第3讲 力与曲线运动
(浙江专版)2021版高考物理一轮复习第四章曲线运动第3讲圆周运动及其应用练习(含解析)

第3讲圆周运动及其应用考点1 描述圆周运动的物理量及其关系(d)【典例1】(2018·浙江4月选考真题)A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动(如图),在相同时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动方向改变的角度之比是3∶2,则它们( )A.线速度大小之比为4∶3B.角速度大小之比为3∶4C.圆周运动的半径之比为2∶1D. 向心加速度大小之比为1∶2【解析】选A。
因为相同时间内它们通过的路程之比是4∶3,根据v=,则A、B的线速度之比为4∶3,故A正确;运动方向改变的角度之比为3∶2,根据ω=,则角速度之比为3∶2,故B错误;根据v=ωr可得圆周运动的半径之比为=×=×=,故C错误;根据a=vω得,向心加速度之比为==×=,故D错误。
1.如图是自行车传动结构的示意图,其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮,Ⅱ是半径为r2的小齿轮,Ⅲ是半径为r3的后轮,假设脚踏板的转速为n r/s,则自行车前进的速度为( )A. B.C. D.【解析】选D。
转速为单位时间内转过的圈数,因为转动一圈,对圆心转过的角度为2π,所以ω=2πn,因为要测量自行车前进的速度,即车轮Ⅲ边缘上的线速度的大小。
根据题意知:轮Ⅰ和轮Ⅱ边缘上的线速度的大小相等,据v=rω可知r1ω1=r2ω2,已知ω1=2πn,则轮Ⅱ的角速度ω2=ω1。
因为轮Ⅱ和轮Ⅲ共轴,所以转动的ω相等,即ω3=ω2,根据v=rω可知,v=r3ω3=,故选D。
2.(2019·台州模拟)如图所示为“行星转动示意图”。
中心“太阳轮”的转动轴固定,其半径为R1,周围四个“行星轮”的转动轴固定,其半径为R2,“齿圈”的半径为R3,其中R1=1.5R2,A、B、C分别是“太阳轮”“行星轮”“齿圈”边缘上的点,齿轮转动过程不打滑,那么( )A.A点与B点的角速度相同B.A点与B点的线速度相同C.B点与C点的转速之比为7∶2D.A点与C点的周期之比为3∶5【解析】选C。
高三物理第一轮复习课件:第四章第三讲圆周运动

过最高点 的临界条
件
由 mg=mvr2得 v 临= gr
由小球恰能做圆周 运动得 v 临=0
(1)过最高点时,v≥ (1)当 v=0 时,FN=mg,FN 为支
gr,FN+mg=mvr2,持(2)力当,0<沿v半< 径gr背时离,圆-心FN+mg=
讨论
绳、圆轨道对球产生 弹力 FN
mvr2,FN 背离圆心,随 v 的增大
1.在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动到轨道 最高点时的受力情况可分为两类:一是无支撑(如球与绳 连接、沿内轨道运动的过山车等),称为“绳(环)约束模 型”;二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等), 称为“杆(管)约束模型”.
2.绳、杆模型涉及的临界问题.
项目
绳模型
杆模型
常见类型 均是没有支撑的 均是有支撑的小球
(2)由于秋千做变速圆周运动,合外力既有指向圆心 的分力,又有沿切向的分力,所以合力不指向悬挂点.
[易误辨析] 判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打 “×”). (1) 做 匀 速 圆 周 运 动 物 体 的 合 外 力 是 保 持 不 变 的.( ) (2)做圆周运动物体的合外力不一定指向圆心.( ) (3)随圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向 心力的作用.( ) 答案:(1)× (2)√ (3)×
A.若盒子在最高点时,盒子与小球之间恰好无作用
力,则该盒子做匀速圆周运动的周期为 2π
R g
B.若盒子以周期 π Rg做匀速圆周运动,则当盒子 运动到图示球心与 O 点位于同一水平面位置时,小球对
盒子左侧面的力为 4mg C.若盒子以角速度 2 Rg做匀速圆周运动,则当盒
子运动到最高点时,小球对盒子下面的力为 3mg
第4章 第3讲 圆周运动—2021届高中物理一轮复习讲义(机构)

第四章曲线运动第3讲圆周运动【教学目标】1、理解线速度、角速度和周期的概念;2、理解向心加速度和向心力以及和各物理量间的关系;3、会用牛顿第二定律求解圆周运动问题,并能灵活解决圆周运动中的有关临界问题4、知道离心现象及发生离心现象的条件。
【重、难点】1、会用牛顿第二定律求解圆周运动问题;2、临界问题【知识梳理】1(1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动.()(2)物体做匀速圆周运动时,其角速度是不变的.()(3)物体做匀速圆周运动时,其合外力是不变的.()(4)匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比.()(5)做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比.( )(6)比较物体沿圆周运动的快慢看线速度,比较物体绕圆心转动的快慢,看周期或角速度.()(7)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因.()(8)做圆周运动的物体所受到的合外力不一定等于向心力.()(9)做圆周运动的物体,一定受到向心力的作用,所以分析做圆周运动物体的受力时,除了分析其受到的其他力,还必须指出它受到向心力的作用.()(10)做匀速圆周运动的物体,当合外力突然减小时,物体将沿切线方向飞出.()(11)做圆周运动的物体所受合外力突然消失,物体将沿圆周的半径方向飞出.()(12)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动,这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故.()(13)在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯.()(14)火车转弯速率小于规定的数值时,内轨受到的压力会增大.()(15)飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时,飞机机翼一定处于倾斜状态.()典例精析考点一描述圆周运动的物理量1.圆周运动各物理量间的关系及其理解2.常见的三种传动方式及特点(1)皮带传动:如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动时,两轮边缘线速度大小相等,即23v A =v B 。
(2)摩擦传动:如图丙所示,两轮边缘接触,接触点无打滑现象时,两轮边缘线速度大小相等,即 v A =v B 。
力学中的曲线运动

第3讲 力学中的曲线运动知识必备1.匀变速曲线运动——F 合是恒量(1)物体做曲线运动的条件:速度的方向与加速度(合力)的方向不在同一条直线上。
(2)研究方法:运动的合成与分解。
(3)平抛运动 速度v x =v 0,v y =gt ,v =v 2x +v 2y ,tan θ=v y v x(θ为合速度与水平方向的夹角)。
位移x =v 0t ,y =12gt 2,s =x 2+y 2,tan α=y x(α为合位移与水平方向的夹角)。
可见tan θ=2tan α。
2.变加速曲线运动——F 合是变量(1)圆周运动①匀速圆周运动 动力学特征:F 向=ma 向=m v 2r =mω2r =m 4π2T 2r 。
②变速圆周运动 F 合⎩⎪⎨⎪⎧半径方向的分力F 1――→产生向心加速度改变速度的方向切线方向的分力F 2――→产生切线方向加速度改变速度的大小 (2)竖直平面内的圆周运动(绳、杆模型)关键:“两点一过程” “两点”―→最高点和最低点。
“一过程”―→从最高点到最低点(或从最低点到最高点)。
(3)天体运动的两条基本思路①F 引=F 向,即G Mm r 2=m v 2r =mω2r =m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 。
②在忽略自转时,万有引力近似等于物体的重力,即GMm R2=mg , 可得GM =gR 2(黄金代换式)。
(3)解决天体运动问题的“万能关系式” ,备考策略1.必须领会的“4种物理思想和3种常用方法”(1)分解思想、临界极值的思想、估算的思想、模型化思想;(2)假设法、合成法、正交分解法。
2.要灵活掌握常见的曲线运动模型平抛运动及类平抛运动,竖直平面内的圆周运动及圆周运动的临界条件。
3.必须辨明的“4个易错易混点”(1)两个直线运动的合运动不一定是直线运动;(2)小船渡河时,最短位移不一定等于河的宽度;(3)做平抛运动的物体,速度方向与位移方向不相同;(4)注意区分“绳模型”和“杆模型”。
高一物理(人教版)第二册精品教学讲义—曲线运动

【答案】B
【解析】
【详解】AB.曲线运动的物体,它的速度方向是轨迹的切线方向,肯定是不断变化的,所以速度一定在变化,但速度大小可以不变,故速率可能不变,A错误B正确;
CD.曲线运动的物体可能受恒力作用,如平抛运动,只受重力不变,其加速度为重力加速度,保持不变,CD错误。
【变式训练1】(多选)如图所示,质量为m的物体在四个共点力的作用下做匀速直线运动,速度方向与力F1、F3的方向恰好在同一直线上,下列说法正确的是()
A.若只撤去F1,物体做匀加速直线运动
B.若只撤去F3,物体做匀加速直线运动
C.若只撤去F2,物体做匀变速曲线运动
D.若只撤去F4,物体做非匀变速曲线运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.速度、加速度都是矢量,做曲线运动的物体速度的方向一定是变化的,所以速度是变矢量;但物体的加速度可以不变,如平抛运动。故A错误;
B.一个物体做曲线运动,它所受的合外力不一定改变,如匀变速曲线运动,故B错误;
C.与速度方向垂直的力不做功,只改变速度的方向,不改变速度的大小,故C正确;
答案AC
解析 若只撤去F1,合力方向与速度v同向,则物体做匀加速直线运动;若只撤去F3,合力方向与速度v反向,物体做匀减速直线运动,A项正确,B项错误.若只撤去F2或F4,合力方向与速度方向不在同一直线上,且合力为恒力,则物体做匀变速曲线运动,C项正确,D项错误.
知识点三、曲线运动中合力方向、速度方向与轨迹的关系
BC.汽车做曲线运动的速度方向沿曲线上某点的切线方向,曲线由M向N加速行驶,合力与速度方向夹角为锐角,B正确,C错误。
故选B。
5.(河北省唐山市第十一中学2019-2020学年高一(下)期中物理试题)1.如图所示的曲线为运动员抛出的铅球运动下落轨迹(铅球视为质点),A、B、C为曲线上的三点,关于铅球在B点的速度方向,下列说法正确的是( )
1.曲线运动—【新教材】人教版(2019)高中物理必修第二册讲义(机构)

