2023届二轮复习通用版 专题1 第3讲 力与曲线运动 课件

这是一份2023届二轮复习通用版 专题1 第3讲 力与曲线运动 课件，共60页。PPT课件主要包含了专题一力与运动，第3讲力与曲线运动，真题速练·明考情，核心知识·固双基，命题热点·巧突破，应用创新·提素养，课时作业·分层练，核心知识•固双基，命题热点•巧突破，考点一抛体运动等内容，欢迎下载使用。
1．(2021·全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统游戏．如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现．拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50 r/s，此时纽扣上距离中心1 cm处的点的向心加速度大小约为(　　)A．10 m/s2　　B．100 m/s2C．1 000 m/s2　　D．10 000 m/s2【解析】　纽扣在转动过程中ω＝2πn＝100π rad/s，由向心加速度a＝ω2r≈1 000 m/s2，C正确．
2．(2022·广东高考)图是滑雪道的示意图．可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地．不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力．下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图象是(　　)
3．(2022·全国乙，14)2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400 km的“天宫二号”空间实验室上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们(　　)A．所受地球引力的大小近似为零B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
4．(2021·全国甲卷)2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×105 s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105 m．已知火星半径约为3.4×106 m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7 m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为(　　)A．6×105 m　　B．6×106 mC．6×107 m　　　D．6×108 m
〔命题趋势〕高考中单独考查曲线运动的知识点时，题型多为选择题，将曲线运动与功和能、动量、电场和磁场综合时题型多为计算题或选择题；结合万有引力定律与牛顿运动定律，对天体的运动进行定性分析和定量计算，结合能量守恒，考查天体的运动及变轨问题，多以选择题形式出现．常用到的思想方法有：运动的合成与分解、模型法、假设法、近似法、估算法等．
“关键能力”构建1．思想方法(1)合运动性质和轨迹的判断①若加速度方向与初速度的方向在同一直线上，则为直线运动；若加速度方向与初速度的方向不在同一直线上，则为曲线运动．②若加速度恒定则为匀变速运动，若加速度不恒定则为非匀变速运动．
(2)处理变轨问题的两类观点力学观点：从半径小的轨道Ⅰ变轨到半径大的轨道Ⅱ，卫星需要向运动的反方向喷气，加速离心；从半径大的轨道Ⅱ变轨到半径小的轨道Ⅰ，卫星需要向运动的方向喷气，减速近心．能量观点：在半径小的轨道Ⅰ上运行时的机械能比在半径大的轨道Ⅱ上运行时的机械能小．在同一轨道上运动卫星的机械能守恒，若动能增加则引力势能减小．
2．模型建构(1)绳(杆)关联问题的速度分解方法①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．②沿绳(杆)方向的分速度大小相等．
(2)模型化思想的应用竖直面内圆周运动常考的两种临界模型
1．(2021·河北高考)铯原子钟是精确的计时仪器．图1中铯原子从O点以100 m/s的初速度在真空中做平抛运动，到达竖直平面MN所用时间为t1；图2中铯原子在真空中从P点做竖直上抛运动，到达最高点Q再返回P点，整个过程所用时间为t2．O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2 m．
重力加速度取g＝10 m/s2，则t1∶t2为(　　)A．100∶1　　B．1∶100C．1∶200　　　D．200∶1
2．(2022·广东高考)如图所示，在竖直平面内，截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处，一玩具枪的枪口与小积木上P点等高且相距为L．当玩具子弹以水平速度v从枪口向P点射出时，小积木恰好由静止释放，子弹从射出至击中积木所用时间为t．不计空气阻力．下列关于子弹的说法正确的是(　　)
考向1　水平面内的圆周运动问题
1．(2022·陕西汉中二模)2021年9月17日，十四届全运会铁人三项赛在汉中市天汉文化公园和天汉湿地公园拉开帷幕．某同学观看自行车比赛时发现运动员骑自行车在水平地面转弯时，自行车与竖直方向有一定的夹角才不会倾倒．查阅有关
资料得知，只有当水平地面对自行车的支持力和摩擦力的合力方向与自行车的倾斜方向相同时自行车才不会倾倒．
