2020年高考物理三轮冲刺与命题大猜想—专题04 抛体运动与圆周运动(原卷版)

2020年高考物理三轮冲刺与命题大猜想
专题04 抛体运动与圆周运动
目录
猜想一：与体育运动或生活实际考查平抛运动的基本规律 (1)
猜想二：结合“转弯”或游乐设施考查圆周运动 (3)
猜想三：平抛圆周结合考能量观念 (4)
最新模拟冲刺练习 (5)
猜想一：与体育运动或生活实际考查平抛运动的基本规律
【猜想依据】体育运动、生活实际的许多运动情景可以抽象为平抛运动模型，对平抛运动的研究运用到了运动的合成与分解的思想，渗透了对物理学科的运动观念及科学思维的考查，此外，对实际问题的理想化处理，有利于引导考生由解题向解决问题转变，符合高考命题趋势。

【要点概述】1．平抛(或类平抛)运动所涉及物理量的特点
Δv＝gΔt，方向恒为竖直向下
(1)做平抛(或类平抛)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，如图中A
点和B点所示，即x B＝x A 2.
(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻任意位置处，设其末速度方向与水平方向的夹角为α，位移与水平方向的夹角为θ，则tan α＝2tan θ.
【例1】(2020·广东揭阳一模)在竖直墙壁上悬挂一镖靶，某人站在离墙壁一定距离的某处，先后将两只飞镖A、B由同一位置水平掷出，两只飞镖落在靶上的状态如图所示(侧视图)，若不计空气阻力，下列说法中正确的是()
A．A、B两镖在空中运动时间相同B．B镖掷出时的初速度比A镖掷出时的初速度小C．A、B镖的速度变化方向可能不同D．A镖的质量一定比B镖的质量小
【例2】(2020·湖南娄底市高三质量检测)羽毛球运动员林丹曾在某综艺节目中表演羽毛球定点击鼓，如图是他表演时的羽毛球场地示意图．图中甲、乙两鼓等高，丙、丁两鼓较低但也等高，若林丹各次发球时羽毛球飞出位置不变且均做平抛运动，则()
A．击中甲、乙的两球初速度v甲＝v乙
B．击中甲、乙的两球运动时间可能不同
C．假设某次发球能够击中甲鼓，用相同大小的速度发球可能击中丁鼓
D．击中四鼓的羽毛球中，击中丙鼓的初速度最大
【例3】.(2020·河南郑州一模)甲、乙两个同学打乒乓球，某次动作中，甲同学持拍的拍面与水平方向成45°角，乙同学持拍的拍面与水平方向成30°角，如图所示．设乒乓球击打拍面时速度方向与拍面垂直，且乒乓球每次击打球拍前、后的速度大小相等，不计空气阻力，则乒乓球击打甲的球拍的速度v1与乒乓球击打乙的球拍的速度v2之比为()
A.
6
3 B. 2 C.
2
2 D.
3
3
猜想二 ：结合“转弯”或游乐设施考查圆周运动
【猜想依据】以生产、生活为情境命题的圆周运动问题，体现出将物理知识运用于实践的特点．分析此类问题需要将实际问题转化为物理问题，并经历建构圆周运动模型、科学推理等思维过程，有助于培养学生的科学思维素养
【要点概述】1．基本思路
(1)要进行受力分析，明确向心力的来源，确定圆心以及半径．
(2)列出正确的动力学方程F ＝m v 2r ＝mrω2＝mωv ＝mr 4π2T 2. 2．技巧方法
(1)竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度通常利用动能定理来建立联系，然后结合牛顿第二定律进行动力学分析．
(2)解临界问题关键是确定临界状态，找准受力的临界条件，结合牛顿第二定律分析．
【例1】 (2020·安徽合肥市第二次质检)如图所示为运动员在水平道路上转弯的情景，转弯轨迹可看成一段半径为R 的圆弧，运动员始终与自行车在同一平面内．转弯时，只有当地面对车的作用力通过车(包括人)的重心时，车才不会倾倒．设自行车和人的总质量为M ，轮胎与路面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g .下列说法正确的是( )
A ．车受到地面的支持力方向与车所在平面平行
B ．转弯时车不发生侧滑的最大速度为μgR
C ．转弯时车与地面间的静摩擦力一定为μMg
D ．转弯速度越大，车所在平面与地面的夹角越小
【例2】.(2020·江苏扬州高三检测)杂技演员在表演“水流星”时的示意图如图所示，长为1.6 m 的轻绳的一端，系着一个总质量为0.5 kg 的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若“水流星”通过最高点时的速度为4 m/s ，g 取10 m/s 2，则下列说法正确的是( )
