曲线运动及其实例分析--2024届高考物理一轮复习热点题型含答案.pdf

曲线运动及其实例分析1.目录题型一 曲线运动的条件及轨迹分析类型 1基本概念的辨析与理解类型 2曲线运动的动力学解释题型二 运动的合成与分解类型 1 合运动与分运动的关系类型 2 两互成角度运动合运动性质的判断类型 3 运动合成与分解思想的迁移应用题型三 小船渡河问题题型四 实际运动中的两类关联速度模型类型 1绳端关联速度的分解问题类型 2 杆端关联速度的分解问题题型一:曲线运动的条件及轨迹分析【解题指导】1.条件物体受到的合力方向与速度方向始终不共线。2.特征(1)运动学特征：做曲线运动的物体的速度方向时刻发生变化，即曲线运动一定为变速运动。(2)动力学特征：做曲线运动的物体所受合力一定不为零且和速度方向始终不在同一条直线上。合力在垂直于速度方向上的分力改变物体速度的方向，合力在沿速度方向上的分力改变物体速度的大小。(3)轨迹特征：曲线运动的轨迹始终夹在合力的方向与速度的方向之间，而且向合力的一侧弯曲。(4)能量特征：如果物体所受的合力始终和物体的速度垂直，则合力对物体不做功，物体的动能不变；若合力不与物体的速度方向垂直，则合力对物体做功，物体的动能发生变化。类型 1 基本概念的辨析与理解1(2 0 2 3 海南海口 校考模拟预测)曲线运动是生活中一种常见的运动，下列关于曲线运动的说法中正确的是()A.可能存在加速度为 0的曲线运动B.平抛运动是加速度随时间均匀变化的曲线运动C.匀速圆周运动一定是加速度变化的曲线运动D.圆周运动不可以分解为两个相互垂直的直线运动2(2 0 2 3春 云南高三统考阶段练习)关于质点做曲线运动，下列说法正确的是()A.曲线运动一定是变速运动，变速运动也一定是曲线运动B.质点做曲线运动，其加速度有可能不变C.质点做曲线运动的过程中，某个时刻所受合力方向与速度方向可能相同D.有些曲线运动也可能是匀速运动1 曲线运动及其实例分析-2024届高考物理一轮复习热点题型3(2 0 2 3 河南郑州统考模拟预测)下列几种关于运动情况的描述，说法正确的是()A.一物体受到变力作用不可能做直线运动B.一物体受到恒力作用可能做圆周运动C.在等量异种电荷的电场中，一带电粒子只在电场力作用下可能做匀速圆周运动D.在匀强磁场中，一带电小球在重力和洛伦兹力作用下不可能做平抛运动类型 2曲线运动的动力学解释曲线运动的合力、轨迹、速度之间的关系(1)轨迹特点：轨迹在速度方向和合力方向之间，且向合力方向一侧弯曲。(2)合力的效果：合力沿切线方向的分力 F2改变速度的大小，沿径向的分力 F1改变速度的方向。当合力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率将增大。当合力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率将减小。当合力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变。(举例：匀速圆周运动)1(2 0 2 3秋 湖北 高三校联考阶段练习)在珠海举行的第 1 3届中国航展吸引了全世界的军事爱好者。如图，曲线 a b是一架飞机在竖直面内进行飞行表演时的轨迹。假设从 a到 b的飞行过程中，飞机的速率保持不变。则沿曲线 a b运动时()A.飞机的合力方向与速度方向夹角可能为锐角也可能为钝角B.飞机的竖直分速度逐渐变大C.飞机的合外力做功为 0D.飞机的机械能保持不变2(2 0 2 3 全国 高三专题练习)一质量为 m=2 kg的滑块在水平方向恒力 F=4 N的作用下，在光滑的水平面上运动，如图所示为滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过 P、Q 两点时速度大小均为 v=0.5 m/s，滑块在 P点的速度方向与 P Q连线夹角=37，sin 37=0.6，co s 37=0.8。则下列说法正确的是()A.水平恒力 F的方向与 P Q连线成 53 夹角B.滑块从 P点运动到 Q点的过程中速度变化量为 0m/sC.滑块从 P点运动到 Q点的时间为 0.3 sD.滑块从 P点运动到 Q点的过程中动能最小值为 0.1 6 J23(2 0 2 3秋 河南郑州 高三河南省实验中学阶段练习)如图所示，质量为 m的物块受水平恒力作用在光滑的水平面上做曲线运动，经过时间 t从 M点运动到 N点，速度大小由 v变为 3 v，且速度方向恰好改变了 90。则()A.从 M点运动到 N点的过程中，恒力先做正功后做负功B.从 M点运动到 N点的过程中物块的机械能增加了 mv2C.恒力 F的方向与 M N的连线垂直D.