高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第1节 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1节 曲线运动 运动的合成与分解第四章 曲线运动万有引力与航天全国卷考情分析基础考点常考考点(20132016考情统计)命题概率常考角度匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度()运动的合成与分解()16乙卷T18(6分)15卷T16(6分)综合命题概率50%(1)对运动的合成与分解的考查(2)对平抛运动规律的考查(3)对圆周运动中角速度、线速度关系及向心力的考查(4)平抛运动、圆周运动与功能关系的综合考查(5)天体质量、密度的计算(6)卫星运动的各物理量间的比较(7)卫星的发射与变轨问题离心现象()抛体运动()15卷T18(6分)14卷T15(6分)独立命题概率50%第二宇宙速度和第三宇宙
2、速度()匀速圆周运动的向心力()16甲卷T16(6分)14卷T20(6分)13卷T21(6分)综合命题概率100%经典时空观和相对论时空观()万有引力定律及其应用()16乙卷T17(6分)15卷T21(6分)14卷T19(6分)14卷T18(6分) 13卷T20(6分)13卷T20(6分)独立命题概率100%以上4个考点未曾独立命题环绕速度()15卷T16(6分)13卷T20(6分)独立命题概率30%第1节曲线运动_运动的合成与分解(1)速度发生变化的运动,一定是曲线运动。()(2)做曲线运动的物体加速度一定是变化的。()(3)做曲线运动的物体速度大小一定发生变化。()(4)曲线运动可能是匀变
3、速运动。()(5)两个分运动的时间一定与它们的合运动的时间相等。()(6)合运动的速度一定比分运动的速度大。()(7)只要两个分运动为直线运动,合运动一定是直线运动。()(8)分运动的位移、速度、加速度与合运动的位移、速度、加速度间满足平行四边形定则。()突破点(一)物体做曲线运动的条件与轨迹分析1运动轨迹的判断(1)若物体所受合力方向与速度方向在同一直线上,则物体做直线运动。(2)若物体所受合力方向与速度方向不在同一直线上,则物体做曲线运动。2合力方向与速率变化的关系多角练通1.(2017苏北三市联考)内壁光滑的牛顿管抽成真空,现让牛顿管竖直倒立,同时水平向右匀速移动,则管中羽毛的运动轨迹可
4、能是()解析:选C羽毛在水平方向做匀速运动,在竖直方向做自由落体运动,加速度方向向下,根据合力方向指向轨迹曲线的凹侧可知,羽毛的运动轨迹可能是C。2关于曲线运动,下列说法中正确的是()A做曲线运动的物体速度方向必定变化B速度变化的运动必定是曲线运动C加速度恒定的运动不可能是曲线运动D加速度变化的运动必定是曲线运动解析:选A做曲线运动的物体速度大小不一定变化,但速度方向必定变化,A正确;速度变化的运动可能是速度方向在变,也可能是速度大小在变,不一定是曲线运动,B错误;加速度恒定的运动可能是匀变速直线运动,也可能是匀变速曲线运动,C错误;加速度变化的运动可能是变速直线运动,也可能是变速曲线运动,D
5、错误。3.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点的速率比D点的大B质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90C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先增大后减小解析:选A质点做匀变速曲线运动,所以加速度不变,C错误;由于在D点速度方向与加速度方向垂直,则在A、B、C点时速度方向与加速度方向的夹角为钝角,B错误;质点由C到D速率减小,所以C点速率比D点大,A正确;质点从B到E的过程中加速度方向与速度方向的夹角先减小后增大,
