专题04 抛体运动与圆周运动（解析版）.docx

《专题04 抛体运动与圆周运动（解析版）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题04 抛体运动与圆周运动（解析版）.docx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 QQ:29323100792020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5最新模拟冲刺练习6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物理

2、量公式决定因素飞行时间t取决于下落高度h和重力加速度g，与初速度v0无关水平射程xv0tv0由初速度v0、下落高度h和重力加速度g共同决定落地速度vt与初速度v0、下落高度h和重力加速度g有关速度改变量vgt，方向恒为竖直向下由重力加速度g和时间间隔t共同决定2.关于平抛(或类平抛)运动的两个重要推论(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xB.(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，位移与水平方向的夹角为，则tan 2tan .【例1】(2020广东揭阳一模)在竖直墙

3、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()AA、B两镖在空中运动时间相同 BB镖掷出时的初速度比A镖掷出时的初速度小CA、B镖的速度变化方向可能不同 DA镖的质量一定比B镖的质量小【答案】B【解析】：.飞镖B下落的高度大于飞镖A下落的高度，根据hgt2得t，B下降的高度大，则B镖的运动时间长，故A错误；因为水平位移相等，B镖的运动时间长，则B镖的初速度小，故B正确；因为A、B镖都做平抛运动，速度变化量的方向与加速度方向相同，均竖直向下，故C错误；平抛运动的时间与质量无关，

4、本题无法比较两飞镖的质量，故D错误【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【答案】C【解析】由题图可知，甲、乙高度相同，所以球到达两鼓用时相同，但由于两鼓离林丹的水平距离不同，甲的水平距离较远，由v可知，击中甲、乙的两球初速度v甲v乙，故A、B错

5、误；甲鼓的位置比丁鼓位置较高，则球到达丁鼓用时较长，则若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，故C正确；由于丁鼓与丙鼓高度相同，但由题图可知，丁鼓离林丹的水平距离大，所以击中丁鼓的球的初速度一定大于击中丙鼓的球的初速度，即击中丙鼓的球的初速度不是最大的，故D错误【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、B. C. D.【答案】C.【解析】：由题可知，乒乓球在甲与乙之间做斜上抛运动，根据斜上抛运动的特点可知，乒乓球在水平方向的分速度大小保持不变，竖直方向的分速度是不断变化的，由于乒乓球击打拍面时速度与拍面垂直，在甲处：vxv1sin 45，在乙处：vxv2sin 30；所以：，故C正确，A、B、D错误猜想二 ：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

7、源，确定圆心以及半径(2)列出正确的动力学方程Fmmr2mvmr.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，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

8、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C转弯时车与地面间的静摩擦力一定为Mg D转弯速度越大，车所在平面与地面的夹角越小【答案】BD【解析】车受到的地面的支持力方向不与车所在的平面平行，故A错误；设自行车受到地面的弹力为FN，则有：FfmFN，由平衡条件有：FNMg，根据牛顿第二定律有：FfmM，代入数据解得：vm，故B正确；对车(包括人)受力分析如图，地面对自行车的弹力FN与摩擦力Ff的合力过人与车的重心，则：，解得Ff，转弯时车与地面间的静摩擦力不一定为Mg，转弯速度越大，车所在平面与地面的夹角越小，C错误，D正确【例2】.(2020江苏扬州高三检测)杂技演员在

9、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/s2，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【答案】B.【解析】：设水的质量为m，当水对容器底压力为零时，有mgm，解得v4 m/s，“水流星”通过最高点的速度为4 m/s，知水对容器底压力为零，不会从容器

10、中流出设水和容器的总质量为M，有TMgM，解得T0，知此时绳子的拉力为零，故A、D错误，B正确；“水流星”通过最高点时，仅受重力，处于完全失重状态，故C错误猜想三：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

11、v0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vCB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v0为多少，小球到达E点时的速度都不能为零D若将DE轨道拆除，则小球能上升的最大高度与D点相距2R【答案】：B【解析】：对小球从A点至C点过程，由机械能守恒有mvmgRmv，解得vC，选项A错误；对小球从A点至E点的过程，由机械能守恒有mvmvmgR，解得vE，小球从B点抛出后，由平抛运动规律有xvEt，Rgt2，解得xR，则小球恰好落至B点，选项B正确；因为圆管内壁可提供支持力，所以小球到达B点时

12、的速度可以为零，选项C错误；若将DE轨道拆除，设小球能上升的最大高度为h，由机械能守恒可知mvmgh，解得hR，选项D错误【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R0.4 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m1 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/s2，sin 370.6，cos 370.8.(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数；(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v0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

13、到斜面上所经历的时间t.【答案】：(1)0.375(2)2 m/s(3)0.2 s【解析】：(1)滑块恰能滑到D点，则vD0滑块从ABD过程中，由动能定理得mg(2RR)mgcos 00解得0.375.(2)滑块恰能过C点时，vC有最小值，则在C点mg滑块从ABDC过程，由动能定理得mgcos mvmv解得v02 m/s.(3)滑块离开C点后做平抛运动，设下落的高度为h，则有hgt2xvC ttan 53其中vC4 m/s，联立解得t0.2 s.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)

14、，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h1与球网高度h2之间的关系为h11.8h2B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h2)，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v0只要不大于，一定落在对方界内【答案】AB.【解析】：做平抛运动的网球在水平方向上做匀速直线运动，水平位移为x和 的时间比为23，则竖直方向上，根据hgt2，则有，解得h11.8h2，故A正确；若保持击球高度不变，要想球落在对方界内，要既不能出界，又不能触网，根据h1gt得，t1，则平抛运动的最大速度v01，根据h1h