从 M点运动到 N点的过程中，速率的最小值为32v4(2 0 2 2 安徽蚌埠市第二次教学质检)如图所示，一质点在恒力作用下经过时间 t从 a点运动到 b点，速度大小由 2 v0变为 v0，速度方向偏转 60 角，则质点的加速度大小为()A.3 v03 tB.v0tC.3 v0tD.2 v0t5.(多选)(2 0 2 2 湖南师大附中模拟)如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为 m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力 F作用下，以初速度 v0从 A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹.已知在 ts末质点的速度达到最小值 v，到达 B点时的速度方向与初速度 v0的方向垂直，则()A.恒定外力 F的方向与初速度的反方向成 角指向曲线内侧，则 sin=vv0B.质点所受合外力的大小为m v20-v2tC.质点到达 B点时的速度大小为v0vv20-v2D.t s内恒力 F做功为12m(v20-v2)题型二:运动的合成与分解【解题指导】1.基本思路分析运动的合成与分解问题时，一般情况下按运动效果进行分解。32.解题关键两个方向上的分运动具有等时性，这常是处理运动分解问题的关键点。3.注意问题要注意分析物体在两个方向上的受力及运动情况，分别在这两个方向上列式求解。类型 1 合运动与分运动的关系1.合运动和分运动的关系等时性 各分运动经历的时间与合运动经历的时间相等独立性 一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他分运动的影响等效性 各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果2.运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵循平行四边形定则1 跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是()A.风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作B.风力越大，运动员着地时的竖直速度越大，有可能对运动员造成伤害C.运动员下落时间与风力无关D.运动员着地速度与风力无关2(2 0 2 2 山东省实验中学高三期末)如图所示，战斗机离舰执行任务，若战斗机离开甲板时的水平分速度为 40 m/s，竖直分速度为 20 m/s，之后飞机在水平方向做加速度大小等于 2 m/s2的匀加速直线运动，在竖直方向做加速度大小等于 1 m/s2的匀加速直线运动。则离舰后()A.飞机的运动轨迹为曲线B.1 0 s内飞机水平方向的分位移是竖直方向的分位移大小的 2倍C.1 0 s末飞机的速度方向与水平方向夹角为 30 D.飞机在 20 s内水平方向的平均速度为 50 m/s类型 2 两互成角度运动合运动性质的判断1.运动性质的判断加速度(或合外力)不变：匀变速运动变化：非匀变速运动 4加速度(或合外力)方向与速度方向共线：直线运动不共线：曲线运动 2.判断两个直线运动的合运动性质，关键看合初速度方向与合加速度方向是否共线两个互成角度的分运动 合运动的性质两个匀速直线运动 匀速直线运动一个匀速直线运动、一个匀变速直线运动匀变速曲线运动两个初速度为零的匀加速直线运动 匀加速直线运动两个初速度不为零的匀变速直线运动如果 v合与 a合共线，为匀变速直线运动如果 v合与 a合不共线，为匀变速曲线运动1(2 0 2 3 秋 内蒙古呼和浩特 高三统考期末)关于运动的合成与分解以及受力，下列判断正确的是()A.做曲线运动的物体，合外力与速度不共线，大小一定不变B.二个直线运动的合运动，可能是直线运动，也可能是曲线运动C.二个初速度为零的匀加速直线运动，其合运动一定是匀加速直线运动D.二个直线运动的合运动，合运动速度大小可能大于、可能等于、也可能小于一个分运动速度的大小2(2 0 2 3 全国 模拟预测)如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一红蜡块 R(R视为质点)。将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与 y轴重合，R从坐标原点开始运动的轨迹如图所示，则红蜡块 R在 x、y方向的运动情况可能是()A.x方向上做匀速直线运动，y方向上做匀速直线运动B.x方向上做匀速直线运动，y方向上做匀加速直线运动C.x方向上做匀减速直线运动，y方向上做匀加速直线运动D.x方向上做匀加速直线运动，y方向上做匀速直线运动3(2 0 2 3 辽宁 校联考模拟预测)在一次施工中，塔吊将重物从 O点吊起，从起吊开始计时，以 O为原点，设水平为 x方向、竖直为 y方向，重物 x、y方向的运动规律分别如图甲、乙所示，则重物()5A.