高中物理专题复习：力与物体的曲线运动

高中物理专题复习:力与物体的曲线运动

考题1 运动的合成与分解

1.物体做曲线运动的条件

当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不共线时,物体做曲线运动.合运动与分运动具有等时性、独立性和等效性.

2.分析运动合成与分解的一般思路

明确合运动及其运动性质

?

根据效果分解或正交分解

?

确定分运动的方向及运动性质

?

由平行四边形定则确定数量关系

?

写出表达式进行数学分析

例1质量为2 kg的质点在x－y平面上运动,x方向的速度—时间图象和y方向的位移—时间图象分别如图1甲、乙所示,则质点()

图1

A.初速度为4 m/s

B.所受合外力为4 N

C.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x轴方向初速度为v x＝4 m/s,y轴方向初速度v y＝3 m/s,质点的初速度v0＝v2x＋v2y＝5 m/s.故A错误.x轴方向的加速度a＝2 m/s2,质点的合力F合＝ma＝4 N.故B正确.x轴方向的合力恒定不变,y轴做匀速直线运动,合力为零,则质点受到的合力恒定不变.合力沿x轴方向,而初速度方向既不在x轴方向,也不在y轴方向,质点初速度的方向与合外力方向不垂直,做匀变速曲线运动.故C、D错误.

答案 B

变式训练

1.(全国乙卷·18)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

解析质点一开始做匀速直线运动,处于平衡状态,施加恒力后,则该质点所受的合外力为该恒力.①若该恒力方向与质点原运动方向不共线,则质点做曲线运动,质点速度方向与恒力方向不

同,故A错；②若F的方向某一时刻与质点运动方向垂直,之后质点做曲线运动,力与速度方向不再垂直,例如平抛运动,故B正确；③由牛顿第二定律可知,质点加速度的方向总是与其所受合外力方向相同,C正确；④根据加速度的定义,相等时间内速度变化量相同,而速率变化量不一定相同,故D错.

2.如图2所示,甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河,M、N分别是甲、乙两船的出发点,两船头与河岸均成α角,甲船船头恰好对准N点的正对岸P点,经过一段时间乙船恰好到达P点,如果划船速度大小相等,且两船相遇,不影响各自的航行,下列判断正确的是()

图2

A.甲船也能到达正对岸

B.甲船渡河时间一定短

C.两船相遇在NP直线上的某点(非P点)

D.渡河过程中两船不会相遇

答案 C

解析甲船航行方向与河岸成α角,水流速度水平向右,故合速度一定不会垂直河岸,即甲船不能

垂直到达对岸,A错误；在垂直河岸方向上v

甲＝v sin α,v

乙

＝v sin α,故渡河时间t

甲

＝

d

v甲＝

d

v sin α、

t乙＝d

v乙＝

d

v sin α,所以渡河时间相等,因为在垂直河岸方向上分速度相等,又是同时出发的,故两船

相遇在NP直线上的某点(非P点),B、D错误,C正确.

考题二平抛(类平抛)运动的规律

1.求解平抛运动的基本思路和方法——运动的分解

将平抛运动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——“化曲为直”,是处理平抛运动的基本思路和方法.

2.求解平抛(类平抛)运动的注意点

(1)突出落点问题时,一般建立坐标系,由两个方向遵循的规律列出位移方程,由此确定其落点.

(2)突出末速度的大小和方向问题时,一般要建立水平分速度和竖直分速度之间的关系,由此确定其末速度.

(3)如图3所示,分解某一过程的位移和某一位置瞬时速度,则可以获得两个直角三角形,一般该类运动问题都可以在这两个直角三角形中解决.

图3

例2如图4所示,将甲、乙两球从虚线PQ右侧某位置分别以速度v1、v2沿水平方向抛出,其部分轨迹如图1、2所示,两球落在斜面上同一点,且速度方向相同,不计空气阻力,下列说法正确的是()

图4

A.甲、乙两球抛出点在同一竖直线上

B.甲、乙两球抛出点在斜面上

C.甲球抛出点更靠近PQ线

D.一定有v1>v2

解析二者落在斜面上时速度的方向相同,所以速度的方向与水平方向之间的夹角θ是相等

的,tan θ＝v y

v0根据:v y＝gt x＝v0t

y＝1

2gt

2

位移偏转角为α,联立可得:tan α＝y

x＝

1

2tan θ

可知二者的位移偏转角也相等,所以两个小球的抛出点与落点的连线在同一直线上,故结合题目的图象可知1的抛出点高于2的抛出点,故A错误；结合A的分析可知,两个小球的抛出点与落点的连线在同一直线上,两个小球的抛出点可能在斜面上,也可能不在斜面上,故B错误；两个小球的抛出点与落点的连线在同一直线上,而题目的图中1在上,所以甲的抛出点离PQ要远一些,故C错误；由于甲的抛出点高一些,因此甲运动的时间长些,故竖直方向的速度v＝gt大些,而根据落点的速度方向相同,因此速度v1要大一些,故D正确.

答案 D

变式训练

3.(江苏·2)有A、B两小球,B的质量为A的两倍,现将它们以相同速率沿同一方向抛出,不计空气阻力,图5中①为A的运动轨迹,则B的运动轨迹是()

图5

A.①

B.②

C.③

D.④

答案 A

解析物体做斜抛运动的轨迹只与初速度的大小和方向有关,而与物体的质量无关,A、B两小球的轨迹相同,故A项正确.

4.横截面为直角三角形的两个相同斜面紧靠在一起,固定在水平面上,如图6所示.它们的竖直边长都是底边长的一半,现有三个小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右平抛,最后落在斜面上,其落点分别是a、b、c.若不计空气阻力,则下列判断正确的是()

图6

A.三小球比较,落在c点的小球飞行过程速度变化最大

B.三小球比较,落在c点的小球飞行过程速度变化最快

C.三小球比较,落在a点的小球飞行时间最短

D.无论小球抛出时初速度多大,落在斜面上的瞬时速度都不可能与斜面垂直

答案 D

解析根据h＝

1

2gt

2得t＝

2h

g知平抛运动的时间由高度决定,落在a点的小球下落的高度最大,则飞行时间最长,由速度变化量Δv＝gt,可知落在a点的小球飞行过程速度变化最大,故A、C错误.三个小球均做平抛运动,加速度都是g,相同,则速度变化快慢一样,故B错误.小球打到两斜面交点时,速度方向与水平方向夹角为45°,与斜面夹角小于90°,打到右侧斜面的其它位置处,夹角更小,故D正确.

考题三圆周运动问题的分析

1.圆周运动的描述

v＝

Δs

Δt

ω＝

Δθ

Δt

ω＝

2π

T

v＝ω·R＝

2π

T·R

a n＝

v2

R＝ω

2·R＝

4π2

T2·R.

2.水平面内圆周运动的临界问题

(1)水平面内做圆周运动的物体其向心力可能由弹力、摩擦力等力提供,常涉及绳的张紧与松弛、接触面分离等临界状态.

(2)常见临界条件:绳的临界:张力F T＝0；接触面滑动的临界:F＝F f；接触面分离的临界:F N＝0.

3.竖直平面内圆周运动的绳、杆模型

模型绳模型杆模型

实例

球与绳连接、水流星、翻滚

过山车等

球与杆连接、球过竖直的圆

形管道、套在圆环上的物体

等

图示

在最高点受力重力、弹力F

弹

(向下或等于

零)

mg＋F弹＝m

v2

R

重力和弹力F

弹

(向下、向上

或等于零)

mg±F弹＝m

v2

R

恰好过最高点F弹＝0,mg＝m

v2

R,v＝Rg,即

在最高点速度不能为零

v＝0,mg＝F弹,即在最高点速

度可为零

例3如图7所示,质量为m的小球置于内部光滑的正方体盒子中,盒子的边长略大于球的直径.

盒子在竖直平面内做半径为R、周期为2πR

g的匀速圆周运动,重力加速度大小为g,则() 图7

A.盒子运动到最高点时,小球对盒子底部压力为mg

B.盒子运动到最低点时,小球对盒子底部压力为2mg

C.盒子运动到最低点时,小球对盒子底部压力为6mg

D.盒子从最低点向最高点运动的过程中,球处于超重状态

解析设盒子运动到最高点时,小球受到盒子顶部的压力,则:F＋mg＝mR(2π

T)

2,解得:F＝0

根据牛顿第三定律,盒子运动到最高点时,小球对盒子底部压力为0.故A错误；盒子运动到最低

点时,小球受到盒子底部支持力与重力的合力提供向心力,则:F N－mg＝mR(2π

T)

2,解得:F N＝2mg

根据牛顿第三定律,盒子运动到最低点时,小球对盒子底部压力为2mg.故B正确,C错误；由A 项的分析可知,在最高点小球只受到重力的作用,所以盒子从最低点向最高点运动的过程中,球接近最高点时处于失重状态.故D错误.

