高中物理高考 2020版高考物理一轮复习专题四曲线运动课件

这是一份高中物理高考 2020版高考物理一轮复习专题四曲线运动课件，共60页。
专题四　曲线运动
高考物理 (浙江专用)
A组 自主命题·浙江卷题组
考点二　平抛运动
1.(2016浙江10月选考,7,3分)一水平固定的水管,水从管口以不变的速度源源不断地喷出。水管距地面高h=1.8 m,水落地的位置到管口的水平距离x=1.2 m。不计空气及摩擦阻力,g=10 m/s2,水从管口喷出的初速度大小是 (　　)A.1.2 m/s　　B.2.0 m/s　　C.3.0 m/s　　D.4.0 m/s
答案    B　本题考查了平抛运动规律。水平喷出的水做平抛运动,根据h= gt2可知,水在空中下落的时间为0.6 s,根据x=v0t可知水平速度即初速度为v0=2.0 m/s。因此选项B正确。
2.(2016浙江4月选考,10,3分)某卡车在公路上与路旁障碍物相撞。处理事故的警察在泥地中发现了一个小的金属物体,经判断,这是相撞瞬间车顶上一个松脱的零件被抛出后陷在泥里。为了判断卡车是否超速,需要测量的量是 (　　)A.车的长度,车的重量B.车的高度,车的重量C.车的长度,零件脱落点与陷落点的水平距离D.车的高度,零件脱落点与陷落点的水平距离
答案    D　根据题意和实际情景分析,被抛出的零件在卡车撞停时,由于惯性向前飞出,不计空气阻力,可将其运动视为平抛运动,需测出水平位移和高度,由h= gt2,s=v0t,得v0=s ,故D正确。
3.(2017浙江4月选考,13,3分)图中给出了某一通关游戏的示意图,安装在轨道AB上可上下移动的弹射器,能水平射出速度大小可调节的弹丸,弹丸射出口在B点的正上方。竖直面内的半圆弧BCD的半径R=2.0 m,直径BD水平且与轨道AB处在同一竖直面内,小孔P和圆心O连线与水平方向夹角为37°。游戏要求弹丸垂直于P点圆弧切线方向射入小孔P就能进入下一关。为了能通关,弹射器离B点的高度和弹丸射出的初速度分别是(不计空气阻力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2) (　　) A.0.15 m,4  m/s　　B.1.50 m,4  m/sC.0.15 m,2  m/s　　D.1.50 m,2  m/s
答案    A　如图所示,设弹丸从M点射出时,恰好达到游戏要求从M到P,水平位移为x,竖直位移为y,OE=OP·cos 37°=1.6 m
PE=OP·sin 37°=1.2 mx=MN=BO+OE=3.6 m
OF=PN-PE=y-1.2 mFN=OE,则QF= -OE= -1.6 m而 =tan 37°= 可得y= x= ×3.6 m=1.35 m所以MB=y-PE=(1.35-1.2)m=0.15 m =tan 37° ⇒v0=4  m/s综上所述,选项A正确。
解题关键　解答本题的关键是掌握平抛运动的两个推论,抓住“弹丸垂直于P点圆弧切线方向射入小孔P”这一条件,利用角度关系,求出平抛运动的竖直位移、水平位移和初速度。
4.(2015浙江10月选考,19,9分)如图甲所示,饲养员对着长l=1.0 m的水平细长管的一端吹气,将位于吹气端口的质量m=0.02 kg的注射器射到动物身上。注射器飞离长管末端的速度大小v=20 m/s。可视为质点的注射器在长管内做匀变速直线运动,离开长管后做平抛运动,如图乙所示。 甲 乙 
(1)求注射器在长管内运动时的加速度大小;(2)求注射器在长管内运动时受到的合力大小;(3)若动物与长管末端的水平距离x=4.0 m,求注射器下降的高度h。
答案　(1)2.0×102 m/s2　(2)4 N　(3)0.2 m
解析　(1)由匀变速直线运动规律v2-0=2al得a= =2.0×102 m/s2(2)由牛顿第二定律F=ma,得F=4 N(3)由平抛运动规律x=vt,得t= =0.2 s由h= gt2,得h=0.2 m
1.(2018浙江11月选考,9,3分)一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N,当汽车经过半径为80 m的弯道时,下列判断正确的是 (　　) A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B.汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104 NC.汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2
考点三　圆周运动