在水平方向做匀变速直线运动 B.运动轨迹为抛物线C.0 8 s内的位移大小为 40 m D.在相等时间内的速度变化量不相等4(2 0 2 3 河北 高三学业考试)一质量为 m=0.5 kg的物体(视为质点)在坐标系 x O y中，从坐标原点 O处计时开始沿 x轴方向的 vx-t图像如图甲所示，沿 y轴方向做初速度为 0的 ay-t图像如图乙所示，下列说法正确的是()A.物体受到的合力为 2 N B.2 s时物体沿 y方向的分速度为 4m/sC.2 s时物体的速度为 1 2m/s D.前 2 s内物体的位移为 4 5 m类型 3 运动合成与分解思想的迁移应用1(2 0 2 3 全国 二模)如图所示，一竖直杆固定在小车上，杆与小车总质量为 M。杆上套有一质量为 m的物块，杆与物块间动摩擦因数为=0.5。对小车施加一水平力，同时释放物块，使小车和物块均由静止开始加速运动，测得 t时刻小车的速度为 v=g t，g为重力加速度，不计地面摩擦。则 t时刻物块的速度为()A.2 g t B.52g t C.2 g t D.5 g t2(2 0 2 3 全国 高三专题练习)如图所示，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为 h，管底有质量为 m、电荷量为+q的小球，玻璃管以速度 v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球最终从上端管口飞出，在此过程中，下列说法正确的是()6A.洛伦兹力对小球做正功B.小球做匀加速直线运动C.小球机械能的增加量小于 q v BhD.若玻璃管运动速度越大，则小球在玻璃管中的运动时间越小3(2 0 2 3 天津 高三专题练习)歼-20是我国自主研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的重型歼击机，该机将担负中国空军未来对空、海的主权维护任务。假设某次起飞时，飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升，此过程中飞机水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其它力的合力提供，不含重力)的作用。已知飞机质量为 m，在水平方向上的位移为 l时，上升高度为 h，重力加速度为 g，上述过程中求：(i)飞机受到的升力大小；(i i)在高度 h处飞机的动能。4(2 0 2 4秋 江西 高三校联考阶段练习)风洞是研究空气动力学的实验设备。如图，两水平面(虚线)之间的距离为 H，其间为风洞的区域，物体进入该区间会受到水平方向的恒力，自该区域下边界的 O点将质量为 m的小球以一定的初速度竖直上抛，从 M点离开风洞区域，小球再次从 N点返回风洞区域后做直线运动，落在风洞区域的下边界 P处，N P与水平方向的夹角为 45，不计空气阻力，重力加速度大小为 g，求：(1)风洞区域小球受到水平方向恒力的大小；(2)小球运动过程中离风洞下边界 O P的最大高度；(3)O P的距离。5(2 0 2 3 高三课时练习)如图所示，竖直面内虚线所示的两水平面之间存在大小恒定的水平风力，在该区域上方距离下边界为 l的 O点将质量为 m的小球以一定初速度水平抛出，小球从风力区域上边界的A点进入，风力区域下边界的 B点位于 A点正下方。若风力沿水平向左方向，小球在重力和风力的共同作用下，从 Q点离开时的速度方向恰好竖直向下，若风力沿水平向右方向，小球在重力和风力的共同作用下，恰好做直线运动，并从 P点离开。竖直方向只受重力作用，且重力加速度大小为 g。求：7(1)小球运动到 Q点时速度的大小 v；(2)小球在风力区域中沿水平方向的位移 x与 x之比。题型三:小船渡河问题【解题指导】1船的实际运动：是水流的运动和船相对静水的运动的合运动2三种速度：船在静水中的速度 v船、水的流速 v水、船的实际速度 v.3两种渡河方式方式 图示 说明渡河时间最短当船头垂直河岸时，渡河时间最短，最短时间 tm i n=dv船渡河位移最短当 v水 v船时，如果船头方向(即 v船方向)与合速度方向垂直，渡河位移最短，最短渡河位移为 xm i n=d v水v船1(多选)小明、小美、园园和小红去划船，碰到一条宽 90 m的小河，他们在静水中划船的速度为 3 m/s，现在他们观察到河水的流速为 5 m/s，关于渡河的运动，他们有各自的看法，其中正确的是()A.