答案 B

变式训练

5.如图8所示,在匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,与圆心距离分别为R A＝r,R B＝2r,与盘间的动摩擦因数μ相同,当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是()

图8

A.此时绳子张力为F T＝3μmg

B.此时圆盘的角速度为ω＝2μg r

C.此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外

D.此时烧断绳子,A仍相对盘静止,B将做离心运动

答案ABC

解析两物块A和B随着圆盘转动时,合外力提供向心力,则F＝mω2r,B的半径比A的半径大,所以B所需向心力大,绳子拉力相等,所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,B的静摩擦力方向指向圆心,A的最大静摩擦力方向指向圆外,根据牛顿第二定律得:F T－μmg＝

mω2r,F T＋μmg＝mω2·2r,解得:F T＝3μmg,ω＝2μg

r,故A、B、C正确；此时烧断绳子,A的最大

静摩擦力不足以提供所需向心力,则A做离心运动,故D错误.

6.(浙江理综·20)如图9所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R＝90 m 的大圆弧和r＝40 m的小圆弧,直道与弯道相切.大、小圆弧圆心O、O′距离L＝100 m.赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍,假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动,要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大,重力加速度g＝10 m/s2,π＝3.14),则赛车()

图9

A.在绕过小圆弧弯道后加速

B.在大圆弧弯道上的速率为45 m/s

C.在直道上的加速度大小为5.63 m/s 2

D.通过小圆弧弯道的时间为5.58 s 答案

AB

解析 在弯道上做匀速圆周运动时,根据径向静摩擦力提供向心力得,kmg ＝m v

2

m r ,当弯道半径一定时,在弯道上的最大速率是一定的,且在大弯道上的最大速率大于小弯道上的最大速率,故要想时间最短,可在绕过小圆弧弯道后加速,选项A 正确；在大圆弧弯道上的速率为v m R ＝kgR ＝2.25×10×90 m/s ＝45 m/s,选项B 正确；直道的长度为x ＝L 2－(R －r )2＝50 3 m,在小弯道上的最大速率为:v m r ＝kgr ＝ 2.25×10×40 m/s ＝30 m/s,在直道上的加速度大小为a ＝

v 2m R －v 2m r 2x ＝452－3022×503

m/s 2≈6.50 m/s 2

,选项C 错误；由几何关系可知,小圆弧轨道的长度为2πr 3,通过小圆弧弯道的时间为t ＝2πr

3v m r

＝2×3.14×40

3×30 s ≈2.80 s,选项D 错误.

考题四 抛体运动与圆周运动的综合

解决抛体与圆周运动的综合问题应注意: (1)平抛运动与圆周运动的关联速度. (2)圆周运动中向心力与运动学公式的关联. (3)动能定理的灵活运用.

例4 (12分)如图10所示,BC 为半径等于

2

5

2 m 竖直放置的光滑细圆管,O 为细圆管的圆心,在圆管的末端C 连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ＝0.6的足够长粗糙斜面,一质量为m ＝0.5 kg 的小球从O 点正上方某处A 点以v 0水平抛出,恰好能垂直OB 从B 点进入细圆管,小球从进入圆管开始受到始终竖直向上的力F ＝5 N 的作用,当小球运动到圆管的末端C 时作用力F 立即消失,小球能平滑地冲上粗糙斜面.(g ＝10 m/s 2)求:

图10

(1)小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多少？OA的距离为多少？

(2)小球在圆管中运动时对圆管的压力是多少？

(3)小球在CD斜面上运动的最大位移是多少？

[思维规范流程]

步骤1:小球从A到B点做平

抛运动

v B为平抛运动与圆周运动

的关联速度

(1)A到B:

x＝r·sin 45°＝v0t ①

h＝

1

2gt

2 ②

在B点:

tan 45°＝

gt

v0③

得:v0＝2 m/s,h＝0.2 m ④

|OA|＝h＋r·cos 45°＝0.6 m ⑤

步骤2:小球从B到C点做匀

速圆周运动

(2)在B点:v B＝

v0

cos 45°＝2 2 m/s ⑥

F N＝

m v2B

r＝5 2 N

⑦

由牛顿第三定律得:

小球对圆管的压力F N′＝F N＝52N

⑧

步骤3:小球由C点沿斜面上滑到最高点(3)mg sin 45°＋μmg cos 45°＝ma ⑨a＝8 2 m/s2 ⑩x＝

v2B

2a＝

2

4m ?

⑨式2分,其余各式1分.

变式训练

7.如图11所示,质量为1 kg物块自高台上A点以4 m/s的速度水平抛出后,刚好在B点沿切线方向进入半径为0.5 m的光滑圆弧轨道运动.到达圆弧轨道最底端C点后沿粗糙的水平面运动4.3 m到达D点停下来,已知OB与水平面的夹角θ＝53°,g＝10 m/s2(sin 53°＝0.8,cos 53°＝0.6).求:

图11

(1)A、B两点的高度差；

(2)物块到达C点时,物块对轨道的压力；

(3)物块与水平面间的动摩擦因数.

答案(1)0.45 m(2)96 N(3)0.5

解析(1)小物块恰好从B端沿切线方向进入轨道,据几何关系有:

v B＝

v0

sin θ＝

4

0.8＝5 m/s.

A到B的过程中机械能守恒,得:

mgh＋

1

2m v

2

＝

1

2m v

2

B

联立得:h＝0.45 m

(2)小物块由B运动到C,据动能定理有:mgR(1＋sin θ)＝

1

2m v

2

C

－

1

2m v

2

B

在C点处,据牛顿第二定律有F N′－mg＝m

v2C

R

解得F N′＝96 N

根据牛顿第三定律,小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力F N的大小为96 N.

(3)小物块从C 运动到D ,据功能关系有: －μmgL ＝0－1

2m v 2C 联立得:μ＝0.5.

专题规范练

1.2015年9月23日,在江苏省苏州市进行的全国田径锦标赛上高兴龙获得男子跳远冠军,在一次试跳中,他(可看做质点)水平距离达8 m,高达1 m.设他离开地面时的速度方向与水平面的夹角为θ,若不计空气阻力,g ＝10 m/s 2,则tan θ等于( ) A.18 B.14 C.1

2 D.1 答案 C

解析 设水平速度为v x ,竖直速度为v y .由运动的合成与分解知:

v 2y

2g ＝y ,v y g ＝t ,x ＝v x ·2t ,由以上各式得:tan θ＝v y v x

＝12,C 对.

2.如图1所示,一铁球用细线悬挂于天花板上,静止垂在桌子的边缘,悬线穿过一光盘的中间孔,手推光盘在桌面上平移,光盘带动悬线紧贴着桌子的边缘以水平速度v 匀速运动,当光盘由A 位置运动到图中虚线所示的B 位置时,悬线与竖直方向的夹角为θ,此时铁球( )

图1

A.竖直方向速度大小为v cos θ

B.竖直方向速度大小为v sin θ

C.竖直方向速度大小为v tan θ

D.相对于地面速度大小为v 答案 B

解析 光盘的速度是水平向右的,将该速度沿悬线和垂直于悬线的方向分解,如图所示,

沿悬线方向的分量v

线

＝v sin θ,这就是桌面以上悬线变长的速度,也等于铁球上升的速度,B正确；由题意可知铁球在水平方向上速度与光盘相同,竖直方向速度为v sin θ,可得铁球相对于地面速度大小为v1＋sin2θ,D错误.

3.(全国甲卷·16)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短.将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图2所示.将两球由静止释放.在各自轨迹的最低点()

图2

A.P球的速度一定大于Q球的速度

B.P球的动能一定小于Q球的动能

C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力

D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度

答案 C

解析小球从水平位置摆动至最低点,由动能定理得,mgL＝1

2m v

2,解得v＝2gL,因L P

v Pm Q,则两小球的动能大小无法比较,选项B错误；对小

球在最低点受力分析得,F T－mg＝m v2

L,可得F T＝3mg,因m P>m Q,所以选项C正确；由a＝

v2

L＝2g

可知,两球的向心加速度相等,选项D错误.

4.如图3,一小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动(小球可视为质点),飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点.O为半圆轨道圆心,半圆轨道半径为R,OB与水平方向夹角为60°,重力加速度为g,则小球抛出时的初速度为()

图3

A.3gR 2

B.gR

C.

