专题03力与曲线运动-2014年高考物理考纲解读及热点难点试题演练Word版含解析[高考]

1、精诚凝聚=A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼K顾 眸旨畛翎渊 ft】(1) 曲线运动及运动的合成与分解(2) 平抛运动(3) 万有引力定律的应用(4) 人造卫星的运动规律(5) 平抛运动、圆周运动与其他知识点综合的问题【命题趋势】(1) 单独考查曲线运动的知识点时，题型一般为选择题.(2) 人造卫星问题仍是 2014 年高考的热点，题型仍为选择题，涉及的问题一般有：1结合牛顿第二定律和万有引力定律考查.2结合圆周运动知识考查卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系.3结合宇宙速度进行考查.本专题的高频考点主要集中在对平抛运动和圆周运动规律的考查上，本专题常考的

2、考点 还有运动的合成与分解，考查的难度中等，题型一般为选择和计算。本专题还常与功和能、电 场和磁场等知识进行综合考查。1.必须精通的几种方法(1)两个分运动的轨迹及运动性质的判断方法(刃小船渡河问题*绳和杆末端速度分解间题的分析方法(引平抛运动、类平抛运动的分析方法(4)火车转弯间题、竖直面內圆周运动间题的分析方法2 必须明确的易错易混点(1) 两个直线运动的合运动不一定是直线运动(2) 合运动是物体的实际运动(3) 小船渡河时，最短位移不一定等于小河的宽度(4) 做平抛运动的物体，其位移方向与速度方向不同精诚凝聚=A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼做圆周运动的物体，其向心

3、力由合外力指向圆心方向的分力提供，向心力并不是物体精诚凝聚=A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼“额外”受到的力(6)做离心运动的物体并没有受到“离心力”的作用3 合运动与分运动之间的三个关系关系说明等时性各分运动运动的时间与合运动运动的时间相等独立性一个物体同时参与几个分运动，各个分运动独立进行、互不影响等效性各个分运动的规律叠加起来与合运动的规律效果完全相同4.分析平抛运动的常用方法和应注意的问题(1)处理平抛运动(或类平抛运动)时，一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解，先按分运动规律列式，再用运动的合成求合运动。(2) 对于在斜面上平抛又落到斜面上的问题，其

4、竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值。(3) 若平抛的物体垂直打在斜面上，则物体打在斜面上瞬间，其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值。5 平抛运动的两个重要结论(1)设做平抛运动的物体在任意时刻、任意位置处的瞬时速度与水平方向的夹角为0,位移与水平方向的夹角为0,则有 tan0= 2tan $。如图甲所示。甲乙(2)做平抛运动的物体任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点。如图乙所示。6.解答圆周运动问题(1) 对于竖直面内的圆周运动要注意区分“绳模型”和“杆模型”，两种模型在最高点的临界条件不同。精诚凝聚=A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼(

5、2) 解答圆周运动问题的关键是正确地受力分析，确定向心力的来源。 解决竖直面内圆周问题的基本思路是两点一过程。“两点”即最高点和最低点，在最高点和最低点对物体进行受力分析，找出向心力的来源，根据牛顿第二定律列方程；“一过程”即从最高点到最低点，往往用动能定理将这两点联系起来。考点 1、运动的合成与分解【例 1】(2013 江苏卷，7)如图 1 3-3 所示，从地面上同一位置抛出两小球AB,分别落在地面上的 M N 点，两球运动的最大高度相同空气阻力不计，则()图1T3A.B 的加速度比 A 的大B.B 的飞行时间比 A 的长C. B 在最高点的速度比 A 在最高点的大D. B 在落地时的速度比

6、 A 在落地时的大解析 两物体都只受重力，因lit它们加速度相同A项谱：由题意和抛体运动规律知，竖直方向分运动 完全相同，因此飞行时间一样，则B项错，再根据水平方向.同样的时间内物体水平位移大，励方物体在 最高点的速度较大，由机械能守恒定律知E箔地速度比百的也犬，则C、D项正确.答案CD【特别提醒】解决运动合成和分解的一般思路(1) 明确合运动或分运动的运动性质.(2) 明确是在哪两个方向上的合成或分解.(3) 找出各个方向上已知的物理量(速度、位移、加速度).(4) 运用力与速度的关系或矢量的运算法则进行分析求解.【变式探究】“神舟”十号飞船于 2013 年 6 月 11 日 17 时 38