小红说：要想到达正对岸就得船头正对河岸划船B.小美说：不论怎样调整船头方向都不能垂直到达正对岸C.小明说：渡过这条河的最短距离是 1 50 mD.园园说：以最短位移渡河时，需要用时 30 s【思维建构】8【动态图解法】类比于只有一个力方向发生变化的动态平衡问题，可应用动态矢量三角形解决问题。1.固定水速矢量箭头不动，将船速矢量箭头绕水速矢量箭头的末端转动，如图所示，则船速矢量箭头的末端在一个圆周上移动，根据三角形定则，合速度矢量的末端也就在这个圆周上移动。2.当合速度 v v船时，合速度 v与河岸夹角最大，位移最小。2(2 0 2 3秋 辽宁沈阳 高三校联考期中)如图，有一条宽为 1 00 m的河道，一小船从岸边的某点渡河，渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直。已知小船在静水中的速度大小为 4 m/s，水流速度大小为 3 m/s。下列说法正确的是()A.小船在河水中航行的轨迹是曲线 B.小船渡河过程中的位移大小为 1 00 mC.小船在河水中的速度是 7 m/s D.小船渡河的时间是 25 s3(2 0 2 3春 重庆沙坪坝 高三重庆一中校考阶段练习)有一条两岸平直、河水均匀流动的大河，一艘船行驶时船头始终垂直于河岸且其相对静水的速率不变，现由于上游水电站开闸放水，船运行到河中央位置时水速突然变为原来的 2倍，则下列说法正确的是()A.过河的路程不变 B.过河的路程变长C.过河的时间变为原来的12D.过河的时间变为原来的 2倍4.(2 0 2 3秋 海南 高三统考期末)小船沿垂直于河岸方向，匀速渡河到达正对岸，已知水流的速度大小为3m/s，小船相对河岸速度为 4m/s，河岸宽为 1 00 m，sin 37=0.6，则()A.船在静水中的速度为 4m/sB.开始运动时船头与河岸的夹角为 53 C.小船渡河的时间为 20 sD.若水流速度略微变大，小船渡河到正对岸的时间变短题型四:实际运动中的两类关联速度模型【解题指导】关联速度问题一般是指物拉绳(或杆)和绳(或杆)拉物问题。高中阶段研究的绳都是不可伸9长的，杆都是不可伸长且不可压缩的，即绳或杆的长度不会改变。绳、杆等连接的两个物体在运动过程中，其速度通常是不一样的，但两个物体沿绳或杆方向的速度大小相等，我们称之为关联速度。1.解决关联速度问题的一般步骤第一步：先确定合运动，即物体的实际运动。第二步：确定合运动的两个实际作用效果，一是沿绳(或杆)方向的平动效果，改变速度的大小；二是沿垂直于绳(或杆)方向的转动效果，改变速度的方向。即将实际速度正交分解为垂直于绳(或杆)和平行于绳(或杆)方向的两个分量并作出运动矢量图。第三步：根据沿绳(或杆)方向的速度相等列方程求解。2.常见的两种模型分析(1)绳牵联模型单个物体的绳子末端速度分解：如图甲所示，v一定要正交分解在垂直于绳子方向，这样 v的大小就是拉绳的速率，注意切勿将绳子速度分解。甲乙两个物体的绳子末端速度分解：如图乙所示两个物体的速度都需要正交分解，其中两个物体的速度沿着绳子方向的分速度是相等的，即 vA=vB。如图丙所示，将圆环的速度分解成沿绳方向和垂直于绳方向的分速度，B的速度与 A沿绳方向的分速度相等，即 vA=vB。丙 丁(2)杆牵联模型如图丁所示，将杆连接的两个物体的速度沿杆和垂直于杆的方向正交分解，则两个物体沿杆方向的分速度大小相等，即 vA=vB。3.绳(杆)端关联速度分解问题的常考模型情景图示(注：A沿斜面下滑)分解图示定量结论 vB=vAco s vAco s=v0vAco s=vBco s vBsin=vAco s 1 0基本思路 确定合速度(物体实际运动)分析运动规律 确定分速度方向 平行四边形定则求解类型 1绳端关联速度的分解问题1(2 0 2 3春 江苏 高三校联考阶段练习)如图所示，一轻绳通过无摩擦的小定滑轮 O与拖车相连，另一端与河中的小船连接，定滑轮与拖车之间的连绳保持水平，小船与拖车的运动在同一竖直平面内，拖车沿平直路面水平向右运动带动小船，使小船以速度 v沿水面向右匀速运动，若船在水面上运动受到的阻力保持不变则在上述运动过程中()A.当拉船的轻绳与水平面的夹角为 时，拖车运动的速度为 v sin B.小船受到绳的拉力不断减小C.小船受到绳的拉力的功率不断增大D.拖车的动能不断减小2(2 0 2 3春 云南昆明 高三昆明一中校考阶段练习)如图所示，在粗糙水平地面上有一质量为 M的物块，物块固连一轻质滑轮，并用轻绳按如图所示方式拉着物块运动，拉力恒为 F，物块与地面间的动摩擦因数为，当物块运动到轻绳之间的夹角为 时，物块的速度为 v，则此时()A.