33gR

2 D.3gR

答案 C

解析飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点,知速度与水平方向的夹角为30°,设位移与水平方向的夹角为θ,则tan θ＝

tan 30°

2＝

3

6,因为tan θ＝

y

x＝

y

3

2R

,则竖直位移y＝

3

4R.v

2

y

＝2gy＝

3

2 gR,tan 30°＝

v y

v0,所以v0＝

3gR

2

3

3

＝

33gR

2,故C正确,A、B、D错误.

5.(多选)如图4所示,一带电小球自固定斜面顶端A点以速度v0水平抛出,经时间t1落在斜面上B 点.现在斜面空间加上竖直向下的匀强电场,仍将小球自A点以速度v0水平抛出,经时间t2落在斜面上B点下方的C点.不计空气阻力,以下判断正确的是()

图4

A.小球一定带正电

B.小球所受电场力可能大于重力

C.小球两次落在斜面上的速度方向相同

D.小球两次落在斜面上的速度大小相等

答案CD

解析不加电场时,小球做平抛运动,加电场时,小球做类平抛运动,根据tan θ＝

1

2at

2

v0t＝

at

2v0,则t＝2v0tan θ

a,因为水平方向上做匀速直线运动,可知t2＞t1,则a＜g,可知小球一定带负电,所受的电场力向上,且小于重力的大小,故A、B错误.因为做类平抛运动或平抛运动时,小球在某时刻的速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍,由于位移方向相同,则小球两次落在斜面上的速度方向一定相同.根据平行四边形定则知,初速度相同,则小球两次落在斜面上的速度大小相等,故C、D正确.

6.如果高速转动的飞轮重心不在转轴上,运行将不稳定,而且轴承会受到很大的作用力,加速磨损.如图5所示,飞轮半径r＝20 cm,ab为转动轴.正常工作时转动轴受到的水平作用力可以认为是0.假想在飞轮的边缘固定两个互成直角的螺丝钉P和Q,两者的质量均为m＝0.01 kg,当飞轮以角速度ω＝1 000 rad/s转动时,转动轴ab受到力的大小为()

图5

A.1×103 N

B.2×103 N

C.2×103 N

D.22×103 N

答案 D

解析对钉子:F1＝F2＝mω2·r＝2 000 N,受到的合力F＝2F1＝22×103 N.

7.如图6所示,一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面内做匀速圆周运动.现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动,而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置,则改变高度后与原来相比较,下面的判断中正确的是()

图6

A.细线所受的拉力变小

B.小球P运动的角速度变大

C.Q受到桌面的静摩擦力变小

D.Q受到桌面的支持力变大

答案 B

解析设细线与竖直方向的夹角为θ,细线的拉力大小为F T,细线的长度为L.P球做匀速圆周运动时,由重力和细线的拉力的合力提供向心力,如图,

则有:F T＝

mg

cos θ,mg tan θ＝mω

2L sin θ,得角速度ω＝

g

L cos θ,使小球改到一个更高的水平面上

做匀速圆周运动时,θ增大,cos θ减小,则得到细线拉力F T增大,角速度ω增大.故A错误,B正确.对Q球,由平衡条件得知,Q受到桌面的静摩擦力等于细线的拉力大小,Q受到桌面的支持力等于重力,则静摩擦力变大,Q所受的支持力不变,故C、D错误；故选B.

8.如图7所示,河水流动的速度为v且处处相同,河宽度为a.在船下水点A的下游距离为b处是瀑布.为了使小船渡河安全(不掉到瀑布里去)()

图7

A.小船船头垂直河岸渡河时间最短,最短时间为t＝b

v.速度最大,最大速度为v max＝

a v

b

B.小船轨迹沿y轴方向渡河位移最小、速度最大,最大速度为v max＝a2＋b2v b

C.小船沿轨迹AB运动位移最大、时间最短且速度最小,最小速度v min＝a v b

D.小船沿轨迹AB运动位移最大、速度最小,最小速度v min＝

b v

a2＋b2

答案 D

解析小船船头垂直河岸渡河时间最短,最短时间为:t＝a

v船,故A错误；小船轨迹沿y轴方向渡

河位移最小,为a,但沿着船头指向的分速度必须指向上游,合速度不是最大,故B错误；由图可知,

小船沿轨迹AB运动位移最大,由于渡河时间t＝a

v船,与船的船头指向的分速度有关,故时间不一

定最短,故C错误；合速度沿着AB方向时位移显然是最大的,划船的速度最小,故:a

v船＝

a2＋b2

v,

故v

船＝

a v

a2＋b2

,故D正确；故选D.

9.(全国丙卷

·24)如图8,在竖直平面内有由14圆弧AB 和1

2圆弧BC 组成的光滑固定轨道,两者在最低点B 平滑连接.AB 弧的半径为R ,BC 弧的半径为R 2.一小球在A 点正上方与A 相距R

4处由静止开始自由下落,经A 点沿圆弧轨道运动.

图8

(1)求小球在B 、A 两点的动能之比； (2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C 点. 答案 (1)5∶1 (2)能,理由见解析

解析 (1)设小球的质量为m ,小球在A 点的动能为E k A ,由机械能守恒得 E k A ＝mg ·

R

4

①

设小球在B 点的动能为E k B ,同理有 E k B ＝mg ·5R

4 ② 由①②式得E k B

E k A

＝5

③

(2)若小球能沿轨道运动到C 点,小球在C 点所受轨道的正压力F N 应满足 F N ≥0

④

设小球在C 点的速度大小为v C ,由牛顿第二定律和向心力公式有 F N ＋mg ＝m v 2

C R 2

⑤

由④⑤式得 mg ≤m 2v 2

C R ⑥ v C ≥

Rg 2

⑦ 全程应用机械能守恒定律得

mg ·R 4＝12

m v C ′2 ⑧

由⑦⑧式可知,v C ＝v C ′,即小球恰好可以沿轨道运动到C 点.

10.如图9所示为圆弧形固定光滑轨道,a 点切线方向与水平方向夹角为53°,b 点切线方向水平.一小球以水平初速度6 m/s 做平抛运动刚好能从a 点沿轨道切线方向进入轨道,已知轨道半径为1 m,小球质量为1 kg.(sin 53°＝0.8,cos 53°＝0.6,g ＝10 m/s 2)求:

图9

(1)小球做平抛运动的飞行时间； (2)小球到达b 点时,轨道对小球压力大小. 答案 (1)0.8 s (2)58 N

解析 (1)小球进入轨道时速度方向与水平方向夹角为53°,则有:tan 53°＝v y v x

v y ＝gt 解得t ＝0.8 s

(2)设初始位置距a 点高度为h ,则有:h ＝1

2gt 2 设初始位置距b 点高度为H ,则有:H ＝h －(R ＋3

5R ) 从初始位置到b 由动能定理得: mgH ＝12m v 2b －12m v 2

x

对b 点由牛顿第二定律得:F N ＋mg ＝m v 2b R 解得:F N ＝58 N.

高中物理曲线运动经典题型总结(可编辑修改word版)

42+ 32 【题型总结】 专题五曲线运动 一、运动的合成和分解 1.速度的合成：（1）运动的合成和分解（2）相对运动的规律v甲地=v甲乙+v乙地 例：一人骑自行车向东行驶，当车速为 4m／s 时，他感到风从正南方向吹来，当车速增加到 7m／s 时。他感到风从东南方向（东偏南45o）吹来，则风对地的速度大小为（） A. 7m/s B. 6m／s C. 5m／s D. 4 m／s 解析：“他感到风从正南方向（东南方向）吹来” ，即风相对车的方向是正南方向（东南方向）。而风相 对地的速度方向不变，由此可联立求解。 解：∵θ=45°∴V 风对车=7—4=3 m／s ∵V 风对车 +V 车对地 =V 风对地 V 风对 ∴V 风对地= =5 答案：C 2.绳（杆）拉物类问题 m／s V 风对 V 车对 ① 绳（杆）上各点在绳（杆）方向上的速度相等 ②合速度方向：物体实际运动方向 分速度方向：沿绳（杆）伸（缩）方向：使绳（杆）伸（缩） 垂直于绳（杆）方向：使绳（杆）转动 例：如图所示，重物M 沿竖直杆下滑，并通过绳带动小车m 沿斜面升高．问：当滑轮右侧的绳与竖直方向成θ 角，且重物下滑的速率为v 时，小车的速度为多少？ 解：方法一：虚拟重物M 在Δt 时间内从A 移过Δh 到达Ｃ的运动，如图（1）所示，这个运动可设想为两 个分运动所合成，即先随绳绕滑轮的中心轴O 点做圆周运动到B，位移为Δs1，然后将绳拉过Δs2到C． 1 若Δt 很小趋近于0，那么Δφ→0，则Δs1＝0，又OA＝OB，∠OBA＝β＝2 （180°－ Δφ)→90°．亦即Δs1近似⊥Δs2，故应有：Δs2＝Δh·cosθ ?s 2 因为?t = ?h ?t ·cosθ，所以v′＝v·cosθ 方法二：重物M 的速度v 的方向是合运动的速度方向，这个v 产生两个效果：一是使绳的这一端绕滑轮做顺时针方向的圆周运动；二是使绳系着重物的一端沿绳拉力的方向以速率v′运动，如图（2）所示，由图可知，v′＝v·cosθ． （1）（2） V 风对 θ