若该运动员骑自行车时的速率为8 m/s，转弯的半径为10 m，取重力加速度大小g＝10 m/s2．则自行车与竖直方向的夹角的正切值为(　　)
2．(多选)(2021·河北高考)如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑．一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆．金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω′匀速转动时，小球均相对PQ杆静止．若ω′＞ω，则与以ω匀速转动时相比，以ω′匀速转动时(　 　)A．小球的高度一定降低B．弹簧弹力的大小一定不变C．小球对杆压力的大小一定变大D．小球所受合外力的大小一定变大
当转速较小时，水平方向杆对小球的弹力FN背离转轴，则F弹cs θ－FN＝mω2r，即FN＝F弹cs θ－mω2r，当转速较大时，杆对小球的弹力指向转轴，F弹cs θ＋FN′＝mω′2r，即FN′＝mω′2r－F弹cs θ，则因ω′＞ω，根据牛顿第三定律可知，小球对杆的压力的大小不一定变大，C错误；根据F合＝mω2r，可知，因角速度变大，则小球所受合外力一定变大，D正确．
考向2　竖直面内的圆周运动
3．(2022·甘肃金昌二模)滚筒洗衣机静止于水平地面上，衣物随着滚筒一起在竖直平面内做高速匀速圆周运动，以达到脱水的效果．滚筒截面如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．衣物运动到最低点B点时处于失重状态B．衣物运动的过程中洗衣机对地面的压力不变C．衣物运动到最高点A点时受到滚筒的作用力最大，脱水效果更好D．衣物运动到最低点B点时受到滚筒的作用力最大，脱水效果更好
【解析】　依题意，衣物运动到最低点B点时，加速度方向竖直向上，处于超重状态，故A错误；依题意，由于衣物在运动的过程中加速度方向总是指向洗衣机圆筒的圆心，根据牛顿第二定律可知，衣物对洗衣机圆筒的作用力发生变化；对洗衣机受力分析，由于洗衣机静止不动，可推知洗衣机对地面的压力也会发生变化，故B错误；依题意，衣物运动到最高点A点时，加速度方向竖直向下，处于失重状态；运动到最低点B点时，加速度方向竖直向上，处于超重状态，根据牛顿第二定律可得在B点时，衣物受到滚筒的作用力最大，脱水效果更好，故C错误，D正确．
考点三　开普勒定律　万有引力定律的应用
1．(2022·江苏连云港联考)2021年5月15日，“天问一号”着陆器安全“到站”，红色火星第一次留下了中国印迹．设探测器绕地球在轨道1上做匀速圆周运动的半径为R1(图a)，绕火星在轨道2上做匀速圆周运动的半径为R2(图b)．地球与火星的质量分别为M1、M2．
3．(2021·山东等级考)从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越．已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍．在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程．悬停时，“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为(　　)A．9∶1　　B．9∶2C．36∶1　　　D．72∶1
4．(2022·重庆二诊)2021年12月30日00时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将通信技术试验卫星九号发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功．该卫星是一颗地球同步轨道通信技术试验卫星，卫星不同部分运行的轨道半径不同，轨道半径不同的部分所受地球引力及向心力不同，假设卫星能在圆轨道上正常运行，且卫星是质量分布均匀的球体，则(　　)A．卫星接近地球部分受到的引力小于所需的向心力B．从卫星远离地球部分脱离的物体将做向心运动C．卫星接近地球部分对远离地球部分有指向地心的作用力D．卫星几何中心位置所处轨道高度略低于地球同步轨道高度
6．(2022·浙江绍兴模拟)2022年4月16日0时44分，神舟十三号与空间站天和核心舱分离，正式踏上回家之路，分离过程简化如图所示，脱离前天和核心舱处于半径为r1的圆轨道Ⅰ，运行周期为T1，从P点脱离后神舟十
三号飞船沿轨道Ⅱ返回近地半径为r2的圆轨道Ⅲ上，Q点为轨道Ⅱ与轨道Ⅲ的切点，轨道Ⅲ上运行周期为T2，然后再多次调整轨道，绕行5圈多点顺利着落在东风着陆场，
考点四　人造卫星和天体运动
1．(2022·山东，6)“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星．如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直．卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈．已知地球半径为R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为(　　)
2．(2022·广东高考)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季．假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍．火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动．下列关于火星、地球公转的说法正确的是(　　)A．火星公转的线速度比地球的大B．火星公转的角速度比地球的大C．火星公转的半径比地球的小D．火星公转的加速度比地球的小