教师辅导讲义学员编号:1 年级:高一年级课时数:学员姓名:辅导科目:物理学科教师:授课类型T同步(曲线运动)授课日期及时段教学内容T同步——曲线运动同步知识梳理一.曲线运动的特征1.曲线运动:物体运动轨迹是曲线的运动,叫做曲线运动.2.速度方向:质点在做曲线运动时,在某一位置的速度方向就是曲线在这一点的切线方向.3.运动性质:因为曲线运动的速度方向时刻在变化,所以曲线运动是一种变速运动.二.曲线运动的条件当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体就做曲线运动.三.曲线运动的速度方向1.曲线运动的速度方向质点做曲线运动时,速度的方向是时刻改变的,质点在某一时刻(或某一位置)速度的方向与这一时刻质点所在位置处曲线的切线方向一致.2.曲线运动的性质及分类(1)性质:速度是矢量,由于速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动一定是变速运动.(2)分类:①匀变速曲线运动:加速度恒定.②非匀变速曲线运动:加速度变化.四.曲线运动的条件1.物体做曲线运动的条件(1)动力学条件:合外力方向与速度方向不共线是物体做曲线运动的重要条件,这包含以下三个层次的内容:①初速度不为零;②合外力不为零;③合外力方向与速度方向不共线.(2)运动学条件:加速度方向与速度方向不共线.2.曲线运动的轨迹特点做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切且向合外力方向弯曲,而且处在运动方向与合外力方向构成的夹角之间(如图所示).即合外力指向曲线的凹(填“凹”或“凸”)侧.五.曲线运动中合外力对物体速度大小的影响1.F与v的夹角为锐角时,物体运动的速度增大.2.F与v的夹角为钝角时,物体运动的速度减小.3.F与v始终垂直时,力F只改变速度的方向,不改变速度的大小.同步题型分析【例1】(对曲线运动的理解)下列关于曲线运动的说法正确的是( )A.物体所受合外力一定不为零,其大小方向都在不断变化B.速度的大小和方向都在不断变化C.物体的加速度可能变化,也可能不变化D.一定是变速运动【解析】物体做曲线运动的条件是所受合外力F合的方向与速度方向不在同一直线上,物体速度方向时刻改变,D项正确.当F合为恒力时,加速度恒定,物体做匀变速曲线运动;当F合为变力时,加速度不断改变,物体做非匀变速曲线运动,A项错,C项正确.当F合方向始终与速度方向垂直时,物体的速度方向时刻变化,但速度大小不变,B项错.【例2】(对曲线运动的理解)质点在一平面内沿曲线由P运动到Q,如果用v、a、F分别表示质点运动过程中的速度、加速度和受到的合外力,下列图像可能正确的是( )【解析】做曲线运动的物体,其速度方向就是曲线上那一点的切线方向,曲线运动的轨迹向合外力的方向弯曲,而合外力的方向就是加速度的方向,故只有D项正确.【例3】(合外力对曲线运动的影响)质点沿如图所示的轨迹从A点运动到B点,已知其速度逐渐减小,图中能正确表示质点在C点处受力的是( )【解析】把力F分解为一个与速度方向在同一直线上的分力F1、一个与速度方向垂直的分力F2,根据曲线运动中力F应指向轨迹的“凹侧”,可排除A、D;在B项中,F1的方向与v的方向同向,使质点从A到B加速运动,故B错;在C项中,F1的方向与v的方向相反,使质点从A到B减速运动,故C正确.课堂达标检测一、单选题1.(2020·湖北荆州市·高三一模)关于曲线运动,下列叙述不正确的是()A.做曲线运动的物体一定是变速运动B.做曲线运动的物体所受的合外力一定不为零C.如果物体不受外力,由于惯性而持续的运动不可能是曲线运动D.因曲线运动的速度在不断变化,所以不可能是匀变速运动2.(2020·全国高一专题练习)如图所示,一个物体在外力F的作用下沿光滑的水平面沿曲线从M加速运动到N,下面关于外力F和速度的方向的图示正确的是()A.B.C.D.3.(2020·全国高一专题练习)某物体做曲线运动,在一段时间内其位移大小为50m,则这段时间内物体通过的路程L一定()A.大于50m B.小于50m C.等于50m D.无法确定4.(2020·广东广州市·高三月考)2018珠海航展,我国五代战机“歼-20”再次闪亮登场,表演中,战机先水平向右,再沿曲线ab向上(如图所示),最后沿陡斜线直入云霄,设飞行路径在同一竖直面内,飞行速率不变,则沿ab段曲线飞行时,战机()A.所受合外力不变B.所受合外力方向竖直向上C.竖直方向的分速度逐渐增大D.水平方向的分速度不变5.(2020·莆田第七中学高三期中)若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的合力F的方向,图中a、b、c、d 表示物体运动的轨迹,其中正确的是()A.B.C.D.6.(2020·北京延庆区·高一期末)如图所示一物体沿着曲线PQ运动,经过M点时物体所受合力是F,下列图中可能正确的是()A.B.C.D.7.(2019·贵阳清镇北大培文学校高一月考)如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图,且质点运动到D点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,则质点从A点运动到E点的过程中,下列说法中正确的是()A.质点经过C点的速率与E点速率的相等B.质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°C.质点经过D点时的加速度比B点的大D.质点从B到E的过程中加速度方向与速度方向的夹角一直减小8.(2020·赣榆智贤中学高三月考)在光滑水平面上运动的物体,受到水平恒力F作用后,沿曲线MN运动,速度方向改变了90°,如图所示,则此过程中,物体受到的恒力可能是()A.F1B.F2C.F3D.F49.(2020·海南龙华区·海口一中高一月考)一质点在 xoy 平面内运动的轨迹如图所示,下列判断正确的是()A.若 x 方向始终匀速,则 y 方向先加速后减速B.若 x 方向始终匀速,则 y 方向先减速后加速C.若 y 方向始终匀速,则 x 方向先减速后加速D.若 y 方向始终匀速,则 x 方向一直加速10.(2020·湖南湖南衡阳高新技术产业园区·衡阳市一中高三月考)如图曲线为一质点在恒定合外力作用下运动的一段轨迹,质点由A到B的时间与质点由B到C的时间相等,已知AB弧长大于BC弧长,则下列判断正确的是()A.该质点做非匀变速运动B.该质点在这段时间可能做加速运动C.两段时间内该质点的速度变化量相等D.两段时间内该质点的速度变化量不相等11.(2020·全国高一课时练习)一个物体在光滑水平面上沿曲线MN运动,如图所示,其中A点是曲线上的一点,虚线1、2分别是过A点的切线和法线,已知该过程中物体所受到的合外力是恒力,则当物体运动到A点时,合外力的方向可能是()1-5 D B A C B6-10 B D B B C二、多选题15.(2017·武汉外国语学校高一期末)关于曲线运动,下列说法正确的有( )A.曲线运动一定是变速运动,但不可能是匀变速B.做曲线运动的物体,受到的合外力可以恒定,也可以变化。
2014高考物理二轮复习与测试课件: 第3讲 力与物体的曲线运动

(2)当 ω=(1+k)ω0,且 0<k≪1 时,所需要的向心力大 于 ω=ω0 时的向心力,故摩擦力方向沿罐壁 的切线方向向 下.建立如图乙所示坐标系. 在水平方向上:FNsin θ+Ffcos θ=mω2r⑤ 在竖直方向上:FNcos θ-Ffsin θ-mg=0⑥ 由几何关系知 r=Rsin θ⑦ 3k2+k 联立⑤⑥⑦式,解得 Ff= mg⑧ 2
• (1)若ω=ω0,小物块受到的摩擦力恰好为零, 求ω0; • (2)若ω=(1±k)ω0,且0<k≪1,求小物块受 到的摩擦力的大小和方向. 解析: 正确分析向心力的来源是解决此类问题的关键.
(1)当 ω=ω0 时,小物块只受重力和支持力作用,如图甲所 示,其合力提供向心力, F 合=mgtan θ① F 向=mω2r② 0 而 r=Rsin θ,F 合=F 向③ 由①②③得 ω0= 2g R .④
• 3.(2013·河南南阳一中期末)如图甲所示, 一轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球, 在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小球 运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为FN, 小球在最高点的速度大小为v,FN-v2图象如 图乙所示.下列说法正确的是( )
R A.当地的重力加速度大小为 b a B.小球的质量为bR C.v2=c 时,杆对小球弹力方向向上 D.若 v2=2b,则杆对小球弹力大小为 2a
• 2. (2013·河北邢台质检·17)如图所示,在斜 面顶端的A点以速度v平抛一小球,经t1时间 落到斜面上B点处,若在A点将此小球以速 度0.5v水平抛出,经t2时间落到斜面上的C 点处,以下判断正确的是( )
A.AB∶AC=2∶1 C.t1∶t2=4∶1
解析:
B.AB∶AC=4∶1 D.t1∶t2= 2∶1
• 解析: 跳伞运动员下落过程中受到的空气 阻力并非为恒力,而是与速度有关,且速度 越大受到的阻力越大,知道速度与所受阻力 的规律是解决本题的关键.竖直方向运动员 受重力和空气阻力,速度逐渐增大,阻力逐 渐增大,合力逐渐减小,加速度逐渐减小; 水平方向只受阻力,速度逐渐减小,阻力逐 渐减小,加速度逐渐减小.在v-t图象中图 线的斜率表示加速度,故A、C、D错误,B 正确. • 答案: B
圆周运动中的动力学问题

│ 要点探究
有一种杂技表演叫“飞车走壁”.由杂技演员驾 驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁,做匀速圆周运 动.图4中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离 地面的高度为h.下列说法中正确的是( D ) A.h越高,摩托车对侧壁的压力将越大 B.h越高,摩托车做圆周运动的向心力将越大 C.h越高,摩托车做圆周运动的周期将越小 D.h越高,摩托车做圆周运动的线速度将越大
B
1.如图所示,光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的 光滑半圆轨道,在离B距离为x的A点,用水平恒力将质量为m 的质点从静止开始推到B处后撤去恒力,质点沿半圆轨道运动 到C处后又正好落回A点,求: (1)推力对小球做了多少功? (用题中所给的量表示) (2)x取何值时,完成上述运动所做的功最少?最小功为多少? (3)x取何值时,完成上述运动所用的力最小?最小力为多少?
例4.一根轻绳一端系一小球,另一端固定在O点,在O点有 一个能测量绳的拉力大小的力传感器,让小球绕O点在竖直 平面内做圆周运动,由传感器测出拉力F随时间t变化图像如 图所示,已知小球在最低点A的速度vA=6m/s,求: (1)小球做圆周运动的周期T; (2)小球的质量m; (3)轻绳的长度L; (4)小球在最高点的动能Ek.
竖直平面内圆周运动绳球模型和杆球模型在最高点和最低点问题及临界问题如图所示abc和def是在同一竖直平面内的两条光滑轨道其中abc的末端水平def是半径为r04m的半圆形轨道其直径df沿竖直方向cd可看作重合
曲线运动第3讲 圆周运动中动力学问题
问题1.物体做圆周运动需要外界提供向 心力,向心力是怎样的一种力?来源有 哪些?
[解析] 设转盘转动的角速度为 ω 时,钢绳与竖直方向的 夹角为 θ. 座椅到中心轴的距离:R=r+Lsinθ 对座椅分析有:F 向=Mgtanθ=MRω2 gtanθ 联立两式得 ω= r+Lsinθ 设钢绳上的弹力大小为T,由竖直方向的受力平衡方程 Tcosθ=Mg 得 T=Mg/cosθ
关于《曲线运动》的几点疑问(全文)

