山东省新泰市汶城中学高三物理二轮复* 专题三 力与物体的曲线运动

发布于:2021-09-23 01:38:26

山东省新泰市汶城中学高三物理二轮复*专题三:力与物体的曲线运 动
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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*行四边形定则。 二、 *抛(类*抛)运动 1.速度规律: VX=V0 VY=gt 2.位移规律: X=v0t Y=

1 2 gt 2

三、 匀速圆周运动

1.向心力的大小为: F ? m r? 或 F ? m
2

v2 r

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: F万 ? G

m1 m2 , 其中G ? 6.67259? 10?11 N ? m 2 / kg 2叫引力常量 2 r

2.(1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力。即

G

Mm v2 4? 2 r 2 ? m a ? m ? m ? r ? m 向 r r2 T2

(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=16.7 Km/s。 高考体验 1、 (07)2007 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 Gliese 581c。这颗围绕红矮星 Gliese 581 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 Gliese 581 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*轨道,下 列说法正确的是 A.飞船在 Gliese 581c 表面附*运行的周期约为 13 天 B.飞船在 Gliese 581c 表面附*运行时的速度大于 7.9 km/s C.人在 Gliese 581c 上所受重力比在地球上所受重力大 D.Gliese 581c 的*均密度比地球*均密度小 2、 (08)据报道,我国数据中继卫星“天链一号 Ol 星”于 2008 年 4 月 25 日在西昌卫星发射 0 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 77 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 7.9 km/s B.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)2008 年 9 月 25 日至 28 日,我国成功实施了“神舟”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 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 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 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 动的加速度 4、 (10)1970 年 4 月 24 日,我国自行设计、制 造的 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 新纪元。 “东方红一号” 的运行轨道为椭圆轨道, 其*地点 M 和运 点 N 的高度分别为 439km 和 2384km,则 A.卫星在 M 点的势能大于 N 点的势能 B.卫星在 M 点的角速度大于 N 点的角速度 C.卫星在 M 点的加速度大于 N 点的加速度 D.卫星在 N 点的速度大于 7.9km/s

A. C. D. 运 第 的 地

5、(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)2011 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 R1 、 R2 , 线速度大小分别为 v1 、 v2 。则

v1 等于( v2
C、



A、

R1 3 R2

3

B、

R2 R1

R2 2 R1

2

D、

R2 R1

合作探究 [例 1] (2011·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*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 C.t 甲>t 乙 B.t 甲=t 乙 D.无法确定 图 3-5

[例 2] 在一次国际城市运动会中,要求运动员从高为 H 的*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*滑出,最后落在水池中如图 3-7 所示。设滑 2 道的水*距离为 L,B 点的高度 h 可由运动员自由调节(取 g=10 m/s )。求:

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*运动距离, B 点的高度 h 应调为多大?对应的最大水*距离 smax 为多少? (3)若图中 H=4 m,L=5 m,动摩擦因数 μ =0.2,则水*运动距离要达到 7 m,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*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? 1 (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 2 图示球心与 O 点位于同一水*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*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= 2gL 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*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?

[例 5] 如图 3-16 所示,一条探险小船沿着 d=200 m 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=4 m/s,小船在静 水中速度为 v=2 m/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* 1.某人向放在水*地面的正前方小桶中水*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*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 C.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*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*方向通过的距离之比为( ) A.tan θ B.2tan θ

图1

C.

1 tan θ

D.

1 2tan θ

图2

3.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3 D.质点加速度 aB=2a 4.(2012·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*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*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+at 2 2 D.t 时间内猴子对地的位移大小为 s +h 5. (2012·黄山七校联考)如图 5 所示, P 是水*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 *抛出一个物体,这三个物体都落在水*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. 2∶ 3∶ 6 B.1∶ 2∶ 3 C.1∶2∶3 D.1∶1∶1 6.(2012·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 20 s 内的飞 行计划。设在水*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6 A.前 6 s 内沿直线斜向上升,后 14 s 内沿曲线上升 B.前 6 s 内沿直线斜向上升,后 14 s 内沿曲线下降 C.20 s 末达到最大高度 D.6 s 末达到最大速度 7.随着人们生活水*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*地面 h 的坡上水*击出一个质 量为 m 的高尔夫球。由于恒定的水*风力的作用,高尔夫球竖直落入 距击球点水*距离为 L 的 A 穴。则( ) A.球被击出后做*抛运动 B.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 L 2g

图7

h g

h mgh L

D.球被击出后受到的水*风力的大小为

8.(2012·宁波联考)如图 8 所示,一物块放在一个圆盘中,若圆盘表面与水*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( ) μ gcos α -gsin α A.角速度的最大值为

R R

B.角速度的最大值为

μ gcos α +gsin α

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)(2012·宁德联考)如图 9 所示,小球从离地 h=5 m 高,离竖直墙水*距离 s 2 =4 m 处水*抛出,不计空气阻力,(取 g=10 m/s )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=8 m/s 的初速度向墙水*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*面内的两条光 滑轨道,其中 ABC 的末端水*,DEF 是半径为 r=0.4 m 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*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 2 击中与圆心等高的 E 点,求此 h 的值。(取 g=10 m/s )

图 10

11.(22 分)(2012·山东高考)如图 11 所示,一工件置于水*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=0.5 m 的粗糙水*轨道,二者相切于 B 点,整个 轨道位于同一竖直*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 =0.2 kg,与 BC 间的动摩擦因数 μ 1=0.4。工件质量 M=0.8 kg,与地面间的动摩擦因数 μ 2 2 =0.1。(取 g=10 m/s ) (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*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=5 m/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


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