高一物理运动学专题训练匀变速直线运动平抛圆周运动练习题及答案中学教育高考_中学教育-高中教育.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 运动学专题训练（匀变速直线运动、平抛、圆周运动）运动的分类：一、变速直线运动：三个基本公式：1、atvvt0 2、2021attvs 3、asvvt2202 两个重要推论：4、2aTs 5、202vvvvtt；（22202/tsvvv）四个关于 v0=0 的匀加速直线运动的推论（要求会推导）：初速度为零的匀变速直线运动，设 T 为相等的时间间隔，则有：6、T 末、2T 末、3T 末的瞬时速度之比为：v1:v2:v3:vn=1:2:3:n 7、T 内、2T 内、3T 内的位移之比为：s1:s2:s3:sn=1:4:9:：n2 8、第一个 T 内、第二个 T 内、第三个 T 内

2、的位移之比为：s:s:s:：sN=1:3:5:（2N-1）9、初速度为零的匀变速直线运动，设 s 为相等的位移间隔，则有：第一个 s、第二个 s、第三个 s所用的时间 t、t、t tN之比为：t：t：t：tN=1：:23:12：)1nn(自由落体的相关公式推导：（令 v00，a=g）学习必备 欢迎下载 竖直上抛运动相关公式推导：上升过程是匀减速直线运动，下落过程是匀加速直线运动。全过程是初速度为 v0、加速度为 g 的匀减速直线运动。1、适用全过程的公式：2021gttvs gtvvt0 asvvt2202 （s、vt的正、负号的理解）2、上升最大高度：g2vH2o 3、上升的时间：gvto

3、4、上升、下落经过同一位置时的加速度相同，而速度等值反向 5、上升、下落经过同一段位移的时间相等。从抛出到落回原位置的时间：gv2o 例 1、一个物体从 H 高处自由落下，经过最后 196m 所用的时间是 4s，求物体下落 H 高度所用的总时间 T 和高度 H 是多少？取 g=9.8m/s2，空气阻力不计.分析：根据题意画出小球的运动示意图（图 1）其中 t=4s，h=196m.解：方法 1：根据自由落体公式 式（1）减去式（2），得 要推论四个关于的匀加速直线运动的推论要求会推导初速度为零的匀变速直线运动设为相等的时间间隔则有末末末的瞬时速度之比为内内内的位移之比为第一个内第二个内第三个内的

4、位移之比为初速度为零的匀变速直线运动设为相运动相关公式推导上升过程是匀减速直线运动下落过程是匀加速直线运动全过程是初速度为速度为的匀减速直线运动加适用全过程的公式的正负号的理解上升最大高度上升的时间上升下落经过同一位置时的加速度相同而速度等值反间是求物体下落高度所用的总时间和高度是多少取空气阻力不计分析根据题意画出小球的运动示意图图其中解方法根据自由落体公式式减去式得学习必备欢迎下载方法利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后内的平均速度为因学习必备 欢迎下载 方法 2：利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后 4s 内的平均速度为 因为在匀变速运动中，某段时间中的平均速度等于中点时刻的速度，

5、所以下落至最后2s 时的瞬时速度为 由速度公式得下落至最后 2s 的时间 方法 3：利用 vt 图象 画出这个物体自由下落的 vt 图，如图 2 所示.开始下落后经时间（Tt）和 T 后的速度分别为 g（Tt）、gT。图线的 AB 段与 t 轴间的面积表示在时间 t 内下落的高度 h。由 二、平抛运动：（1）定义：v0水平，只受重力作用的运动 性质：加速度为 g 的匀变速曲线运动（2）特点：水平方向不受外力，做匀速直线运动；在竖直方向上物体的初速度为 0，且只受到重力作用，物体做自由落体运动。既然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自由落体运动，我们就可要推论四个关于的匀加速直线

6、运动的推论要求会推导初速度为零的匀变速直线运动设为相等的时间间隔则有末末末的瞬时速度之比为内内内的位移之比为第一个内第二个内第三个内的位移之比为初速度为零的匀变速直线运动设为相运动相关公式推导上升过程是匀减速直线运动下落过程是匀加速直线运动全过程是初速度为速度为的匀减速直线运动加适用全过程的公式的正负号的理解上升最大高度上升的时间上升下落经过同一位置时的加速度相同而速度等值反间是求物体下落高度所用的总时间和高度是多少取空气阻力不计分析根据题意画出小球的运动示意图图其中解方法根据自由落体公式式减去式得学习必备欢迎下载方法利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后内的平均速度为因学习必备 欢迎下载