3．(多选)(2022·湖南，8)如图所示，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍．地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行．当火星、地球，太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日．
4．(2022·浙江1月高考)“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，
则天问一号(　　)A．发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B．从P点转移到Q点的时间小于6个月C．在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D．在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度
【解析】　因发射的卫星要能变轨到绕太阳转动，则发射速度要大于第二宇宙速度，即发射速度介于11.2 km/s与16.7 km/s之间，故A错误；因P点转移到Q点的转移轨道的半长轴大于地球公转轨道半径，则其周期大于地球公转周期(1年共12个月)，则从P点转移到Q点的时间为轨道周期的一半时间，应大于6个月，故B错误；因在环绕火星的停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴，则由开普勒第三定律可知在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小，故C正确；卫星从P点变轨时，要增大速度，此后做离心运动速度减小，在Q点将做近心运动，则在地火转移轨道运动时的速度P点速度大于地球绕太阳的速度，但在Q点地火转移轨道的速度小于地球绕太阳的速度，故D错误．故选C．
5．(2022·山东青岛模拟)某国际研究小组借助VLT光学望远镜，观测到了一组双星系统，此双星系统中体积较小成员能“吸食”另一颗体积较大星体表面物质，达到质量转移的目的．如图所示，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动．
假设在演变的最初过程中两者球心之间的距离保持不变且两星体密度相同，则在演变的最初过程中(　　)A．两星体之间的万有引力变小B．两星体做圆周运动的角速度不变C．体积较大星体做圆周运动的轨迹半径变小，线速度变小D．体积较大星体做圆周运动的轨迹半径变大，线速度变小
应用创新一　体育娱乐类1．(2022·河南六市联考)第24届冬奥会于2022年2月4日在中国北京和张家口联合举行，这是我国继2008年奥运会后承办的又一重大国际体育盛会．如图所示为我国滑雪运动员备战的示意图，运动员(可视为质点)从曲面AB上某位置由静止滑下，到达B点后水平飞出，经时间t1后落到斜坡滑道C点；运动员调整位置下滑，又从B点水平飞出，经时间t2后落到斜坡滑道D点．
2．(2022·山东，8)无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为3 m的半圆弧BC与长8 m的直线路径AB相切于B点，与半径为4 m的半圆弧CD相切于C点．小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过BC和CD．为保证安全，小车速率最大为4 m/s，在ABC段的加速度最大为2 m/s2，CD段的加速度最大为1 m/s2．
3．(2022·河南洛阳二模)如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，LED灯就会发光．下列说法正确的是(　　)
A．安装时A端比B端更远离圆心B．高速旋转时，重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触，电路导通，LED灯发光C．增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光D．匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光
应用创新二　航天科技类4．(2022·浙江绍兴模拟)2022年3月23日中国航天员王亚平老师给地球上的小朋友们又上了一堂精彩的空中课堂，期间王亚平老师做了好几个实验，其中一个实验是把一个冰墩墩水平抛出(如图甲)，在空间站视角看来是做近似匀速直线运动，还有一个实验展示无接触实验舱，把一颗金属球悬浮在舱内进行加热(如图乙)，
这两个实验在地球上人看来(　　)A．抛出后的冰墩墩不受力的作用B．抛出后的冰墩墩做平抛运动C．乙图中悬浮金属球受力平衡D．乙图中悬浮金属球做匀速圆周运动【解析】　抛出后的冰墩墩受到地球对它的引力作用，A错误；以地面为参考系，抛出后的冰墩墩随空间站一起做曲线运动，B错误；悬浮金属球处于完全失重状态，受到的合力并不为零，C错误；乙图中悬浮金属球随空间站一起绕地球做匀速圆周运动，D正确．
5．(2022·海南大联考)2022年，我国将先后发射“问天”实验舱和“梦天”实验舱，与“天和”核心舱对接，进行舱段转位，完成空间站三舱组合体建造，并保持轨道半径不变．“天和”核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道半径是地球半径的k倍，飞行周期为T．