答案    D　汽车转弯时受到重力,地面的支持力,以及地面对汽车的摩擦力,其中摩擦力提供向心力,A错误;当最大静摩擦力提供向心力时,速度为临界速度,大于这个速度则发生侧滑,根据牛顿第二定律可得fm=m ,解得v= r=  m/s=  m/s=20  m/s,所以汽车转弯的速度为20 m/s时,所需的向心力小于1.4×104 N,汽车不会发生侧滑,B、C错误;汽车能安全转弯的向心加速度a= =7 m/s2,即汽车能安全转弯时的临界向心加速度不超过7.0 m/s2,D正确。
2.(2018浙江4月选考,4,3分)A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动(如图),在相同时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动方向改变的角度之比是3∶2,则它们 (　　) A.线速度大小之比为4∶3　    B.角速度大小之比为3∶4C.圆周运动的半径之比为2∶1　    D.向心加速度大小之比为1∶2
答案    A　时间相同,路程之比即线速度大小之比,故A项正确;运动方向改变的角度之比即路程对应扫过的圆心角之比,由于时间相同,角速度大小之比为3∶2,B项错误;由路程和半径与圆心角之间的关系为s=rθ得半径之比为8∶9,C项错误;由向心加速度a= 知向心加速度大小之比为2∶1,D项错误。
3.(2016浙江10月选考,5,3分)在G20峰会“最忆是杭州”的文艺演出中,芭蕾舞演员保持如图所示姿势原地旋转,此时手臂上A、B两点角速度大小分别为ωA、ωB,线速度大小分别为vA、vB,则 (　　) A.ωAωB　    C.vAvB
答案    D　本题考查了角速度、线速度。由于A、B两点在人自转的过程中周期一样,所以根据ω= 可知,A、B两点的角速度一样,选项A、B错误。A点转动半径较大,根据v=rω可知A点的线速度较大,即选项D正确,C错误。
4.(2016浙江4月选考,5,3分)如图为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间。假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行,则他 (　　) A.所受的合力为零,做匀速运动B.所受的合力恒定,做匀加速运动C.所受的合力恒定,做变加速运动D.所受的合力变化,做变加速运动
答案    D　运动员做匀速圆周运动,其加速度方向指向圆心,方向时刻变化,为变加速运动,合力也指向圆心,方向时刻变化。D正确。
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
考点一　曲线运动、运动的合成与分解
1.(2018北京理综,20,6分)根据高中所学知识可知,做自由落体运动的小球,将落在正下方位置。但实际上,赤道上方200 m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约6 cm处。这一现象可解释为,除重力外,由于地球自转,下落过程小球还受到一个水平向东的“力”,该“力”与竖直方向的速度大小成正比。现将小球从赤道地面竖直上抛,考虑对称性,上升过程该“力”水平向西,则小球 (　　)A.到最高点时,水平方向的加速度和速度均为零B.到最高点时,水平方向的加速度和速度均不为零C.落地点在抛出点东侧D.落地点在抛出点西侧
答案    D　本题考查运动的合成与分解。以地面为参考系,由题意知,小球上升阶段,水平方向受到向西的“力”作用,产生向西的加速度,水平方向做加速运动;竖直方向由于重力作用,做匀减速运动。运动到最高点时竖直方向速度为零,水平“力”为零,水平方向加速度为零,此时水平向西的速度达到最大,故选项A、B均错。下落阶段,小球受水平向东的“力”作用,水平方向将向西做减速运动,由对称性知,落地时水平速度恰为零,此时落地点应在抛出点西侧,故C错、D对。
知识拓展　科里奥利力在旋转体系中做直线运动的质点,以旋转体系为参考系,质点的直线运动偏离原有方向的倾向被归结为一个“假想力”的作用,这个“力”称为科里奥利力。
2.(2018江苏单科,3,3分)某弹射管每次弹出的小球速度相等。在沿光滑竖直轨道自由下落过程中,该弹射管保持水平,先后弹出两只小球。忽略空气阻力,两只小球落到水平地面的 (    　)A.时刻相同,地点相同　    B.时刻相同,地点不同C.时刻不同,地点相同　    D.时刻不同,地点不同
答案    B　本题考查运动的合成与分解。由题意知,在竖直方向上,两只小球同时同高度自由下落,运动状态始终相同,由h= gt2知落到水平地面的时刻相同。在水平方向上,小球被弹出后做速度相等的匀速直线运动,但先抛出的小球水平方向运动时间较长,由x=v0t知,x先>x后,即两只小球落到水平地面的地点不同。故选B。
易错警示　理解关键字,隐含条件显性化弹射管在自由下落过程中沿水平方向先后弹出两只小球,小球被弹出时已具有竖直分速度,故小球不是做平抛运动。如果认为小球做平抛运动,且释放高度不同,就会误选D项。