7、以分别算出平抛物体在任一时刻 t 的位置坐标 x 和 y 以及任一时刻 t 的水平分速度 vx和竖直分速度 vy（3）规律 22yxvvv方向：tanoxyvgtvv 合位移大小：s=22yx 方向：tan=tvgxyo2 由中的 tan、tan关系得 tan2 tan 时间由 y=221gt得 t=xy2（由下落的高度 y 决定）竖直方向为 vo=0 的匀变速运动，匀变速直线运动的一切规律在竖直方向上都成立。例 2、如下图所示，以 9.8m/s 的水平初速度 v0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为=30的斜面上，则物体完成这段飞行的时间为多少？解：vx=v0 vy=gt 例、如图所

8、示，从倾角为的斜面上的 A 点，以水平速度 v0抛出一个小球，不计空气阻力，它落到斜面上 B 点时所用的时间为（）要推论四个关于的匀加速直线运动的推论要求会推导初速度为零的匀变速直线运动设为相等的时间间隔则有末末末的瞬时速度之比为内内内的位移之比为第一个内第二个内第三个内的位移之比为初速度为零的匀变速直线运动设为相运动相关公式推导上升过程是匀减速直线运动下落过程是匀加速直线运动全过程是初速度为速度为的匀减速直线运动加适用全过程的公式的正负号的理解上升最大高度上升的时间上升下落经过同一位置时的加速度相同而速度等值反间是求物体下落高度所用的总时间和高度是多少取空气阻力不计分析根据题意画出小球的运动

9、示意图图其中解方法根据自由落体公式式减去式得学习必备欢迎下载方法利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后内的平均速度为因学习必备 欢迎下载 解析：设小球从抛出至落到斜面上的时间为 t，在这段时间内球的水平位移和竖直位移分别为 x=v0t，如图所示由几何关系知 所以小球的运动时间 答案：B 说明：上面是从常规的分运动方法去研究斜面上的平抛运动，还可以变换一个角度去研究。如图所示，把初速度 v0、重力加速度 g 都分解成沿着斜面和垂直斜面的两个分量。在垂直斜面方向上，小球做的是以 v0y为初速、gy为加速度的竖直上抛运动。小球“上、下”一个来回的时间等于它从抛出至落到斜面上的运动时间，于是立即可得

10、 采用这种观点，还很容易算出小球在斜面上抛出后，运动过程中离斜面的最大距离，从抛出到离斜面最大距离的时间、斜面上的射程等问题，有兴趣的同学请自行研究。三、匀速圆周运动（1）描述匀速圆周运动快慢的物理量 要推论四个关于的匀加速直线运动的推论要求会推导初速度为零的匀变速直线运动设为相等的时间间隔则有末末末的瞬时速度之比为内内内的位移之比为第一个内第二个内第三个内的位移之比为初速度为零的匀变速直线运动设为相运动相关公式推导上升过程是匀减速直线运动下落过程是匀加速直线运动全过程是初速度为速度为的匀减速直线运动加适用全过程的公式的正负号的理解上升最大高度上升的时间上升下落经过同一位置时的加速度相同而速度

11、等值反间是求物体下落高度所用的总时间和高度是多少取空气阻力不计分析根据题意画出小球的运动示意图图其中解方法根据自由落体公式式减去式得学习必备欢迎下载方法利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后内的平均速度为因学习必备 欢迎下载 线速度：大小 v=ts；单位：m/s 角速度：大小=t ；单位：rad/s 周期：运动一周的时间 单位：s 频率 f=T1：每秒钟转过的圈数 单位：Hz（2）v、T、f 之间的关系:（3）向心力：大小 2222)2()2(fmrTmrrvmmrF（4）向心加速度：大小 2222)2()2(frTrrvra（5）匀速圆周运动的性质：v 的大小不变而方向时刻在变化；a 的大

12、小不变而方向时刻也在变，是变加速曲线运动。例 4、用细绳拴着质量为 m 的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中，正确的是（）A.小球过最高点时，绳子中张力可以为零 B.小球过最高点时的最小速度为零 C.小球刚好能过最高点时的速度是gR D.小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反 解析：像该题中的小球、沿竖直圆环内侧做圆周运动的物体等没有支承物的物体做圆周运动，通过最高点时有下列几种情况：(1)mg mv/Rv2当，即时，物体的重力恰好提供向心力，向心Rg加速度恰好等于重力加速度，物体恰能过最高点继续沿圆周运动这是能通过最高点的临界条件；(2)mg mv/Rv2