关于《曲线运动》的几点疑问(全文)按照《普通高中物理课程标准(实验)》编写的高中物理新教材已经使用三个学期了,笔者在教学的过程中体会到,新教材在处理知识的广度和深度、知识和社会、技术之间的关系方面有了突破性的进展,充满了改革的精神和新课标的理念。
新教材立图体现那些让学生终生受益的东西,往往不是所学的内容,而是在形成这些内容的过程中蕴含的思想方法和科学素养的精髓。
新教材对比于以往教材的优越性显而易见。
笔者在仔细研读了教科书和《教师教学用书》中的“编者的话”、“致教师们”等内容后,深切体会到教材编写者为落实三维目标的努力和良苦用心。
但是,笔者在教材的实际使用过程中,总感觉到个别章节中有很多与编者的初衷不一致的地方,现将必修Ⅰ第六章《曲线运动》中几点不明白的地方列举出来,请专家给予指教。
1难度大比较以往多种版本的物理教材,新教材中的《曲线运动》一章应是最难的,现举两例。
其一,九五年版的高中物理必修本中,曲线运动只是一节课的内容,而新教材中不但出现了斜抛运动及斜抛物体轨迹关系式的推导,还要涉及关系式中各物理量之间的关系及得出的结论。
这是二十多年前物理甲种本中的内容。
其二,关于向心加速度概念的教学,新教材也是最难的,不但要用极限思想得出当Δt很小很小时,A、B两点非常接近,Δv也就与vA(或vB)垂直,指向圆心的结论,而且还要再一次运用极限概念尝试推导出向心加速度的公式。
编者的良好愿望是为了培养学生的逻辑思维,引导学生通过小步走千里,体会成就感的过程。
但很多教师在施教过程中体会到,分析向心加速度的方向,仅从运动学角度而不是从牛顿第二定律出发去,对高一学生来讲是一个很难的问题,能体会到成就感的只有少数学生。
2疑问多第六章内容中,学生容易产生疑问或歧义的地方很多,如果想要在课堂上解释清楚那又要花去较长时间。
例如,关于自行车运动问题,物理教科书中已多年未出现了。
但本章在《思考与讨论》和《问题与练习》栏目中出现了三次。
2020版高考物理复习专题讲义浙江专用版

