2023年高考物理大冲刺备考“最后30天”专题三曲线运动与能量

2023年高考物理大冲刺备考“最后30天”专题三曲线运动与能量PAGE2PAGE1专题三曲线运动与能量考点一平抛运动考点一平抛运动例题例题(1)在实验操作前应该对实验进行适当的分析。研究平抛运动的实验装置示意如图。小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。假设三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次是x1，x2，x3，机械能的变化量依次为E1，E2，E3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的选项是〔〕A.x2–x1=x3–x2，E1=E2=E3B.x2–x1>x3–x2，E1=E2=E3C.x2–x1>x3–x2，E1<E2<E3D.x2–x1<x3–x2，E1<E2<E3【命题意图】此题结合平抛运动实验的装置考查平抛运动规律和机械能守恒规律，命题角度较为新颖。【解析】物体下落时机械能守恒，下落过程中，机械能保持不变，即机械能的变化为零；而平抛运动中，小球在竖直方向小球做自由落体运动，下落相同的高度，时间越来越短，水平方向上做匀速运动，水平位移越来越小。【答案】B【解题技巧】熟练应用平抛运动的规律以及能量守恒相关的规律(机械能守恒定律/动能定理等)求解。(2)如下图，场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域，水平边长为，竖直边长为。质量均为、带电荷量分别为和的两粒子，由两点先后沿和方向以速率进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中)。不计重力，假设两粒子轨迹恰好相切，那么等于〔〕A.B.C.D.【命题意图】此题考查类平抛运动的解法，结合匀强电场规律和牛顿第二定律求解。【解析】两个粒子都做类平抛运动，轨迹相切时，速度方向恰好相反，即在该点，速度方向与水平方向夹角相同，而，两个粒子都做类平抛运动，水平方向，竖直方向：，由以上各式整理得。【答案】B【解题技巧】类平抛运动的分解方法：垂直电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做匀加速直线运动，再结合题中的条件列式求解。考点二考点二圆周运动例题例题(1)如下图为赛车场的一个水平“U〞形弯道，转弯处为圆心在O点的半圆，内外半径分别为r和2r。一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达线，有如下图的①②③三条路线，其中路线③是以为圆心的半圆，。赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力为。选择路线，赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大)，那么〔〕A.选择路线①，赛车经过的路程最短B.选择路线②，赛车的速率最小C.选择路线③，赛车所用时间最短D.①②③三条路线的圆弧上，赛车的向心加速度大小相等【命题意图】此题考查圆周运动、运动学公式。【解析】路线①的路程为s1=2r+πr，路线②的路程为s2=2r+2πr，路线③的路程为s3=2πr，应选择路线①，赛车经过的路程最短；因为运动过程中赛车以不打滑的最大速率通过弯道，即最大径向静摩擦力充当向心力，所以有，运动的向心加速度相同，根据公式可得，即半径越大，速度越大，路线①的速率最小；根据可得，选择路线③，赛车所用时间最短。【答案】ACD【解题技巧】分析赛车在转弯的过程中走过的路程，利用摩擦力提供向心力，求出在各个路线上赛车运行的速度，计算在各条路线上运动的时间。(2)如下图，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。假设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，以下说法正确的选项是〔〕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kmg【命题意图】此题考查水平面内圆周运动中有关摩擦力的临界问题。【解析】小木块都随水平转盘做匀速圆周运动时，在发生相对滑动之前，角速度相等，静摩擦力提供向心力即，由于木块b的半径大，所以发生相对滑动前木块b受到的静摩擦力大；随着角速度增大，当静摩擦力到达最大静摩擦力时木块将要开始滑动，由，代入两个木块的半径，木块a即将开始滑动的角速度=，木块b即将开始滑动时角速度<，所以木块b先开始滑动；当角速度时，木块b已经滑动，而，木块a所受摩擦力还没有到达最大静摩擦力。【答案】AC【解题技巧】此题是物块在水平转盘上随着圆盘一起做圆周运动，摩擦力提供物块做圆周运动的向心力，两物块都相对圆盘不滑动时，转动的角速度相等。1．A.两球在P点一定具有相同的速率B.假设同时抛出，两球不可能在P点相碰C.假设同时抛出，落地前两球竖直方向的距离逐渐变大D.假设同时抛出，落地前两球之间的距离逐渐变大【答案】BD【考点】多物体的平抛运动在空中的相遇问题