13、当，即时，物体不能通过最高点而偏离圆周Rg轨道，做抛体运动；(3)mgmv/Rvmg2当，即 时，物体能通过最高点，这时有RgFmv2/R，其中 F为绳子的拉力或环对物体的压力而值得一提的是：细绳对由它拴住的、做匀速圆周运动的物体只可能产生拉力，而不可能产生支撑力，因而小球过最高点时，细绳对小球的作用力不会与重力方向相反。所以，正确选项为 A、C。点拨：这是一道竖直平面内的变速率圆周运动问题。当小球经过圆周最高点或最低点时，其重力和绳子拉力的合力提供向心力；当小球经过圆周的其它位置时，其重力和绳子拉力的沿半径方向的分力（法向分力）提供向心力。【问题讨论】：1、该题中，把拴小球的绳子换成细杆，则

14、问题讨论的结果就大相径庭了有支承物的小球在竖直平面内做圆周运动，过最高点时：要推论四个关于的匀加速直线运动的推论要求会推导初速度为零的匀变速直线运动设为相等的时间间隔则有末末末的瞬时速度之比为内内内的位移之比为第一个内第二个内第三个内的位移之比为初速度为零的匀变速直线运动设为相运动相关公式推导上升过程是匀减速直线运动下落过程是匀加速直线运动全过程是初速度为速度为的匀减速直线运动加适用全过程的公式的正负号的理解上升最大高度上升的时间上升下落经过同一位置时的加速度相同而速度等值反间是求物体下落高度所用的总时间和高度是多少取空气阻力不计分析根据题意画出小球的运动示意图图其中解方法根据自由落体公式式减

15、去式得学习必备欢迎下载方法利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后内的平均速度为因学习必备 欢迎下载 (1)v(2)v(3)v 当 时，支承物对小球既没 有拉力，也没有支撑力；当 时，支承物对小球有指 向圆心的拉力作用；当 时，支撑物对小球有背 离圆心的支撑力作用；Rg Rg Rg （4）当 v0 时，支承物对小球的支撑力等于小球的重力 mg，这是有支承物的物体在竖直平面内做圆周运动，能经过最高点的临界条件 2、竖直面内的圆周运动：竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类：物体做圆周运动的速率时刻在改变，物体在最高点处的速率最小，在最低点处的速率最大。物体在最低点处向心力向上，而重力向下，所以

16、弹力必然向上且大于重力；而在最高点处，向心力向下，重力也向下，所以弹力的方向就不能确定了，要分三种情况进行讨论。1）绳与圆筒内部 弹力只可能向下，如绳拉球。这种情况下有 mgRmvmgF2 即gRv，否则不能通过最高点。2）杆与圆管 弹力既可能向上又可能向下，如管内转（或杆连球、环穿珠）。这种情况下，速度大小v 可以取任意值。但可以进一步讨论：当gRv 时物体受到的弹力必然是向下的；当gRv 时物体受到的弹力必然是向上的；当gRv 时物体受到的弹力恰好为零。当弹力大小 Fmg 时，向心力只有一解：F+mg；当弹力 F=mg 时，向心力等于零。3）汽车过拱桥 弹力只可能向上，如 车过桥。在 这种

17、情况下有：gRvmgRmvFmg,2，否则车将离开桥面，做平抛运动。例 5、如图所示，一飞机在竖直平面内做匀速率特技飞行。已知飞行员得质量为 m，飞机速度gRv，试分析飞行员 A、B、C、D 四个位置受力情况 要推论四个关于的匀加速直线运动的推论要求会推导初速度为零的匀变速直线运动设为相等的时间间隔则有末末末的瞬时速度之比为内内内的位移之比为第一个内第二个内第三个内的位移之比为初速度为零的匀变速直线运动设为相运动相关公式推导上升过程是匀减速直线运动下落过程是匀加速直线运动全过程是初速度为速度为的匀减速直线运动加适用全过程的公式的正负号的理解上升最大高度上升的时间上升下落经过同一位置时的加速度相

18、同而速度等值反间是求物体下落高度所用的总时间和高度是多少取空气阻力不计分析根据题意画出小球的运动示意图图其中解方法根据自由落体公式式减去式得学习必备欢迎下载方法利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后内的平均速度为因学习必备 欢迎下载 分析：该题应首先从 A、B、C、D 四点的位置、状态及所需向心力情况入手，再根据牛顿运动定律分析各点受力情况分析的难点在于 B 点和 D 点。解：以飞行员为研究对象在 A 点受力情况如图所示，其中 FN表示座椅对飞行员的支持力。依牛顿运动定律 力不足以提供所需向心力，飞行员有离心趋势，故由椅子提供向下的压力 P，如图（B）所示。在 C 点（此时飞行员头向下，椅子

