曲线运动经典专题复习

8/8曲线运动经典专题知识要点：曲线运动三要点1、条件：运动方向与所受合力不在同一直线上，2、特点：（1）速度一定是变化的——变速运动（2）加速度一定不为零，但加速度可能是变化的，也可能是不变的3、研究方法——运动的合成与分解二、运动的合成与分解1、矢量运算：（注意方向）2、特性：（1）独立性（2）同时性（3）等效性3、合运动轨迹的确定：（1）两个分运动都是匀速直线运动（2）两个分运动一个是匀速直线运动，另一个是匀变速直线运动（3）两个分运动都是初速不为零的匀变速直线运动（4）两个分运动都市初速为零的匀变速直线运动三、平抛1、平抛的性质：匀变速曲线运动（二维图解）2、平抛的分解：3、平抛的公式：4、平抛的两个重要推论5、平抛的轨迹6、平抛实验中的重要应用7、斜抛与平抛8、等效平抛与类平抛四、匀速圆周运动1、运动性质：2、公式：3、圆周运动的动力学模型和临界问题五、万有引力1、万有引力定律的条件和应用2、重力、重力加速度与万有引力3、宇宙速度公式和意义4、人造卫星、航天工程5、地月系统和嫦娥工程6、测天体的质量和密度7、双星、黑洞、中子星六、典型问题1、小船过河2、绳拉小船3、平抛与斜面4、等效的平抛5、平抛与体育6、皮带传动7、表针问题8、周期性与多解问题6、转盘问题7、圆锥摆8、杆绳模型、圆轨道与圆管模型9、卫星问题10、测天体质量和密度11、双星问题一、绳拉小船问题例：绳拉小船汽车通过绳子拉小船，则（D）A、汽车匀速则小船一定匀速B、汽车匀速则小船一定加速C、汽车减速则小船一定匀速D、小船匀速则汽车一定减速G练习1：如图，汽车拉着重物G，则（）GA、汽车向左匀速，重物向上加速B、汽车向左匀速，重物所受绳拉力小于重物重力C、汽车向左匀速，重物的加速度逐渐减小D、汽车向右匀速，重物向下减速练习2：如左图，若已知物体A的速度大小为vA，求重物B的速度大小vB？vvBvAθAB练习3：如右图，若α角大于β角，则汽车A的速度汽车B的速度ααABβ练习4：如图，竖直平面放一直角杆，杆的水平部分粗糙，竖直部分光滑，两部分各套有质量分别为mA=2.0kg和mB=1.0kg的小球A和B，A小球与水平杆的动摩擦因数μ=0.20，AB间用不可伸长的轻绳相连，图示位置处OA=1.5m，OB=2.0m，取g=10m/s2，若用水平力F沿杆向右拉A，使B以1m/s的速度上升，则在B经过图示位置上升0.5m的过程中，拉力F做了多少功？(6.8J)BBOA练习5：如图，A、B、C三个物体用轻绳经过滑轮连接，物体A、B的速度向下，大小均为v，则物体C的速度大小为（）CABCABθθB、vcosθC、2v/cosθD、v/cosθ练习6：一个半径为R的半圆柱体沿水平方向向右以速度V0匀速运动。在半圆柱体上搁置一根竖直杆，此杆只能沿竖直方向运动，如图所示。当杆与半圆柱体接触点P与柱心的连线与竖直方向的夹角为θ时，竖直杆运动的速度大小为。RRθOPV0V1练习8：一端用铰链连接于天花板的木棒在倾角为θ的斜面的作用下转动，斜面速度大小恒定为v，方向水平向右，某时刻棒与竖直方向的夹角为φ，此时棒端点P的速度为。vvθPφ二、小船过河问题vvv2v1dvv2v1dvv2v1dθθ例：小船匀速横渡一条小河，问，怎样过河时间最短？怎样过河，过河位移最短？练习1：在小船下游40m处有危险区域，河宽30m，河速5m/s，若小船过河时不进入危险区域，小船在静水中的最小速度应是多大？航行时船头指向什么方向？练习2：小船匀速横渡一条小河，当船头垂直于河岸航线时，出发10min到达对岸下游120m处。若船头保持与河岸成α角航行，在出发后12.5min到达正对岸，求：（1）水流速度（2）船在静水中的速度（3）河的宽度（4）船头与河岸的夹角α练习3甲船对静水的速度为v1，以最短时间过河，乙船对静水的速度为v2，以最短位移过河，结果两船运动轨迹重合，水速恒定不变，则两船过河时间之比为（）A、v1/v2B、v2/v1C、(v1/v2)2D、(v2/v1)2三、平抛与斜面例：求下面三种情况下平抛时间（思考斜面提供了什么已知条件）（1）以v0平抛的物体垂直落在对面倾角为θ的斜面上（2）从倾角θ为的斜面顶端以v0平抛的物体落在斜面上（2）从倾角θ为的斜面顶端以v0平抛的物体离斜面最远时练习1：（2010全国理综1）如左图一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如右图中虚线所示。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．D．练习2：（2008全国理综1）如图，一物体自倾角为θ的固定斜面顶端平抛后落在斜面上，物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角α满足（）A、tanα=sinθB、tanα=cosθC、tanα=tanθD、tanα=2tanθααθ练习3：如右图物体从倾角θ为的斜面顶端以v0平抛，求物体距斜面的最大距离？多种解法：①反向延长线交于中点②沿斜面正交分解③利用相似三角形θθ练习4如图物体从倾角θ为的斜面顶端以v0平抛，从抛出到离斜面最远所用的时间为t1，沿斜面位移为s1，从离斜面最远到落到斜面所用时间为t2，沿斜面位移为s2，则()A、t1=t2B、t1<t2C、s1=s2D、s1<s2练习5：如图，一架在2000m高空以200m/s的速度水平匀速飞行的轰炸机，要想用两枚炸弹分别炸山脚和山顶的目标A和B，已知山高720m，山脚与山顶的水平距离为1000m，若不计空气阻力，取g=10m.s2，投弹的时间间隔为（）A、4sB、5sC、9sD、16s1000mm1000mm720m2000mAB练习6：光滑斜面顶端同时有两个小球开始运动，甲球做平抛运动，乙球由静止开始沿斜面下滑，当甲球落在斜面上P点时，乙球（）θPθPB、正好到达p点C、已经经过p点D、无法确定（思考：若要在斜面上相遇，乙球应采取怎样的具体措施）四、等效平抛、类平抛练习1：如左图，光滑斜面长为l1，宽为l2，倾角为θ，一物体从斜面左上方P点水平射入，从斜面右下方Q点离开斜面，求入射速度PPQl1l2θABABCD练习3：如右图，小球从水平地面A点以v1斜抛到竖直墙壁时速度v2恰好与墙壁垂直，已知抛出点到墙的距离为L，球与竖直墙的碰撞点与地面的高度为h，求v1和v2。