山东省新泰市汶城中学高三物理二轮复习 专题三 力与物体的曲线运动

山东省新泰市汶城中学高三物理二轮复习专题三：力与物体的曲线运动预习案知识网络专题知识要点一、曲线运动的条件和研究方法1.物体做曲线运动的条件：2.曲线运动的研究方法：运动的合成与分解，已知分运动的位移、速度、和加速度等求合运动的位移、速度、和加速度等，遵从平行四边形定则。二、平抛（类平抛）运动1.速度规律：VX=V0VY=gt2.位移规律：X=v0tY=三、匀速圆周运动-8-\n1.向心力的大小为：或2.描述运动的物理量间的关系：四、万有引力定律及应用思路1.万有引力定律：2.（1）天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力。即（2）万有引力等于重力五、宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）：是卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是发射卫星的最小速度V1=7.9Km/s。（2）第二宇宙速度（脱离速度）：使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，V2=11.2Km/s。（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，V3=16.7Km/s。高考体验1、（07）2022年4月24日，欧洲科学家宣布在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese581c。这颗围绕红矮星Gliese581运行的星球有类似地球的温度，表面可能有液态水存在，距离地球约为20光年，直径约为地球的1.5倍，质量约为地球的5倍，绕红矮星Gliese581运行的周期约为13天。假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近轨道，下列说法正确的是A.飞船在Gliese581c表面附近运行的周期约为13天B.飞船在Gliese581c表面附近运行时的速度大于7.9km/sC.人在Gliese581c上所受重力比在地球上所受重力大D.Gliese581c的平均密度比地球平均密度小2、（08）据报道，我国数据中继卫星“天链一号Ol星”于2022年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经770赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是A运行速度大于7.9km／sB．离地面高度一定，相对地面静止C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等3、（09）2022年9月25日至28日，我国成功实施了“神舟”-8-\n七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是A.飞船变轨前后的机械能相等B.飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C.飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度D.飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度4、（10）1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元。“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点和运地点的高度分别为439km和2384km，则A.卫星在点的势能大于点的势能B.卫星在点的角速度大于点的角速度C.卫星在点的加速度大于点的加速度D.卫星在点的速度大于7.9km/s5、(11)甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是A.甲的周期大于乙的周期B.乙的速度大于第一宇宙速度C.甲的加速度小于乙的加速度D.甲在运行时能经过北极的正上方6、（12）2022年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为、，线速度大小分别为、。则等于（　　　　）Ａ、　　　Ｂ、　　　　Ｃ、　　　　Ｄ、合作探究[例1]　(2022·江苏高考)如图3－5所示，甲、乙两同学从河中O点出发，分别沿直线游到A点和B点后，立即沿原路线返回到O点，OA、OB分别与水流方向平行和垂直，且OA＝OB。若水流速度不变，两人在静水中游速相等，则他们所用时间t甲、t乙的大小关系为(　　)A．t甲<t乙　　　　　　　　B．t甲＝t乙图3－5C．t甲>t乙D．无法确定[例2]　在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发，沿着动摩擦因数为μ的滑道向下运动到B点后水平滑出，最后落在水池中如图3－7所示。设滑道的水平距离为L，B点的高度h可由运动员自由调节(取g＝10m/s2)。求：-8-\n图3－7(1)运动员到达B点的速度v0与高度h的关系；(2)运动员要达到最大水平运动距离，B点的高度h应调为多大？对应的最大水平距离smax为多少？(3)若图中H＝4m，L＝5m，动摩擦因数μ＝0.2，则水平运动距离要达到7m，h值应为多少？[例3]　如图3－10所示，质量为m的小球置于正方体的光滑硬质盒子中，盒子的边长略大于球的直径。某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气阻力不计，问：(1)要使盒子在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，则该盒子做匀速圆周运动的周期为多少？(2)若盒子以(1)中周期的做匀速圆周运动，则当盒子运动到图3－10图示球心与O点位于同一水平面位置时，小球对盒子的哪些面有作用力，作用力为多大？[例4]　如图3－12所示，长为L的细绳上端系一质量不计的环，环套在光滑水平杆上，在细绳的下端吊一个质量为m的铁球(可视为质点)，铁球离地的高度h＝L，当细绳受到大小为3mg的拉力时就会断裂。