【解析】根据平抛运动的规律知，从抛出到P点，A运动的时间长，A、B水平位移相同，再由x=vt知，v1小于v2，到达P点时，，所以A球在P点竖直速度大于B球的竖直速度，在P点的速度：，所以不能确定两球在P点速度的大小，所以A错误；因从抛出到P点，A运动的时间长，所以假设同时抛出，两球不可能在P点相碰，所以B正确；假设同时抛出，两球在竖直方向均做自由落体运动，所以落地前两球竖直方向的距离保持不变，所以C错误；因B球的水平速度较大，假设同时抛出，A、B球的水平方向的距离逐渐增大，竖直距离不变，故落地前两球之间的距离逐渐变大，所以D正确。2．(2022东北师大附中模拟)如下图，从A点由静止释放一弹性小球，一段时间后与固定斜面上B点发生碰撞，碰后小球速度大小不变，方向变为水平方向，又经过相同的时间落于地面上C点，地面上D点位于B点正下方，B、D间的距离为h，那么以下说法正确的选项是〔〕A.A、B两点间的距离为B.A、B两点间的距离为C.C、D两点间的距离为D.C、D两点间的距离为【答案】C【考点】自由落体运动及平抛运动的规律【解析】AB段小球自由下落，BC段小球做平抛运动，两段时间相同，所以A、B两点间距离与B、D两点间距离相等，均为h，故AB错误；BC段平抛初速度，持续的时间，所以C、D两点间距离x=vt=2h，故C正确，D错误。3．(2022绍兴一中期中考试)a、b、c三个α粒子由同一点同时垂直电场强度方向进入偏转电场，其轨迹如下图，其中b恰好飞出电场，由此可以肯定〔〕A.在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上B.b和c同时飞离电场C.进入电场，c的速度最大，a的速度最小D.它们的动能的增量，c的最小，a和b的一样大【答案】ACD【考点】类平抛运动【解析】三个粒子所受的电场力相等，加速度大小相等，在竖直方向上有：y=at2，知a、b的偏转位移相等，大于c的偏转位移，知a、b的运动时间相等，大于c的时间，故A正确，B错误。因为a的水平位移小于b的水平位移，时间相等，那么a的速度小于b的速度，b的水平位移和c的水平位移相等，b的时间大于c的时间，那么b的速度小于c的速度，所以进入电场时，c的速度最大，a的速度最小，故C正确。根据动能定理知，a、b的偏转位移相等，那么电场力做功相等，大于c电场力做功，所以a、b的动能增量相等，大于c的动能增量，故D正确。4．如图(a)所示，小球的初速度为v0，沿光滑斜面上滑，能上滑的最大高度为h，图(b)中四个小球的初速度均为v0。在图A中，小球沿圆弧轨道运动，轨道半径大于h；在图B中，小球沿半圆轨道运动，轨道直径大于h；在图C中，小球沿圆轨道运动，轨道直径等于h；在图D中，小球固定在长为的轻杆的一端，随轻杆绕O点转动。小球均从最低点开始运动，忽略一切摩擦阻力，那么小球上升的高度能到达h的有〔〕【答案】AD【考点】机械能守恒定律、两类圆周运动模型【解析】小球沿圆弧轨道运动，轨道半径大于h，小球上升h高度时，速度为零，未超过圆周，A正确；小球沿半圆轨道运动，轨道直径大于h，小球上升h高度时，速度为零，超过四分之一圆周，要想做完整的圆周运动，小球在h高度处速度不能为零，可知小球还未上升到h高度处就已离开轨道，B错误；小球沿圆轨道运动，轨道直径等于h，在最高点有最小速度，可知小球未到达最高点就已离开轨道，C错误；小球固定在长为的轻杆的一端，随轻杆绕O点转动，在最高点的最小速度为零，小球能够到达最高点，D正确。5．如下图，M是水平放置的半径足够大的圆盘，绕过其圆心的竖直轴匀速转动，以经过O点水平向右的方向作为x轴正方向，在O点正上方高为h处有一个正在间断滴水的容器，从t=0时刻开始滴水容器随传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动，速度大小为v。容器在t=0时滴下第一滴水，以后每当前一滴水刚好落到圆盘上时再滴一滴水。(1)每一滴水经多长时间滴落到圆盘上;(2)要使每一滴水在圆盘上的落点位于同一条直线上，求圆盘转动的最小角速度ω;(3)求第二滴水与第三滴水在盘面上的落点间的最大距离s;【考点】自由落体运动、圆周运动的周期性【解析】(1)水滴在竖直方向做自由落体运动，有，得(2)要使每一滴水在圆盘上的落点位于同一条直线上，在相邻两滴水的下落时间内，圆盘转过的最小角度为π，所以最小角速度为(3)第