7、 分发射升空，如图所示，在“神舟”十号靠近轨道沿曲线从M 点到 N 点的飞行过程中，速度逐渐减小.在此过程中“神舟”十号所受合力的方向可能是().II精诚凝聚7=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼A解析做曲线运动的物悴所受合力册方向总是指向曲线凹侧，A，D错误；由于速度逐渐诚小，故力左 的方向与速度方向的夹角应大于，C正确.答案C考点 2、平抛运动的规律及应用【例 2】如图 1 -3-5 所示，水平屋顶咼 H= 5 m,围墙咼 h= 3. 2 m，围墙到房子的水平距离 L= 3 m,围墙外空地宽 x= 10 m,不考虑空气阻力，为使小球从屋顶水平飞出并落在围墙外的空地上，g 取 1

8、0 m/s2,则小球离开屋顶时速度 V。的大小范围是（）A.Vo5 m/sB Vo13 m/sC. 5 m/svow13 m/sD. 5 m/svoW22 m/s审题流程精诚凝聚=A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼第一歩：抓关键点一-获取信息年瓊曲空輒凰力 lift含丄世JU.74口鼻水平飞出門坪斷 E第二歩：找突破口一 一构建思路押-缸*加- *W怡券幣費袈畑的右胡边度球时輛定的量大連盛解析设小球怡好越过围墻的边绫时的水平初遠度黄叽则此迫程中小球的水平位移戸吒厲 小球的竖直位移；旷力三山解以上两式霉：吒i = 5 m/s设小球恰好落到空地的右侧边缘:时的水平初遠度为曲则小

9、球的水平位移工+尸陀汀1小球的竖直位移：4 异W解以上两式得；咙;=(上+ 刃13 m/s小球抛出肘的速度尢小为5 m/京施W13 m/却所以选项C正确.答案C【特别提醒】研究平抛运动的方法(1) “化曲为直”的思想方法一一运动的合成与分解(2) 常用的分解方法：分解速度 分解位移【变式探究】 如图 1 3-7 所示，球网上沿高出桌面 H,网到桌边的距离为 L.某人在乒乓球训练中，从左侧 L/2 处，将球沿垂直于网的方向水平击出，球恰好通过网的上沿落到右侧桌边缘设乒乓球运动为平抛运动则乒乓球()T精诚凝聚=A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼A. 在空中做变加速曲线运动B.

10、在水平方向做匀加速直线运动C. 在网右侧运动时间是左侧的 2 倍D. 击球点的高度是网高的 2 倍解析 乒乓球击出后，只受重力，做平抛运动，可分解洵水平芳向上朗匀潼直线运动刑竖直方向上的1-L自由落体运动，选项规昌错误，网左侧和右侧水平距离选项c正确；击球点到励L vti ti 21 ,册高度与击球点到落点朗高度之比为2=又hh所以A=烹 选项D错-hL丄：.十L十t；98严+ &答案C考点 3、圆周运动的动力学问题【例 3】 如图 1 3-8 所示，半径为 R 的光滑圆轨道竖直固定放置，小球m 在圆轨道内侧做圆周运动.对于半径 R 不同的圆轨道，小球 m 通过轨道最高点时都恰好与轨道

11、间没有相互 作用力.下列说法中正确的是图1_38A. 半径 R 越大，小球通过轨道最高点时的速度越大B. 半径 R 越大，小球通过轨道最高点时的速度越小C. 半径 R 越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大D. 半径 R 越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小解析小球恰好过最高点.小球与轨道间没有压力，小球的重力充当向心力，由牛顿第二定律可得； 篇尸石所以产畅可得半径用越大，小球通过轨道最高点时的遠度越大，A正确，B错误！设小球在最 低点的速度为%由机械能守怛定律可得土刍皿=ji富（讯+|血，其中解得盹=帖胡由珏= 得 4=忖可知半径疋越大，小球通过轨道最低点的II精诚凝聚7=成就梦想 鑼点亮

