2019年高考物理二轮复习十大热门考点专项突破专题05平抛运动与圆周运动的综合考查练习.doc
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1、1专题 05 平抛运动与圆周运动的综合考查平抛运动结合圆周运动是近年高考热点,尤其在计算题中,频繁考查,该类题解题程序一般分三步:第 1 步:分析运动形式1单个质点的连续运动:平抛运动接圆周运动或圆周运动接平抛运动2质点和圆盘的独立运动:圆盘外质点平抛落在转动圆盘上,或者转动圆盘上质点被抛出落在圆盘外第 2 步:确定运动临界与关联1单个质点的连续运动:速度与圆轨道相切,恰好经过圆轨道最高点等2质点和圆盘的独立运动:运动时间关联,位移关联,速度关联等第 3 步:用规律 根据临界条件和关联列方程求解例题涵盖了平抛运动、斜抛运动、水平面内的圆周运动和竖直平面的圆周运动。例 1、(2018 年全国第一
2、次大联考【新课标卷】15 题)如图所示,在距地面高为 h=0.4 m 处,有一小球 A以初速度 v0水平抛出如图甲所示,与此同时,在 A 的右方等高处有一物块 B 以大小相同的初速度 v0沿倾角为 45的光滑斜面滑下如图乙所示,若 A、 B 同时到达地面, A、 B 均可看作质点,空气阻力不计,重力加速度 g 取 10 m/s2,则 v0的大小是( )A1 m/s B 2 m/s C2 m/s D2 m/s热点分析经典例题2【参考答案】A 例 2(2018 湖南长郡中学实验班选拔考试)如图所示, b 是长方形 acfd 对角线的交点, e 是底边 df 的中点, a、 b、 c 处的三个小球分
3、别沿图示方向做平抛运动,下列表述正确的是A若 a、 b、 c 处三球同时抛出,三球可能在 de 之间的区域相遇B只要 b、 c 处两球同时幵始做平抛运动,二者不可能在空中相遇C若 a、 b 处两球能在地面相遇,则 a、 b 在空中运动的时间之比为 2:1D若 a、 c 处两球在 e点相遇,则一定满足 ACv【参考答案】BD3例 3(2018 石家庄模拟)如图所示,甲球从 O 点以水平速度 v1飞出,落在水平地面上的 A 点。乙球从 B 点以水平速度 v2飞出,落在水平地面上的 B 点反弹后恰好也落在 A 点.已知乙球在 B 点与地面碰撞反弹后瞬间水平方向的分速度不变、竖直方向的分速度方向相反大
4、小不变,不计空气阻力。下列说法正确的是A.由 O 点到 A 点,甲球运动时间与乙球运动时间相等B.甲球由 O 点到 A 点的水平位移是乙球由 O 点到 B 点水平位移的 3 倍C. v1:v2 =3:1 D. v1:v2 =2:1【参考答案】.BC【名师解析】根据题述情景和平抛运动规律,由 O 点到 A 点,甲球运动时间与乙球运动时间的 1/3,选项A 错误;甲球由 O 点到 A 点的水平位移是乙球由 O 点到 B 点水平位移的 3 倍,选项 B 正确;甲球从 O 点到A 点,乙球 O 点到 B 点,运动时间相等,由 x=vt 可知,甲乙水平速度之比为 v1:v2 =3:1,选项 C 正确 D
5、 错误。例 4(2018绍兴市期末)某学生在台阶上玩玻璃弹子他在平台最高处将一颗小玻璃弹子垂直于棱角边推出,以观察弹子的落点位置台阶的尺寸如图 1 所示,高 a0.2 m,宽 b0.3 m,不计空气阻力( g 取10 m/s2)图 1(1)要使弹子落在第一级台阶上,推出的速度 v1应满足什么条件?(2)若弹子被水平推出的速度 v24 m/s,它将落在第几级台阶上?【参考答案】(1) v11.5 m/s (2)84(2)构造由题图中尖角所成的斜面,建立坐标系水平向右为 x 轴: x v2t竖直向下为 y 轴: y gt212又 tan yx ab联立解得 t s815h gt21.42 m12分
6、析知,玻璃弹子将落在第 8 级台阶上例5 (2018年全国第一次大联考【江苏卷】2题)如图所示,两位同学在体育课上进行传接篮球训练,甲同学将篮球从 A点抛给乙(篮球运动的轨迹如图中实线1所示),乙在 B点接住然后又将篮球传给甲(篮球运动的轨迹如图中虚线2所示)。已知篮球在空中运动的最大高度恰好相同。若忽略空气阻力,则下列说法中正确的是( )(A)篮球沿轨迹1运动的时间较长(B)篮球沿轨迹1运动的过程中速度变化较快(C)两同学将篮球抛出的速度大小相等(D)篮球落到 B点前的瞬间重力做功的功率等于落到 C点(与 A、 B两点高度相同)前的瞬间重力做功的功5率【答案】D例 62018山东烟台一模两粗