高中物理曲线运动综合复习测试题附答案详解

■专题测试 《曲线运动》专题测试卷（时间：90分钟，满分：120分） 班级姓名学号得分 一、选择题（本题共12小题。每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，有 的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选 错或不答的得0分。） 1．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，在同一 坐标系中作出两个分运动的v-t图象，如图1所示，则以下说法正确的是（） A．图线1表示水平方向分运动的v-t图线 B．图线2表示竖直方向分运动的v-t图线 C．t1时刻物体的速度方向与初速度方向夹角为45° D．若图线2的倾角为θ，当地重力加速度为g，则一定有g = θ tan 2．如图2所示，在地面上某一高度处将A球以初速度v1水平抛出，同时在A球正下 方地面处将B球以初速度v2斜向上抛出，结果两球在空中相遇，不计空气阻力，则两球从 抛出到相遇过程中（） A．A和B初速度的大小关系为v1＜ v2 B．A和B加速度的大小关系为a A＞ a B C．A做匀变速运动，B做变加速运动 D．A和B的速度变化相同 3．如图3所示，蹲在树枝上的一只松鼠看到一个猎人正在用枪水平对准它，就在子弹 出枪口时，松鼠开始运动，下述各种运动方式中，松鼠不能逃脱厄运而被击中的是(设树枝 足够高)： A．自由落下 B．竖直上跳 Ｃ．迎着枪口，沿AB方向水平跳离树枝 Ｄ．背着枪口，沿AC方向水平跳离树枝 4．在同一点O抛出的三个物体，做平抛运动的轨迹如图4所示，则 三个物体做平抛运动的初速度v A．v B、v C的关系和三个物体做平跑运动的 时间t A．t B、t C的关系分别是（） A．v A>v B>v C t A>t B>t C B．v A=v B=v C t A=t B=t C C．v At B>t C D．v A>v B>v C t A

力与曲线运动 专题卷(全国通用)

物理二轮力与曲线运动专题卷（全国通用） 1．(多选)如图1所示，照片中的汽车在水平公路上做匀速圆周运动．已知图中双向四车道的总宽度为15 m，内车道内边缘间最远的距离为150 m．假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍．g取10 m/s2，则汽车的运动( ) 图1 A．所受的合力可能为零 B．只受重力和地面支持力的作用 C．所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供 D．最大速度不能超过370m/s 2．(多选)2018年1月12日7时18分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭以“一箭双星”方式成功发射第26、27颗北斗导航组网卫星，两颗卫星属于中轨道卫星，运行于半径为10 354 km的圆形轨道上．卫星轨道平面与赤道平面成55°倾角．关于该卫星，以下说法正确的是( ) A．两颗卫星的周期相等、运行速率相等 B．两颗卫星均为通讯使用，故均为地球同步卫星 C．两颗卫星从地球上看是移动的，但每天经过特定的地区上空 D．两颗卫星的向心加速度小于地球表面的重力加速度 3．利用手机可以玩一种叫“扔纸团”的小游戏．如图2所示，游戏时，游戏者滑动屏幕将纸团从P点以速度v水平抛向固定在水平地面上的圆柱形废纸篓，纸团恰好沿纸篓的上边沿入篓并直接打在纸篓的底角．若要让纸团进入纸篓中并直接击中篓底正中间，下列做法可行的是( ) 图2 A．在P点将纸团以小于v的速度水平抛出

B ．在P 点将纸团以大于v 的速度水平抛出 C ．在P 点正上方某位置将纸团以小于v 的速度水平抛出 D ．在P 点正下方某位置将纸团以大于v 的速度水平抛出 4．演习时，在某一高度匀速飞行的战机在离目标水平距离s 时投弹，可以准确命中目标，现战机飞行高度减半，速度大小减为原来的2 3，要仍能命中目标，则战机投弹时离目标 的水平距离应为(不考虑空气阻力)( ) A.13s B.23s C.23s D.223 s 5．如图3所示，将小球从空中的A 点以速度v 0水平向右抛出，不计空气阻力，小球刚好擦过竖直挡板落在地面上的B 点．若使小球仍刚好擦过竖直挡板且落在地面上的B 点右侧，下列方法可行的是( ) 图3 A ．在A 点正上方某位置将小球以小于v 0的速度水平抛出 B ．在A 点正下方某位置将小球以大于v 0的速度水平抛出 C ．在A 点将小球以大于v 0的速度水平抛出 D ．在A 点将小球以小于v 0的速度水平抛出 6．如图4所示，一细线系一小球绕O 点在竖直面做圆周运动，a 、b 分别是轨迹的最高点和最低点，c 、d 两点与圆心等高，小球在a 点时细线的拉力恰好为0，不计空气阻力，则下列说法正确的是( ) 图4 A ．小球从a 点运动到b 点的过程中，先失重后超重 B ．小球从a 点运动到b 点的过程中，机械能先增大后减小 C ．小球从a 点运动到b 点的过程中，细线对小球的拉力先做正功后做负功 D ．小球运动到c 、d 两点时，受到的合力指向圆心 7．如图5甲，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O 在竖直面内做圆周运动，小球

高中物理曲线运动经典题型总结

专题五曲线运动 一、运动的合成和分解【题型总结】 1．速度的合成：（1）运动的合成和分解（2）相对运动的规律 乙地 甲乙 甲地 v v v+ = 例：一人骑自行车向东行驶，当车速为4m／s时，他感到风从正南方向吹来，当车速增加到7m／s时。他 感到风从东南方向（东偏南45o）吹来，则风对地的速度大小为（） A. 7m/s B. 6m／s C. 5m／s D. 4 m／s 解析：“他感到风从正南方向（东南方向）吹来”，即风相对车的方向是正南方向（东南方向）。而风相对地的速度方向不变，由此可联立求解。 解：∵θ=45°∴V风对车=7—4=3 m／s ∵ 风对地 车对地 风对车 V V V= + ∴V风对地=5 3 42 2= + m／s 答案：C 2．绳（杆）拉物类问题 ①绳（杆）上各点在绳（杆）方向 ．．．．．．上的速度相等 ②合速度方向：物体实际运动方向 分速度方向：沿绳（杆）伸（缩）方向：使绳（杆）伸（缩） 垂直于绳（杆）方向：使绳（杆）转动 例：如图所示，重物M沿竖直杆下滑，并通过绳带动小车m沿斜面升高．问：当滑轮右侧的绳与竖直方向成θ角，且重物下滑的速率为v时，小车的速度为多少？ 解：方法一：虚拟重物M在Δt时间内从A移过Δh到达Ｃ的运动，如图（1）所示，这个运动可设想为两个分运动所合成，即先随绳绕滑轮的中心轴O点做圆周运动到B，位移为Δs1，然后将绳拉过Δs2到C． 若Δt很小趋近于0，那么Δφ→0，则Δs1＝0，又OA＝OB，∠OBA＝β＝2 1 （180°－Δφ)→90°． 亦即Δs1近似⊥Δs2，故应有：Δs2＝Δh·cosθ 因为t h t s ? ? = ? ? 2 ·cosθ，所以v′＝v·cosθ 方法二：重物M的速度v的方向是合运动的速度方向，这个v产生两个效果：一是使绳的这一端绕滑轮做顺时针方向的圆周运动；二是使绳系着重物的一端沿绳拉力的方向以速率v′运动，如图（2）所示，由图可知，v′＝v·cosθ． （1）（2） V风对车 V风对地 V车对地 V风对车 θ

高一物理曲线运动练习题(含答案)