物块的加速度为F co s-(M g-F sin)MB.物块的加速度为(F+F co s)-(M g-F sin)MC.拉绳子的速度为 v+v co s D.拉绳子的速度为v+v co s 23(2 0 2 3 河南安阳 统考二模)如图所示，质量为 2 m的 P物体套在光滑的竖直杆上，质量为 m的 Q物体放置在倾角为 的足够长的固定粗糙斜面上，用一不可伸长轻绳连接。初始时轻绳右端经过定滑轮呈水平，P物体从 a点由静止释放，下落到 b点时速度大小为 v，a、b之间的距离为 l，此时连接 P物体的轻绳与水平方向夹角为，重力加速度为 g。在此过程中，下列说法正确的是()1 1 A.P物体做匀加速直线运动B.P物体从 a点由静止释放时加速度大小等于 gC.P物体到 b点时，Q物体的速度大小为 v sin D.该过程中产生的热量为 mg l(1+co s)-mv2-12mv2sin24(2 0 2 3秋 福建莆田 高三校考期中)一根细绳通过定滑轮且两端分别系着 A和 B两个物体，如图所示，物体 A在外力作用下，向左以 vA匀速运动，当连 A的绳子与水平方向成 角，连 B的绳子与水平方向成 角，B物体的速度为 vB，则()A.A物体的速度 vA与 B物体的速度 vB的大小相等B.A物体的速度 vA与 B物体的速度 vB的大小关系满足 vAco s=vBco s C.此后 B物体以速度 vB做匀速运动D.此后 B物体的速度越来越大，所以做加速运动类型 2 杆端关联速度的分解问题1(多选)在光滑的水平面内建立如图所示的直角坐标系，长为 L的光滑轻质硬细杆 A B的两个端点分别被约束在 x轴和 y轴上，现让杆的 A端沿 x轴正方向以速度 v0匀速运动，已知 P点为杆的中点，某时刻杆 A B与 x轴的夹角为.下列说法正确的是()A.此时，杆 B端的速度大小为v0t a n B.此时，杆 B端的速度大小为 v0t a n C.P点的运动轨迹是圆的一部分 D.此时，P点的运动速度大小为v02sin 2(2 0 2 3 全国 高三专题练习)如图，两个质量均为 m的小球 a、b通过轻质铰链用轻杆连接，a套在固定的竖直杆上，b放在水平地面上。一轻质弹簧水平放置，左端固定在杆上，右端与 b相连。当弹簧处于原长状态时，将 a由静止释放，已知 a下降高度为 h时的速度大小为 v，此时杆与水平面夹角为。弹簧始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度大小为 g，下列说法正确的是()1 2A.释放 a的瞬间，a的加速度大小为 gB.释放 a的瞬间，地面对 b的支持力大小为 2m gC.a的速度大小为 v时，b的速度大小为 v t a n D.a的速度大小为 v时，弹簧的弹性势能为 mg h-12mv23(2 0 2 3 全国 高三专题练习)曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构，其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而驱动汽车车轮转动。其结构示意图如图所示，活塞可沿水平方向往复运动，曲轴可绕固定的 O点自由转动，连杆两端分别连接曲轴上的 A点和活塞上的 B点，若曲轴绕 O点做匀速圆周运动，则()A.活塞做水平方向的匀速直线运动B.当 O A与 A B垂直时，A点与 B点的速度大小相等C.当 O A与 A B共线时，A点与 B点的速度大小相等D.当 O A与 O B垂直时，A点与 B点的速度大小相等4(2 0 2 3 全国 高三专题练习)如图所示，一根长为 l的轻杆 O A、O端用铰链固定，另一端固定着一个小球A，轻杆靠在一个高为 h的物块上。不计摩擦，则当物块以速度 v向右运动至轻杆与水平面的夹角为 时，物块与轻杆的接触点为 B，下列说法正确的是()A.小球 A的线速度大小为v lhB.轻杆转动的角速度为v sin hC.小球 A的线速度大小为v l sin2hD.轻杆转动的角速度为v l sin2h5(2 0 2 3 浙江 模拟预测)如图所示，长为 l的轻杆，一端固定一个质量为 m的小球，另一端有固定转动轴O，杆可在竖直面内绕转动轴 O无摩擦转动；质量为 m的物块放置在光滑水平面上，开始时，使小球靠在物块的光滑侧面上，轻杆与水平面夹角 45，用手控制物块静止，然后释放物块，在之后球与物块运动的过程中，下列说法正确的是()1 3A.球与物块分离前，杆上的弹力逐渐增大B.球与物块分离前，球与物块的速度相等C.球与物块分离前，物块的速度先增大后减小D.