19、在其上方）受力情况如图（C）所示，其中 T 表示安全带对飞行员向上的拉力并有 在 D 点，情况与 B 点相近，飞行员重力不足以提供所需向心力，有离心趋势故将由安全带提供向下的压力 Q，如图（D）所示 小结：（1）物体的匀速圆周运动状态不是平衡状态。它所需要的向心力应恰好由物体所受的合外力来提供，由受力分析入手，正确使用动力学求解，是分析这类问题的主要方法。（2）“离心”与“向心”现象的出现，是由于提供的合外力与某状态下所需的向心力之间出现矛盾，当“供”大于“需”时，将出现“向心”。例：如果当水流星在竖直面最高点的速度gRv 时，水将落下。当“供”小于“需”时，物体将远离圆心被甩出，例如甩干机就

20、是这个道理。练习题 1、下列说法中正确的是（）A.物体运动的速度越大，加速度也一定越大 B.物体的加速度越大，它的速度一定越大 C.加速度就是“加出来的速度”D.加速度反映速度变化的快慢，与速度无关 要推论四个关于的匀加速直线运动的推论要求会推导初速度为零的匀变速直线运动设为相等的时间间隔则有末末末的瞬时速度之比为内内内的位移之比为第一个内第二个内第三个内的位移之比为初速度为零的匀变速直线运动设为相运动相关公式推导上升过程是匀减速直线运动下落过程是匀加速直线运动全过程是初速度为速度为的匀减速直线运动加适用全过程的公式的正负号的理解上升最大高度上升的时间上升下落经过同一位置时的加速度相同而速度等

21、值反间是求物体下落高度所用的总时间和高度是多少取空气阻力不计分析根据题意画出小球的运动示意图图其中解方法根据自由落体公式式减去式得学习必备欢迎下载方法利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后内的平均速度为因学习必备 欢迎下载 2、一辆载重卡车，在丘陵地上以不变的速率行驶，地形如图所示由于轮胎已旧，途中爆了胎，你认为在图中 A、B、C、D 四处中，爆胎的可能性最大的一处是（）3、如图所示，在电动机距转轴 O 为 r 处固定一个质量为 m 的铁块启动后，铁块以角速度绕轴匀速转动，电动机对地面的最大压力与最小压力之差为 A.m（g2r）B.m（g22r）C.2m（g2r）D.2mr2 4、气球上系一

22、重物，以 4m/s 的速度匀速上升，当离地 9m 时绳断了，求重物的落地时间t？（g10m/s2）5、竖直上抛物体的初速度是 42 米/秒，物体上升的最大高度是多少？上升到最大高度用多长时间？由最大高度落回原地的速度是多大？用了多长时间？6、一辆沿平直路面行驶的汽车，速度为 36km/h.刹车后获得加速度的大小是 4m/s2，求：（1）刹车后 3s 末的速度；（2）从开始刹车至停止，滑行一半距离时的速度.7、如图所示，用细绳一端系着的质量为 M=0.6kg 的物体 A静止在水平转盘上，细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔O 吊着质量为m=0.3kg 的小球B，A的重心到O点的距离为0.2m。若 A

23、与转盘间的最大静摩擦力为 f=2N，为使小球 B 保持静止，求转盘绕中心 O 旋转的角速度的取值范围（取 g=10m/s2）参考答案 1、D 2、B 3、D 4、重物落地时间 tt上t返t下1.8s 5、s90m t1=4.3s v=42m/s t2=4.3s 6、v=0，vB7.05m/s 7、2.9 rad/s 5.6rad/s 要推论四个关于的匀加速直线运动的推论要求会推导初速度为零的匀变速直线运动设为相等的时间间隔则有末末末的瞬时速度之比为内内内的位移之比为第一个内第二个内第三个内的位移之比为初速度为零的匀变速直线运动设为相运动相关公式推导上升过程是匀减速直线运动下落过程是匀加速直线运动全过程是初速度为速度为的匀减速直线运动加适用全过程的公式的正负号的理解上升最大高度上升的时间上升下落经过同一位置时的加速度相同而速度等值反间是求物体下落高度所用的总时间和高度是多少取空气阻力不计分析根据题意画出小球的运动示意图图其中解方法根据自由落体公式式减去式得学习必备欢迎下载方法利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后内的平均速度为因