第五章 第一节 《曲线运动》练习题 一 选择题 １. 关于运动的合成的说法中，正确的是 （ ） A ．合运动的位移等于分运动位移的矢量和 B ．合运动的时间等于分运动的时间之和 C ．合运动的速度一定大于其中一个分运动的速度 D ．合运动的速度方向与合运动的位移方向相同 A 此题考查分运动与合运动的关系，D 答案只在合运动为直线时才正确 ２. 物体在几个力的作用下处于平衡状态，若撤去其中某一个力而其余力的性质（大小、方向、作用点）不变，物 体的运动情况可能是 （ ） A ．静止 B ．匀加速直线运动 C ．匀速直线运动 D ．匀速圆周运动 B 其余各力的合力与撤去的力等大反向，仍为恒力。 ３.某质点做曲线运动时 （AD ） A.在某一点的速度方向是该点曲线的切线方向 B.在任意时间内，位移的大小总是大于路程 C.在某段时间里质点受到的合外力可能为零 D.速度的方向与合外力的方向必不在同一直线上 4 精彩的F 1赛事相信你不会陌生吧!车王舒马赫在2005年以8000万美元的年收入高居全世界所有运动员榜首。在观众感觉精彩与刺激的同时，车手们却时刻处在紧张与危险之中。这位车王在一个弯道上突然高速行驶的赛车后轮脱落，从而不得不遗憾地退出了比赛。关于脱落的后轮的运动情况，以下说法正确的是（ C ） A. 仍然沿着汽车行驶的弯道运动 B. 沿着与弯道垂直的方向飞出 C. 沿着脱离时，轮子前进的方向做直线运动，离开弯道 D. 上述情况都有可能 5.一个质点在恒力F 作用下，在xOy 平面内从O 点运动到A 点的轨迹如图所示，且在A 点的速度方向与x 轴平行， 则恒力F 的方向不可能（ ） A.沿x 轴正方向 B.沿x 轴负方向 C.沿y 轴正方向 D.沿y 轴负方向 ABC 质点到达A 点时，Vy=0，故沿y 轴负方向上一定有力。 6在光滑水平面上有一质量为2kg 2N 力水平旋转90o，则关于物体运动情况的叙述正确的是（BC ） A. 物体做速度大小不变的曲线运动 B. 物体做加速度为在2m/s 2的匀变速曲线运动 C. 物体做速度越来越大的曲线运动 D. 物体做非匀变速曲线运动，其速度越来越大 解析：物体原来所受外力为零，当将与速度反方向的2N 力水平旋转90o后其受力相当于如图所示，其中，是F x 、F y 的合力，即F=22N ，且大小、方向都不变，是恒力，那么物体的加速度为2 22== m F a m /s 2=2m /s 2恒定。又因为F 与v 夹角<90o，所以物体做速度越来越大、加速度恒为2m /s 2的匀变速曲线运动，故正确答案是B 、C 两 项。 7. 做曲线运动的物体，在运动过程中一定变化的物理量是（ ） A.速度 B.加速度 C.速率 D.合外力 A 曲线运动的几个典型例子是匀变速曲线运动像平抛和匀速圆周运动，故 B 、 C 、 D 均可不变化，但速度一定变化。 8. 关于合力对物体速度的影响，下列说法正确的是（ABC ） O A x y

(江苏专用)2020高考物理二轮复习第一部分专题一力与运动第三讲力与曲线运动——课前自测诊断卷

第三讲力与曲线运动 ——课前自测诊断卷 考点一运动的合成与分解 1.[考查运动的合成与运动轨迹分析] (2019·苏北三市一模)如图所示，一块可升降白板沿墙壁竖直向上做 匀速运动，某同学用画笔在白板上画线，画笔相对于墙壁从静止开始水平 向右先匀加速，后匀减速直到停止。取水平向右为x轴正方向，竖直向下 为y轴正方向，则画笔在白板上画出的轨迹可能为( ) 解析：选D 由题意可知，画笔相对白板竖直方向向下做匀速运动，水平方向先向右做匀加速运动，根据运动的合成和分解可知此时画笔做曲线运动，由于合力向右，则曲线向右弯曲，然后水平方向向右做减速运动，同理可知轨迹仍为曲线，由于合力向左，则曲线向左弯曲，故选项D正确，A、B、C错误。 2．[考查速度的分解] 如图所示，在水平力F作用下，物体B沿水平面向右运动， 物体A恰匀速上升，那么以下说法正确的是( ) A．物体B正向右做匀减速运动 B．物体B正向右做加速运动 C．地面对B的摩擦力减小 D．斜绳与水平方向成30°时，v A∶v B＝3∶2 解析：选D 将B的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿 绳子方向上的分速度等于A的速度，如图所示，根据平行四边形定则有 v B cos α＝v A，所以v B＝v A cos α ，当α减小时，物体B的速度减小，但 B不是匀减速运动，选项A、B错误；在竖直方向上，对B有mg＝F N＋F T sin α，F T＝m A g，α减小，则支持力F N增大，根据F f＝μF N可知摩擦力F f增大，选项C错误；根据v B cos α＝v A，斜绳与水平方向成30°时，v A∶v B＝3∶2，选项D正确。 3．[考查小船渡河问题] [多选]小船横渡一条两岸平行的河流，水流速度与河岸平行，船相 对于水的速度大小不变，船头始终垂直指向河岸，小船的运动轨迹如图 虚线所示。则小船在此过程中( ) A．做匀变速运动

高中物理曲线运动经典题型总结-(1)

专题 曲线运动 一、运动的合成和分解 【题型总结】 1．合力与轨迹的关系 如图所示为一个做匀变速曲线运动质点的轨迹示意图，已知在B 点的速度与加速度相互垂直，且质点的运动方向是从A 到E ，则下列说法中正确的是( ) A ．D 点的速率比C 点的速率大 B ．A 点的加速度与速度的夹角小于90° C ．A 点的加速度比D 点的加速度大 D ．从A 到D 加速度与速度的夹角先增大后减小 2．运动的合成和分解 例：一人骑自行车向东行驶，当车速为4m ／s 时，他感到风从正南方向吹来，当车速增加到7m ／s 时。他感到风从东南方向（东偏南45o）吹来，则风对地的速度大小为（ ） A. 7m/s B. 6m ／s C. 5m ／s D. 4 m ／s 3．绳（杆）拉物类问题 例：如图所示，重物M 沿竖直杆下滑，并通过绳带动小车m 沿斜面升高．问：当滑轮右侧的绳与竖直方向成θ角，且重物下滑的速率为v 时，小车的速度为多少？ 练习1：一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B ，如图所示，设汽车和重物的速度的大小分别为B A v v ,，则（ ） A 、 B A v v = B 、B A v v ? C 、B A v v ? D 、重物B 的速度逐渐增大 4．渡河问题 例1：在抗洪抢险中，战士驾驶摩托艇救人，假设江岸是平直的，洪水沿江向下游流去，水流速度为v 1，摩托艇在静水中的航速为v 2,战士救人的地点A 离岸边最近处O 的距离为d ，如战士想在最短时间内将人送上岸，则摩托艇登陆的地点离O 点的距离为( ) 例2：某人横渡一河流，船划行速度和水流动速度一定，此人过河最短时间为了T 1；若此船用最短的位移过河，则需时间为T 2，若船速大于水速，则船速与水速之比为（ ） (A) (B) (C) (D) 【巩固练习】 1、 一个劈形物体M ，各面都光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一个 光滑小球m ，劈形物体由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（ ） M m

高中物理曲线运动知识点归纳

高中物理曲线运动知识点归纳 第一章曲线运动 （一）曲线运动的位移 研究物体的运动时，坐标系的选取十分重要.在这里选择平面直角坐标系．以抛出点为坐标原点，以抛出时物体的初速度v 0方向为x 轴的正方向，以竖直方向向下为y 轴的正方向，如下图所示． 当物体运动到A 点时，它相对于抛出点O 的位移是OA ，用l 表示. 由于这类问题中位移矢量的方向在不断变化，运算起来很不方便，因此要尽量用它在坐标轴方向的分矢量来表示它. 由于两个分矢量的方向是确定的，所以只用A 点的坐标(x A 、y A )就能表示它，于是使问题简化. （二）曲线运动的速度 1、曲线运动速度方向：做曲线运动的物体，在某点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向． 2．对曲线运动速度方向的理解 如图所示， AB 割线的长度跟质点由A 运动到B 的时间之比，即v ＝Δx AB Δt ， 等于AB 过程中平均速度的大小，其平均速度的方向由A 指向B .当B 非常非常接近A 时，AB 割线变成了过A 点的切线，同时Δt 变为极短的时间，故AB 间的平均速度近似等于A 点的瞬时速度，因此质点在A 点的瞬时速度方向与过A 点的切线方向一致． （三）曲线运动的特点 1、曲线运动是变速运动：做曲线运动的物体速度方向时刻在发生变化，所以曲线运动是变速运动．（曲线运动是变速运动，但变速运动不一定是曲线

