答案 B1(单选)如图 1 所示，细绳一端固定在天花板上的 O 点，另一端穿过一张 CD 光盘的中央小孔后拴着一个橡胶球，橡胶球静止时，竖直悬线刚好挨着水平桌面的边沿现将 CD 光盘按在桌面上，并沿
3、桌面边缘以速度 v 匀速移动，移动过程中，CD 光盘中央小孔始终紧挨桌面边线，当悬线与竖直方向的夹角为 时，小球上升的速度大小为( )图 1Avsin Bvcos Cvtan Dvcot 答案 A解析 由题意可知，线与光盘的交点参与两个运动，一是逆着线的方向运动，二是垂直线的方向运动，则合运动的速度大小为 v，由数学三角函数关系，则有：v线vsin ；而沿线方向的速度大小，即为小球上升的速度大小，故 A 正确，B、C、D 错误2(单选)质量为 2 kg 的质点在竖直平面内斜向下做曲线运动，它在竖直方向的速度图象和水平方向的位移图象如图 2 甲、乙所示下列说法正确的是( )图 2A前 2 s 内
4、质点处于超重状态B2 s 末质点速度大小为 4 m/sC质点的加速度方向与初速度方向垂直D质点向下运动的过程中机械能减小答案 D解析 由题图甲知，质点在竖直方向向下加速运动，即加速度的方向向下，故处于失重状态，所以 A 错误；2 s 末 vy4 m/s，水平方向匀速运动 vx m/s，故此时质点的速度43v m/s，可得 B 错误；质点的加速度竖直向下，初速度斜向下，故不垂直，所v2 xv2 y4 103以 C 错误；由题图甲可求加速度 a1 m/s2，根据牛顿第二定律可得 mgfma，即质点在下落的过程中受竖直向上的力，该力做负功，所以质点的机械能减小，所以 D 正确1分运动与合运动具有等时
5、性和独立性2运动的合成与分解属矢量的合成分解，满足平行四边形、三角形和正交分解3分析运动的合成与分解问题，要注意运动的分解方向，一般情况按实际运动效果进行分解，切记不可按分解力的思路来分解运动考题 2 对平抛运动的考查例 2 (2014浙江23)如图 3 所示，装甲车在水平地面上以速度 v020 m/s 沿直线前进，车上机枪的枪管水平，距地面高为 h1.8 m在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶，其底边与地面接触枪口与靶距离为 L 时，机枪手正对靶射出第一发子弹，子弹相对于枪口的初速度为 v800 m/s.在子弹射出的同时，装甲车开始匀减速运动，行进 s90 m 后停下装甲车停下后，机枪手以
6、相同方式射出第二发子弹(不计空气阻力，子弹看成质点，重力加速度 g10 m/s2)图 3(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小；(2)当 L410 m 时，求第一发子弹的弹孔离地的高度，并计算靶上两个弹孔之间的距离；(3)若靶上只有一个弹孔，求 L 的范围审题突破 (1)由匀变速直线运动规律求解(2)子弹做平抛运动，选地面为参考系，求解第一发子弹的弹孔离地的高度；数学关系结合平抛规律求解靶上两个弹孔之间的距离；(3)若靶上只有一个弹孔，说明第一颗子弹没有击中靶，第二颗子弹能够击中靶，平抛运动规律求解 L的范围解析 (1)装甲车的加速度 a m/s2v2 02s209(2)第一发子弹飞行时间 t
7、10.5 sLvv0第一个弹孔离地高度 h1h gt 0.55 m12 2 1第二个弹孔离地的高度 h2h g()21.0 m12Lsv两弹孔之间的距离 hh2h10.45 m(3)若使第一发子弹恰好打到靶的下沿，装甲车离靶的距离为 L1L1(v0v) 492 m2hg若使第二发子弹恰好打到靶的下沿，装甲车离靶的距离为 L2L2v s570 m2hg为使靶上只有一个弹孔，则此弹孔一定是第二发子弹在靶上留下的弹孔故 L 的范围为 492 m0)固定一个小钉，l2拉小球使细绳绷直并呈水平位置，再让小球从静止释放，当细绳碰到钉子以后，小球可以绕钉子在竖直平面内做圆周运动图 6(1)当钉子在 xl 的
8、 P 点时，小球经过最低点时细绳恰好不被拉断，求细绳能承受的最大54拉力；(2)为使小球释放后能绕钉子在竖直平面内做圆周运动，而细绳又不被拉断，求钉子所在位置的范围审题突破 (1)由数学知识求出小球做圆周运动的轨道半径，由机械能守恒定律求出小球到达最低点时的速度，然后由牛顿第二定律求出绳子的拉力(2)由牛顿第二定律求出小球到达最高点的速度，由机械能守恒定律求出钉子的位置，然后确定钉子位置范围解析 (1)当钉子在 xl 的 P 点时，小球绕钉子转动的半径为：R1l 54l22x2小球由静止到最低点的过程中机械能守恒：mg( R1) mvl2122 1在最低点细绳承受的拉力最大，有：Fmgmv2
9、1R1联立求得最大拉力 F7mg.(2)小球绕钉子做圆周运动恰好到达最高点时，有：mgmv2 2R2运动中机械能守恒：mg( R2) mvl2122 2钉子所在位置为 x lR22l22联立解得 xl76因此钉子所在位置的范围为lxl.7654答案 (1)7mg (2)lxl76546(双选)(2014新课标20)如图 7 所示，两个质量均为 m 的小木块 a 和 b(可视为质点)放在水平圆盘上，a 与转轴 OO的距离为 l，b 与转轴的距离为 2l，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的 k 倍，重力加速度大小为 g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用 表示圆盘转动的角速度，下列说法
