（山东专用）2020届高考物理一轮复习 专题四 曲线运动课件

专题四曲线运动高考物理(山东专用)A组山东省卷、课标Ⅰ卷题组五年高考考点一运动合成与分解、抛体运动1.(2015山东理综,14,6分)距地面高5m的水平直轨道上A、B两点相距2m,在B点用细线悬挂一小球,离地高度为h,如图。小车始终以4m/s的速度沿轨道匀速运动,经过A点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下,小车运动至B点时细线被轧断,最后两球同时落地。不计空气阻力,取重力加速度的大小g=10m/s2。可求得h等于 () A.1.25mB.2.25mC.3.75mD.4.75m答案A小车由A运动到B的时间为 s=0.5s,对左侧小球,5m= gt2,对右侧小球,h= g(t-0.5s)2,解得h=1.25m,所以A正确。2412122.(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本题考查对平抛运动的理解。忽略空气的影响时,乒乓球只受重力作用,球被水平射出后做平抛运动。由于在竖直方向上做自由落体运动,则h= gt2,下落时间t= ,t∝ ,故A、D错误。由vy=gt=g· = ,可知B错误。在水平方向上有x=v0t,x相同时,t∝ ,故C正确。122hgh2hg2hg01v解题关键①平抛运动是曲线运动,轨迹为抛物线,可以分解为竖直方向上的自由落体运动(满足h= gt2和vy=gt)和水平方向上的匀速直线运动(满足x=v0t)。②做平抛运动时物体运动时间由下落高度决定,运动的水平距离x=v0· ,由初速度v0和下落高度共同决定。122hg3.(2015课标Ⅰ,18,6分,0.528)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.  vL1 B.  v 12L6gh6gh14Lgh2212(4)6LLghC.  v  D.  v  12L6gh122212(4)6LLgh14Lgh122212(4)6LLgh答案D乒乓球做平抛运动,落到右侧台面上时经历的时间t1满足3h= g 。当v取最大值时其水平位移最大,落点应在右侧台面的台角处,有vmaxt1= ,解得vmax=  ;当v取最小值时其水平位移最小,发射方向沿正前方且恰好擦网而过,此时有3h-h= g , =vmint2,解得vmin=  。故D正确。1221t2221()2LL122212(4)6LLgh1222t12L14Lgh温馨提示①以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,不计空气阻力,则乒乓球做平抛运动。②发射的位置和高度一定,说明若能落在台面上,则运动时间一定,且最大的水平位移为 。③若球恰好擦网而过,则下落2h的高度,水平位移最小为 。④平抛运动的飞行时间由高度决定,而飞行距离由高度和初速度共同决定,当高度一定时,则由初速度决定。22212LL12L评析本题以体育运动项目为背景考查了平抛运动,问题涉及临界与极值,很好地考查了考生的分析与推理、理解与运算等多种能力,试题难度为中等偏上,实为一道有能力区分度的好题。4.(2011山东理综,24,15分)如图所示,在高出水平地面h=1.8m的光滑平台上放置一质量M=2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A,其右段长度l1=0.2m且表面光滑,左段表面粗糙。在A最右端放有可视为质点的物块B,其质量m=1kg,B与A左段间动摩擦因数μ=0.4。开始时二者均静止,现对A施加F=20N水平向右的恒力,待B脱离A(A尚未露出平台)后,将A取走。B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x=1.2m。(取g=10m/s2)求:(1)B离开平台时的速度vB。(2)B从开始运动到刚脱离A时,B运动的时间tB和位移xB。(3)A左段的长度l2。答案(1)2m/s(2)0.5s0.5m(3)1.5m解析(1)设物块做平抛运动的时间为t,由运动学知识可得h= gt2 ①x=vBt ②联立①②式,代入数据得vB=2m/s③(2)设B的加速度为aB,由牛顿第二定律和运动学的知识得μmg=maB ④vB=aBtB ⑤xB= aB  ⑥联立③④⑤⑥式,代入数据得tB=0.5s⑦xB=0.5m⑧(3)设B刚开始运动时A的速度为v1,由动能定理得Fl1= M  ⑨12122Bt1221v设B运动后A的加速度为aA,由牛顿第二定律和运动学的知识得F-μmg=MaA ⑩l2+xB=v1tB+ aA   联立⑦⑧⑨⑩ 式,代入数据得l2=1.5m 122Bt易错警示第(3)问中,物块B放在薄板A上,应用牛顿第二定律求A的加速度时,认为应加上B的质量,a= = m/s2= m/s2,违背同体性原则,造成后面的计算也错误。