球与物块分离时，球的加速度等于重力加速度6(2 0 2 3 全国 模拟预测)如图所示，长为 L的轻杆 O A的 O端用铰链固定，轻杆靠在半径为 R的半圆柱体上，接触点为 B，某时刻杆与水平方向的夹角为，半圆柱体向右运动的速度为 v，此时 A点的速度大小为()A.v L t a n RB.v L sin2R co s C.v L t a n2RD.v L t a n R co s 1 4曲线运动及其实例分析1.目录题型一 曲线运动的条件及轨迹分析类型 1基本概念的辨析与理解类型 2曲线运动的动力学解释题型二 运动的合成与分解类型 1 合运动与分运动的关系类型 2 两互成角度运动合运动性质的判断类型 3 运动合成与分解思想的迁移应用题型三 小船渡河问题题型四 实际运动中的两类关联速度模型类型 1绳端关联速度的分解问题类型 2 杆端关联速度的分解问题题型一:曲线运动的条件及轨迹分析【解题指导】1.条件物体受到的合力方向与速度方向始终不共线。2.特征(1)运动学特征：做曲线运动的物体的速度方向时刻发生变化，即曲线运动一定为变速运动。(2)动力学特征：做曲线运动的物体所受合力一定不为零且和速度方向始终不在同一条直线上。合力在垂直于速度方向上的分力改变物体速度的方向，合力在沿速度方向上的分力改变物体速度的大小。(3)轨迹特征：曲线运动的轨迹始终夹在合力的方向与速度的方向之间，而且向合力的一侧弯曲。(4)能量特征：如果物体所受的合力始终和物体的速度垂直，则合力对物体不做功，物体的动能不变；若合力不与物体的速度方向垂直，则合力对物体做功，物体的动能发生变化。类型 1 基本概念的辨析与理解1(2 0 2 3 海南海口 校考模拟预测)曲线运动是生活中一种常见的运动，下列关于曲线运动的说法中正确的是()A.可能存在加速度为 0的曲线运动B.平抛运动是加速度随时间均匀变化的曲线运动C.匀速圆周运动一定是加速度变化的曲线运动D.圆周运动不可以分解为两个相互垂直的直线运动【答案】C【详解】A 根据曲线运动的特点可知，曲线运动的物体加速度不为 0，故 A 错误；B 平抛运动是加速度为重力加速度的匀变速曲线运动，故 B 错误；C 匀速圆周运动的加速度方向不断变化，故 C 正确；D 圆周运动可以分解为两个相互垂直的简谐运动，故 D 错误；故选 C。1 2(2 0 2 3春云南 高三统考阶段练习)关于质点做曲线运动，下列说法正确的是()A.曲线运动一定是变速运动，变速运动也一定是曲线运动B.质点做曲线运动，其加速度有可能不变C.质点做曲线运动的过程中，某个时刻所受合力方向与速度方向可能相同D.有些曲线运动也可能是匀速运动【答案】B【详解】A 曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动，也可以是直线运动，故 A 错误；B 质点做曲线运动，其加速度有可能不变，比如平抛运动的加速度为重力加速度，保持不变，故 B正确；C 质点做曲线运动的过程中，每个时刻所受合力方向与速度方向都不在同一直线上，故 C 错误；D 曲线运动的速度方向时刻发生变化，不可能是匀速运动，故 D 错误。故选 B。3(2 0 2 3 河南郑州统考模拟预测)下列几种关于运动情况的描述，说法正确的是()A.一物体受到变力作用不可能做直线运动B.一物体受到恒力作用可能做圆周运动C.在等量异种电荷的电场中，一带电粒子只在电场力作用下可能做匀速圆周运动D.在匀强磁场中，一带电小球在重力和洛伦兹力作用下不可能做平抛运动【答案】C D【详解】A 力与运动的方向共线物体就做直线运动，A 错误；B 做圆周运动的物体需要指向圆心的向心力，是个变力，故物体受到恒力作用不可能做圆周运动，B 错误；C 等量异种电荷连线的两侧特定区域，带电粒子可做匀速圆周运动，如下图，C 正确；D 做平抛运动需要一个与初速度方向垂直的恒力作用在物体上，洛伦兹力始终与运动方向垂直，重力方向始终沿竖直方向，若物体做曲线运动，洛伦兹力为变力，重力为恒力，两者的合力为变力，故带电小球在重力和洛伦兹力作用下不可能做平抛运动，D 正确。故选 C D。类型 2曲线运动的动力学解释曲线运动的合力、轨迹、速度之间的关系(1)轨迹特点：轨迹在速度方向和合力方向之间，且向合力方向一侧弯曲。2(2)合力的效果：合力沿切线方向的分力 F2改变速度的大小，沿径向的分力 F1改变速度的方向。当合力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率将增大。当合力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率将减小。当合力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变。(举例：匀速圆周运动)1(2 0 2 3秋 湖北 高三校联考阶段练习)在珠海举行的第 1 3届中国航展吸引了全世界的军事爱好者。