高考物理 知识复习与检测 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第1讲 曲线运动 运动的合成与分解-人教版高三全册物理试题.doc
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1、第四章 曲线运动 万有引力与航天考试内容范围及要求高考命题解读内容要求说明1.考查方式本章内容可能单独考查,特别是万有引力与航天部分,常以选择题形式出现;也可能与其他专题相结合,与能量知识综合考查,以计算题形式出现2命题趋势本章内容与实际应用和生产、生活、科技相联系命题,或与其他专题综合考查,曲线运动问题由原来的选择题转变为在计算题中考查,万有引力与航天仍然以选择题出现,单独考查的可能性更大.15.运动的合成和分解16.抛体运动斜抛运动的计算不作要求17.圆周运动的描述18.匀速圆周运动的向心力19.开普勒行星运动定律计算不作要求20.万有引力定律及其应用地球表面附近,重力近似等于万有引力21
2、.第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度计算只限第一宇宙速度第1讲曲线运动运动的合成与分解一、曲线运动的基本概念1曲线运动(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)运动的性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动(3)曲线运动的条件:物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向与速度方向不在同一条直线上2合外力方向与轨迹的关系物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合外力方向指向轨迹的“凹”侧二、运动的合成与分解1遵循的法则位移、速度、加速度都是矢量,故它们的合成与分解都遵循平行四
3、边形定则2合运动与分运动的关系(1)等时性:合运动和分运动经历的时间相等,即同时开始、同时进行、同时停止(2)独立性:一个物体同时参与几个分运动,各分运动独立进行,不受其他运动的影响(3)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3合运动的性质判断4两个直线运动的合运动性质的判断标准: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
4、动1(教科版必修2P4第2题)(多选)一质点做曲线运动,它的速度方向和加速度方向的关系是()A质点速度方向时刻在改变B质点加速度方向时刻在改变C质点速度方向一定与加速度方向相同D质点速度方向一定沿曲线的切线方向答案AD2(人教版必修2P7第2题改编)(多选)跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目,如图1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()图1A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BC3(多选)物体受到几个力的作
5、用处于平衡状态,若再对物体施加一个恒力,则物体可能做()A匀速直线运动或静止B匀变速直线运动C非匀变速曲线运动D匀变速曲线运动答案BD4(人教版必修2P6演示实验改编)小文同学在探究物体做曲线运动的条件时,将一条形磁铁放在桌面的不同位置,让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动,得到不同轨迹图2中a、b、c、d为其中四条运动轨迹,磁铁放在位置A时,小钢珠的运动轨迹是_(填轨迹字母代号),磁铁放在位置B时,小钢珠的运动轨迹是_(填轨迹字母代号)实验表明,当物体所受合外力的方向跟它的速度方向_(选填“在”或“不在”)同一直线上时,物体做曲线运动图2答案bc不在5(人教版必修2P4演示实验
6、改编)如图3甲所示,在一端封闭、长约1 m的玻璃管内注满清水,水中放置一个蜡块,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧然后将这个玻璃管倒置,在蜡块沿玻璃管上升的同时,将玻璃管水平向右移动假设从某时刻开始计时,蜡块在玻璃管内每1 s上升的距离都是10 cm,玻璃管向右匀加速平移,每1 s通过的水平位移依次是2.5 cm、7.5 cm、12.5 cm、17.5 cm.图乙中,y表示蜡块竖直方向的位移,x表示蜡块随玻璃管运动的水平位移,t0时蜡块位于坐标原点图3(1)请在图乙中画出蜡块4 s内的运动轨迹;(2)求出玻璃管向右平移的加速度大小;(3)求t2 s时蜡块的速度大小v.答案(1)见解析图(2)5102
7、m/s2(3) m/s解析(1)蜡块在竖直方向做匀速直线运动,在水平方向向右做匀加速直线运动,根据题中的数据画出的轨迹如图所示(2)由于玻璃管向右为匀加速平移,根据xat2可求得加速度,由题中数据可得:x5.0 cm,相邻时间间隔为1 s,则a5102 m/s2(3)由运动的独立性可知,竖直方向的速度为vy0.1 m/s水平方向做匀加速直线运动,2 s时蜡块在水平方向的速度为vxat0.1 m/s则2 s时蜡块的速度:v m/s.命题点一运动的合成及运动性质分析1分析运动的合成与分解问题时,要注意运动的分解方向,一般情况下按运动效果进行分解,切记不可按分解力的思路来分解运动2要注意分析物体在两
8、个方向上的受力及运动规律,分别在两个方向上列式求解3两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例1由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加速度,使卫星沿同步轨道运行已知同步卫星的环绕速度约为3.1103 m/s,某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55103 m/s,此时卫星的高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和同步轨道的夹角为30,如图4所示,发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为()图4A西偏北方向,1.9103 m/sB东偏南方向,1.9103 m/sC西偏北方向,2.