A ．“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出
B ．“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器的底部受到的压力均为零
C ．“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受力的作用
D ．“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5 N
猜想三：平抛圆周结合考能量观念
【猜想依据】对平抛圆周结合的综合问题进行分析时，往往涉及对两种典型曲线运动的研究，这种类型的题能有效考查学生运用相关知识解决具体问题的能力以及加深对运动与相互作用观念的理解，培养学生的科学思维素养。

【例1】(2020·安徽第三次联考)如图所示，光滑轨道由AB 、BCDE 两段细圆管平滑连接组成，其中AB 段水平，BCDE 段为半径为R 的四分之三圆弧，圆心O 及D 点与AB 等高，整个轨道固定在竖直平面内，现有一质量为m 、初速度v 0＝10gR 2
的光滑小球水平进入圆管AB ，设小球经过轨道交接处无能量损失，圆管孔径远小于R ，则(小球直径略小于圆管内径)
( )
A ．小球到达C 点时的速度大小v C ＝3gR 2
B ．小球能通过E 点且抛出后恰好落至B 点
C ．无论小球的初速度v 0为多少，小球到达E 点时的速度都不能为零
D ．若将D
E 轨道拆除，则小球能上升的最大高度与D 点相距2R
【例2】(2020·广西桂林质检)如图所示，倾角为37°的粗糙斜面AB 底端与半径R ＝0.4 m 的光滑半圆轨道BC 平滑相连，O 点为轨道圆心，BC 为圆轨道直径且处于竖直方向，A 、C 两点等高，质量m ＝1 kg 的滑块从A 点由静止开始下滑，恰能滑到与O 点等高的D 点，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)若使滑块能到达C 点，求滑块从A 点沿斜面滑下时的初速度v 0的最小值；
(3)若滑块离开C 点的速度大小为4 m/s ，求滑块从C 点飞出至落到斜面上所经历的时间t .
最新模拟冲刺练习
1.(2020·新疆生产建设兵团第二中学高三模拟)某次网球比赛中，某选手将球在边界正上方水平向右击出，球刚好过网落在场中(不计空气阻力)，已知网球比赛场地相关数据如图所示，下列说法中正确的是( )
A ．击球高度h 1与球网高度h 2之间的关系为h 1＝1.8h 2
B ．任意增加击球高度，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内
C ．任意降低击球高度(仍大于h 2)，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内
D ．若保持击球高度不变，球的初速度v 0只要不大于x h 1
2gh 1，一定落在对方界内 2.(2020·江西吉安模拟)如图所示，一位同学玩飞镖游戏．圆盘最上端有一P 点，飞镖抛出时与P 点等高，且距离P 点为L .当飞镖以初速度v 0垂直盘面瞄准P 点抛出的同时，圆盘绕经过盘心O 点的水平轴在竖直平面内匀速转动．忽略空气阻力，重力加速度为g ，若飞镖恰好击中P 点，则( )
A ．飞镖击中P 点所需的时间为L v 0
B ．圆盘的半径可能为gL 22v 20
C ．圆盘转动角速度的最小值为2πv 0L
D ．P 点随圆盘转动的线速度可能为5πgL 4v 0
3.(2020·辽宁大连市第二次模拟)游乐场有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目，模型如图所示．已知模型飞机质量为m ，固定在长为L 的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为θ，当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是(不计空气阻力，重力加速度为g )( )
A ．模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力