12、心灯/(AvA)照亮人生 .鑼角谨度越，卜C错误，D正确.答案AD【特别提醒】1. 匀速圆周运动1合力一定指向圆心22利用 F合=mV= mo2r 求解即可.r2. 竖直面内的圆周运动可分为三种模型2m高轻绳模型：临界条件：mg=R图1一轻杆模型临界条件：v高=0图1310外轨模型图13 11球在最高点时，若 v , gR,将离开轨道做抛体运动.II精诚凝聚7=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼【变式探究】 有一种杂技表演叫“飞车走壁”.由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁做匀速圆周运动如图13- 12 中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为 h.下列说法中正确的是（

13、）.A.h 越大，侧壁对摩托车的支持力将越大B.h 越大，摩托车做圆周运动的向心力将越大C. h 越大，摩托车做圆周运动的周期将越小D. h 越大，摩托车做圆周运动的线速度将越大解析 摩托车沿圆台形表演台的侧壁做匀速圆周运动的向心力由摩托车所受重力和侧壁对摩托车的支 持力的合力提洪支持力A 甸 zX 向心力八=血:an瓯可见，廊用很与侧壁的礴?有关， 而与高度方无关，即启变优时，府不变，选项拟B错误；根据H=可得/=Ran匪所IH虽-F越大，则轨道半径越大，F越大，选项D正确；根据戸彳辽他可得炉寸L所冰r力越尢 则越尢丁越尢 选项C错误-答案D考点 4、万有引力定律及天体的运动【例 4】（20

14、13 山东卷，20）双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动.研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化.若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k 倍，两星之间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的周期为（）.图1312精诚凝聚=A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼解析 収星靠彼此的引力提供向心力，则有jtftjt_4兀*黒恋_4兀*_=型n-J夕2=庵孔了厂并且巧+抚=,解得尸2兀当戏星总质星变为原来的&倍，两星之间距离变为瘵来册坦倍时r

15、=2%故选项B正确.答案B【特别提醒】“一、二、三”跑步解决天体问题1 “一”理解一个定律一一万有引力定律2 “二”构建两大模型(1) “天体公转”模型某天体绕中心天体做匀速圆周运动上公式”.=gR2也称为“黄金代换公式”.(2) “天体自转”模型绕通过自身中心的某一轴以一定的角速度匀速转动的天体称为“自转”天体.3.“三”个区别(1) 中心天体和环绕天体的区别；(2) 自转周期和公转周期的区别；(3) 星球半径和轨道半径的区别.【变式探究】2013 年 2 月 16 日凌晨，2012DA14 小行星与地球“擦肩而过”，距离地球最近约 2.77 万公里.据观测，它绕太阳公转的周期约为 366

16、天，比地球的公转周期多 1 无假 设小行星和地球绕太阳运行的轨道均为圆轨道，对应的轨道半径分别为R、R2,线速度大小分ma = mg (g表示轨道处的重力加速度可称为“天在地球表面:GMm_ _，亠-RT = mg( g 表示地球表面的重力加速度)可称为“地面公式”，GM万有引力提供向心力精诚凝聚=A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼别为 V1、V2,以下关系式正确的是().II精诚凝聚7=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼解析 设太阳、行星的质壘分别为 励胁行星的公转周期为T.线谨度为诉则罟尸召育“聽尸黑对小行星和地險可得討篇；=曙所以选项臥。正确在解决问题的过

17、程中为了解题简捷，或者从正面入手有一定难度，有意识地去改变思考问题的顺序，沿着正向（由前到后、由因到果）思维的相反（由后到前、由果到因）途径思考、解 决问题，这种解题方法叫逆向思维，也叫逆思法，是一种具有创造性的思维方法物理学中的 可逆过程如：运动形式（直线运动、曲线运动、带电粒子在电磁场中的运动）的可逆性等往往正向思维解题较繁难，用逆向思维则简单明了.【例 1】 如图 1 - 3- 15 所示，一演员表演飞刀绝技，由0 点先后抛出完全相同的三把飞刀，分别垂直打在竖直木板上M N P 三点假设不考虑飞刀的转动和空气阻力，并可将其看作质点，已知 O M N P 四点距离水平地面高度分别为h、4h

18、、3h、2h,以下说法正确的是（）图13 15A. 三把飞刀在击中板时的动能相同B. 三把飞刀的飞行时间之比为 1 :. 2 :3C.三把飞刀的初速度的竖直分量之比为3 : 2 : 1D.设三把飞刀的初速度与水平方向夹角分别为0M、QN、Qp,则有0M0NQPR 366A- R2=365B.氏_3662R3= 36?Vi365V2366D.Vi _3365V2=: 366II精诚凝聚7=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼解析 因为三把飞刀都是垂直打在木板上，所以飞刀在竖直方向上做匀减遠直缕运动，且耒速度洵零， 而在水平方向上做匀遽直线运动.采用逆向思维法，把飙M F三点看成运动的起

