2023-2024学年高一下学期期末复习物理专项练：曲线运动.docx

期末复习专项练-曲线运动一、曲线运动1、所有物体的运动从轨迹的不同可以分为两大类：直线运动和曲线运动。2、曲线运动的产生条件：合外力方向与速度方向不共线（0°，180°） 性质：变速运动 3、曲线运动的速度方向：某点的瞬时速度方向就是轨迹上该点的切线方向。 4、曲线运动一定收到合外力，“拐弯必受力，”合外力方向：指向轨迹的凹侧。 若合外力方向与速度方向夹角为，特点：当0°90°，速度增大； 当0°180°，速度增大； 当=90°，速度大小不变。 5、曲线运动加速度：与合外力同向，切向加速度改变速度大小；径向加速度改变速度方向。6、关于运动的合成与分解（1）合运动与分运动定义：如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动就叫做那几个运动的合运动。那几个运动叫做这个实际运动的分运动特征： 等时性； 独立性； 等效性； 同一性。（2）运动的合成与分解的几种情况：两个任意角度的匀速直线运动的合运动为匀速直线运动。一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动为匀变速运动，当二者共线时轨迹为直线，不共线时轨迹为曲线。两个匀变速直线运动合成时，当合速度与合加速度共线时，合运动为匀变速直线运动；当合速度与合加速度不共线时，合运动为曲线运动。二、小船过河问题1、位移最小：若，船头偏向上游，使得合速度垂直于河岸，船头偏上上游的角度为，最小位移为。若，则无论船的航向如何，总是被水冲向下游，则当船速与合速度垂直时渡河位移最小，船头偏向上游的角度为，过河最小位移为。 2、渡河时间最少：无论船速与水速谁大谁小，均是船头与河岸垂直，渡河时间，合速度方向沿的方向。三、抛体运动1、平抛运动定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，且物体只在重力作用下（不计空气阻力）所做的运动，叫做平抛运动。平抛运动的性质是匀变速曲线运动，加速度为g。类平抛：物体受恒力作用，且初速度与恒力垂直，物体做类平抛运动。2、平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的初速度为零的匀加速直线运动（自由落体）。 水平方向（x） 竖直方向（y）速度 合速度： 位移 合位移： 3、重要结论：时间的三种求法： ，在空中飞行时间由高度决定。，落地速度与和h有关。，末速度偏角为位移偏角正切值的2倍， 的反向延长线平分水平位移。4、斜抛运动定义：将物体以一定的初速度沿与水平方向成一定角度抛出，且物体只在重力作用下（不计空气阻力）所做的运动，叫做斜抛运动。它的受力情况与平抛完全相同，即在水平方向上不受力，加速度为0；在竖直方向上只受重力，加速度为g。 速度： 位移： 时间： 水平射程： 当时，x最大。四、圆周运动1、基本物理量的描述 线速度大小：v=L/t 单位m/s 匀速圆周运动： 角速度大小：=/t 单位rad/s 匀速圆周运动：周期T： 物体运动一周需要的时间 。 单位：s。 频率f： 物体1秒钟的时间内沿圆周绕圆心绕过的圈数。 单位：Hz 转速n：物体1分钟的时间内沿圆周绕圆心绕过的圈数。 单位：r/s或r/min 说明：弧度；角速度；转速 ，当转速为时，2、两种传动方式的讨论传动类型图示说明结论共轴传动如图所示，A点和B点虽在同轴的一个“圆盘”上，但是两点到轴(圆心)的距离不同， 当“圆盘”转动时，A点和B点沿着不同半径的圆周运动. 它们的半径分别为r和R，且rR皮带(链条)传动如图所示， A点和B点分别是两个轮子边缘上的点， 两个轮子用皮带连接起来， 并且皮带不打滑。3、向心加速度（1）定义：做匀速圆周运动的物体，加速度指向圆心。 （2）物理意义：线速度方向改变的快慢。 （3）方向：沿半径方向，指向圆心。 （4）大小： （5）性质：匀速圆周运动是一个加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动。4、向心力(1) 定义：做圆周运动的物体所受到的沿着半径指向圆心的合力，叫做向心力。(2) 大小： （3）方向：指向圆心。特点：是效果力，不是性质力。向心力是做圆周运动的物体受到的沿着半径指向圆心的力，它可以由某一个力单独承担，也可以是几个力的合力，还可以是物体受到的合外力在沿半径指向圆心方向上的分量。作用效果只是改变物体速度的方向，而不改变速度的大小。性质力：重力、弹力、摩擦力（拉力，压力，支持力）、电场力、磁场力（安培力，洛伦兹力）效果力：动力、阻力、下滑力、向心力(4) 性质：变加速运动。(5)匀速圆周运动：周期、频率、角速度大小不变；向心力，向心加速度、速度大小不变，方向时刻改变。五、生活中实际问题1、火车弯道转弯问题（1）受力分析：当外轨比内轨高时，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以减轻轨和轮缘的挤压。最佳情况是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力。如图所示火车受到的支持力和重力的合力的水平指向圆心，成为使火车拐弯的向心力，（2）向心力为： 火车转弯时的规定速度为： （3）讨论：当火车实际速度为v时，可有三种可能：时，外轨向内挤压轮缘，提供侧压力。