2020版高考物理复习专题讲义浙江专用版专题一力与运动第1讲力与物体的平衡第2讲力与直线运动第3讲力与曲线运动专题二能量与动量第4讲功和功率功能关系第5讲力学中的动量与能量问题专题三电场与磁场第6讲电场与磁场的理解第7讲带电粒子在复合场中的运动专题四电路与电磁感应第8讲直流电路与交流电路第9讲电磁感应的综合应用第10讲电学中的动量和能量问题专题五方法专题第11讲物理图象问题第12讲应用数学知识和方法处理物理问题专题六选修第13讲机械振动和机械波电磁波第14讲光的折射全反射第15讲波粒二象性原子与原子核专题七实验题题型强化第16讲力学和光学实验第17讲电学实验力与物体的平衡专题定位 1.深刻理解各种性质力的特点,熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法;2.掌握匀变速直线运动的规律及运动图象问题;3.综合应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题;4.熟练掌握平抛、圆周运动的规律,熟悉解决天体运动问题的两条思路.第1讲力与物体的平衡[相关知识链接]1.受力分析的步骤明确研究对象→隔离物体分析→画受力示意图→验证受力合理性.2.分析受力的思路(1)先数研究对象有几个接触处,每个接触处最多有两个力(弹力和摩擦力).(2)同时注意对场力的分析.(3)假设法是判断弹力、摩擦力是否存在及其方向的基本方法.3.注意(1)只分析研究对象受到的力.(2)只分析性质力,不分析效果力.(3)善于变换研究对象,分析不能直接判断的力.[规律方法提炼]1.整体法与隔离法在分析两个或两个以上的物体间的相互作用时,一般采用整体法与隔离法进行分析;采用整体法进行受力分析时,要注意各个物体的运动状态必须相同.2.共点力平衡的常用处理方法(1)合成法:物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反.(2)效果分解法:物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件.(3)正交分解法:物体受到三个或三个以上共点力的作用而平衡,通过建立平面直角坐标系将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件.(4)力的三角形法:对受三个共点力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据数学知识求解未知力.例1 (2019·浙南名校联盟期末)如图所示,一个质量为4kg 的半球形物体A 放在倾角为θ=37°的斜面B 上静止不动.若用通过球心的水平推力F =10N 作用在物体上,物体仍静止在斜面上,斜面仍相对地面静止.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g =10m/s 2,则( )A .地面对斜面B 的弹力不变 B .地面对斜面B 的摩擦力增加8NC .物体A 受到斜面B 的摩擦力增加8ND .物体A 对斜面B 的作用力增加10N 答案 A解析 对A 、B 整体分析,力F 是水平的,竖直方向地面对B 的弹力不变,地面对B 的摩擦力增加10N,故A 项正确,B 项错误;对物体A 分析,加力F 前,斜面B 对物体A 的摩擦力F f =mg sin θ=24N,加力F 后,F f ′+F cos θ=mg sin θ,F f ′=16N,故减小8N,选项C 错误;加F 前A 对B 的作用力大小等于A 的重力,即40N,加F 后,A 对B 的作用力大小为F 2+G 2=102+402N =1017N,故D 项错误.拓展训练1 (2019·绍兴市3月选考)如图所示,攀岩者仅凭借鞋底和背部的摩擦停留在竖直的岩壁间,鞋子、背部与岩壁间的动摩擦因数分别为0.80和0.60.为了节省体力,他尽可能减小身体与岩壁间的正压力,使自己刚好不下滑.假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列判断正确的是( )A .攀岩者受到三个力的作用B .鞋子受到的静摩擦力方向竖直向下C .岩壁对鞋子的支持力大于岩壁对背部的支持力D .攀岩者背部受到的静摩擦力支撑了体重的37答案 D解析 对攀岩者分析,受重力、鞋与岩壁间弹力和摩擦力、背部与岩壁间弹力和摩擦力共五个力作用;重力方向竖直向下,鞋子和背部受到的静摩擦力方向竖直向上,故水平方向上两支持力大小相等,方向相反,F N1=F N2,又据平衡μ1F N1+μ2F N2=G ,可得F f2=μ2F N2=37G .拓展训练2 (多选)(2019·全国卷Ⅰ·19)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N ,另一端与斜面上的物块M 相连,系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N ,直至悬挂N 的细绳与竖直方向成45°.已知M 始终保持静止,则在此过程中( )A .水平拉力的大小可能保持不变B .M 所受细绳的拉力大小一定一直增加C .M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D .M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 答案 BD解析 对N 进行受力分析如图所示,因为N 的重力与水平拉力F 的合力和细绳的拉力F T 是一对平衡力,从图中可以看出水平拉力F 的大小逐渐增大,细绳的拉力F T 也一直增大,选项A 错误,B 正确;M 的质量与N 的质量的大小关系不确定,设斜面倾角为θ,由分析可知F Tmin =m N g ,故若m N g ≥m M g sin θ,则M 所受斜面的摩擦力大小会一直增大,若m N g <m M g sin θ,则M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大,选项D 正确,C 错误.1.基本思路化“动”为“静”,“静”中求“动”. 2.两种方法(1)解析法:物体受到三个以上的力,且某一夹角发生变化时,将力进行正交分解,两个方向上列平衡方程,用三角函数表示各个作用力与变化角之间的关系,从而判断各力的变化. (2)图解法:物体一般受三个共点力作用;其中有一个大小、方向都不变的力;还有一个方向不变的力.画受力分析图,作出力的平行四边形或矢量三角形,依据某一参数的变化,分析各边变化从而确定力的大小及方向的变化情况.例2 (2019·江苏省模拟)如图所示,在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱状物体B ,在B 与竖直墙之间放置一光滑小球A ,整个装置处于静止状态.现用水平力F 拉动B 缓慢向右移动一小段距离后,它们仍处于静止状态,在此过程中,下列判断正确的是( )A .小球A 对物体B 的压力逐渐增大 B .小球A 对物体B 的压力逐渐减小C .墙面对小球A 的支持力逐渐减小D .墙面对小球A 的支持力先增大后减小 答案 A解析 解法1 以A 球为研究对象,分析受力情况:受重力G 、墙面支持力F N 、B 的弹力F N B ,由平衡条件知F N 与F N B 的合力与G 大小相等,方向相反,将B 缓慢向右移动,F N 方向不变,F N B 沿逆时针方向缓慢转动,作出转动过程三个位置力的合成图如图甲所示,由图可知,F N 逐渐增大,F N B 逐渐增大,由牛顿第三定律知小球A 对物体B 的压力逐渐增大,故A 正确,B 、C 、D 错误.解法2 对A 球受力分析如图乙,得:竖直方向:F N B cos θ=G水平方向:F N =F N B sin θ 解得:F N B =Gcos θF N =G tan θB 缓慢向右移动一小段距离,A 缓慢下落,则θ增大,所以F N B 增大,F N 增大,由牛顿第三定律知小球A 对物体B 的压力逐渐增大,故A 正确,B 、C 、D 错误.拓展训练3 (2019·广东省“六校”第三次联考)为迎接新年,小明同学给家里墙壁粉刷涂料,涂料滚由滚筒与轻杆组成,示意图如图所示.小明同学缓缓向上推涂料滚(轻杆与墙壁夹角变小),不计轻杆的重力以及滚筒与墙壁的摩擦力.轻杆对涂料滚筒的推力为F 1,墙壁对涂料滚筒的支持力为F 2,以下说法中正确的是( )A .F 1增大B .F 1先减小后增大C .F 2增大D .F 2减小答案 D解析 以涂料滚为研究对象,分析受力情况,如图,F 1与F 2的合力与重力G 总是大小相等、方向相反.小明缓缓向上推涂料滚,F 1与竖直方向夹角减小,由图可知F 1逐渐减小,F 2逐渐减小,故选D.拓展训练4 (2019·温州市联考)2018年9月2号的亚运会中,中国队包揽了跳水项目的全部10金.图示为跳水运动员在走板时,从跳板的a 端缓慢地走到b 端,跳板逐渐向下弯曲,在此过程中,该运动员对跳板的( )A .摩擦力不断增大B .作用力不断减小C .作用力不断增大D .压力不断增大答案 A解析 运动员对跳板的作用力等于重力,故大小不变;摩擦力等于重力沿跳板面方向的分力,不断增大,压力等于重力垂直于跳板方向的分力,不断减小,故A 正确.[相关知识链接] 电场力(1)大小:F =Eq ,F =kq 1q 2r 2. (2)方向:正电荷受电场力的方向与电场强度的方向相同;负电荷受电场力的方向与电场强度的方向相反.[规律方法提炼]1.方法:与纯力学问题的分析方法一样,学会把电学问题力学化. 2.步骤(1)选取研究对象(整体法或隔离法).(2)受力分析,多了个电场力.(3)列平衡方程. 例3 (2018·嘉、丽3月联考)如图所示,水平地面上固定一个绝缘直角三角形框架ABC ,其中∠ACB =θ.质量为m 、带电荷量为q 的小圆环a 套在竖直边AB 上,AB 与圆环的动摩擦因数为μ,质量为M 、带电荷量为+Q 的小滑块b 位于斜边AC 上,a 、b 静止在同一高度上且相距L .圆环、滑块均视为质点,AC 光滑,则( )A .圆环a 带正电B .圆环a 受到的摩擦力为μk Qq L2 C .小球b 受到的库仑力为Mgtan θD .斜面对小球b 的支持力为Mgcos θ答案 D解析 a 、b 静止在同一高度上,故b 受到重力G b 、斜面的支持力F N b 及a 对b 的库仑引力F ,从而处于平衡状态,由于b 带正电,因此环a 带负电,故A 错误;环a 处于静止状态,受到的是静摩擦力,那么其大小为F f =mg ,并不是滑动摩擦力,因此不可能为F f =μk Qq L2,故B 错误;对b 受力分析有:库仑引力F =k Qq L 2,或F =Mg tan θ,而斜面对b 的支持力为F N b =Mgcos θ,故C 错误,D正确.拓展训练5 (2019·全国卷Ⅰ·15)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P 和Q 用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则( )A .P 和Q 都带正电荷B .P 和Q 都带负电荷C .P 带正电荷,Q 带负电荷D.P带负电荷,Q带正电荷答案 D解析对P、Q整体进行受力分析可知,在水平方向上整体所受电场力为零,所以P、Q必带等量异种电荷,选项A、B错误;对P进行受力分析可知,匀强电场对它的电场力应水平向左,与Q对它的库仑力平衡,所以P带负电荷,Q带正电荷,选项D正确,C错误.拓展训练6(2019·浙江新高考研究联盟二次联考)如图所示,两个带电荷量分别为Q1与Q2的小球固定于相距为5d的光滑水平面上,另有一个带电小球A,悬浮于空中不动,此时A离Q1的距离为4d,离Q2的距离为3d.现将带电小球A置于水平面上某一位置,发现A刚好静止,则此时小球A到Q1、Q2的距离之比为( )A.3∶2B.2∶3C.3∶4D.4∶3答案 B解析小球A悬浮于空中时,Q1对其库仑力F1=k Q1q(4d)2,Q2对其库仑力F2=kQ2q(3d)2,由平衡条件F1=35mg,F2=45mg,得Q1Q2=43.将A置于水平面上Q1、Q2之间静止,则kQ1·qr12=kQ2·qr22,得r1r2=23,故选B.[相关知识链接]1.安培力(1)大小:F=BIL,此式只适用于B⊥I的情况,且L是导线的有效长度,当B∥I时F=0.(2)方向:用左手定则判断,安培力垂直于B、I决定的平面.2.洛伦兹力(1)大小:F洛=qvB,此式只适用于B⊥v的情况.当B∥v时F洛=0.(2)方向:用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B、v决定的平面,洛伦兹力永不做功.[规律方法提炼]1.立体平面化该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成.这类题目的难点是题图具有立体性,各力的方向不易确定.因此解题时一定要先把立体图转化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系. 2.带电体的平衡如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动,则一定是匀速直线运动.例4 (2019·台州3月一模)如图所示,在水平绝缘杆上用两条等长的平行绝缘丝线悬挂一质量为m 的通电导体棒.将导体棒放置在蹄形磁铁的磁场中,由于安培力的作用,当两条丝线与竖直方向均成30°角时,导体棒处于平衡状态,若重力加速度为g .则关于导体棒在平衡状态时的说法正确的是( )A .导体棒所在处的磁感应强度处处相等B .导体棒受到的安培力大小一定是12mgC .每条丝线对导体棒的拉力大小一定是33mg D .导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定是mg 答案 D解析 蹄形磁铁靠近两极处的两个磁铁之间才近似可以看作匀强磁场,其余部分不是匀强磁场,所以可知导体棒所在处的磁感应强度不会处处相等,故A 错误;当安培力的方向与细线垂直时,安培力最小,F =mg sin30°=12mg ,所以导体棒受到的安培力大小不一定是0.5mg ,故B 错误;安培力等于0.5mg 时,两条丝线的拉力的和等于32mg ,每条丝线对导体棒的拉力大小都是34mg ,故C 错误;导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定与重力大小相等,方向相反,故D 正确.拓展训练7 均匀带正电的薄圆盘的右侧,用绝缘细线A 、B 悬挂一根水平通电直导线ab ,电流方向由a 到b ,导线平行于圆盘平面.现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动,细线仍然竖直,与圆盘静止时相比,下列说法正确的是( )A .细线所受弹力变小B .细线所受弹力不变C .细线所受弹力变大D .若改变圆盘转动方向,细线所受弹力变大 答案 C解析 圆盘静止时,通电直导线受到竖直向上的弹力和竖直向下的重力,两者等大反向,合力为零.当圆盘匀速转动时,根据右手螺旋定则,圆盘产生水平向右的磁场,根据左手定则,通电直导线受到方向向下的安培力,故细线所受的弹力变大,选项A 、B 错误,C 正确;若改变圆盘转动方向,通电直导线受到的安培力方向向上,细线所受的弹力变小,选项D 错误. 拓展训练8 (多选)长方形区域内存在有正交的匀强电场和匀强磁场,其方向如图所示,一个质量为m 且带电荷量为q 的小球以初速度v 0竖直向下进入该区域.若小球恰好沿直线下降,则下列判断正确的是( )A .小球带正电B .电场强度E =mgqC .小球做匀速直线运动D .磁感应强度B =mg qv 0答案 CD解析 小球在复合场内受到自身重力、电场力和洛伦兹力,其中电场力和重力都是恒力,若速度变化则洛伦兹力变化,合力变化,小球必不能沿直线下降,所以合力等于0,小球做匀速直线运动,选项C 正确.若小球带正电,则电场力斜向下,洛伦兹力水平向左,和重力的合力不可能等于0,所以小球不可能带正电,选项A 错误.小球带负电,受到斜向上的电场力和水平向右的洛伦兹力,根据力的合成可得qE =2mg ,电场强度E =2mgq,选项B 错误.洛伦兹力qv 0B =mg ,磁感应强度B =mgqv 0,选项D 正确.专题强化练基础题组1.(2019·福建厦门市上学期期末质检)如图所示,在水平晾衣杆上晾晒床单时,为了使床单尽快晾干,可在床单间支撑轻质小木棍.小木棍的位置不同,两侧床单间夹角θ将不同,设床单重力为G,晾衣杆对床单的作用力大小为F,下列说法正确的是( )A.θ越大,F越大B.θ越大,F越小C.无论θ取何值,都有F=GD.只有当θ=120°时,才有F=G答案 C解析以床单和小木棍整体为研究对象,整体受到重力G和晾衣杆的支持力F,由平衡条件知F =G,与θ取何值无关,故A、B、D错误,C正确.2.(2019·广东珠海市质量监测)区伯伯在海边钓获一尾鱼,当鱼线拉着大头鱼在水中向左上方匀速运动时,鱼受到水的作用力方向可能是( )A.竖直向上B.竖直向下C.水平向左D.水平向右答案 D解析鱼处于平衡状态,受到竖直向下的重力、斜向左上的拉力、水的作用力,根据受力平衡的条件,结合力的合成可知,鱼受到的水的作用力的方向一定是与拉力和重力的合力的方向相反,故D正确,A、B、C错误.3.(2019·金华十校期末)体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图所示的比赛动作:运动员两手臂对称支撑,竖直倒立保持静止状态.当运动员两手间距离缓慢增大时,每只手臂对人体的作用力T及它们的合力F的大小变化情况为( )A.T增大,F不变B.T增大,F减小C.T增大,F增大D.T减小,F不变答案 A4.(2019·超级全能生2月联考)打印机是现代办公不可或缺的设备,正常情况下,进纸系统能做到“每次只进一张纸”,进纸系统的结构如图所示.设图中刚好有10张相同的纸,每张纸的质量均为m,搓纸轮按图示方向转动时带动最上面的第1张纸向右运动,搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2,下列说法正确的是( )A.第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左B.第2张与第3张纸之间的摩擦力大小为2μ2mgC.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为0D.要做到“每次只进一张纸”,应要求μ1>μ2答案 D解析第1张纸上表面受到搓纸轮施加的静摩擦力F f0,方向向右,第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力F f,方向向左,F f=μ2(mg+F),F为搓纸轮对第1张纸的压力,F f0=F f<μ1F,正常情况F≫mg,故μ1>μ2,A错误,D正确.第2张与第3张纸之间的摩擦力及第10张纸与摩擦片之间的摩擦力都是静摩擦力,根据受力平衡知,大小均为F f,B、C错误.5.(2019·广东深圳市4月第二次调研)如图所示,用缆绳将沉在海底的球形钢件先从a处竖直吊起到b,再水平移到c,最后竖直下移到d.全过程钢件受到水的阻力大小不变,方向与运动方向相反,所受浮力恒定.则上升、平移、下降过程中的匀速运动阶段,缆绳对钢件拉力F1、F2、F3的大小关系是( )A.F1>F2>F3B.F1>F3>F2C.F2>F1>F3D.F3>F2>F1答案 A解析钢件从a匀速运动到b,对钢件受力分析得到:F1=mg+F f;从b匀速运动到c,有:F2=F f 2+(mg)2;从c匀速运动到d,有:F3=mg-F f;由于F2=F f 2+(mg)2=(F f+mg)2-2mgF f,故F 1>F 2>F 3,故A 正确,B 、C 、D 错误.6.(2019·绍兴诸暨市期末)如图所示为复印机工作原理图:正电荷根据复印图案排列在鼓表面,带负电的墨粉颗粒由于电场作用被吸附到鼓表面,随后转移到纸面上“融化”产生复印图案.假设每个墨粉颗粒质量为8.0×10-16kg,带20个多余电子,已知墨粉颗粒受到的电场力必须超过它自身重力的2倍才能被吸附,则鼓表面电场强度至少为(g 取10m/s 2)( )A .2.5×103N/C B .5.0×103N/C C .5.0×104N/C D .1.0×105N/C答案 B解析 由题意知:qE =2mg ,E =2mg q =2×8×10-16×1020×1.6×10-19N/C =5.0×103 N/C,故选项B 正确.7.(2019·金华十校高三期末)如图所示,a 、b 、c 为真空中三个带电小球,b 球带正电且带电荷量为+Q ,用绝缘支架固定,a 、c 两个小球用绝缘细线悬挂,处于平衡状态时三个小球球心等高,且a 、b 和b 、c 间距离相等,悬挂a 小球的细线向左倾斜,悬挂c 小球的细线竖直,则以下判断正确的是( )A .a 小球带负电且带电荷量为-4QB .c 小球带正电且带电荷量为+4QC .a 、b 、c 三个小球带同种电荷D .a 、c 两小球带异种电荷 答案 A解析 根据受力平衡条件可知,因b 球带正电,要使a 、c 两球平衡,所以a 、c 两球一定带负电,对c 小球进行分析,a 、c 间的距离是b 、c 间的两倍,由库仑定律,则有:k |QQ c |r 2=k |Q a Q c |(2r )2,因a 球带负电,可得:Q a =-4Q ,故A 正确.8.(2019·山东济南市模拟)如图甲所示,用电流天平测量匀强磁场的磁感应强度.若挂在天平右臂下方的为单匝矩形线圈且通入如图乙所示的电流,此时天平处于平衡状态.现保持边长MN 和电流大小、方向不变,将该矩形线圈改为三角形线圈,挂在天平的右臂下方,如图丙所示.则( )A.天平将向左倾斜B.天平将向右倾斜C.天平仍处于平衡状态D.无法判断天平是否平衡答案 B解析由左手定则分析可知,线圈受到的安培力方向向上,矩形线圈改成三角形线圈,安培力变小,故天平将向右倾斜.9.如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中.金属杆ab垂直导轨放置,当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止.则( )A.磁场方向竖直向上B.磁场方向竖直向下C.金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上D.金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下答案 A解析受力分析如图所示,当磁场方向竖直向上时,由左手定则可知安培力水平向右,金属杆ab受力可以平衡,若磁场方向竖直向下,由左手定则可知安培力水平向左,则金属杆ab受力无法平衡,A正确,B、C、D错误.10.(2019·陕西汉中市3月联考)如图所示,固定的木板与竖直墙面的夹角为θ,重为G的物块静止在木板与墙面之间,不计一切摩擦,则( )A .物块对墙面的压力大小为G tan θB .物块对墙面的压力大小为G sin θcos θC .物块对木板的压力大小为G cos θD .物块对木板的压力大小为Gsin θ答案 D解析 对物块受力分析,根据平行四边形定则可知:物块对墙面的压力大小为F 1′=F 1=G tan θ;物块对木板的压力大小为F 2′=F 2=Gsin θ,故选项A 、B 、C 错误,D 正确. 能力题组11.(2019·河南普通高中高考物理模拟)如图所示,六根原长均为l 的轻质细弹簧两两相连,在同一平面内六个大小相等、互成60°的恒定拉力F 作用下,形成一个稳定的正六边形.已知正六边形外接圆的半径为R ,每根弹簧的劲度系数均为k ,弹簧在弹性限度内,则F 的大小为( )A.k2(R -l )B .k (R -l )C .k (R -2l )D .2k (R -l )答案 B解析 正六边形外接圆的半径为R ,则弹簧的长度为R ,弹簧的伸长量为:Δx =R -l 由胡克定律可知,每根弹簧的弹力为:F 弹=k Δx =k (R -l ),两相邻弹簧夹角为120°,两相邻弹簧弹力的合力为:F 合=F 弹=k (R -l ), 弹簧静止处于平衡状态,由平衡条件可知,F 的大小为:F =F 合=k (R -l ),故B 正确,A 、C 、D 错误.12.(2019·山东烟台市下学期高考诊断)如图所示,质量为M 的斜劈静止在粗糙水平地面上,质量为m 的小物块正在斜面上匀速下滑.现在m 上施加一个水平推力F ,则在m 的速度减小为零之前,下列说法正确的是( )A .加力F 之后,m 与M 之间的摩擦力变小B .加力F 之后,m 与M 之间的作用力不变C .加力F 之后,M 与地面之间产生静摩擦力D .加力F 前后,M 与地面间都没有摩擦力 答案 D解析 加力F 前,m 匀速下滑,则垂直斜面方向:F N =mg cos θ, 滑动摩擦力为F f =μmg cos θ;在m 上加一水平向右的力F ,垂直斜面方向:F N ′=mg cos θ+F sin θ, 滑动摩擦力为F f ′=μF N ′=μ(mg cos θ+F sin θ);对物块,所受支持力增加了F sin θ,摩擦力增加了μF sin θ,即支持力与摩擦力成比例的增加,其合力方向还是竖直向上,大小增大,m 与M 之间的作用力即为其合力,也是增大的,如图所示:则斜面所受的摩擦力与压力的合力方向还是竖直向下,水平方向仍无运动趋势,则不受地面的摩擦力,故A 、B 、C 错误,D 正确.13.(2019·宁波市3月模拟)在光滑的水平面上建立如图所示的直角坐标系xOy ,现在O 点固定一个带电荷量为Q 的正电荷,在x 轴正半轴上的点N (d,0)固定有带电荷量为8Q 的负电荷,y 轴正半轴位置固定有一根光滑绝缘细杆,细杆上套有带电荷量为+q 的轻质小球,当小球置于M 点时,恰好保持静止,则M 的纵坐标为( )A.12dB.33dC.32d D .d 答案 B解析 设OM 为y ,由平衡条件及数学知识可知kQq y 2=8kQq d 2+y 2·y d 2+y 2,得d 2+y 2=2y ,即y =33d ,故B 正确.14.(2019·广东肇庆市第二次统一检测)如图所示,质量分别为m A 和m B 的物体A 、B 用细绳连接后跨过滑轮,A 静止在倾角为45°的斜面上,B 悬挂着.已知m A =2m B ,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°增大到50°,系统仍保持静止.下列说法中正确的是( )A .绳子对A 的拉力将增大B .物体A 对斜面的压力将增大C .物体A 受到的静摩擦力增大D .物体A 受到的静摩擦力减小 答案 C解析 设m A =2m B =2m ,对物体B 受力分析,受重力和拉力,由二力平衡得到:F T ′=mg ;再对物体A 受力分析,受重力、支持力、拉力F T 和静摩擦力,F T =F T ′,如图,根据平衡条件得到:F f +F T -2mg sin θ=0,F N -2mg cos θ=0,解得:F f =2mg sin θ-F T =2mg sin θ-mg ,F N =2mg cos θ,当θ由45°增大到50°时,F T 不变,F f 不断变大,F N 不断变小,故C 正确,A 、B 、D 错误.。
2013年高考专题提升二轮复习第1部分专题1第3讲《力学、电学中的曲线运动与天体的运动》

