挑战高考物理必须突破15个必考热点热点平抛运动与圆周运动

挑战2020年高考物理必定打破15个必考热点热点（3）平抛运动与圆周运动考向一：平抛运动规律的应用【真题引领】(2018全·国卷Ⅲ)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【答案】A解析：两球都落在该斜面上，其位移与水平方向夹角相等设为α，其速度与水平方向夹角设为β，据tanβ=2tan，α可知两球速度与水平方向夹角相等，据v=可得==2，应选A。平抛运动的两个关系、一种方法：1.两个关系：速度关系。位移关系。2.一种方法：办理匀变速曲线运动的方法。沿力的方向和垂直于力的方向；也许沿速度的方向和垂直于速度的方向分解，化曲为直，尔后在两个方向上独立进行有关运算。考场练兵：羽毛球运动员林丹曾在某综艺节目中表演羽毛球定点击鼓，如图是他表演时的羽毛球场所表示图。图中甲、乙两鼓等高，丙、丁两鼓较低但也等高。若林丹每次发球时羽毛球飞出地址不变且均做平抛运动，则( )A.击中甲、乙的两球初速度v甲=v乙1B.击中甲、乙的两球初速度v甲>v乙C.假设某次发球可以击中甲鼓，用相同速度发球可能击中丁鼓D.击中四鼓的羽毛球中，击中丙鼓的初速度最大【答案】B解析：由题图可知，甲、乙两鼓的高度相同，因此羽毛球到达两鼓用时相同，但由于离林丹的水平距离不同，甲鼓的水平距离较远，因此由v=可知，击中甲、乙的两球初速度v甲>v乙，故A错误，B正确；由题图可知，甲、丁两鼓不在同素来线上，因此用相同速度发球不可以能到达丁鼓，故C错误；由于丁、丙两鼓高度相同，但由图可知，丁鼓离林丹的水平距离最大，因此击中丁鼓的初速度必然大于击中丙鼓的初速度，故D错误。考向二：圆周运动过程及特别点的解析【真题引领】(多项选择)(2019江·苏高考)以下列图，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱( )A.运动周期为B.线速度的大小为ωRC.受摩天轮作用力的大小向来为mgD.所受合力的大小向来为mω2R【答案】B、D解析：由角速度的定义ω=，可知T=，选项A错误；由圆周运动的线速度与角速度的关系可知，v=ωR，故B正确；由于座舱在竖直面内做匀速圆周运动，因此座舱所受的合力即向心力F=mω2R，选项D正确；座舱在最高点时所受摩天轮的作用力N=mg-mω2R，座舱在最低点时所受摩天轮的作用力2N′=mg+mωR，因此选项C错误。“一、二、三、四”求解圆周运动问题：2考场练兵：1.以下列图，固定在水平川面上的圆弧形容器，容器两端A、C在同一高度上，B为容器的最低点，圆弧上E、F两点也处在同一高度，容器的AB段粗糙，BC段圆滑。一个可以看作质点的小球，沉着器内的A点由静止释放后沿容器内壁运动到F以上、C点以下的H点(图中未画出)的过程中，则( )小球运动到B.小球运动到C.小球运动到D.小球运动到

点时加速度为零点时的向心加速度和点时的切向加速度和点时的切向加速度比

点时大小相等点时的大小相等点时的小【答案】D解析：H为圆滑圆弧上的最高点，速度为零，加速度不为零，故A错误；AB段粗糙，小球运动过程机械能减小，BC段圆滑，小球运动的过程机械能守恒，因此同一高度速度大小不相同，因此向心加速度不相同，故B错误；依照受力解析知在AB弧受摩擦力，在BC弧不受摩擦力，在F点的合力较大，依照牛顿第二定律知切线方向在E点加速度较小，故C错误，D正确。2.以下列图，轻绳的一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，在最低点给小球一个初速度，小球恰好可以在竖直平面内完成圆周运动，选项中给出了轻绳对小球拉力F跟小球转过的角度θ(0°≤θ≤180°)的余弦cosθ关系的四幅图象，其中A是一段直线，B是一段余弦函数线，C、D是一段抛物线，这四幅F-cosθ图象正确的选项是( )3【答案】A解析：从最低点到与竖直方向夹角θ地址，依照机械能守恒定律得，m=mgL(1-cosθ)+mv2，当小球恰好经过最高点时，有m=mg·2L+m，mg=，解得，v0=，又F-mgcosθ=，联立可得，F=3mg+3mgcosθ，可见F与cosθ是一次函数关系，因此F-cosθ图象是一条直线，故A正确。考向三：圆周运动临界状态的解析【真题引领】(2018·国卷Ⅲ全)如图，在竖直平面内，一半径为R的圆滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，sinα=。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道经过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除碰到重力及轨道作用力外，小球还一直碰到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求：(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小。小球到达A点时动量的大小。小球从C点落至水平轨道所用的时间。拼一拼高出重本线【答案】(1)mg(2)(3)解析：(1)由力的合成可得恒力F=mg，F合=mg4据牛顿第二定律有F合=m联立方程解得vC=。小球从A到C过程，据动能定理有-mgR(1+cosα)-FRsinα=m-m解得vA=由p=mv得小球到达A点时动量的大小pA=。(3)将C点速度分解为水平和竖直方向上的两个速度，竖直方向以初速度vCy、加速度g做匀加速直线运动，落到水平轨道时竖直方向速度设为vty，据运动规律有-=2gR(1+cosα)t=解得t=。圆周运动中临界问题的常有种类：在圆周运动问题中，当出现“恰好”“最大”“最少”“取值范围”等字眼时，说明运动过程中存在临界点。1.常有种类：绳的拉力达到最大或为零。物体开始滑动时静摩擦力达到最大。5物体走开接触面时压力为零。2.解题要点：解析临界状态的受力，列出临界条件下的牛顿第二定律方程。考场练兵：1.以下列图，一倾斜的圆筒绕固定轴OO1以恒定的角速度ω转动，圆筒的半径r=1.5m。筒壁内有一小物体与圆筒向来保持相对静止，小物体与圆筒间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，转动轴与水平面间的夹角为60°，重力加速度g取10m/s2，则ω的最小值是( )A.1rad/sB.rad/sC.rad/sD.5rad/s【答案】C受力解析如图，受重力G，弹力N，静摩擦力f。由牛顿第二定律可知，2mgcos60°+N=mωr，在平行于桶壁方向上，fmax=μN≥mgsin60。°由以上式子，可得ω≥rad/s，则ω最小值是rad/s，故C正确。2.以下列图，水平杆固定在竖直杆上，两者互相垂直，水平杆上O、A两点连接有两轻绳，两绳的另一端都系在质量为m的小球上，OA=OB=AB，现经过转动竖直杆，使水平杆在水平面内做匀速圆周运动，三角形OAB向来在竖直平面内，若转动过程中OB、AB两绳向来处于拉直状态，则以下说法正确的选项是( )6A.OB绳的拉力范围为0～mgB.OB绳的拉力范围为mg～mgC.AB绳的拉力范围为mg～mgD.AB绳的拉力范围为0～mg【答案】B解析：当转动的角速度为零时