B ．旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直
C ．旋臂对模型飞机作用力大小为m g 2＋ω4L 2sin 2θ
D ．若夹角θ增大，则旋臂对模型飞机的作用力减小
4.(2020·河南平顶山一模)如图所示，半径为r 的半圆弧轨道ABC 固定在竖直平面内，直径AC 水平，一个质
量为m 的物块从圆弧轨道A 点正上方P 点静止释放，物块刚好从A 点无碰撞地进入圆弧轨道并做匀速圆周运动，到B 点时对轨道的压力大小等于物块重力的2倍，重力加速度为g ，不计空气阻力，不计物块的大小，则( )
A ．物块到达A 点时速度大小为2gr
B ．P 、A 间的高度差为r 2
C ．物块从A 运动到B 所用时间为12πr g
D ．物块从A 运动到B 克服摩擦力做功为mgr 5.(2020·四川广元市第二次适应性统考)如图所示为一通关游戏示意图，与关门水平距离为L 的左上方有一步枪，步枪可以水平发射出初速度大小可以调节的子弹，关门上端距枪口的竖直距离为H ，L ＝2H .通关时，游戏者操控步枪射出子弹的瞬间关门开始运动，关门以大小为v 的速度水平向左匀速运动的同时还以大小为v 的初速度做竖直上抛运动．游戏要求子弹恰好从关门的上端擦边而过就算通关，重力加速度为g ，不计空气阻力．如果能够通关，子弹的初速度大小为( )
A.32v B ．2v C ．v D.52
v 6．(2020·东北三省四市教研联合体模拟)2022年冬奥会将在中国举办的消息吸引了大量爱好者投入到冰雪运动中．若跳台滑雪比赛中运动员在忽略空气阻力的情况下，在空中的运动可看成平抛运动．运动员甲以一定的初速度从平台末端水平飞出，轨迹如图3中实线①所示，运动员乙以相同的初速度从同一点水平飞出，且质量比甲大，则乙运动轨迹应为图中的( )
A ．①
B ．①
C ．①
D ．①
7．(2020·湖北武汉市四月调研)如图所示，用两根长度均为l 的轻绳将一质量为m 的小球悬挂在水平的天花板下，轻绳与天花板的夹角均为θ，整个系统静止，这时每根轻绳中的拉力均为F T .现将一根轻绳剪断，当小球摆至最低点时，轻绳中的拉力为F T ′.θ为某一值时， F T ′F T
最大，此时比值的最大值为( )
A.94 B ．2 C ．32－2 D.5425
8.(2020·北京密云质检)如图所示，甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为R ，下列说法正确的是( )
A ．甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力
B ．乙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力
C ．丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力
D ．丁图中，轨道车过最高点的最小速度为gR
9.(2020·四川遂宁三诊)如图所示，图1是甲汽车在水平路面转弯行驶，图2是乙汽车在倾斜路面上转弯行驶．关于两辆汽车的受力情况，以下说法正确的是( )
A ．两车都受到路面竖直向上的支持力作用
B ．两车都一定受平行路面指向弯道内侧的摩擦力
C ．甲车可能不受平行路面指向弯道内侧的摩擦力
D ．乙车可能受平行路面指向弯道外侧的摩擦力
10. (2020·安徽定远重点中学高三期末)某电视台正在策划的“快乐向前冲”节目的场地设施如图所示，AB 为水平直轨道，上面安装有电动悬挂器，可以载人运动，下方水面上漂浮着一个半径为R 铺有海绵垫的转盘，转盘轴心离平台的水平距离为L ，平台边缘与转盘平面的高度差为H ，A 点位于平台边缘的正上方，水平直轨道与平台间的高度差可忽略不计．选手抓住悬挂器后，按动开关，在电动机的带动下从A 点沿轨道做初速度为零、加速度为a 的匀加速直线运动，起动后2 s 悬挂器脱落．设人的质量为m (人可看成质点)，人与转盘间的最大静摩擦力为μmg ，重力加速度为g .
(1)假设选手落到转盘上瞬间相对转盘速度立即变为零，为保证他落在任何位置都不会被甩下转盘，转盘的角速度ω应限制在什么范围？
(2)若H ＝3.2 m ，R ＝0.9 m ，取g ＝10 m/s 2，当a ＝2 m/s 2 时选手恰好落到转盘的圆心上，求L .
(3)若H＝2.45 m，R＝0.8 m，L＝6 m，取g＝10 m/s2，选手要想成功落在转盘上，求加速度a的范围．。