D.RR21
答案:B
4.(双选,2012 年浙江卷)由光滑细管组成的轨道如图 1-3 -3 所示,其中 AB 段和 BC 段是半径为 R 的四分之一圆弧,轨道 固定在竖直平面内.一质量为 m 的小球,从距离水平地面为 H 的 管口 D 处静止释放,最后能够从 A 端水平抛出落到地面上.下列 说法正确的是( )
围绕天体做匀速圆周运动的卫星或飞船,由万有 引力提供向心力.
解析:由万有引力提供向心力易知 v= GrM、ω= GrM3 、 T=2π GrM3 ,即轨道半径越大,线速度越小、角速度越小、周 期越大.而由牛顿第二定律知 a=GrM2 ,说明轨道半径越大,加 速度越小.故只有 B 正确.
答案:B
2.(2012 年天津卷)一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运 动,假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动,动能减小为原来的14, 不考虑卫星质量的变化,则变轨前后卫星的( )
则 BP 水平间距为 s+s1=4.1 m. (2)若 m2 能沿轨道到达 M 点,其速度为 vM,则有
21m2v2M=21m2v2D-m2g·22R 轨道对 m2 的压力为 FN,则 FN+m2g=m2vR2M 联立上述两式解得 FN=(1- 2)m2g<0 所以 m2 不能到达 M 点.
(3)设弹簧长为 AC 时的弹性势能为 EP,物块与桌面间的动 摩擦因数为 μ.
卫星的环绕速度,由 GMr2m=mvr2=ma,得卫星运行速度 v= GrM、
卫星运行的向心加速度 a=GrM2 ,可见当卫星绕行半径 r 增大时,v
与 a 都要减小,所以 B、D 正确.
答案:BD
从近三年的高考试题可以看出,曲线运动、曲线运动的条 件及其应用历来是高考的重点、难点和热点,它不仅涉及力学 中的一般的曲线运动、平抛运动、圆周运动,还常常涉及天体 运动问题,带电粒子在电场、磁场或复合场中的运动问题,动 力学问题,功能问题等.圆周运动问题是牛顿运动定律在曲线 运动中的具体应用,要加深对牛顿第二定律的理解,提高应用 牛顿运动定律分析、解决实际问题的能力.
高中物理第二轮复习目录

1
目录
CONTENTS
第一部分 专题提升
专题一 力与物体的运动 第1讲 力与物体的平衡 第2讲 力和直线运动 第3讲 力与曲线运动
2
目录
CONTENTS
专题二 动量与能量 第1讲 功能关系与能量守恒 第2讲 动量和能量观点的应用
3
目录
CONTENTS
专题三 电场与磁场 第1讲 电场和磁场的基本性质 第2讲 带电粒子在复合场中的运动
7
目录
CONTENTS
第二部分 应考技巧指导
一、高考物理中常用的“八大”解题方法 二、高考必须记牢的“六个”物理模型
8
4
目录
CONTENTS
专题四 电路和电磁感应 第1讲 直流电路和交流电路 第2讲 电磁感应规律及其应用
专题五 近代物理初步题六 物理实验及创新实验 第1讲 力学实验 第2讲 电学实验
6
目录
CONTENTS
专题七 选考模块 第1讲 选修3-3 分子动理论 固体、液体和气体 热力 学定律 第2讲 选修3-4 振动与波动 光的折射和反射 电磁波 相对论
【二轮精品】2014届高考物理复习方案二轮权威课件(四川省专用):第3讲 力与曲线运动

A.路面外侧高内侧低 B.车速只要低于vc,车辆便会向内侧滑动 C.车速虽然高于vc,但只要不超出某一最高限度, 车辆便不会向外侧滑动 D.当路面结冰时,与未结冰时相比,vc的值变小
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第3讲
高 考 真 题 聚 焦
力与曲线运动
AC [解析] 由题意,当汽车的速率为vc时无滑动趋 势,说明此时汽车与路面没有横向摩擦力,路面应不是平 的,而应是外侧高内侧低,由重力的分力充当向心力,A 正确;当车速低于vc时,车和地面之间会产生横向静摩擦 力,阻碍汽车向内侧滑动,B错误;当车速高于vc时,车 和地面之间仍会有摩擦力,此力与重力的分力一起提供向 心力,只要车速不超过某一最高速度,车辆便不会向外侧 滑动,C正确;因为vc是车和地面无摩擦时的临界值,所 以与路况无关,D错误.
如图所示,当小船合速度沿 AC 方向时, v2 小船通过的位移最小,此时 cos θ= ,最小位 v1 d 移 xmin= =50 m,选项 D 正确. cos θ
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第3讲
力与曲线运动
高 频 考 点 探 究
【教师备用习题】 [备选理由] 本题考查了运动的分解问题. 如图所示, 在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件 下,当小车以速度 v 匀速向右运动时,物体 P 的速 度为( )
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第3讲
高 考 真 题 聚 焦
力与曲线运动
B
[解析]
第一宇宙速度v=
v行 GM R ,则 v地 =
M行 R地 · = M地 R行
1 6× =2,选项A错误;由公式mg= 1.5
g行 M行 R2 地 1 2 8 Mm G R2 可知, = · 2 =6×( 1.5 ) = 3 ,选项B正确;根 g地 M地 R行 r行 3 T2 3 132 r3 行 据开普勒第三定律 T2=k可知, = = 3652 倍,选 r地 T2 地 项C错误;由于行星运动的速度远小于光速,故不产生相 对论效应,选项D错误.
第四章第3讲圆周运动-2025年高考物理一轮复习PPT课件