时，内外轨均无侧压力，车轮挤压磨损最小。， 内轨向外挤压轮缘，提供侧压力。2、拱形桥（1）汽车过拱桥时，牛二定律：   结论： A汽车对桥面的压力小于汽车的重力，属于失重状态。  B汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小。当速度不断增大的时候，压力会不断减小，当达到某一速度时，汽车对桥面完全没有压力，汽车“飘离”桥面。汽车以大于或等于临界的速度驶过拱形桥的最高点时，汽车与桥面的相互作用力为零，汽车只受重力，又具有水平方向的速度的，因此过最高点后汽车将做平抛运动。（2）汽车过凹桥时，牛二定律: 结论：A.汽车对桥面的压力大于汽车的重力，属于超重状态。B.汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越大。当速度不断增大的时候，压力会不断增大。3、航天器中的失重现象航天器中的人和物随航天器一起做圆周运动，其向心力也是由重力提供的，此时重力完全用来提供向心力，不对其他物体产生压力，即里面的人和物出于完全失重状态。4、离心运动（1）定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。（2）本质：离心现象是物体惯性的表现。（3）应用：洗衣机甩干桶，火车脱轨，棉花糖制作。（4）离心； 向心。5、临界问题1如图所示细绳系着的小球或在圆轨道内侧运动的小球，当它们通过最高点时：（1）时，物体没有达到轨道最高点便发生斜抛，离开了轨道。 (2) 时，物体恰好通过轨道最高点，绳或轨道与物体间无作用力。(3) 时，绳或轨道对物体产生向下的作用力。2在轻杆或管的约束下的圆周运动：杆和管对物体能产生拉力，也能产生支持力。当物体通过最高点时：(1)当时，杆中表现为支持力。（物体到达最高点的速度为0。）（2）当时，杆或轨道产生对物体向上的支持力。（3）当时，N0，杆或轨道对物体无作用力。(4)当时，杆或轨道对物体产生向下的作用力。知识详解一选择题（共16小题）1下列关于运动的性质中说法正确的是（）A曲线运动一定是变速运动B曲线运动的加速度一定改变C匀速圆周运动是匀变速运动D变力作用下的物体一定做曲线运动2一物体沿曲线从A向B运动，速率逐渐增大。下列四个示意图分别画出了物体的速度和加速度的方向，其中正确的是（）A B C D3如图所示，b是长方形acfd对角线的交点，e是底边df的中点，a、b、c处的三个小球分别沿图示方向做平抛运动，下列表述不正确的是（）A若a、b、c处三球同时抛出，三球不可能在落地前相遇B要b、c处两球在空中相遇，则c球必须先抛出C若a、b处两球能在地面相遇，则a、b在空中运动的时间之比为2：1D若a、c处两球在e点相遇，则一定满足vAvC4如图所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中匀速上浮。在红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管以水平速度向右匀速运动，在红蜡块由管口上升到顶端的过程中，下列说法正确的是（）A水平速度增大时，相对地面通过的路程减小B水平速度增大时，相对地面通过的路程增大C水平速度增大时，所需时间减小D水平速度增大时，所需时间增大5如图所示，倾角为的斜面体固定在水平面上，两个可视为质点的小球甲和乙分别沿水平方向抛出，两球的初速度大小相等，已知甲的抛出点为斜面体的顶点，经过一段时间两球落在斜面上的A、B两点后不再反弹，落在斜面上的瞬间，小球乙的速度与斜面垂直。忽略空气的阻力，重力加速度为g。则下列选项正确的是（）A甲、乙两球在空中运动的时间之比为tan2：1B甲、乙两球下落的高度之比为2tan4：1C甲、乙两球的水平位移之比为tan：1D甲、乙两球落在斜面上瞬间的速度与水平面夹角的正切值之比为2tan2：16如图，河流宽度为30m，水流的速度大小为4m/s，在距河岸P处下游40m处有一瀑布，一小船从P处出发，为了能安全抵达对岸，船实际匀速行驶的速度至少为（）A5m/sB3m/sC2.4m/sD3.2m/s7如图，A、B两个小球从半圆轨道的水平直径两端同时水平抛出，正好在C点相遇。OC与水平面夹角60°，则A、B球的初速度之比为（）A3：1B1：2C2：1D1：38由于空气阻力的影响，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示。假设图中虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，O、a、b、c、d为弹道曲线上的五点，其中O点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点，a、c两点距地面的高度相等。下列说法正确的是（）A到达b点时，炮弹的速度为零B到达b点时，炮弹的加速度为零C炮弹经过a点时的速度小于经过c点时的速度D炮弹由O点运动到b点的时间小于由b点运动到d点的时间9如图所示，在一倾角为𝜑的斜面底端以一额定速率v0发射物体，要使物体在斜面上的射程最远，忽略空气阻力，那么抛射角𝜃的大小应为（）A BC+D+10如图所示，站在岸边的人通过拉动绳子使得小船靠岸。