15、2gt得t2，则平抛运动的最小速度v02x，增加击球高度，只要速度合适，球一定能发到对方界内，故B正确，D错误；任意降低击球高度(仍大于h2)，会有一临界情况，此时球刚好触网又刚好压界，若小于该临界高度，速度大会出界，速度小会触网，所以不是高度比网高，就一定能将球发到对方界内，故C错误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v0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 B圆盘的半径可能为C圆盘

16、转动角速度的最小值为 DP点随圆盘转动的线速度可能为【答案】AD【解析】：飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此t，A正确；飞镖击中P点时，P点恰好在圆盘最下方，则2rgt2，解得圆盘的半径r，B错误；飞镖击中P点，则P点转过的角度满足t2k(k0，1，2，)，故，则圆盘转动角速度的最小值为，C错误；P点随圆盘转动的线速度为vr，当k2时，v，D正确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，当模型飞机以角速度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

17、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 D若夹角增大，则旋臂对模型飞机的作用力减小【答案】C【解析】向心力是效果力，模型飞机实际上不受向心力作用，A错误；模型飞机在水平面内做匀速圆周运动，竖直方向受力平衡，所以旋臂的一个分力平衡了飞机的重力，另一个分力提供了飞机做匀速圆周运动的向心力，旋臂对模型飞机的作用力方向不一定与旋臂垂直，B错误；根据B选项分析知旋臂对模型飞机的作用力大小：Fm，C正确；根据选项C的分析知，夹角增大，旋臂对模型飞机的作用力增大，D错误4.(2020河南平顶山一模)如图所

18、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 BP、A间的高度差为C物块从A运动到B所用时间为 D物块从A运动到B克服摩擦力做功为mgr【答案】BCD.【解析】：物块从A到B做匀速圆周运动，因此在A点的速度大小与在B点的速度大小相等，设速度大小为v，在B点，2mgmgm，求得v，A错误；P、A间的高度差为h，B正确；物块从A运动到B所用的时间t，C正确；

19、根据动能定理可知，mgrWf0，因此物块从A运动到B克服摩擦力做功为Wfmgr，D正确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，L2H.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.v B2v Cv D.v【答案】C【解析】设子弹射出后经时间t恰好从关门的上端擦边而过

20、，子弹下降的距离h1gt2，关门竖直上升的距离h2vtgt2，又h1h2H，解得t；设子弹的初速度大小为v0，则子弹水平方向运动的距离x1v0t，关门水平方向运动的距离x2vt，又x1x2L2H，解得：子弹的初速度大小v0v，故C正确，A、B、D错误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 B C D【答案】A【解

21、析】平抛运动可分解为水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，在竖直方向上有ygt2，在水平方向上有：xv0t，解得：yx2，说明以相同初速度从同一点做平抛运动，其运动轨迹方程与质量无关，故乙的运动轨迹仍是实线，故选A.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，整个系统静止，这时每根轻绳中的拉力均为FT.现将一根轻绳剪断，当小球摆至最低点时，轻绳中的拉力为FT.为某一值时， 最大，此时比值的最大值为()A. B2 C32 D.【答案】A【解析】剪断轻绳之前：2FTsin mg；剪断轻绳后，摆到最低点时：mv

22、2mgl(1sin )，由牛顿第二定律得：FTmgm；联立解得6sin 4sin2，由数学知识可知，此比值的最大值为，故选A.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

23、给人向上的力D丁图中，轨道车过最高点的最小速度为【答案】BC【解析】：甲图中，由mgm可知，当轨道车以一定的速度v通过轨道最高点时，座椅给人向上的力为零，A错误；乙图中，由Fmgm可知，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Fmgm，B正确；丙图中，由Fmgm可知，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Fmgm，C正确；由于过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，丁图中，轨道车过最高点的最小速度可以为零，D错误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

24、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【答案】D.【解析】：图1中路面对汽车的支持力竖直向上；图2中路面的支持力垂直路面斜向上，A错误；图1中甲汽车受到平行路面指向弯道内侧的摩擦力作为向心力；图2中若路面的支持力与重力的合力提供向心力，即mgtan m，即v，则此时路面对车没有摩擦力作用；若v，则乙车受平行路面指向弯道外侧的摩擦力，B、C错误，D正确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

25、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mg，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，转盘的角速度应限制在什么范围？(2)若H3.2 m，R0.9 m，取g10 m/

26、s2，当a2 m/s2 时选手恰好落到转盘的圆心上，求L.(3)若H2.45 m，R0.8 m，L6 m，取g10 m/s2，选手要想成功落在转盘上，求加速度a的范围【答案】：(1) (2)7.2 m (3)1.53 m/s2a2 m/s2【解析】：(1)设人落在转盘边缘处恰好不被甩下，此时最大静摩擦力提供向心力，则有：mgm2R解得 故转盘的角速度 .(2)人处于匀加速过程：x1at2222 m4 mvCat4 m/s人处于平抛过程：Hgt，得t20.8 sx2vCt240.8 m3.2 m故Lx1x27.2 m.(3)分析知a最小时人落在转盘左端，a最大时人落在转盘右端，由Hgt得t30.7 s人落在转盘左端时LRa1t2a1tt3解得a1 m/s21.53 m/s2人落在转盘右端时LRa2t2a2tt3解得a22 m/s2故加速度a的范围是：1.53 m/s2a2 m/s2.14