高考一轮总复习•物理
第6页
2.描述匀速圆周运动的物理量
项目
定义、意义
公式、单位
线速度(v)
描述做圆周运动的物 体运动 快慢 的物理
(1)v=ΔΔst=
2πr T
.
量
(2)单位: m/s
角速度(ω)
描述物体绕圆心 转动快慢 的物理量
(1)ω=ΔΔθt =
2π T
.
(2)单位: rad/s
高考一轮总复习•物理
1 =2π×150π.08 r/s=25 r/min,D 错误.
解析
高考一轮总复习•物理
考点 水平面内圆周运动的动力学分析
1.圆周运动实例分析 实例分析
在匀速转动的圆筒 内壁上,有一物体随 圆筒一起转动而未 发生滑动
图例
动力学方程
FN=mω2r=mvr2= m2Tπ2r
第25页
高考一轮总复习•物理
高考一轮总复习•物理
第13页
2.自行车的大齿轮 A、小齿轮 B、后轮 C 的半径之比为 4∶1∶16,在用力蹬脚踏板 前进的过程中,关于 A、C 轮缘的角速度、线速度和向心加速度的说法正确的是( )
A.vA∶vC=1∶4 B.vA∶vC=1∶16 C.ωA∶ωC=4∶1 D.aA∶aC=1∶4
答案
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直 观 情 境
第10页
高考一轮总复习•物理
第11页
3.本质:离心运动的本质并不是受到离心力的作用,而是提供的力小于做匀速圆周运动 需要的向心力.
高考一轮总复习•物理
第12页
1.思维辨析 (1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动.( ) (2)做匀速圆周运动的物体所受合力是保持不变的.( ) (3)做匀速圆周运动的物体向心加速度与半径成反比.( ) (4)做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比.( √ ) (5)随水平圆盘一起匀速转动的物块受重力、支持力和向心力的作用.( )
新课标2023版高考物理一轮总复习第四章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动课件

电机,它是由两个大小相等直径约为30 cm的感应玻璃盘起电
的,其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接,如图乙所
示,现玻璃盘以100 r/min的转速旋转,已知主动轮的半径约为8 cm,从动轮的半
径约为2 cm,P和Q是玻璃盘边缘上的两点,若转动时皮带不打滑,下列说法正确
的是
()
A.P、Q 的线速度相同 B.玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反 C.P 点的线速度大小约为 1.6 m/s D.摇把的转速约为 400 r/min
第3讲 圆周运动
一、匀速圆周运动及其描述 1.匀速圆周运动 (1)速度特点:速度的大小不变,方向始终与半径__垂__直__。 (2)性质:加速度大小不变,方向总是指向__圆__心__的变加速曲线运动。
2.描述匀速圆周运动的物理量
物理量
定义、意义
公式、单位
描述做圆周运动的物体沿圆弧
线速度 运动_快__慢___的物理量(v) 描述物体绕圆心_转__动__快___慢__的
解析:线速度的方向沿曲线的切线方向,由题图可知,P、Q 两点的线速度的方 向一定不同,故 A 错误;若主动轮做顺时针转动,从动轮通过皮带的摩擦力带动 转动,从动轮逆时针转动,故 B 正确;玻璃盘的直径是 30 cm,转速是 100 r/min, 所以线速度 v=ωr=2nπr=2×16000×π×02.3 m/s=0.5π m/s≈1.6 m/s,故 C 正确;
研清微点1 圆周运动的向心力来源分析
1. (多选)如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m
的小球。给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀
速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,设细绳与竖直方向的
夹角为θ。下列说法中正确的是
物理曲线运动知识点