现让环与铁球一起以v＝的速度向右运动，在A处环被挡住而立即停止，A离右墙的水平距离也为L。不计空气阻力，已知当地的重力加速度为g。试求：图3－12(1)在环被挡住而立即停止时细绳对铁球的拉力大小；(2)在以后的运动过程中，铁球的第一次碰撞点离墙角B的距离是多少？-8-\n[例5]　如图3－16所示，一条探险小船沿着d＝200m宽的河的中线漂流，突然发现河的下游不远处是一个瀑布，河水流入很深的沟底，如果小船掉下去探险队员生还的可能几乎为零，为了避免危险应使小船在尽量远离瀑布的地方靠岸，已知水速为v0＝4m/s，小船在静水中速度为v＝2m/s，要使小船靠岸地点尽量远离瀑布，探险队员应将船头指向什么方向？[例6]　如图3－14所示为某抽气机的部分结构示意图，圆盘以角速度ω做匀速圆周运动，带动活塞上下运动，A为圆盘边缘上一点，B为活塞上一点，A、B用一根轻质杆通过铰链连接，某时刻系统位置如图所示，已知圆盘的半径为R，试求图示位置时活塞运动的速度v。巩固练习1．某人向放在水平地面的正前方小桶中水平抛球，结果球划着一条弧线飞到小桶的前方(如图1所示)。不计空气阻力，为了能把小球抛进小桶中，则下次再水平抛时，他可能作出的调整为(　　)A．减小初速度，抛出点高度不变B．增大初速度，抛出点高度不变图1C．初速度大小不变，降低抛出点高度D．初速度大小不变，提高抛出点高度2．一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图2中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为(　　)A．tanθ　　　　　　　　B．2tanθ-8-\nC.D.图23．如图3所示，靠摩擦传动做匀速转动的大、小两轮接触面互不打滑，大轮半径是小轮半径的2倍，A、B分别为大、小轮边缘上的点，C为大轮上一条半径的中点，则(　　)A．两轮转动的角速度相等B．小轮转动的角速度是大轮的2倍C．质点加速度aA＝2aB图3D．质点加速度aB＝2a4．(2022·苏北四市三调)在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a的匀加速运动，同时人顶着直杆以速度v0水平匀速移动，经过时间t，猴子沿杆向上移动的高度为h，人顶杆沿水平地面移动的距离为s，如图4所示。关于猴子的运动情况，下列说法中正确的是(　　)A．相对地面的运动轨迹为直线B．相对地面做变加速曲线运动C．t时刻猴子对地速度的大小为v0＋atD．t时间内猴子对地的位移大小为5．(2022·黄山七校联考)如图5所示，P是水平地面上的一点，A、B、C、D在同一条竖直线上，且AB＝BC＝CD。从A、B、C三点分别水平抛出一个物体，这三个物体都落在水平地面上的P点。则三个物体抛出时的速度大小之比vA∶vB∶vC为(　　)A.∶∶B．1∶∶C．1∶2∶3D．1∶1∶16．(2022·盐城一调)某航模小组在一次训练中，制定了飞机离开地面最初20s内的飞行计划。设在水平方向运动速度为vx，竖直方向运动速度为vy，vx和vy随时间变化的图象如图6所示。飞机按此计划飞行的过程中(　　)图6A．前6s内沿直线斜向上升，后14s内沿曲线上升B．前6s内沿直线斜向上升，后14s内沿曲线下降C．20s末达到最大高度D．6s末达到最大速度7．随着人们生活水平的提高，高尔夫球将逐渐成为普通人的休闲娱乐。如图7所示，某人从高出水平地面h的坡上水平击出一个质量为m的高尔夫球。由于恒定的水平风力的作用，高尔夫球竖直落入距击球点水平距离为L的A穴。则(　　)A．球被击出后做平抛运动图7B．该球从被击出到落入A穴所用的时间为C．球被击出时的初速度大小为LD．球被击出后受到的水平风力的大小为8．(2022·宁波联考)如图8-8-\n所示，一物块放在一个圆盘中，若圆盘表面与水平面的夹角为α，物块转动半径为R，与圆盘的摩擦系数为μ，则物块和圆盘一起按如图所示转动的过程中，下列说法正确的是()A．角速度的最大值为B．角速度的最大值为C．圆盘对物块的弹力始终不做功D．圆盘对物块的摩擦力始终不做功9．(14分)(2022·宁德联考)如图9所示，小球从离地h＝5m高，离竖直墙水平距离s＝4m处水平抛出，不计空气阻力，(取g＝10m/s2)则：(1)若要使小球碰不到墙，则它的初速度应满足什么条件？(2)若以v0＝8m/s的初速度向墙水平抛出小球，碰撞点离地面的高度是多少？10．(16分)如图10所示，ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道，其中ABC的末端水平，DEF是半径为r＝0.4m的半圆形轨道，其直径DF沿竖直方向，C、D可看做重合。现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放。(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动，H至少要有多高？(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值，小球可图10击中与圆心等高的E点，求此h的值。(取g＝10m/s2)11．(22分)(2022·山东高考)如图11所示，一工件置于水平地面上，其AB段为一半径R＝1.0m的光滑圆弧轨道，BC段为一长度L＝0.5m的粗糙水平轨道，二者相切于B点，整个轨道位于同一竖直平面内，P点为圆弧轨道上的一个确定点。一可视为质点的物块，其质量m＝0.2kg，与BC间的动摩擦因数μ1＝0.4。工件质量M＝0.8kg，与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1。(取g＝10m/s2)(1)若工件固定，将物块由P点无初速度释放，滑至C点时恰好静止，求P、C两点间的高度差h。(2)若将一水平恒力F作用于工件，使物块在P点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动。①求F的大小。-8-\n②当速度v＝5m/s时，使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移)，物块飞离圆弧轨道落至BC段，求物块的落点与B点间的距离。图11-8-