运动） 2、做曲线运动的物体一定具有加速度 曲线运动中速度的方向(轨迹上各点的切线方向)时刻在发生变化，即物体的运动状态时刻在发生变化，而力是改变物体运动状态的原因，因此，做曲线运动的物体所受合力一定不为零，也就一定具有加速度．（说明：曲线运动是变速运动，只是说明物体具有加速度，但加速度不一定是变化的，例如，抛物运动都是匀变速曲线运动．） （四）物体做曲线运动的条件： 物体所受的合外力的方向与速度方向不在同一直线上，也就是加速度方向与速度方向不在同一直线上．（只要物体的合外力是恒力，它一定做匀变速运动，可能是直线运动，也可能是曲线运动） 当物体受到的合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体做曲线运动的速率将增大；当物体受到的合外力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体做曲线运动的速率将减小；当物体受到的合外力方向与速度的方向垂直时，该力只改变速度方向，不改变速度的大小． （五）曲线运动的轨迹 做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指一方弯曲， 若已知物体的运动轨迹，可判断出物体所受合力的大致方 向．速度和加速度在轨迹两侧，轨迹向力的方向弯曲，但不会达到力的方向．（六）运动的合成与分解的方法 1、合运动与分运动的定义 如果物体同时参与了几个运动，那么 物体实际发生的运动就是合运动，那几个

第3讲 力与曲线运动

学科: 物理年级：高三 本周教学内容：第3讲力与曲线运动 考纲要求 1.理解和掌握万有引力定律，理解重力是由于地球吸引而使物体受到的力，掌握重心的概念。 2.熟练应用牛顿运动定律分析圆周运动中的向心力，并对由一直线上力提供向心力的实例能定量计算。 3.应用牛顿运动定律和圆周运动知识分析人造卫星运动规律，并理解第一宇宙速度的运算方法，了解开普勒三定律和天体运动的基本规律。 4.了解物体作一般曲线运动的动力学规律，并能定性分析一般曲线运动问题。 知识结构 热点导析 1. 匀变速曲线运动和非匀变曲线运动的区别：加速度方向与速度方向不共线是曲线运动的共同特点，且加速度矢量恒定，则物体做匀变速曲线运动；加速度矢量变化，则物体做 非匀速曲线运动。平抛、斜抛运动属匀变速曲线运动（恒），一切圆周运动均为变速曲线

运动（方向一定变）。 2.皮带轮传动系统中各点v 线、a 向、ω大小关系：在同一个圆盘上各点（或同一个球体上各点）ω等，a 向与r 成正比；在同一圆周上或同一皮带轮上各点v 等，a 向与r 成反比。 3.解答圆周运动动力学问题，首先必须明确研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，以便确定向心力的方向和半径的大小。例如地球绕地轴自转，非赤道平面上的点做圆周运动的圆心不是地心，而是圆平面与地轴的交点。再如：带电粒子在匀强磁场中的圆周运动必须据特殊点作出有关半径和圆心，并据几何关系求出半径的大小。其次必须明确向心力是按效果来命名的力，它不是受力分析中的新的力，而是一个力或某几个力的合力。最后对圆周运动过程中的临界问题应加以分析，轻杆、轻绳、光滑轨道等名词属隐含条件。 4.应用万有引力定律和牛顿运动定律分析天体运动规律 万有引力提供向心力是动力学知识在圆周运动中的具体应用。F 引=G 2 r mM 为提供的向心力，F 向=m r v 2 =m ω2r 为需要的向心力。两者相等即把天体的运动看成是匀速圆周运动。 5.重力、万有引力、向心力间的关系 万有引力是形成地面物体所有客观存在重力的主要原因，因为地球自转对物体影响不大，所以近似可以认为物体重力和地球对物体的万有引力相等，所以有g 0=2 0R GM ，但事实地球上物体所受万有引力是地球上物体所受重力和绕地自转向心力的合力，三者本质含义不同。而太空中环绕地球转动的物体所受的万有引力、重力和向心力是完全相同意义的。 6.随地球自转的向心加速度和环绕地球运动的向心加速度的本质区别 物体随地球自转的向心加速度是由地面上物体所受万有引力的一小部分提供的，对应的周期为24小时，环绕地球表面运行的向心加速度是由该物体所受的全部万有引力提供的，对应的近地卫星周期为八十几分钟。 7.卫星的发射速度和运行速度 由公式gr r GM ==ν运算得到的为运行速度，随轨道变高，υ越小，但发射高空卫星要克服地球引力做功，表面看同质量的高空卫星比低空卫星具有较小的动能，但具有更大的势能，所以发射高空卫星需更大的发射速度。 8.解答天体运动类问题，涉及数值都较大，所以必须先进行字母运算，再进行数值计算。 典型例析 【例1】 宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球。经过时间t ，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点间的距离为L 。若抛出时将初速度增大到2倍，则抛出点与落地之间的距离为3L 。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R ，万

高中物理必修二__第一章曲线运动知识点归纳

必修二知识点第一章曲线运动（一）曲线运动的位移 研究物体的运动时，坐标系的选取十分重要.在这里选择平面直角坐标系．以抛出点为 坐标原点，以抛出时物体的初速度v0方向为x轴的正方向，以竖直方向向下为y轴的正方向，如下图所示． 当物体运动到A点时，它相对于抛出点O的位移是OA，用l表示. 由于这类问题中位移矢量的方向在不断变化，运算起来很不方便，因此要尽量用它在坐标轴方向的分矢量来表示 它. 由于两个分矢量的方向是确定的，所以只用A点的坐标(x A、y A)就能表示它，于是使问题简化. （二）曲线运动的速度 1、曲线运动速度方向：做曲线运动的物体，在某点的速度方向，沿曲线在这一点的切 线方向． 2．对曲线运动速度方向的理解 如图所示， AB割线的长度跟质点由A运动到B的时间之比，即v＝Δx AB Δt ，等于AB 过程中平均速度的大小，其平均速度的方向由A指向B.当B非常非常接近A时，AB割线变成了过A点的切线，同时Δt变为极短的时间，故AB间的平均速度近似等于A点的瞬时速度，因此质点在A点的瞬时速度方向与过A点的切线方向一致．（三）曲线运动的特点 1、曲线运动是变速运动：做曲线运动的物体速度方向时刻在发生变化，所以曲线运动是变速运动．（曲线运动是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动） 2、做曲线运动的物体一定具有加速度 曲线运动中速度的方向(轨迹上各点的切线方向)时刻在发生变化，即物体的运动状态时刻在发生变化，而力是改变物体 运动状态的原因，因此，做曲线运动的物体所受合力一定不为零，也就一定具有加速度．（说明：曲线运动是变速运动，只是 说明物体具有加速度，但加速度不一定是变化的，例如，抛物运动都是匀变速曲线运动．） （四）物体做曲线运动的条件： 物体所受的合外力的方向与速度方向不在同一直线上，也就是加速度方向与速度方向不在同一直线上．（只要物体的合外力是恒力，它一定做匀变速运动，可能是直线运动，也可能是曲线运动） 当物体受到的合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体做曲线运动的速率将增大；当物体受到的合外力方向与速度 方向的夹角为钝角时，物体做曲线运动的速率将减小；当物体受到的合外力方向与速度的方向垂直时，该力只改变速度方向， 不改变速度的大小． （五）曲线运动的轨迹 做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指一方弯曲，若已知物体的运动轨迹，可判断出物 体所受合力的大致方向．速度和加速度在轨迹两侧，轨迹向力的方向弯曲，但不会达到力的方 向． （六）运动的合成与分解的方法

专题复习-力与曲线运动

北京四中 审稿：李井军责编:周建勋 专题复习－力与曲线运动 知识点能力点回顾 复习策略： 曲线运动、曲线运动的条件及其应用历来是高考的重点、难点和热点，它不仅涉及力学中的一般的曲线运动、平抛运动、圆周运动，还常常涉及天体运动问题，带电粒子在电场、磁场或复合场中的运动问题，动力学问题，功能问题，动量和冲量问题。本章知识多以现实生活中的问题（如体育竞技，军事上的射击，交通运输等）和空间技术（如航空航天）等立意命题，体现了应用所学知识对自然现象进行系统的分析和多角度、多层次的描述，突出综合应用知识的能力。本章高考几乎年年有题年年新，那么“新”在什么地方呢？“新”主要表现在：情景新、立意新、知识新、学科渗透新，新题虽然难度往往不大，但面孔生疏。难题和新题都要有丰厚的基础知识、丰富的解题经验和灵活的解题能力。不过万变不离其宗，在每一章节都有典型的习题，在题型的解题方法和规律上下功夫，在复习的过程中有意识注意各题型之间的区别、联系和渗透，就能够做到“任凭风浪起，稳坐钓鱼台”。 知识要求： 一、物体做曲线运动的条件和特点 1.当物体所受合外力（或加速度）的方向与物体的速度方向不在一条直线上时物体将做曲线运动 2. 曲线运动的特点： ①在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向。 ②曲线运动是变速运动，这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。 ③做曲线运动的质点，其所受的合外力一定不为零，一定具有加速度。 3.物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的，由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成；由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解。 运动的合成与分解基本关系： ①分运动的独立性； ②运动的等效性（合运动和分运动是等效替代关系，不能并存）； ③运动的等时性； ④运动的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则）。 二、恒力作用下的匀变速曲线运动 1.恒力作用下的曲线运动，物体的加速度大小和方向都恒定不变，是匀变速运动。物体有初速度，而且初速度的方向与物体的加速度方向不在同一条直线上。