6、D错误。突破点(二)运动的合成与分解的应用1合运动与分运动的关系等时性各个分运动与合运动总是同时开始,同时结束,经历时间相等(不同时的运动不能合成)等效性各分运动叠加起来与合运动有相同的效果独立性一个物体同时参与几个运动,其中的任何一个分运动都会保持其运动性质不变,并不会受其他分运动的干扰。虽然各分运动互相独立,但是合运动的性质和轨迹由它们共同决定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,故合成与分解都遵守平行四边形定则。3合运动的性质和轨迹的判断(1)若合加速度不变,则为匀变速运动;若合加速度(大小或方向)变化,则
7、为非匀变速运动。(2)若合加速度的方向与合初速度的方向在同一直线上,则为直线运动,否则为曲线运动。典例(多选)在一光滑水平面内建立平面直角坐标系,一物体从t0时刻起,由坐标原点O(0,0)开始运动,其沿x轴和y轴方向运动的速度时间图像如图甲、乙所示,下列说法中正确的是()A前2 s内物体沿x轴做匀加速直线运动B后2 s内物体继续做匀加速直线运动,但加速度沿y轴方向C4 s末物体坐标为(4 m,4 m)D4 s末物体坐标为(6 m,2 m)思路点拨(1)判断物体运动性质时要分析物体的加速度特点及加速度与速度方向间的关系。(2)确定物体在某时刻的坐标时,要沿x轴和y轴分别计算物体的位移。解析前2
8、s内物体在y轴方向速度为0,由题图甲知物体沿x轴方向做匀加速直线运动,A正确;后2 s内物体在x轴方向做匀速运动,在y轴方向做初速度为0的匀加速运动,加速度沿y轴方向,合运动是曲线运动,B错误;4 s内物体在x轴方向上的位移是xm6 m,在y轴方向上的位移为y22 m2 m,所以4 s末物体坐标为(6 m,2 m),D正确,C错误。答案AD集训冲关1(2017淄博二模)质量为2 kg的质点在xy平面上运动,x方向的速度时间图像和y方向的位移时间图像分别如图所示,则质点()A初速度为4 m/sB所受合外力为4 NC做匀变速直线运动D初速度的方向与合外力的方向垂直解析:选Bx轴方向初速度为vx4
9、m/s,y轴方向初速度vy3 m/s,质点的初速度v05 m/s,故A错误;x轴方向的加速度a2 m/s2,y轴方向做匀速直线运动,质点所受合力F合ma4 N,故B正确;x轴方向的合力恒定不变,y轴方向做匀速直线运动,合力为零,则质点的合力恒定不变,做匀变速曲线运动,故C错误;合力沿x轴方向,而初速度方向既不沿x轴方向,也不沿y轴方向,质点初速度的方向与合外力方向不垂直,故D错误,故选B项。2.(2017衡阳联考)如图所示,当汽车静止时,车内乘客看到窗外雨滴沿竖直方向OE匀速运动。现从t0时汽车由静止开始做甲、乙两种匀加速启动,甲种状态启动后t1时刻,乘客看到雨滴从B处离开车窗,乙种状态启动后
10、t2时刻,乘客看到雨滴从F处离开车窗,F为AB的中点。则t1t2为()A21B1C1D1(1)解析:选A雨滴在竖直方向的分运动为匀速直线运动,其速度大小与水平方向的运动无关,故t1t221,选项A正确。3(多选)(2017山东实验中学高三段考)一物体在以xOy为直角坐标系的平面上运动,其运动规律为x2t24t,y3t26t(式中的物理量单位均为国际单位),关于物体的运动,下列说法正确的是()A物体在x轴方向上做匀减速直线运动B物体在y轴方向上做匀加速直线运动C物体运动的轨迹是一条直线D物体运动的轨迹是一条曲线解析:选BC对应位移时间公式xv0tat2,x2t24t,y3t26t,可得初速度:v
11、0x4 m/s,v0y6 m/s;加速度:ax4 m/s2,ay6 m/s2;物体在x轴上分运动的初速度和加速度同方向,是匀加速直线运动,故A错误;物体在y轴方向的初速度和加速度同方向,是匀加速直线运动,故B正确;题中分运动的初速度和加速度数值完全相同,故合运动的初速度数值和方向也是相同的;合运动的初速度方向与加速度方向相同,故合运动一定是匀加速直线运动;故C正确,D错误。突破点(三)小船渡河问题1小船渡河问题的分析思路2小船渡河的两类问题、三种情景渡河时间最短当船头方向垂直于河岸时,渡河时间最短,最短时间tmin渡河位移最短如果v船v水,当船头方向与上游夹角满足v船cos v水时,合速度垂直