19、点，飞刀的运动为平抛运 动，可分解为竖直方向上的自由落郎运动和水平方向上的勻速直线运动，由匀变速直线运动推论可知，三把飞刀的飞行时间之比为比：住：旷诵：垃：1,根据公式尸列可 知，三把飞刀的初遽度的竖直分童之比为毗：吩：护诵：住：L选项乩C错误；设0点到竖直墙的水 平距离为三把飞刀的初遠度的水平分量分别洵苦外也和空 它们分别也是三把飞73击中木板时的合速度则临旷*尸险尸匸又h-柑：尸诉：垃：1所以临： ：祐尸 :芈：1,可见，它们末速 度大，卜不等！所以三把飞刀在击中木板时的动能不相同9选项A错误g因为tan则tan阳：tan孔：tan&尸3：2：1,则 36选项D正确.答案D【变式探

20、究】（2013 安徽卷，18）由消防水龙带的喷嘴喷出水的流量是0.28 mi/min，水离开喷口时的速度大小为 16 3 m/s ,方向与水平面夹角为60。，在最高处正好到达着火位置，忽略空气阻力，则空中水柱的高度和水量分别是（重力加速度 g 取 10 m/s2）（）.一233A.28.8 m 1.12X10 mB.28.8 m 0.672 m23C. 38.4 m 1.29X10 m解析 对倾斜向上的水柱，逆向思肴为平抛运动，则喷口处竖直分速度为咋=咋“60=24 ik/st所以水柱的高=28.8皿时间f=-=2. 4孰即空中水量 戶毘尸色逻X24JH1=1.12X L0-2A故g60正确选

21、项为A.蓉室AK齡嗣11D. 38.4 m0.776 m1 .有两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星A 和B,它们的轨道半径 rA： 8= 1 : 2，关于它II精诚凝聚7=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼解析不同轨道高度的芟遠虧甬速度都不同，&D C均错.根据万有引力定律；舞=她则盘= G,皑然D对.答案D2.如图 1 - 3- 16 为湖边一倾角为 30勺大坝横截面示意图， 水面与大坝的交点为 0.人站在A 点以速度 vo 沿水平方向扔一小石子，已知 A0= 40 m ,不计空气阻力，g 取 10 m/s2下列说法正确的是（）.图1_一316A. 若 vo18 m/s，则石

22、块可以落入水中B. 若 vo17.3m曽的石子均能落入水中，A项正确B项错误,若石子落入水中由平抛运动规律有川Osin冲二设其落入水中时的速度与水平面夬角为以则 询戸盒，冲一定，w増大，9减 小，C项错；不能落入水中时，根据中点定理得石子落到斜面上时的速度方向与斜面夬角都相等，与大 小无关，D项错误.答案A3. 2012 年 10 月 25 日，我国将第十六颗北斗卫星北斗G6”送入太空，并定点于地球静止轨道东经 110.5。.由此，具有完全自主知识产权的北斗系统将首先具备为亚太地区提供高精度、).A.根据a =Q2r，可得 aA:aB= 1 : 2B.根据2a = ，可得aA :aB= 2 :

23、 1C.根据a = vw,可得 aA: aB= 1 : 1D.根据M:aB= 4 : 1a = G2，可得 aA们的向心加速度 a aB的关系，以下判断正确的是精诚凝聚=人_人=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼高可靠定位、导航、授时服务，将具短报文通信能力.其定位精度优于20 m,授时精度优于100 ns.关于这颗北斗一 G6”卫星以下说法中正确的有（）.A.这颗卫星轨道平面与东经110.5 的经线平面重合B. 通过地面控制可以将这颗卫星定点于杭州正上方精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼C.这颗卫星的线速度大小比离地350 km 高的 天宫一号”空