9、7103 m/sD东偏南方向,2.7103 m/s卫星的高度与同步轨道的高度相同;转移轨道和同步轨道的夹角为30.答案B解析附加速度v与卫星飞经赤道上空时的速度v2及同步卫星的环绕速度v1的矢量关系如图所示由余弦定理可知,v1.9103 m/s,方向为东偏南方向,故B正确,A、C、D错误1如图5所示,光滑水平桌面上,一小球以速度v向右匀速运动,当它经过靠近桌边的竖直木板的ad边正前方时,木板开始做自由落体运动若木板开始运动时,cd边与桌面相齐,则小球在木板上的正投影轨迹是()图5答案B解析木板自由下落,可以逆向思维,以木板为参照物,小球向上做匀加速运动,且向右做匀速运动,可以想象成重力“向上”
10、的平抛运动,B正确2.如图6所示,帆板在海面上以速度v朝正西方向运动,帆船以速度v朝正北方向航行,以帆板为参照物()图6A帆船朝正东方向航行,速度大小为vB帆船朝正西方向航行,速度大小为vC帆船朝南偏东45方向航行,速度大小为vD帆船朝北偏东45方向航行,速度大小为v答案D解析以帆板为参照物,帆船具有正东方向的速度v和正北方向的速度v,所以帆船相对帆板的速度v相对v,方向为北偏东45,D正确3(多选)如图7甲所示,在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上运动,其vt图象如图乙所示,同时人顶着杆沿水平地面运动的xt图象如图丙所示若以地面为参考系,下列说法正确的是()图7A猴子的运动轨迹为直线B猴子在2 s
11、内做匀变速曲线运动Ct0时猴子的速度大小为8 m/sD猴子在2 s内的加速度大小为4 m/s2答案BD解析猴子在竖直方向做初速度为8 m/s,加速度为4 m/s2的匀减速运动,水平方向做速度大小为4 m/s的匀速运动,其合运动为曲线运动,故猴子在2 s内做匀变速曲线运动,选项A错误,B正确;t0时猴子的速度大小为v0 m/s4 m/s,选项C错误;猴子在2 s内的加速度大小为4 m/s2,选项D正确命题点二小船渡河模型问题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:v1(船在静水中的速度)、v2(水流速度)、v(船的实际速度)3三种情景(1)过河时间最短:船头正对河岸时,渡
12、河时间最短,t短(d为河宽)(2)过河路径最短(v2v1时):合速度不可能垂直于河岸,无法垂直渡河确定方法如下:如图8所示,以v2矢量末端为圆心,以v1矢量的大小为半径画弧,从v2矢量的始端向圆弧作切线,则合速度沿此切线方向航程最短由图可知:cos ,最短航程:s短d.图8例2河宽l300 m,水速1 m/s,船在静水中的速度v3 m/s,欲分别按下列要求过河时,船头应与河岸成多大角度?过河时间是多少?(1)以最短时间过河;(2)以最小位移过河;(3)到达正对岸上游100 m处答案见解析解析(1)以最短时间渡河时,船头应垂直于河岸航行,即与河岸成90角最短时间为t s100 s.(2)以最小位
13、移过河,船的实际航向应垂直河岸,即船头应指向河岸上游,与河岸夹角为,有vcos ,解得cos 渡河时间为t106.1 s(3)设船头与上游河岸夹角为,x100 m,则有(vcos )txvtsin l两式联立得53,t125 s.求解小船渡河问题的方法求解小船渡河问题有两类:一是求最短渡河时间,二是求最短渡河位移,无论哪类都必须明确以下四点:(1)解决这类问题的关键是:正确区分分运动和合运动,船的航行方向也就是船头所指方向的运动,是分运动,船的运动也就是船的实际运动,是合运动,一般情况下与船头指向不共线(2)运动分解的基本方法是按实际效果分解,一般用平行四边形定则沿水流方向和船头指向分解(3)
14、渡河时间只与垂直河岸的船的分速度有关,与水流速度无关(4)求最短渡河位移时,根据船速v船与水流速度v水的大小情况用三角形定则求极限的方法处理4(粤教版必修2P25第2题改编)已知河水的流速为v1,小船在静水中的速度为v2,且v2v1,图9中用小箭头表示小船及船头的指向,则能正确反映小船在最短时间内渡河、最短位移渡河的情景图依次是()图9A B C D答案C解析小船过河类问题,只要是小船在最短时间内渡河,都是船头垂直河岸,对,C项正确5(多选)一只小船渡河,水流速度各处相同且恒定不变,方向平行于岸边小船相对于水分别做匀加速、匀减速、匀速直线运动,运动轨迹如图10所示船相对于水的初速度大小均相同,
15、方向垂直于岸边,且船在渡河过程中船头方向始终不变由此可以确定()图10A沿AD轨迹运动时,船相对于水做匀减速直线运动B沿三条不同路径渡河的时间相同C沿AC轨迹渡河所用的时间最短D沿AC轨迹到达对岸的速度最小答案AC解析当船沿AD轨迹运动时,加速度方向与船在静水中的速度方向相反,因此船相对于水做匀减速直线运动,故A正确;船相对于水的初速度大小均相同,方向垂直于岸边,因运动的性质不同,则渡河时间也不同,故B错误;船沿AB轨迹做匀速直线运动,则渡河所用的时间大于沿AC轨迹运动的渡河时间,故C正确;沿AC轨迹,船做匀加速运动,则船到达对岸的速度最大,故D错误6有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v的
16、大河小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直去程与回程所用时间的比值为k,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为()A. B.C. D.答案B解析设大河宽度为d,小船在静水中的速度为v0,则去程渡河所用时间t1,回程渡河所用时间t2.由题知k,联立以上各式得v0,选项B正确,选项A、C、D错误命题点三绳(杆)端速度分解模型1模型特点沿绳(杆)方向的速度分量大小相等2思路与方法合速度绳(杆)拉物体的实际运动速度v分速度方法:v1与v2的合成遵循平行四边形定则3解题的原则把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的
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