3.(2016课标Ⅰ,18,6分)(多选)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则 (　　)A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变
答案    BC　由题意知此恒力为质点所受合外力,若原速度与该恒力在一条直线上,则质点做匀变速直线运动,质点单位时间内速率的变化量总是不变的;原速度与该恒力不在一条直线上,则质点做匀变速曲线运动,速度与恒力间夹角逐渐减小,质点单位时间内速度的变化量是不变的,但速率的变化量是变化的,A、D项错误,B项正确;由牛顿第二定律知,质点加速度的方向总与该恒力方向相同,C项正确。
1.(2019课标Ⅱ,19,6分)(多选)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则 (　　) 　     A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大
考点二　平抛运动
答案    BD　本题考查曲线运动知识和利用数形结合处理物理问题的能力,体现了模型构建、科学推理的核心素养。v-t图线与时间轴包围的面积表示运动员在竖直方向上的位移,由图像可知第二次包围的格数较多,故A错。设雪道的倾角为θ,则水平位移x= ,故B正确。v-t图线的斜率表示加速度,由图像明显看出,第一次在竖直方向上的平均加速度较大,故C错。v=v1时,斜率k1>k2,结合牛顿第二定律mg-f=ma可知,第二次所受阻力较大,D正确。
解题技巧    v-t图线与时间轴所围的面积表示位移,当图线为曲线时,可采用数格子的方法比较面积的大小。
2.(2017江苏单科,2,3分)如图所示,A、B两小球从相同高度同时水平抛出,经过时间t在空中相遇。若两球的抛出速度都变为原来的2倍,则两球从抛出到相遇经过的时间为 (　　)A.t　    B. t　    C. 　    D. 
答案    C　本题考查平抛运动、运动的独立性。依据运动的独立性原理,在水平方向上,两球之间的距离d=(v1+v2)t=(2v1+2v2)t',得t'= ,故选项C正确。
规律总结　运动的独立性原理、相对运动一个物体同时参与几个独立的运动,每个分运动相互独立,运动规律互不影响。两个物体相对运动,互为参考系时,相同的分运动可以忽略运动效果。对同时平抛的两个小球,相对于另一个小球,在水平方向上做匀速直线运动。
3.(2017课标Ⅰ,15,6分)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。速度较大的球越过球网,速度较小的球没有越过球网;其原因是 (　　)A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大
答案    C　本题考查平抛运动。忽略空气的影响时乒乓球做平抛运动。由竖直方向做自由落体运动有t= 、vy= ,某一时间间隔内下降的距离y=vyt+ gt2,由h相同,可知A、B、D皆错误;由水平方向上做匀速运动有x=v0t,可见x相同时t与v0成反比,C正确。
以下为教师用书专用(4~6)
4.(2018课标Ⅲ,17,6分)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v和 的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的 (　　)A.2倍　    B.4倍　    C.6倍　    D.8倍
答案    A　本题考查平抛运动规律的应用。小球做平抛运动,其运动轨迹如图所示。设斜面的倾角为θ。 
平抛运动可以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,x=v0t,h= gt2,由图中几何关系,可得tan θ= ,解得:t= ;从抛出到落到斜面上,由动能定理可得:mgh= mv'2- m ,可得:v'= = ·v0,则 = = = ,选项A正确。
一题多解    本题还可以将落到斜面上时的速度v'进行分解,由图中几何关系可得v'= = ·v0,则 = = = ,选项A正确。
5.(2015课标Ⅰ,18,6分)一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2,中间球网高度为h。发射机安装于台面左侧边缘的中点,能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,发射点距台面高度为3h。不计空气的作用,重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某范围内,通过选择合适的方向,就能使乒乓球落到球网右侧台面上,则v的最大取值范围是 (　　) A.