AAv1θv2B五、平抛与体育练习：排球场总长18m，网高2.25m，设对方飞来的球刚好在3m线正上方被我方运动员后排强攻击回，假设排球被击回的初速度方向水平，认为排球做平抛运动（g=10m/s2）（1）若击球的高度为h=2.5m，球被击回时既不触网也不出底线，则球的水平在什么速度围？（2）若运动员仍从3m线正上方击球，击球的高度h满足什么条件时会出现无论球的水平初速是多大都会触网或越界？六、皮带传动练习1如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心的距离为r，求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比。aabcd练习2：如图为磁带录音机主动轮、被动轮示意图，倒带时，A为主动轮，其转速恒定，倒完一盘磁带的时间为t，则从开始到两轮角速度相等时经历的时间（）A、等于t/2ABABC、小于t/2D、无法确定七、圆周运动的动力学模型和临界问题1、转盘问题练习1：如图所示，一圆盘可绕一通过圆心O且垂直盘面的竖直轴转动。在圆盘上放置一与圆盘的动摩擦因数为μ，距圆心O为R的木块，随圆盘一起作匀速转动，求转盘的最大角速度？练习2：物体m用线通过光滑的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，物体与圆盘间的动摩擦因数为μ，圆周半径为r，求圆盘转动的角速度围？2、圆周摆、火车拐弯和漏斗练习1：两个质量不同的小球，被长度不等的细线悬挂在同一点，并在同一水平面作匀速圆周运动，如图所示。则两个小球的（）A、运动周期相等 B、运动线速度相等C、运动角速度相等 D、向心加速度相等练习2：一个壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定。有质量相等的两个小球A、B，分别沿着筒的壁在水平面作匀速圆周运动。如图所示。A的运动半径较大，则（）A、A球的角速度必小于B球的角速度B、A球的线速度必小于B球的线速度C、A球的运动周期必大于B球的运动周期D、A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力AAB练习3：火车拐弯3、拱桥和凹地模型练习1：半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，顶部有一小物体m如图所示，今给小物体一个水平初速度，则物体将：（）A、沿球面滑至M点；B、先沿球面滑至某点N再离开球面做斜下抛运动；C、按半径大于R的新圆弧轨道运动；D、立即离开半圆球作平抛运动．练习2：半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，O为半圆柱圆心，顶部P点有一小物体m，如图所示，今给小物体一个向右的非常小的速度，当物体滑到Q点离开半圆柱，求POQ之间的角度的三角函数值。（cosθ=2/3）θθPOQR4、绳模型和杆模型练习1在长绳的一端系一个质量为m的小球，绳的长度为L，用绳拉着小球在竖直面做圆周运动。若小球恰能通过最高点，则在最高点的速度为；若绳能够承受的最大拉力为7mg，则小球到达最低点速度的不得超过。abOL练习2：细杆的一端与一小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆的长度为L。现给小球一初速度，使它做圆周运动，a、b分别表示小球轨道的最高点和最低点，则在a点，当v，（填“大于”“等于”或“小于”），杆对球没有作用力。当v，杆对球的作用力为；（填“拉力”或“推力”）当v，杆对球的作用力为；在b点，杆对球的作用力为。abOL练习3在质量为M的电动机飞轮上，固定着一个质量为m的重物，重物到轴的距离为R，如图所示，为了使电动机不从地面上跳起，电动机飞轮转动的最大角速度不能超过（）A．B．C． D．5、圆轨道和圆管模型练习1：如图过山车模型，小球从h高处由静止开始滑下，若小球经过光滑轨道上最高点不掉下来，求h的最小值？RRh练习2：如图所示，游乐列车由许多节车厢组成。列车全长为L，圆形轨道半径为R，（R远大于一节车厢的高度h和长度l，但L>2πR）.已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动而不能脱轨。试问：列车在水平轨道上应具有多大初速度V0，才能使列车通过圆形轨道？VV0RABCDABCDA、释放点须与D点等高B、释放点须比D点高R/4C、释放点须比D点高R/2D、使小球经D点后再落到B点时不可能的十、人造卫星1、宇宙速度（1）第一宇宙速度的公式和含义：最小发射速度和最大圆轨道速度（2）第二宇宙速度的公式和含义：挣脱地球引力束缚的最小发射速度和黑洞判断条件（3）第三宇宙速度的公式和含义：挣脱太阳引力束缚的最小发射速度2、人造卫星的三个常用公式练习1：同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则a1：a2=，v1：v2=。