已知船的质量为m，水的阻力恒为Ff，当轻绳与水平面的夹角为时，船的速度为v，若此时人水平拉动绳子的力大小记为F，则（）A船的加速度为B船的加速度为C人拉绳行走的速度为vcosD人拉绳行走的速度为11如图所示，做匀速直线运动的汽车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B，设重物和汽车的速度的大小分别为vB、vA，则（）AvAvBBvAvBC绳子对B的拉力大于B的重力D绳子对B的拉力等于B的重力12如图所示，一辆电动车在水平地面上以恒定速率v行驶，依次通过a，b，c三点，比较三个点向心力大小（）AFaFbFcBFaFbFcCFcFaFbDFaFcFb13三个不同半径光滑圆环同圆心竖直放置，都固定在竖直轴上可绕其转动（如图所示），在每个环上转轴的两侧分别套两个小球，当环绕轴以某一角速度匀速转动时，六个小球所处的相对位置是（）A BC D14一光滑小球放在圆锥内表面某处，现与圆锥相对静止地围绕轴O1O2以角速度匀速转动，如图所示。若圆锥转动的突然增大，小球将（）A沿圆锥面上弧AC离心运动 B仍以在原轨道上圆周运动C沿AB方向运动 D沿AO2方向运动15轻杆一端固定在光滑水平轴O上，另一端固定一质量为m的小球，如图所示，给小球一初速度，使其在竖直平面内做圆周运动，且刚好能通过最高点P，下列说法正确的是（）A小球运动到最低点时为失重状态B小球在最高点时对杆的作用力为mgC若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力一定增大D若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力一定减小16质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，绳a与水平方向成角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）Aa绳的张力随角速度的增大而增大B当角速度，b绳将出现弹力C若角速度足够大，a绳的张力可能为零D若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化二实验题（共1小题）17在研究“平抛运动”实验中：（1）为减少空气阻力对小球的影响，应选择的小球是 。A实心小铁球 B空心小铁球C实心小木球 D以上三种球都可以（2）实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差？ A斜槽轨道末端切线必须水平 B斜槽轨道必须光滑C每次要平衡摩擦力 D小球每次应从斜槽同一高度释放（3）某同学猜想到平抛运动的时间长短可能与下列因素相关，其中你认为正确的是 。A物体的质量 B抛出点距离落地点的水平位移C物体抛出时的水平速度 D抛出点距离地面的竖直高度（4）图示是拍摄小球做平抛运动的频闪照片，出现这种情况的原因是 。A释放小球时初速度不为零B释放小球的初始位置不同C斜槽末端切线不水平三计算题（共5小题）18某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，图中A点为物体运动一段时间后的位置（A不是抛出点），B和C为小球运动轨迹上的点，位置坐标分别为（40cm，40cm）和（80cm，120cm），如图所示。（g取10m/s2）求：（1）物体做平抛运动的初速度大小是多少？（2）A点在竖直方向的分速度大小是多少？（3）抛出的起点位置O的坐标是多少？19如图所示，水平转台高1.25m，半径为0.2m，可绕通过圆心处的竖直转轴转动，转台的同一半径上放有质量均为0.4kg的小物块A、B（可看成质点），A与转轴间距离为0.1m，B位于转台边缘处，A、B间用长0.1m的细线相连，A、B与水平转台间最大静摩擦力均为0.54N，取g10m/s2，不计空气阻力，求：（1）当转台的角速度达到多大时细线上出现张力；（2）当转台的角速度达到多大时A物块开始滑动；（3）若A物块恰好将要滑动时细线断开，求B物块落地时与转动轴心的水平距离。20如图所示，ABC为半球形容器的竖直截面，O是半球球心，直径AB水平，长度是4m，C是半圆圆弧的中点。在圆弧BC段的中点开有一个孔洞N，过OC的直杆上面的M点固定一个激光笔，发射出的一细束激光照射到圆弧上并穿过孔洞N，某时刻让一个小球从圆心O沿OB方向水平抛出，结果发现小球也刚好能够从孔洞N穿过，且穿出时速度方向与光线方向相同。g取10m/s2，求：（1）小球做平抛运动的初速度大小；（2）M点与圆心O的距离。21如图所示，斜面AC与水平方向的夹角为，在底端A正上方与顶端等高处的E点以速度v0水平抛出一小球，小球垂直于斜面落到D点，重力加速度为g，求：（1）小球在空中飞行的时间和落到斜面上时的速度大小；（2）CD与DA的比值。22如图所示，传送带倾斜放置，与水平方向夹角为37°，B是传送带直线部分的最高点。现从传送带右上方的P点水平向左抛出一个质量为2kg的小物体，小物体恰好能从B点无碰撞地滑上传送带。不计空气阻力，传送带足够长，传送带以大小为v3m/s的恒定速率顺时针转动。物体与传送带之间的动摩擦因数为µ0.8，sin37°0.6，cos37°0.8，g10m/s2，以B点为坐标原点，在竖直面内建立直角坐标系，y轴沿竖直方向，求：（1）P点坐标满足的条件；（2）若P点的竖直坐标为0.45m，则物体在传送带上运动的时间。第 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