FμmgMm200.411021163评析本题属力学小综合题,第(1)问应用平抛运动规律求解,难度不大;(2)、(3)两问难度递增,区分度高。考点二圆周运动5.(2014课标Ⅰ,20,6分,0.604)(多选)如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO'的距离为l,b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是() A.b一定比a先开始滑动B.a、b所受的摩擦力始终相等C.ω= 是b开始滑动的临界角速度D.当ω= 时,a所受摩擦力的大小为kmg2kgl23kgl答案AC设木块滑动的临界角速度为ω,则有kmg=mω2r,所以ω= ,又ra=l,rb=2l,所以ωaωb,A、C项正确;摩擦力充当向心力,在角速度相等时,b受的摩擦力大,B项错误;ω= 时,a受的摩擦力fa=mω2r=m l= kmg,D项错误。kgr23kgl223kgl23解题关键①圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,随着ω的增大,木块所受摩擦力逐渐增大,当达到最大静摩擦力时木块开始滑动。②注意a和b开始滑动时所对应的角速度的临界值。相关知识通常摩擦力的大小可由平衡条件、运动状态、牛顿运动定律、动能定理等求解,滑动摩擦力还可以应用f=μFN来求解。6.(2012山东理综,22,15分)如图所示,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。②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。答案(1)0.2m(2)①8.5N②0.4m解析(1)物块从P点下滑经B点至C点的整个过程,根据动能定理得mgh-μ1mgL=0 ①代入数据得h=0.2m②(2)①设物块的加速度大小为a,P点与圆心的连线与竖直方向间的夹角为θ,由几何关系可得cosθ=  ③根据牛顿第二定律,对物块有mgtanθ=ma ④对工件和物块整体有F-μ2(M+m)g=(M+m)a ⑤联立②③④⑤式,代入数据得F=8.5N⑥②设物块平抛运动的时间为t,水平位移为x1,物块落点与B点间的距离为x2,由运动学公式可得h= gt2 ⑦RhR12x1=vt ⑧x2=x1-Rsinθ ⑨联立②③⑦⑧⑨式,代入数据得x2=0.4m⑩7.(2010山东理综,24,15分)如图所示,四分之一圆轨道OA与水平轨道AB相切,它们与另一水平轨道CD在同一竖直面内,圆轨道OA的半径R=0.45m,水平轨道AB长s1=3m,OA与AB均光滑。一滑块从O点由静止释放,当滑块经过A点时,静止在CD上的小车在F=1.6N的水平恒力作用下启动,运动一段时间后撤去力F。当小车在CD上运动了s2=3.28m时速度v=2.4m/s,此时滑块恰好落入小车中。已知小车质量M=0.2kg,与CD间的动摩擦因数μ=0.4。(取g=10m/s2)求:(1)恒力F的作用时间t;(2)AB与CD的高度差h。 答案(1)1s(2)0.8m解析(1)设小车在轨道CD上加速的距离为s,由动能定理得Fs-μMgs2= Mv2 ①设小车在轨道CD上做加速运动时的加速度为a,由牛顿运动定律得F-μMg=Ma ②s= at2 ③联立①②③式,代入数据得t=1s④(2)设小车在轨道CD上做加速运动的末速度为v',撤去力F后小车做减速运动时的加速度为a',减速时间为t',由牛顿运动定律得v'=at ⑤-μMg=Ma' ⑥v=v'+a't' ⑦设滑块的质量为m,运动到A点的速度为vA,由动能定理得mgR= m  ⑧1212122Av设滑块由A点运动到B点的时间为t1,由运动学公式得s1=vAt1 ⑨设滑块做平抛运动的时间为t1',则t1'=t+t'-t1 ⑩由平抛规律得h= g   联立②④⑤⑥⑦⑧⑨⑩ 式,代入数据得h=0.8m 12'21t评析本题主要考查了力与运动的关系,平抛运动及机械能守恒定律等主干知识,注重考查考生运用物理模型解决实际问题的能力,题目的综合性强,考查的知识点全,但题目的难度适中,符合高考命题的思路和特点。B组课标Ⅱ、Ⅲ及其他省(区、市)卷题组考点一运动合成与分解、抛体运动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k1k2,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。tanyθ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.(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2v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tanθ= ,解得:t= ;从抛出到落到斜面上,由动能定理可得:mgh= mv'2