12、于河岸,渡河位移最短,等于河宽d如果v船t1,v2Bt2t1,v2Ct2t1,v2 Dt2t1,v2解析:选C设河宽为d,船自身的速度为v,与河岸上游的夹角为,对垂直河岸的分运动,过河时间t,则t1t2;对合运动,过河时间t,解得v2,C正确。3.(2017潍坊统考)如图所示,河水由西向东流,河宽为800 m,河中各点的水流速度大小为v水,各点到较近河岸的距离为x,v水与x的关系为v水x(m/s)(x的单位为m),让小船船头垂直河岸由南向北渡河,小船划水速度大小恒为v船4 m/s,则下列说法正确的是()A小船渡河的轨迹为直线B小船在河水中的最大速度是5 m/sC小船在距南岸200 m处的速度小
13、于在距北岸200 m处的速度D小船渡河的时间是160 s解析:选B小船在南北方向上做匀速直线运动,在东西方向上先加速,到达河中间后再减速,小船的合运动是曲线运动,A错误;当小船运动到河中间时,东西方向上的分速度最大,此时小船的合速度最大,最大值vm5 m/s,B正确;小船在距南岸200 m处的速度等于在距北岸200 m处的速度,C错误;小船的渡河时间t200 s,D错误。突破点(四)绳(杆)端速度分解问题两物体通过绳(杆)相牵连,当两物体都发生运动时,两物体的速度往往不相等,但因绳(杆)的长度是不变的,因此两物体的速度沿绳(杆)方向的分速度大小是相等的。典例(多选)如图甲所示,有一个沿水平方向
14、做匀速直线运动的半径为R的半圆柱体,半圆柱面上搁着一个只能沿竖直方向运动的竖直杆,在竖直杆未达到半圆柱体的最高点之前()A半圆柱体向右匀速运动时,竖直杆向上做匀减速直线运动B半圆柱体向右匀速运动时,竖直杆向上做减速直线运动C半圆柱体以速度为v向右匀速运动,杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为时,竖直杆向上的运动速度为vtan D半圆柱体以速度为v向右匀速运动,杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为时,竖直杆向上的运动速度为vsin 模型建立以杆与半圆柱体接触点为研究对象,沿接触点的弹力方向即半径方向两物体的速度分量相等。半圆柱体可以简化为长度为R的杆OA,O点代表半圆柱体
15、的运动,A点代表杆AB的运动,如图乙所示。解析O点向右运动,O点的运动使杆AO绕A点逆时针转动的同时,沿杆OA方向向上推动A点;竖直杆的实际运动(A点的速度)方向竖直向上,使A点绕O点逆时针转动的同时,沿OA方向(弹力方向)与OA杆具有相同的速度。速度分解如图丙所示,对O点,v1vsin ,对于A点,vAcos v1,解得vAvtan ,O点(半圆柱体)向右匀速运动时,杆向上运动,角减小,tan 减小,vA减小,但杆不做匀减速运动,A错误,B正确;由vAvtan 可知C正确,D错误。答案BC应用领悟绳(杆)端速度分解思路及常见模型集训冲关1.(2017邯郸检测)如图所示,汽车用跨过定滑轮的轻绳
16、提升物块A。汽车匀速向右运动,在物块A到达滑轮之前,关于物块A,下列说法正确的是()A将竖直向上做匀速运动B将处于超重状态C将处于失重状态D将竖直向上先加速后减速解析:选B设汽车向右运动的速度为v,绳子与水平方向的夹角为,物块上升的速度为v,则vcos v,汽车匀速向右运动,减小,v增大,物块向上加速运动,A、D错误;物块加速度向上,处于超重状态,B正确,C错误。2(2017北京朝阳区二模)如图所示 ,长为L的直棒一端可绕固定轴转动,另一端搁在升降平台上,平台以速度v匀速上升,当棒与竖直方向的夹角为时,棒的角速度为()A.B.C. D.解析:选B棒与平台接触点的实际运动即合运动,方向是垂直于棒
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