练习2：根据观察，在土星外层有一个环，为了判断环是土星的连续物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系。下列判断正确的是：(AD)A、若V与R成正比，则环为连续物；B、若V2与R成正比，则环为小卫星群；C、若V与R成反比，则环为连续物；D、若V2与R成反比，则环为小卫星群。3、卫星的变轨（1）速度关系：P（2）能量关系：小圆变大圆：机械能增加，引力势能增加，动能减少。P（3）运动关系：小圆变大圆：半径增大，周期增大，速度减小。练习1：发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图11所示。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说确的是：(BD)QQ123A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率。B、卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度。C、卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度。D、卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。练习2：某卫星沿椭圆轨道绕行星运行，近地点离行星中心的距离是a,远地点离行星中心的距离为b,若卫星在近地点的速率为Va,则卫星在远地点时的速率Vb多少？练习3：一颗正在绕地球转动的人造卫星，由于受到阻力作用则将会出现：()A、速度变小；B、动能增大；C、角速度变小；D、半径变大练习4：如图，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，正确的是：（）bbac地球A、b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度；B、b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度；C、c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c；D、a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大。2013年全国高考物理试题分类汇编1.(2013卷)．关于物体所受合外力的方向，下列说确的是（AD）A．物体做速率逐渐增加的直线运动时，其所受合外力的方向一定与速度方向一样B．物体做变速率曲线运动时，其所受合外力的方向一定改变C．物体做变速率圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心D．物体做匀速率曲线运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直2.[2013高考].如图所示,“旋转秋千冶中的两个座椅A、B质量相等,通过一样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动时,正确的是(D)(A)A的速度比B的大(B)A与B的向心加速度大小相等(C)悬挂AB的缆绳与竖直方向的夹角相等(D)悬挂A的缆绳所受的拉力比B的小3.[2013高考].如图所示,从地面上同一位置抛出两小球A、B,分别落在地面上的M、N点,两球运动的最大高度一样.空气阻力不计,则(CD)(A)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A在落地时的大4.[2013高考]．秋千的吊绳有些磨损。在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千(D)(A)在下摆过程中 (B)在上摆过程中(C)摆到最高点时 (D)摆到最低点时5.[2013高考]．如图，轰炸机沿水平方向匀速飞行，到达山坡底端正上方时释放一颗炸弹，并垂直击坡上的目标A。已知A点高度为h，山坡倾角为θ，由此可算出(ABC)(A)轰炸机的飞行高度(B)轰炸机的飞行速度(C)炸弹的飞行时间(D)炸弹投出时的动能6.[2013高考]．右图为在平静海面上，两艘拖船A、B拖着驳船C运动的示意图。A、B的速度分别沿着缆绳CA、CB方向，A、B、C不在一条直线上。由于缆绳不可伸长，因此C的速度在CA、CB方向的投影分别与A、B的速度相等，由此可知C的(AD)(A)速度大小可以介于A、B的速度大小之间(B)速度大小一定不小于A、B的速度大小(C)速度方向可能在CA和CB的夹角围外(D)速度方向一定在CA和CB的夹角围7.[2013高考]．(8分)如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成＿＿正比＿＿关系，与＿＿飞行时间t＿＿无关。v0(m/s)0.7411.0341.3181.584t(ms)292.7293.0292.8292.9d(cm)21.730.338.646.4(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值发现理论值与测量值之差约为3ms。经检查，实验与测量无误，其原因是＿＿计算时重力加速度取值（10m/s2）大于实际值＿＿。(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竞发现测量值t′依然大于自己得到的理论值，但二者之差在3－7ms之间，且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是＿＿小球直径过大、小球飞过光电门需要时间