如图，曲线 a b是一架飞机在竖直面内进行飞行表演时的轨迹。假设从 a到 b的飞行过程中，飞机的速率保持不变。则沿曲线 a b运动时()A.飞机的合力方向与速度方向夹角可能为锐角也可能为钝角B.飞机的竖直分速度逐渐变大C.飞机的合外力做功为 0D.飞机的机械能保持不变【答案】BC【详解】A 飞机做曲线运动，速率保持不变，说明合外力不做功，合外力方向始终与速度方向垂直，故 A 错误；C 飞机的速率保持不变，动能不变，由动能定理知合外力做功为零，故 C 正确；B 飞机的速率保持不变，则向下运动时竖直分速度变大，故 B 正确；D 飞机速率不变对应动能不变，高度降低对应重力势能减少，所以机械能减少，故 D 错误。故选 BC。2(2 0 2 3 全国 高三专题练习)一质量为 m=2 kg的滑块在水平方向恒力 F=4 N的作用下，在光滑的水平面上运动，如图所示为滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过 P、Q 两点时速度大小均为 v=0.5 m/s，滑块在 P点的速度方向与 P Q连线夹角=37，sin 37=0.6，co s 37=0.8。则下列说法正确的是()A.水平恒力 F的方向与 P Q连线成 53 夹角B.滑块从 P点运动到 Q点的过程中速度变化量为 0m/sC.滑块从 P点运动到 Q点的时间为 0.3 sD.滑块从 P点运动到 Q点的过程中动能最小值为 0.1 6 J【答案】C D3【详解】A 滑块在水平恒力作用下由 P 到 Q，滑块过 P、Q 两点时速度大小均为 0.5m/s，即水平恒力做功为零，所以力应该和位移的方向垂直，且根据滑块运动轨迹可判断出其指向轨迹凹处，A 错误；B 由于滑块在 P、Q 两点的速度方向不同，则滑块从 P 点运动到 Q 点的过程中速度变化量不为零，B 错误；C 把滑块速度分解到垂直于 P Q 方向上，有v2=v s in=0.3m/s在这个方向上滑块先减速后反向加速，其运动的加速度为a=Fm=2m/s2运动具有对称性，则有t=2 v2a=0.3 sC 正确；D 把速度分解到 P Q 方向，有v1=v co s=0.4 m s滑块在这个方向上的运动为匀速运动，所以当滑块在垂直于 P Q 方向上的速度等于零时，此时运动的动能最小，有12mv21=0.16 JD 正确。故选 C D。3(2 0 2 3秋 河南郑州 高三河南省实验中学阶段练习)如图所示，质量为 m的物块受水平恒力作用在光滑的水平面上做曲线运动，经过时间 t从 M点运动到 N点，速度大小由 v变为 3 v，且速度方向恰好改变了 90。则()A.从 M点运动到 N点的过程中，恒力先做正功后做负功B.从 M点运动到 N点的过程中物块的机械能增加了 mv2C.恒力 F的方向与 M N的连线垂直D.从 M点运动到 N点的过程中，速率的最小值为32v【答案】BD【详解】从 M 点到 N 点的运动过程中物块的速度变化量 v，恒力 F 与 v 方向相同，如图所示4根据几何关系可得 v=v2+3 v 2=2v设恒力 F 与 v成 角，则s in=v v=12所以=30A 恒力 F 与速度方向夹角先大于 90，后小于 90，故恒力 F 先做负功，再做正功，故 A 错误；B 从 M 点到 N 点的运动过程中物块机械能的增加等于物块动能的增加，所以有 E=12m 3 v 2-12mv2=mv2故 B 正确；C 曲线运动在相互垂直的两个方向的分运动均为匀变速直线运动，如图所示则在初速度方向的位移为y=v2t与初速度垂直方向的位移为x=3 v2t则有tan=yx=33解得=30则有=180-=120 可知恒力 F 的方向与 M N 的连线不垂直，故 C 错误；D 将初速度 v 分解到 F 方向和垂直于 F 方向，当沿 F 方向分速度减小到 0 时，物体速度最小，故最小速度为5vm i n=v s in60=32v故 D 正确。故选 BD。4(2 0 2 2 安徽蚌埠市第二次教学质检)如图所示，一质点在恒力作用下经过时间 t从 a点运动到 b点，速度大小由 2 v0变为 v0，速度方向偏转 60 角，则质点的加速度大小为()A.3 v03 tB.v0tC.3 v0tD.2 v0t【答案】C【解 析】根 据 矢 量 运 算 规 则，利 用 三 角 形 定 则 如 图，可 得 速 度 的 变 化 量 为 v=3 v0，则 质 点 的 加 速度大小为 a=v t=3 v0t，故选项 C 正确。5.