专题03 力与曲线运动【练】-2021年高考物理二轮讲练测原卷版

第一部分力与运动 专题03 力与曲线运动【练】 1.(2020·江西上饶市重点中学六校第一次联考)下列关于运动和力的叙述中，正确的是() A．做曲线运动的物体，其加速度方向一定是变化的 B．物体做圆周运动，所受的合力一定是向心力 C．物体所受合力恒定，该物体速率随时间一定均匀变化 D．物体运动的速率在增加，所受合力一定做正功 2.(2020·江西宜春市第一学期期末)如图所示是物体在相互垂直的x方向和y方向运动的v－t图象．以下判断正确的是() A．在0～1 s内，物体做匀速直线运动 B．在0～1 s内，物体做匀变速直线运动 C．在1～2 s内，物体做匀变速直线运动 D．在1～2 s内，物体做匀变速曲线运动 3．(2020·吉林省实验中学模拟)如图所示，在水平力F作用下，物体B沿水平面向右运动，物体A恰匀速上升。以下说法正确的是() A．物体B正向右做匀减速运动B．物体B正向右做加速运动

C ．地面对B 的摩擦力减小 D ．斜绳与水平方向成30°时，v A ∶v B ＝3∶2 4.(多选)(2020·河南洛阳重点中学大联考)如图所示，在同一竖直面内，小球a 、b 从高度不同的两点，分别以初速度v a 和v b 沿水平方向先后抛出，恰好同时落到地面上的P 点，P 点到两抛出点水平距离相等，并且落到P 点时两球的速度互相垂直。若不计空气阻力，则( ) A ．小球a 比小球b 先抛出 B ．初速度v a 小于v b C ．小球a 、b 抛出点距地面高度之比为v b ∶v a D ．初速度v a 大于v b 5．(2020·济宁质检)如图所示，倾角为θ的斜面体固定在水平面上，两个可视为质点的小球甲和乙分别沿水平方向抛出，两球的初速度大小相等，已知甲的抛出点为斜面体的顶点，经过一段时间两球落在斜面上的A 、B 两点后不再反弹，落在斜面上的瞬间，小球乙的速度与斜面垂直。忽略空气的阻力，重力加速度为g 。则下列选项正确的是( ) A ．甲、乙两球在空中运动的时间之比为tan 2θ∶1 B ．甲、乙两球下落的高度之比为2tan 2θ∶1 C ．甲、乙两球的水平位移之比为tan θ∶1 D ．甲、乙两球落在斜面上瞬间的速度与水平面夹角的正切值之比为2tan 2θ∶1 6.(2020·重庆市部分区县第一次诊断)一河流两岸平行，水流速率恒定为v 1，某人划船过河，船相对静水的速率为v 2，且v 2>v 1。设人以最短的时间t 1过河时，渡河的位移为d 1；以最短的位移d 2过河时，所用的时间为t 2。下列说法正确的是( ) A ．t 1t 2＝v 21v 22，d 1d 2＝v 21v 22 B ．t 1t 2＝v 22v 21，d 2d 1＝v 21v 22 C ．t 1t 2＝1－v 21v 22，d 1d 2＝1＋v 21v 22 D ．t 1t 2＝1－v 22v 21，d 2d 1＝1＋v 21v 22

高中物理曲线运动经典习题30道-带答案

一．选择题（共25小题） 1．（2015春?苏州校级月考）如图所示，在水平地面上做匀速直线运动的汽车，通过定滑轮用绳子吊起一个物体，若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2，则下面说法正确的是（） A．物体做匀速运动，且v2=v1B．物体做加速运动，且v2＞v1 C．物体做加速运动，且v2＜v1D．物体做减速运动，且v2＜v1 2．（2015春?潍坊校级月考）如图所示，沿竖直杆以速度v为速下滑的物体A，通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B，细绳与竖直杆间的夹角为θ，则以下说法正确的是（） A．物体B向右做匀速运动B．物体B向右做加速运动 C．物体B向右做减速运动D．物体B向右做匀加速运动 3．（2014?蓟县校级二模）如图所示，绕过定滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一物体A，A的重力为G，若小车沿水平地面向右匀速运动，则（） A．物体A做加速运动，细绳拉力小于G B．物体A做加速运动，细绳拉力大于G C．物体A做减速运动，细绳拉力大于G D．物体A做减速运动，细绳拉力小于G 4．（2014秋?鸡西期末）如图所示，用绳跨过定滑轮牵引小船，设水的阻力不变，则在小船匀速靠岸的过程中（） A．绳子的拉力不断增大B．绳子的拉力不变 C．船所受浮力增大D．船所受浮力变小 5．（2014春?邵阳县校级期末）人用绳子通过动滑轮拉A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，求A物体实际运动的速度是（） A．v0sinθB．C．v0cosθD． 6．（2013秋?海曙区校级期末）如图中，套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连．由于B的质量较大，故在释放B后，A将沿杆上升，当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时，其上升速度V1≠0，若这时B的速度为V2，则（）

高中物理专题复习 曲线运动

曲线运动 单元切块： 按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：运动的合成和分解、平抛运动；圆周运动；其中重点是平抛运动的分解方法及运动规律、匀速圆周运动的线速度、角速度、向心加速度的概念并记住相应的关系式。难点是牛顿定律处理圆周运动问题。 运动的合成与分解 平抛物体的运动 教学目标： 1．明确形成曲线运动的条件（落实到平抛运动和匀速圆周运动）； 2．理解和运动、分运动，能够运用平行四边形定则处理运动的合成与分解问题。 3．掌握平抛运动的分解方法及运动规律 4．通过例题的分析，探究解决有关平抛运动实际问题的基本思路和方法，并注意到相 关物理知识的综合运用，以提高学生的综合能力． 教学重点：平抛运动的特点及其规律 教学难点：运动的合成与分解 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程： 一、曲线运动

1．曲线运动的条件：质点所受合外力的方向（或加速度方向）跟它的速度方向不在同一直线上。 当物体受到的合力为恒力（大小恒定、方向不变）时，物体作匀变速曲线运动，如平抛运动。 当物体受到的合力大小恒定而方向总跟速度的方向垂直，则物体将做匀速率圆周运动．（这里的合力可以是万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、弹力——绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转、重力与弹力的合力——锥摆、静摩擦力——水平转盘上的物体等．） 如果物体受到约束，只能沿圆形轨道运动，而速率不断变化——如小球被绳或杆约束着在竖直平面内运动，是变速率圆周运动．合力的方向并不总跟速度方向垂直． 2．曲线运动的特点：曲线运动的速度方向一定改变，所以是变速运动。需要重点掌握的两种情况：一是加速度大小、方向均不变的曲线运动，叫匀变速曲线运动，如平抛运动，另一是加速度大小不变、方向时刻改变的曲线运动，如匀速圆周运动。 二、运动的合成与分解 1．从已知的分运动来求合运动，叫做运动的合成，包括位移、速度和加速度的合成，由于它们都是矢量，所以遵循平行四边形定则。重点是判断合运动和分运动，这里分两种情况介绍。 一种是研究对象被另一个运动物体所牵连，这个牵连指的是相互作用的牵连，如船在水上航行，水也在流动着。船对地的运动为船对静水的运动与水对地的运动的合运动。一般地，物体的实际运动就是合运动。 第二种情况是物体间没有相互作用力的牵连，只是由于参照物的变换带来了运动的合成问题。如两辆车的运动，甲车以v甲＝8 m／s的速度向东运动，乙车以v乙＝8 m／s的速度向北运动。求甲车相对于乙车的运动速度v甲对乙。 2．求一个已知运动的分运动，叫运动的分解，解题时应按实际“效果”分解，或正交分解。 3．合运动与分运动的特征： ①等时性：合运动所需时间和对应的每个分运动时间相等 ②独立性：一个物体可以同时参与几个不同的分运动，各个分运动独立进行，互不影响。 4．物体的运动状态是由初速度状态（v0）和受力情况（F合）决定的，这是处理复杂运动的力和运动的观点.思路是：