物理曲线运动知识点
物理曲线运动是指物体在运动过程中,其轨迹呈曲线形状。
以下是关于曲线运动的一些关键知识点:
1. 曲线运动的条件:当物体所受的合外力方向与其速度方向不在同一直线上时,物体将做曲线运动。
2. 曲线运动的特点:
- 在曲线运动中,物体在某一点的瞬时速度方向与通过该点的曲线切线方向相同。
- 曲线运动一定是变速运动,因为速度方向不断变化。
- 做曲线运动的物体一定具有加速度,且合外力方向与速度方向不共线。
3. 曲线运动的合外力方向:在做曲线运动的物体中,合外力方向始终指向曲线的凹侧。
4. 曲线运动的判断:判断物体是否做曲线运动,关键是观察物体所受合力或加速度方向与速度方向的关系。
若两方向共线,则为直线运动;不共线则为曲线运动。
5. 曲线运动的速度方向:在曲线运动中,质点在某一点的速度方向就是曲线上该点的切线方向。
6. 曲线运动的轨迹:曲线永远在合外力和速度方向的夹角里,曲线相对合外力上凸,相对速度方向下凹。
物体在曲线运动过程中,其轨道向合力所指的方向弯曲。
7. 曲线运动的分析:在曲线运动中,要关注力与速度、加速度与速度的关系,以及速度与曲线切线的关系。
8. 运动的合成与分解:运动的合成是指将多个独立的分运动合成为一个整体运动;运动的分解则是将一个运动拆分为多个独立的分运动。
运动的合成与分解遵循矢量叠加原理,即平行四边形定则。
以上是关于物理曲线运动的一些基本知识点,希望对您有所帮助。
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第3讲 力与曲线运动1.(2011·新课标全国卷,20)(单选)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc 从a 运动到c ,已知质点的速率是递减的.关于b 点电场强度E 的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b 点的切线)( ).解析 因质点做减速运动,故其所受电场力F 的方向与v 的方向夹角为钝角,又因为质点带负电荷,其所受电场力F 与电场强度E 方向相反,故只有选项D 正确,选项A 、B 、C 错误.答案 D2.(2012·新课标全国卷,15)(多选)如图1-3-1所示,x 轴在水平地面内,y 轴沿竖直方向.图中画出了从y 轴上沿x 轴正向抛出的三个小球a 、b 和c 的运动轨迹,其中b 和c 是从同一点抛出的.不计空气阻力,则( ).图1-3-1A .a 的飞行时间比b 的长B .b 和c 的飞行时间相同C .a 的水平速度比b 的小D .b 的初速度比c 的大解析 小球做平抛运动,在竖直方向上满足h =12gt 2,得t =2hg可知A 错,B 正确.在水平方向上x =v 0t 即v 0=x ·g2h,且由题图可知h b =h c >h a ,x a >x b >x c ,则D 正确,C 错误.答案 BD3.(2013·新课标全国卷Ⅱ,21)(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图1-3-2,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为v c 时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,则在该弯道处( ).图1-3-2A.路面外侧高内侧低B.车速只要低于v c,车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于v c,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动D.当路面结冰时,与未结冰时相比,v c的值变小解析当汽车行驶的速度为v c时,路面对汽车没有摩擦力,路面对汽车的支持力与汽车重力的合力提供向心力,此时要求路面外侧高内侧低,选项A正确.当速度稍大于v c时,汽车有向外侧滑动的趋势,因而受到向内侧的摩擦力,当摩擦力小于最大静摩擦力时,车辆不会向外侧滑动,选项C正确.同样,速度稍小于v c时,车辆不会向内侧滑动,选项B错误.v c的大小只与路面的倾斜程度和转弯半径有关,与地面的粗糙程度无关,D错误.答案AC4.(2013·新课标全国卷Ⅰ,20)(多选)2012年6月18日,神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接.对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气,下面说法正确的是().A.为实现对接,两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B.如不加干预,在运行一段时间后,天宫一号的动能可能会增加C.如不加干预,天宫一号的轨道高度将缓慢降低D.航天员在天宫一号中处于失重状态,说明航天员不受地球引力作用解析由v=GMr知两者的运行速度都小于第一宇宙速度,故A错误.轨道处的稀薄大气会对天宫一号产生阻力,不加干预其轨道会缓慢降低,同时由于降低轨道,天宫一号的重力势能一部分转化为动能,故天宫一号的动能可能会增加,B、C正确;航天员受到地球引力作用,此时引力充当向心力,产生向心加速度,航天员处于失重状态,D错误.答案BC5.(2013·新课标全国卷Ⅱ,20)(多选)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小.若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是().A.卫星的动能逐渐减小B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小解析在卫星轨道半径逐渐变小的过程中,地球引力做正功,引力势能减小,气体阻力做负功,机械能逐渐转化为内能,机械能减小,选项B 正确,C 错误.卫星的运动近似看作是匀速圆周运动,根据G Mmr 2=m v 2r得v =GMr,所以卫星的速度逐渐增大,动能增大,选项A 错误.减小的引力势能一部分用来克服气体阻力做功,一部分用来增加动能,故D 正确.答案 BD主要题型:选择题、计算题 热点聚焦(1)曲线运动及运动的合成与分解 (2)平抛运动(3)万有引力定律的应用 (4)人造卫星的运动规律(5)平抛运动、圆周运动与其他知识点综合的问题 命题趋势(1)单独考查曲线运动的知识点时,题型一般为选择题.(2)人造卫星问题仍是2014年高考的热点,题型仍为选择题,涉及的问题一般有: ①结合牛顿第二定律和万有引力定律考查.②结合圆周运动知识考查卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系. ③结合宇宙速度进行考查.(3)将曲线运动与功和能、电场与磁场综合考查时题型一般为计算题.(后面讲)考向一 运动的合成与分解1.2.曲线运动的特点(1)速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.(2)合力:合力不为零,指向曲线凹侧.(3)轨迹:夹在速度与合力的方向之间.3.运动的合成与分解和力的合成与分解遵从相同的法则,具有类似的规律,要注意方法的合理迁移.【典例1】(2013·江苏卷,7)如图1-3-3所示,从地面上同一位置抛出两小球A、B,分别落在地面上的M、N点,两球运动的最大高度相同.空气阻力不计,则().图1-3-3A.B的加速度比A的大B.B的飞行时间比A的长C.B在最高点的速度比A在最高点的大D.B在落地时的速度比A在落地时的大解析两物体都只受重力,因此它们加速度相同A项错;由题意和抛体运动规律知,竖直方向分运动完全相同,因此飞行时间一样,则B项错,再根据水平方向,同样的时间内B物体水平位移大,则B物体在最高点的速度较大,由机械能守恒定律知B落地速度比A的也大,则C、D项正确.答案CD解决运动合成和分解的一般思路(1)明确合运动或分运动的运动性质.(2)明确是在哪两个方向上的合成或分解.(3)找出各个方向上已知的物理量(速度、位移、加速度).(4)运用力与速度的关系或矢量的运算法则进行分析求解.【预测1】如图1-3-4甲所示,在长约1m的一端封闭的玻璃管中注满清水,水中放一个圆柱形的红蜡块R,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧.将此玻璃管迅速竖直倒置(如图乙所示),红蜡块R就沿玻璃管由管口A上升到管底B.若在将玻璃管竖直倒置、红蜡块从A端上升的同时,将玻璃管向右水平移动(玻璃管的初速度可能为零、也可能不为零)(如图丙~丁所示),直至红蜡块上升到管底B的位置(如图丁所示).描出红蜡块的运动轨迹如图戊所示,则红蜡块和玻璃管的运动情况可能是().图1-3-4A.红蜡块沿玻璃管向上做匀速运动,玻璃管向右做匀速运动B.红蜡块沿玻璃管向上做匀加速运动,玻璃管向右做匀速运动C.红蜡块沿玻璃管向上做匀加速运动,玻璃管向右做匀加速运动D.红蜡块沿玻璃管向上做匀速运动,玻璃管向右做匀加速运动解析由运动轨迹可知,合力方向一定指向轨迹的凹侧,那么对于水平方向和竖直方向的运动即有两种情况:一是竖直方向是匀加速,水平方向是匀速;二是竖直方向和水平方向都是匀加速,但竖直方向加速度较大.综合分析,应该选B、C.答案BC【预测2】“神舟”十号飞船于2013年6月11日17时38分发射升空,如图所示,在“神舟”十号靠近轨道沿曲线从M点到N点的飞行过程中,速度逐渐减小.在此过程中“神舟”十号所受合力的方向可能是().解析做曲线运动的物体所受合力的方向总是指向曲线凹侧,A、D错误;由于速度逐渐减小,故力F的方向与速度方向的夹角应大于90°,C正确.答案 C考向二平抛运动的规律及应用1.2.位移关系【典例2】如图1-3-5所示,图1-3-5水平屋顶高H =5m ,围墙高h =3.2m ,围墙到房子的水平距离L =3m ,围墙外空地宽x =10m ,不考虑空气阻力,为使小球从屋顶水平飞出并落在围墙外的空地上,g 取10m/s 2,则小球离开屋顶时速度v 0的大小范围是( ).A .v 0>5m/sB .v 0<13m/sC .5m/s ≤v 0≤13m/sD .5m/s ≤v 0≤22m/s审题流程第一步:抓关键点―→获取信息第二步:找突破口―→构建思路解析 设小球恰好越过围墙的边缘时的水平初速度为v 01,则此过程中小球的水平位移:L =v 01t 1小球的竖直位移:H -h =12gt 21解以上两式得:v 01=5m/s设小球恰好落到空地的右侧边缘时的水平初速度为v 02,则小球的水平位移:L +x =v 02t 1 小球的竖直位移:H =12gt 22解以上两式得:v 02=(L +x )g2H=13m/s 小球抛出时的速度大小为5m/s ≤v 0≤13m/s ,所以选项C 正确. 答案 C研究平抛运动的方法(1)“化曲为直”的思想方法——运动的合成与分解 (2)常用的分解方法:①分解速度 ②分解位移【预测3】如图1-3-6所示,斜面上有a 、b 、c 、d 四个点,ab =bc =cd ,一个小球从a 点以初动能E k0水平抛出,落在斜面上的b 点,速度方向与斜面之间的夹角为θ,若该小球从a 点以初动能2E k0水平抛出,不计空气阻力,则下列判断正确的是( ).图1-3-6A .小球将落在c 点B .小球将落在c 点下方C .小球落在斜面上时速度方向与斜面的夹角大于θD .小球落在斜面上时速度方向与斜面的夹角等于θ解析 当小球从斜面上以初速度v 水平抛出后,又落在斜面上时,满足关系式tan β=yx =12gt 2v t =gt2v (其中β为位移与水平方向的夹角,其大小等于斜面倾角)可得t =2v tan βg ,即小球下落的时间与初速度v 成正比;设题中小球第1、2次运动时间分别为t 1、t 2,因为E k =12m v 2,且t ∝v ,所以t 2=2t 1,即第2次下落时间是第1次下落时间的2倍,根据y =12gt 2可知,第2次下落高度是第1次下落高度的2倍,所以第2次小球将落在c 点,选项A 正确、B 错误;根据tan β=y x =12gt 2v t =gt 2v =v y 2v x =tan α2(其中α为小球落在斜面时速度方向与水平方向的夹角),可得tan α=2tan β,可见,斜面倾角β不变时,速度方向与水平方向的夹角α不变,速度方向与斜面的夹角当然也不变,选项C 错误、D 正确. 答案 AD 【预测4】如图1-3-7所示,球网上沿高出桌面H ,网到桌边的距离为L .某人在乒乓球训练中,从左侧L /2处,将球沿垂直于网的方向水平击出,球恰好通过网的上沿落到右侧桌边缘.设乒乓球运动为平抛运动.则乒乓球( ).图1-3-7A .在空中做变加速曲线运动B .在水平方向做匀加速直线运动C .在网右侧运动时间是左侧的2倍D .击球点的高度是网高的2倍解析 乒乓球击出后,只受重力,做平抛运动,可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动,选项A 、B 错误;网左侧和右侧水平距离之比12L L =v 水平t 1v 水平t 2=t 1t 2=12,选项C 正确;击球点到网的高度与击球点到落点的高度之比为h 1h =12gt 2112g (t 1+t 2)2=t 21(t 1+t 2)2=19,又h 1=h -H ,所以h =98H ,选项D 错. 答案 C考向三 圆周运动的动力学问题【典例3】如图1-3-8所示,半径为R 的光滑圆轨道竖直固定放置,小球m 在圆轨道内侧做圆周运动.对于半径R 不同的圆轨道,小球m 通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力.下列说法中正确的是( ).图1-3-8A .半径R 越大,小球通过轨道最高点时的速度越大B .半径R 越大,小球通过轨道最高点时的速度越小C .半径R 越大,小球通过轨道最低点时的角速度越大D .半径R 越大,小球通过轨道最低点时的角速度越小 思维提示抓住关键的两点①物理建模②小球通过轨道最高点时的临界条件解析 小球恰好过最高点,小球与轨道间没有压力,小球的重力充当向心力,由牛顿第二定律可得:mg =m v 2R 所以v =gR ,可得半径R 越大,小球通过轨道最高点时的速度越大,A 正确,B 错误;设小球在最低点的速度为v 0,由机械能守恒定律可得:12m v 20=mg (2R )+12m v 2,其中v =gR 可解得v 0=5gR ,由v 0=ωR 得ω=5gR,可知半径R 越大,小球通过轨道最低点的角速度越小,C 错误,D 正确.答案 AD•匀速圆周运动 ①合力一定指向圆心②利用F 合=m v 2r =mω2r 求解即可.•竖直面内的圆周运动可分为三种模型①轻绳模型:临界条件:mg =m v 2高R图1-3-9②轻杆模型 临界条件:v 高=0图1-3-10③外轨模型图1-3-11球在最高点时,若v <gR ,将沿轨道做圆周运动,若v ≥gR ,将离开轨道做抛体运动. 【预测5】有一种杂技表演叫“飞车走壁”.由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁做匀速圆周运动.如图1-3-12中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h .下列说法中正确的是( ).图1-3-12A .h 越大,侧壁对摩托车的支持力将越大B .h 越大,摩托车做圆周运动的向心力将越大C .h 越大,摩托车做圆周运动的周期将越小D .h 越大,摩托车做圆周运动的线速度将越大解析 摩托车沿圆台形表演台的侧壁做匀速圆周运动的向心力由摩托车所受重力和侧壁对摩托车的支持力的合力提供,支持力N =mg /cos θ,向心力F 向=mg tan θ,可见,N 和F向只与侧壁的倾角θ有关,而与高度h 无关,即h 变化时,N 和F 向不变,选项A 、B 错误;根据F 向=m v 2r ,可得v 2=gr tan θ,所以h 越大,则轨道半径r 越大,线速度v 越大,选项D正确;根据T =2πrv ,v 2=gr tan θ,可得T ∝r ,所以h 越大,则r 越大,T 越大,选项C 错误.