24、间站线速度要大D.这颗卫星的周期一定等于地球自转周期解析由题意知该卫星是一颗地球同步卫星，它的轨道平面与赤道平面重合，它册周期等于地球的自转周期，它离地高度大于350 km,它的线遠度要比禽地高度等于350 km的沃宫一号间站线建度要小,故只有选项D正确.答案D4.（2013 广东卷，14）如图 1 3 17,甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为2M 的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）.B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大解析 由万有弓I力提供向心力得 曙=卡=林岛=问=鑫科变形亀 尸岁答案A5. （2013 江苏卷，2）如图 1 3- 18 所示

25、，旋转秋千”中的两个座椅 A、B 质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转A. A 的速度比 B 的大貝有周期厂和站成减函数关系,而決佃和耐咸増函数关系，故选九A.甲的向心加速度比乙的小2M；r=27).动时,精诚凝聚=人_人=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼B. A 与 B 的向心加速度大小相等C.悬挂 A、B 的缆绳与竖直方向的夹角相等精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼D.悬挂 A 的缆绳所受的拉力比悬挂B 的小解析 因为物体的角谨度曲相同,线遠度V=伽而垃 5，所冰血 5 则A项错;根据

26、尸曲知心加 则B错；如右圏tan A空 而戌的向心加遠度较大，则B的缆绳与竖直方向夹角较尢 缆绳挾力笔,gcos &则TKW所以C项错，D项正确.答案D6. （2013 安徽卷，17）质量为 m 的人造地球卫星与地心的距离为r 时，引力势能可表示为 Ep=-GMMm，其中 G 为引力常量，M 为地球质量，该卫星原来在半径为Ri 的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2,此过程中因摩擦而产生的热量为（）.解析 由万有引力提供向心力知罟=従,所以卫星的动能為扌加二彎则卫星在半经九的轨 道上运行时机械能为E詁计+昂一豊匚一学.故卫星在

27、轨道局上运行：鬲=一警，在轨道 &上运行：民=鑒，由能的转化和守恒定律得产生的热量芮Q=ELE2=弩仑厂总故正确选项为 C答案C7如图 1 - 3- 19 所示，2011 年中俄联合实施探测火星活动计划，由中国负责研制的萤火一号”火星探测器与俄罗斯研制的福布斯一土坡”火星探测器一起由俄罗斯天顶”运载火箭1 1发射前往火星如果火星的质量为地球质量的6,火星的半径为地球半径的1.那么关于火星探测器，下列说法中正确的是（）.A. GMm -B. GMm精诚凝聚=人_人=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼A 探测器的发射速度只有达到了第三宇宙速度才可以发射成功B. 火星的密度是地球

28、密度的 9 倍C. 探测器在火星表面上的重力是在地球表面上重力的D.火星探测器环绕火星运行的最大速度为绕地球运行的第一宇宙速度的2 倍&一物体在 xOy 平面内从坐标原点开始运动，沿x 轴和 y 轴方向运动的速度的图象分别如图 1 - 3- 20 甲、乙所示，则物体在 0to 时间内（）.T乙腐丁图L-3-20A. 做匀变速运动B. 做非匀变速运动C. 运动的轨迹可能如图丙所示D. 运动的轨迹可能如图丁所示解析 由甲、乙两图可Mb物体所受合力为叵力，沿$轴负方向，故物体啟匀軽运动A项正确B项错误；由于合力指向曲线的內侧，故C项正确，D项错误.答案AC解析探测器发射速度这到第二宇宙速度即

29、可，A错，尸v 随时间 t 变化图13-19B对;韶器答案BCII精诚凝聚7=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 .鑼9.地球同步卫星轨道必须在赤道平面上空，和地球有相同的角速度，才能和地球保持相对静止关于各国发射的地球同步卫星，下列表述正确的是（）.A. 所受的万有引力大小一定相等B. 离地面的高度一定相同C. 运行的速度都小于 7.9 km/sD. 都位于赤道上空的同一个点解析由于各国卫星的质量不同，所以卫星受到的万有引力不同，A错误，所有同步卫星均做匀遠圆周 运动.则有普=心碱內因为所有同歩卫星的角連度相同，所以r相同，即离地高度相同，E对； 由于半径越犬，速度越小，同歩卫星运行的速度均小于寸零=7.g血c对；地球同歩卫星是在赤道上 肓同一个轨道上，而不是在同一个点上，所显D错误.答案BC10.（2013 福建卷，20）如图 1 3 21, 一不可伸长的轻绳上端悬挂于O 点，下端系