(多选)(2 0 2 2 湖南师大附中模拟)如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为 m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力 F作用下，以初速度 v0从 A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹.已知在 ts末质点的速度达到最小值 v，到达 B点时的速度方向与初速度 v0的方向垂直，则()A.恒定外力 F的方向与初速度的反方向成 角指向曲线内侧，则 sin=vv0B.质点所受合外力的大小为m v20-v2tC.质点到达 B点时的速度大小为v0vv20-v2D.t s内恒力 F做功为12m(v20-v2)【答案】ABC【解 析】分 析 可 知，恒 力 F 的 方 向 应 与 速 度 方 向 成 钝 角，将 速 度 按 沿 力 的 方 向 与 垂 直 于 力 的 方 向 分解，如图所示.6在 x 方 向 上 由 运 动 学 知 识 得 v=v0s in，在 y 方 向 上 由 运 动 学 知 识 得 v0co s=ayt，由 牛 顿 第 二 定律 有 F=may，解 得 F=m v20-v2t，即 恒 力 F 的 方 向 与 初 速 度 的 反 方 向 成 角 指 向 曲 线 内 侧，且 s in=vv0，故 A、B 正 确；设 质 点 从 A 点 运 动 到 B 点 历 时 t1，在 v0方 向 上 的 加 速 度 大 小 为 a1，在 垂 直 v0方 向 上 的 加 速 度 大 小 为 a2，由 牛 顿 第 二 定 律 有 F co s=ma1，F s in=ma2，由 运 动 学 知 识 可 得 v0=a1t1，vB=a2t1，解 得 vB=v0vv20-v2，故 C 正 确；根 据 动 能 定 理 得，t s 内 恒 力 F 做 功 为-12m(v20-v2)，故 D 错误.题型二:运动的合成与分解【解题指导】1.基本思路分析运动的合成与分解问题时，一般情况下按运动效果进行分解。2.解题关键两个方向上的分运动具有等时性，这常是处理运动分解问题的关键点。3.注意问题要注意分析物体在两个方向上的受力及运动情况，分别在这两个方向上列式求解。类型 1 合运动与分运动的关系1.合运动和分运动的关系等时性 各分运动经历的时间与合运动经历的时间相等独立性 一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他分运动的影响等效性 各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果2.运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵循平行四边形定则1 跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是()A.风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作7B.风力越大，运动员着地时的竖直速度越大，有可能对运动员造成伤害C.运动员下落时间与风力无关D.运动员着地速度与风力无关【答案】C【解 析】运 动 员 同 时 参 与 了 两 个 分 运 动，竖 直 方 向 向 下 落 的 运 动 和 水 平 方 向 随 风 飘 的 运 动，两 个 分运 动 同 时 发 生，相 互 独 立，水 平 方 向 的 风 力 大 小 不 影 响 竖 直 方 向 的 运 动，即 落 地 时 间 不 变，故 A 错误，C 正 确；不 论 风 速 大 小，运 动 员 竖 直 方 向 的 分 运 动 不 变，则 下 落 时 间 和 竖 直 方 向 下 落 的 速 度 不变，但水平风速越大，水平方向的速度越大，则落地的合速度越大，故 B、D 错误2(2 0 2 2 山东省实验中学高三期末)如图所示，战斗机离舰执行任务，若战斗机离开甲板时的水平分速度为 40 m/s，竖直分速度为 20 m/s，之后飞机在水平方向做加速度大小等于 2 m/s2的匀加速直线运动，在竖直方向做加速度大小等于 1 m/s2的匀加速直线运动。则离舰后()A.飞机的运动轨迹为曲线B.1 0 s内飞机水平方向的分位移是竖直方向的分位移大小的 2倍C.1 0 s末飞机的速度方向与水平方向夹角为 30 D.飞机在 20 s内水平方向的平均速度为 50 m/s【答案】B【解 析】飞 机 离 舰 后 的 合 速 度 与 合 加 速 度 方 向 一 致，所 以 飞 机 运 动 轨 迹 为 直 线，A 错 误；10 s 内 水平 方 向 位 移 x=v0 xt+12axt2=500 m，竖 直 方 向 位 移 y=v0 yt+12ayt2=250 m，B 正 确；飞 机 速 度方 向