问题专题：力与曲线运动

问题专题：力与曲线运动 学习目标 1、再熟悉曲线运动的特点和描述曲线运动相关物理量 2、掌握平抛运动和圆周运动两种运动模型及相关规律 3、熟练应用万有引力定律解决天体运动问题 学习方法 合作探究、独立作业、小组讨论、师生归纳、整理巩固 学习过程 活动一：师生合作探究下列问题，归纳总结出相关知识点和处理问题的方法 探究1：一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速 率是递减的。关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是（虚线是曲线在b点的 切线）（） 题后反思 探究2：如图所示，水平路面上匀速运动的小车支架上有三个完全相同的小球A、B、C， 当小车遇到障碍物D时，立即停下来，三个小球同时从支架上抛出，落到水平面上。已知三 个小球的高度差相等，即h A-h B=h B-h C,下列说法中正确的是（） A．三个小球落地的时间差与车速无关 B．三个小球落地的间隔距离L1和L2与车速无关 C．A、B小球落地的间隔距离L1与车速成正比 D．三个小球落地的间隔距离L1=L2 题后反思 探究3：2011年1月11日12时50分，歼20在成都实现首飞，历时l8分钟，这标志 着我国隐形战斗机的研制工作掀开了新的一页．如图所示，隐形战斗机在竖直平面内作横8 字形飞行表演，飞行轨迹为1→2→3→4→5→6→1，如果飞行员体重为G，飞行圆周半径为 R，速率恒为v，在A、B、C、D四个位置上，飞机座椅或保险带对飞行员的作用力分别为 N A、N B、N C、N D，关于这四个力的大小关系正确的是（） h A h B h C A A B B C C D L1 L2 v0

高中物理曲线运动经典习题道带答案

一．选择题（共25小题）1．（2015春?苏州校级月考）如图所示，在水平地面上做匀速直线运动的汽车，通过定滑轮用绳子吊起一个物体，若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2，则下面说法正确的是（） A．物体做匀速运动，且v2=v1B．物体做加速运动，且v2＞v1 C．物体做加速运动，且v2＜v1D．物体做减速运动，且v2＜v1 2．（2015春?潍坊校级月考）如图所示，沿竖直杆以速度v为速下滑的物体A，通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B，细绳与竖直杆间的夹角为θ，则以下说法正确的是（） A．物体B向右做匀速运动B．物体B向右做加速运动 C．物体B向右做减速运动D．物体B向右做匀加速运动3．（2014?蓟县校级二模）如图所示，绕过定滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一物体A，A的重力为G，若小车沿水平地面向右匀速运动，则（） A．物体A做加速运动，细绳拉力小于G B．物体A做加速运动，细绳拉力大于G C．物体A做减速运动，细绳拉力大于G D．物体A做减速运动，细绳拉力小于G 4．（2014秋?鸡西期末）如图所示，用绳跨过定滑轮牵引小船，设水的阻力不变，则在小船匀速靠岸的过程中（） A．绳子的拉力不断增大B．绳子的拉力不变 C．船所受浮力增大D．船所受浮力变小 5．（2014春?邵阳县校级期末）人用绳子通过动滑轮拉A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，求A物体实际运动的速度是（）

A．v0sinθB．C．v0cosθD． 6．（2013秋?海曙区校级期末）如图中，套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连．由于B的质量较大，故在释放B后，A将沿杆上升，当A 环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时，其上升速度V1≠0，若这时B的速度为V2，则（） A．V2=V1B．V2＞V1C．V2≠0D．V2=0 7．（2015?普兰店市模拟）做平抛运动的物体，在水平方向通过的最大距离取决于（） A．物体的高度和受到的重力 B．物体受到的重力和初速度 C．物体的高度和初速度 D．物体受到的重力、高度和初速度 8．（2015?云南校级学业考试）关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是（）A．物体只受重力的作用，是a=g的匀变速运动 B．初速度越大，物体在空中运动的时间越长 C．物体落地时的水平位移与初速度无关 D．物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关 9．（2014?陕西校级模拟）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．B．C．t anθD．2tanθ10．（2011?广东）如图所示，在网球的网前截击练习中，若练习者在球网正上方距地面H处，将球以速度v沿垂直球网的方向击出，球刚好落在底线上，已知底线到网的距离为L，重力加速度取g，将球的运动视作平抛运动，下列表述正确的是（）

高中物理曲线运动练习题及答案

高中物理曲线运动练习题及答案 一、高中物理精讲专题测试曲线运动 1．如图，光滑轨道abcd 固定在竖直平面内，ab 水平，bcd 为半圆，在b 处与ab 相切．在直轨道ab 上放着质量分别为m A =2kg 、m B =1kg 的物块A 、B （均可视为质点），用轻质细绳将A 、B 连接在一起，且A 、B 间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接），其弹性势能E p =12J ．轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量M =2kg 、长L =0.5m 的小车，小车上表面与ab 等高．现将细绳剪断，之后A 向左滑上小车，B 向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d 处．已知A 与小车之间的动摩擦因数μ满足0.1≤μ≤0.3，g 取10m /s 2，求 （1）A 、B 离开弹簧瞬间的速率v A 、v B ； （2）圆弧轨道的半径R ； （3）A 在小车上滑动过程中产生的热量Q （计算结果可含有μ）． 【答案】（1）4m/s （2）0.32m(3) 当满足0.1≤μ<0.2时，Q 1=10μ ；当满足0.2≤μ≤0.3 时， 22111 ()22A A m v m M v -+ 【解析】 【分析】 （1）弹簧恢复到自然长度时，根据动量守恒定律和能量守恒定律求解两物体的速度； （2）根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧轨道的半径R ； （3）根据动量守恒定律和能量关系求解恰好能共速的临界摩擦力因数的值，然后讨论求解热量Q. 【详解】 （1）设弹簧恢复到自然长度时A 、B 的速度分别为v A 、v B ， 由动量守恒定律： 0=A A B B m v m v - 由能量关系：22 11=22 P A A B B E m v m v - 解得v A =2m/s ；v B =4m/s （2）设B 经过d 点时速度为v d ，在d 点：2d B B v m g m R = 由机械能守恒定律：22d 11=222 B B B B m v m v m g R +? 解得R=0.32m （3）设μ=μ1时A 恰好能滑到小车左端，其共同速度为v,由动量守恒定律： =()A A A m v m M v +由能量关系：()2 211122 A A A A m gL m v m M v μ= -+ 解得μ1=0.2

江苏省徐州市2020届高考物理二轮复习 专题3力与曲线运动导学案(无答案)

(专题 3 力与曲线运动) 1.如图所示，绳子的一端固定在O 点，另一端拴一重物在光滑水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是( ) A.转速相同时，绳短的容易断 B.周期相同时，绳短的容易断 C.线速度大小相等时，绳短的容易断 D.线速度大小相等时，绳长的容易断 2.如图所示的实验装置中，小球 A、B 完全相同。用小锤轻击弹性金属片，A 球沿水平方向抛出，同时 B 球被松开，自由下落，实验中两球同时落地。图 2 中虚线1、 2 代表离地高度不同的两个水平面，下列说法正确的是 ( ) A.A 球从面 1 到面 2 的速度变化等于 B 球从面 1 到面 2 的速度

变化 B.A 球从面 1 到面 2 的速度变化等于 B 球从面 1 到面 2 的速率变化 C.A 球从面 1 到面 2 的速度变化大于 B 球从面 1 到 面 2 的速率变化 D.A 球从面 1 到面 2 的动能变化大于 B 球从面 1 到面 2 的动能变化 3.(多选)如图所示，两质量相等的卫星 A、B 绕地球做匀速圆周运动，用 R、T、 E k、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列说法中正确的有( )

R R T T A.T A ＞T B B.E kA ＞E kB 3 3 A B C.S A ＝S B D. ＝ 2 2 A B 4.如图所示，竖直平面内光滑圆轨道外侧，一小球以某一水平速度 v0 从最高点 A 出发沿圆轨道运动，至 B 点时脱离轨道，最终落在水平面上的 C 点，不计空气阻 力。下列说法中正确的是( ) A.在 A 点时，小球对圆轨道压力等于其重力 B.在 B 点时，小球的加速度方向指向圆心 C.A 到 B 过程中，小球水平方向的加速度先增大后减小 D.A 到 C 过程中，小球的机械能不守恒 5.一小船在静水中的速度为 3 m /s ，它在一条河宽 150 m 、水流速度为 4 m /s 的 河流中渡河，则该小船( ) A.能到达正对岸 B.渡河的时间可能少于 50 s C.以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为 200 m D.以最短位移渡河时，位移大小为 150 m 6.在杂技表演中，猴子由静止开始沿竖直杆向上做加速度为 a 的匀加速运动，同 时人顶着直杆以速度 v 0 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 x ，如图 5 所示。关于猴子的运动情况，下列说法 正确的是( )