10、正确的是( )图 7Ab 一定比 a 先开始滑动Ba、b 所受的摩擦力始终相等C 是 b 开始滑动的临界角速度kg2lD当 时，a 所受摩擦力的大小为 kmg2kg3l答案 AC解析 小木块 a、b 做圆周运动时，由静摩擦力提供向心力，即 fm2R.当角速度增加时，静摩擦力增大，当增大到最大静摩擦力时，发生相对滑动，对木块 a：fam l，当 fakmg 时，2 akmgm l，a ；对木块 b：fbm 2l，当 fbkmg 时，kmgm 2l，b ，所以2 akgl2 b2 bkg2lb 先达到最大静摩擦力，选项 A 正确；两木块滑动前转动的角速度相同，则fam2l，fbm22l，fafb，
11、选项 B 错误；当 时 b 刚开始滑动，选项 C 正确；当 kg2l时，a 没有滑动，则 fam2l kmg，选项 D 错误2kg3l237(单选)(2014新课标17)如图 8 所示，一质量为 M 的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为 m 的小环(可视为质点)，从大环的最高处由静止滑下重力加速度大小为 g.当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为( )图 8AMg5mg BMgmgCMg5mg DMg10mg答案 C解析 设大环半径为 R，质量为 m 的小环下滑过程中遵守机械能守恒定律，所以mv2mg2R.小环滑到大环的最低点时的速度为 v2，根据牛顿第二定律得
12、 FNmg12gR，所以在最低点时大环对小环的支持力 FNmg5mg.根据牛顿第三定律知，小环mv2Rmv2R对大环的压力 FNFN5mg，方向向下对大环，据平衡条件，轻杆对大环的拉力TMgFNMg5mg.根据牛顿第三定律，大环对轻杆拉力的大小为TTMg5mg，故选项 C 正确，选项 A、B、D 错误1圆周运动的基本规律(1)向心力：Fm2rmm()2rm(2f)2rm(2n)2r.v2r2T(2)向心加速度大小：a2r()2r(2f)2r(2n)2r.v2r2T注意：当 为常数时，a 与 r 成正比；当 v 为常数时，a 与r 成反比；若无特定条件，不能说 a 与 r 成正比还是成反比2要注
13、意竖直平面内圆周运动的两种临界状态的不同：分类最高点无支撑最高点有支撑实例球与绳连接、水流星、翻滚过山车球与杆连接，车过拱桥、球过竖直管道、套在圆环上的物体等图示在最高点受力重力、弹力 F弹向下或等于零mgF弹mv2r重力、弹力 F弹向下、向上或等于零mgF弹mv2r恰好过最高点F弹0，mgm，v(在最v2rrg高点速度不能为零)F弹mg，F向0(在最高点速度可以为零)考题 4 平抛与圆周运动组合问题的综合分析例 4 (17 分)如图 9 所示，一小物块自平台上以速度 v0水平抛出，刚好落在邻近一倾角为53的粗糙斜面 AB 顶端，并恰好沿该斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差 h0.032 m
14、，小物块与斜面间的动摩擦因数为 0.5，A 点离 B 点所在平面的高度 H1.2 m有一半径为 R 的光滑圆轨道与斜面 AB 在 B 点相切连接，已知 cos 530.6，sin 530.8，g 取10 m/s2.求：图 9(1)小物块水平抛出的初速度 v0是多少；(2)若小物块能够通过圆轨道最高点，圆轨道半径 R 的最大值解析 (1)小物块自平台做平抛运动，由平抛运动知识得：vy 2gh2 10 0.032m/s0.8 m/s(2分)由于物块恰好沿斜面下滑，则 tan 53(3 分)vyv0得 v00.6 m/s.(2 分)(2)设小物块过圆轨道最高点的速度为 v，受到圆轨道的压力为 FN.
15、则由向心力公式得：FNmgm(2 分)v2R由动能定理得：mg(Hh)mg(RRcos 53) mv2 mv(5 分)mgHcos 53sin 5312122 0小物块能过圆轨道最高点，必有 FN0(1 分)联立以上各式并代入数据得：R m，即 R 最大值为 m(2 分)821821答案 (1)0.6 m/s (2) m821(2014福建21)(19 分)如图 10 所示为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，表面粗糙的 AB 段轨道与四分之一光滑圆弧轨道 BC 在 B 点水平相切点 A 距水面的高度为 H，圆弧轨道 BC 的半径为 R，圆心 O 恰在水面一质量为 m 的游客(视为质点)可从轨道 AB 的任意位置滑下，不计空气阻力图 10(1)若游客从 A 点由静止开始滑下，到 B 点时沿切线方向滑离轨道落在水面 D 点，OD2R，求游客滑到 B 点时的速度 vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功 Wf；(2)某游客从 AB 段某处滑下，恰好停在 B 点，又因受到微小扰动，继续沿圆弧轨道滑到 P点后滑离轨道，求 P 点离水面的高度 h.(提示：在圆