答案 D 【预测6】如图1-3-13所示,长为L 的轻杆一端固定质量为m 的小球,另一端有固定转轴O .现使小球在竖直平面内做圆周运动,P 为圆周轨道的最高点.若小球通过圆周轨道最低点时的速度大小为92gL ,则以下判断正确的是( ).图1-3-13A .小球到达P 点时的速度等于12gLB .小球不能到达P 点C .小球能到达P 点,且在P 点受到轻杆向上的弹力D .小球能到达P 点,在P 点受到轻杆的作用力为零解析 从最低点到最高点的过程中,由机械能守恒定律得-mg ·2L +12m v 2=12m v 2P,得v P=2gL2,A 错误、B 错误;设小球在最高点时,杆对它的弹力方向向下,则mg +F =m v 2P L,可得F =-12mg ,则轻杆对小球的弹力方向向上,C 正确、D 错误.答案 C考向四 万有引力定律及天体的运动【典例4】为了探测某星球,载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心、半径为r 1的圆轨道上运动,周期为T 1,总质量为m 1.随后登陆舱脱离飞船,变轨到离该星球更近的半径为r 2的圆轨道上运动,此时登陆舱的质量为m 2,则下列说法正确的是( ).A .该星球的质量为M =4π2r 1GT 21B .该星球表面的重力加速度为g =4π2r 1T 21C .登陆舱在半径为r 1与半径为r 2的轨道上运动时的速度大小之比为v 1v 2=m 1r 2m 2r 1D .登陆舱在半径为r 2的轨道上做圆周运动的周期为T 2=T 1r 32r 31解析 根据G Mm 1r 21=m 1⎝⎛⎭⎫2πT 12r 1可得,该星球的质量为M =4π2r 31GT 21,选项A 错误;根据m 1a 1=m 1⎝⎛⎭⎫2πT 12r 1可得,载着登陆舱的探测飞船的加速度为a 1=4π2r 1T 21,该加速度不等于星球表面的重力加速度,选项B 错误;根据G Mm 1r 21=m 1v 21r 1可得,v 1=GM r 1∝1r 1,同理可得v 2=GMr 2∝1r 2,所以v 1v 2=r 2r 1,选项C 错误;根据G Mm 1r 21=m 1⎝⎛⎭⎫2πT 12r 1和G Mm 2r 22=m 2⎝⎛⎭⎫2πT 22r 2,得T 1T 2=⎝⎛⎭⎫r 1r 232,所以T 2=T 1r 32r 31,选项D 正确. 答案 D 【典例5】(2013·山东卷,20)双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动.研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距离和周期均可能发生变化.若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T ,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k 倍,两星之间的距离变为原来的n 倍,则此时圆周运动的周期为( ).A .n 3k 2T B .n 3k T C .n 2kT D .n kT 解析 双星靠彼此的引力提供向心力,则有 G m 1m 2L 2=m 1r 14π2T 2,G m 1m 2L 2=m 2r 24π2T 2 并且r 1+r 2=L ,解得T =2πL 3G (m 1+m 2)当双星总质量变为原来的k 倍,两星之间距离变为原来的n 倍时T ′=2πn 3L 3Gk (m 1+m 2)=n 3kT 故选项B 正确.“一、二、三”跑步解决天体问题1.“一”理解一个定律——万有引力定律 2.“二”构建两大模型 (1)“天体公转”模型某天体绕中心天体做匀速圆周运动 ①万有引力提供向心力G Mmr 2=m v 2r =mω2r =m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r =ma n =mg ′(g ′表示轨道处的重力加速度)——可称为“天上公式”.②在地球表面:GMmR 2=mg .(g 表示地球表面的重力加速度)―→可称为“地面公式”,GM =gR 2也称为“黄金代换公式”.(2)“天体自转”模型绕通过自身中心的某一轴以一定的角速度匀速转动的天体称为“自转”天体. 3.“三”个区别(1)中心天体和环绕天体的区别; (2)自转周期和公转周期的区别;(3)星球半径和轨道半径的区别. 【预测7】2013年2月16日凌晨,2012DA14小行星与地球“擦肩而过”,距离地球最近约2.77万公里.据观测,它绕太阳公转的周期约为366天,比地球的公转周期多1天.假设小行星和地球绕太阳运行的轨道均为圆轨道,对应的轨道半径分别为R 1、R 2,线速度大小分别为v 1、v 2,以下关系式正确的是( ).A .R 1R 2=366365B .R 31R 32=36623652C .v 1v 2=365366D .v 1v 2=3365366解析 设太阳、行星的质量分别为M 和m ,行星的公转周期为T ,线速度为v ,则G mMR 2=m ⎝⎛⎭⎫2πT 2R =m v 2R ,有T =2πR 3GM、v =GM R ,对小行星和地球,可得R 31R 32=36623652,v 1v 2=3365366,所以选项B 、D 正确.【预测8】“嫦娥一号”探月卫星绕地运行一段时间后,离开地球飞向月球.如图1-3-14所示是绕地飞行的三条轨道,轨道1是近地圆形轨道,轨道2和轨道3是变轨后的椭圆轨道.A 点是轨道2的近地点,B点是轨道2的远地点,卫星在轨道1的运行速率为7.7km/s,则下列说法中正确的是().图1-3-14A.卫星在轨道2上经过A点时的速率一定大于7.7km/sB.卫星在轨道2上经过B点时的速率一定小于卫星在轨道2上经过A点时的速率C.卫星在轨道3上所具有的机械能小于在轨道2上所具有的机械能D.卫星在轨道3上所具有的最大速率小于在轨道2上所具有的最大速率解析因为卫星的发射高度越高,需要克服地球对其万有引力做的功越多,最终运行时的机械能越大,所以卫星在轨道3上所具有的机械能大于在轨道2上所具有的机械能,卫星在轨道2上所具有的机械能大于在轨道1上所具有的机械能,选项C错误;因为卫星在轨道2上所具有的机械能大于在轨道1上所具有的机械能,而卫星在两个轨道上经过A点时的势能相等,所以卫星在轨道2上经过A点时的速率大于卫星在轨道1上经过A点时的速率,即卫星在轨道2上经过A点时的速率一定大于7.7km/s,选项A正确;同理,选项D错误;根据卫星在椭圆轨道上的运行特点,卫星在远地点的速率一定小于在近地点的速率,选项B正确.答案AB技法三逆向思维法思考问题的顺序,沿着正向(由前到后、由因到果)思维的相反(由后到前、由果到因)途径思考、解决问题,这种解题方法叫逆向思维,也叫逆思法,是一种具有创造性的思维方法.物理学中的可逆过程如:运动形式(直线运动、曲线运动、带电粒子在电磁场中的运动)的可逆性等.往往正向思维解题较繁难,用逆向思维则简单明了.如图1-3-15所示,一演员表演飞刀绝技,由O 点先后抛出完全相同的三把飞刀,分别垂直打在竖直木板上M 、N 、P 三点.假设不考虑飞刀的转动和空气阻力,并可将其看作质点,已知O 、M 、N 、P 四点距离水平地面高度分别为h 、4h 、3h 、2h ,以下说法正确的是( ).图1-3-15A .三把飞刀在击中板时的动能相同B .三把飞刀的飞行时间之比为1∶2∶ 3C .三把飞刀的初速度的竖直分量之比为3∶2∶1D .设三把飞刀的初速度与水平方向夹角分别为θM 、θN 、θP ,则有θM >θN >θP解析 因为三把飞刀都是垂直打在木板上,所以飞刀在竖直方向上做匀减速直线运动,且末速度为零,而在水平方向上做匀速直线运动.采用逆向思维法,把.......M .、.N .、.P .三点看成....运动的起点,飞刀的运动为平抛运动,.................可分解为竖直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动,由匀变速直线运动推论可知,三把飞刀的飞行时间之比为t M ∶t N ∶t P =3∶2∶1,根据公式v =gt 可知,三把飞刀的初速度的竖直分量之比为v yM ∶v yN ∶v yP =3∶2∶1,选项B 、C 错误;设O 点到竖直墙的水平距离为L ,三把飞刀的初速度的水平分量分别为v xM 、v xN 和v xP ,它们分别也是三把飞刀击中木板时的合速度,则v xM t M =v xN t N =v xP t P =L ,又t M ∶t N ∶t P =3∶2∶1,所以v xM ∶v xN ∶v xP =33∶22∶1,可见,它们末速度大小不等,所以三把飞刀在击中木板时的动能不相同,选项A 错误;因为tan θ=v yv x ,则tan θM ∶tan θN ∶tan θP =3∶2∶1,则θM >θN >θP ,选项D 正确.答案 D 【即学即练】(2013·安徽卷,18)由消防水龙带的喷嘴喷出水的流量是0.28m 3/min ,水离开喷口时的速度大小为163m/s ,方向与水平面夹角为60°,在最高处正好到达着火位置,忽略空气阻力,则空中水柱的高度和水量分别是(重力加速度g 取10m/s 2)( ).A .28.8m 1.12×10-2m 3B .28.8m 0.672m 3C .38.4m 1.29×10-2m 3D .38.4m 0.776m 3解析 对倾斜向上的水柱,逆向思考为平抛运动,则喷口处竖直分速度为v 2=v sin60°=24m/s ,所以水柱的高度h =v 222g =28.8m ,时间t =v 2g =2.4s ,即空中水量V =Qt =0.2860×2.4m 3=1.12×10-2m 3,故正确选项为A.答案 A(在1~9题给出的四个选项中,第1~6题只有一项符合题目要求,第7~9题有多项符合题目要求.)1.有两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星A 和B ,它们的轨道半径r A ∶r B =1∶2,关于它们的向心加速度a A 、a B 的关系,以下判断正确的是( ).A .根据a =ω2r ,可得a A ∶aB =1∶2 B .根据a =v 2r ,可得a A ∶a B =2∶1C .根据a =v ω,可得a A ∶a B =1∶1D .根据a =G Mr2,可得a A ∶a B =4∶1解析 不同轨道高度的线速度、角速度都不同,A 、B 、C 均错.根据万有引力定律:G Mm r 2=ma ,则a =G Mr2,显然D 对. 答案 D2.(2013·云南部分名校统考,20)如图1-3-16为湖边一倾角为30°的大坝横截面示意图,水面与大坝的交点为O .一人站在A 点以速度v 0沿水平方向扔一小石子,已知AO =40m ,不计空气阻力,g 取10m/s 2.下列说法正确的是( ).图1-3-16A .若v 0>18m/s ,则石块可以落入水中B .若v 0<20m/s ,则石块不能落入水中C .若石子能落入水中,则v 0越大,落水时速度方向与水平面的夹角越大D .若石子不能落入水中,则v 0越大,落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越大解析 石子从A 到O 过程中,由平抛运动规律有AO sin30°=12gt 2,AO cos30°=v 0t ,联立得v 0=17.3m/s ,所以只要v 0>17.3m/s 的石子均能落入水中,A 项正确B 项错误;若石子落入水中,由平抛运动规律有AO sin30°=12gt 2,v y =gt =20m/s ,设其落入水中时的速度与水平面夹角为θ,则tan θ=v yv 0,v y 一定,v 0增大,θ减小,C 项错;不能落入水中时,根据中点定理得石子落到斜面上时的速度方向与斜面夹角都相等,与v 0大小无关,D 项错误.答案 A3.2012年10月25日,我国将第十六颗北斗卫星“北斗-G6”送入太空,并定点于地球静止轨道东经110.5°.由此,具有完全自主知识产权的北斗系统将首先具备为亚太地区提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,将具短报文通信能力.其定位精度优于20m ,授时精度优于100ns.关于这颗“北斗-G6”卫星以下说法中正确的有( ).A .这颗卫星轨道平面与东经110.5°的经线平面重合B .通过地面控制可以将这颗卫星定点于杭州正上方C .这颗卫星的线速度大小比离地350km 高的“天宫一号”空间站线速度要大D .这颗卫星的周期一定等于地球自转周期解析 由题意知该卫星是一颗地球同步卫星,它的轨道平面与赤道平面重合,它的周期等于地球的自转周期,它离地高度大于350km ,它的线速度要比离地高度等于350km 的“天宫一号”空间站线速度要小,故只有选项D 正确.答案 D4.(2013·广东卷,14)如图1-3-17,甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M 和2M 的行星做匀速圆周运动,下列说法正确的是( ).图1-3-17A .甲的向心加速度比乙的小B .甲的运行周期比乙的小C .甲的角速度比乙的大D .甲的线速度比乙的大解析 由万有引力提供向心力得G Mm r 2=m v 2r =mω2r =ma =m 4π2T 2r ,变形得:a =GM r 2,v=GMr,ω=GMr 3,T =2πr 3GM,只有周期T 和M 成减函数关系,而a 、v 、ω和M 成增函数关系,故选A.答案 A5.(2013·江苏卷,2)如图1-3-18所示,“旋转秋千”中的两个座椅A 、B 质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上.不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时,下列说法正确的是( ).图1-3-18A .A 的速度比B 的大B .A 与B 的向心加速度大小相等C .悬挂A 、B 的缆绳与竖直方向的夹角相等D .悬挂A 的缆绳所受的拉力比悬挂B 的小解析 因为物体的角速度ω相同,线速度v =rω,而r A <r B ,所以v A <v B 则A 项错;根据a =rω2知a A <a B ,则B 错;如右图,tan θ=a ng ,而B 的向心加速度较大,则B 的缆绳与竖直方向夹角较大,缆绳拉力T =mgcos θ,则T A <T B ,所以C 项错,D 项正确.答案 D6.(2013·安徽卷,17)质量为m 的人造地球卫星与地心的距离为r 时,引力势能可表示为E p =-GMm r ,其中G 为引力常量,M 为地球质量,该卫星原来在半径为R 1的轨道上绕地球做匀速圆周运动,由于受到极稀薄空气的摩擦作用,飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R 2,此过程中因摩擦而产生的热量为( ).A .GMm ⎝⎛⎭⎫1R 2-1R 1B .GMm ⎝⎛⎭⎫1R 1-1R 2C .GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 2-1R 1 D .GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 1-1R 2 解析 由万有引力提供向心力知G Mm r 2=m v 2r ,所以卫星的动能为12m v 2=GMm2r ,则卫星在半经为r 的轨道上运行时机械能为E =12m v 2+E p =GMm 2r -GMm r =-GMm2r.故卫星在轨道。