7、细相同内壁光滑的半圆形圆管 ab 和 bc 连接在一起,且在 b 处相切,固定于水平面上。一小球从 a 端以某一初速度进入圆管,并从 c 端离开圆管。则小球由圆管 ab 进入圆管 bc 后( )A线速度变小 B角速度变大C向心加速度变小 D小球对管壁的压力变大【参考答案】C例 7(2018河南洛阳名校联考)在室内自行车比赛中,运动员以速度 v 在倾角为 的赛道上做匀速圆周运动。已知运动员的质量为 m,做圆周运动的半径为 R,重力加速度为 g,则下列说法正确的是( )A将运动员和自行车看作一个整体,整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用6B运动员受到的合力大小为 m ,做圆周运动的向心力大小也
8、是 mv2R v2RC运动员做圆周运动的角速度为 vRD如果运动员减速,运动员将做离心运动【参考答案】B 例 8 2017云南省高三一统用一根细线一端系一可视为质点的小球,另一端固定在一光滑锥顶上,如图所示,设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为 。线的张力为 FT,则 FT随 2变化的图象是下图中的( )【参考答案】C【名师解析】当 较小时,斜面对小球有支持力,当 0时, FN0,当 0时,受力分析如图乙,FTsin m 2LsinFT m 2LFT 2的函数为正比例,斜率为 mLmrcos ,故 C 正确。例 9(2018 北京西城期末)游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会
9、掉下来,如图甲所示。我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型:弧形轨道的下端 N 与竖直圆轨道平滑相接, P 为圆轨道的最高点。使小球(可视为质点)从弧形轨道上端滚下,小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。不考虑小球运动所受的摩擦等阻力。(1)小球沿弧形轨道运动的过程中,经过某一位置 A 时动能为 Ek1,重力势能为 EP1,经过另一位置 B 时动能为 Ek2,重力势能为 EP2。请根据动能定理和重力做功的特点,证明:小球由 A 运动到 B 的过程中,总的机械能保持不变,即 Ek1+EP1=Ek2+EP2;(2)已知圆形轨道的半径为 R,将一质量为 m1的小球,从弧形轨道距地面高 h=2.5R 处由静
10、止释放。a请通过分析、计算,说明小球能否通过圆轨道的最高点 P;b如果在弧形轨道的下端 N 处静置另一个质量为 m2的小球。仍将质量为 m1的小球,从弧形轨道距地面高h = 2.5R 处由静止释放,两小球将发生弹性正撞。若要使被碰小球碰后能通过圆轨道的最高点 P,那么被碰小球的质量 m2需要满足什么条件?请通过分析、计算,说明你的理由。8【名师解析】.(12 分)解:(1)根据动能定理 W 总 = WG = Ek2 Ek1 (1 分)根据重力做功的特点可知 WG = Ep1 Ep2 (1 分)联立以上两式 Ek2 Ek1 = Ep1 Ep2整理得到 Ek2 + Ep2 = Ep1 + Ek1
11、(1 分)b. 以小球 m1为研究对象,设小球运动到 N 点时的速度为 v1从 M 到 N,根据机械能守恒定律 211vmgh (1 分)以两个小球为研究对象,碰后两小球的速度分别为 v1、 v2根据动量守恒定律 m1v1= m1v1+ m2v2 (1 分)根据能量守恒定律 2 (1 分)联立解得小球 m2碰后的速度 122v (1 分)因为小球 m1从 h =2.5R 处滚下时恰好能过最高点,所以只要 m2在 N 点被碰后的速度 21v,它就能过最高点。从上式中分析可以得到,当 m2 m1时,可得 21v。所以当满足 m2 m1时,小 球 m2被 碰 后 能 通 过 圆 轨道 的 最 高 点
12、 P。 (1 分)练兵场91.(2018河南部分重点中学联考)某同学玩飞镖游戏,先后将两只飞镖 a、 b 由同一位置水平投出,已知飞镖投出时的初速度 vavb,不计空气阻力,则两支飞镖插在竖直靶上的状态(俯视图)可能是( )2. 在一场足球比赛中,小明将界外球掷给小华,他将足球水平掷出时的照片如图 13 所示,掷出后的足球可视为做平抛运动。掷出点的实际高度为 1.8 m,小华的高度为 1.6 m,根据照片进行估算,下列说法正确的是(不计空气阻力,重力加速度 g10 m/s 2)( )图 13A.为使球恰好落在小华头顶,则小明掷足球的初速度应约为 30 m/sB.若小明减小掷出点的实际高度,则球
13、落点一定在小华前面C.若小明增大掷出足球的初速度,则球落点一定在小华后面D.为使球恰好落在小华脚下,则小明掷足球的初速度应约为 10 m/s3某人投掷飞镖,他站在投镖线上从同一点 C 水平抛出多个飞镖,结果以初速度 vA投出的飞镖打在 A 点,以初速度 vB投出的飞镖打在 B 点,始终没有打在竖直标靶中心 O 点,如图 14 所示。为了能把飞镖打在标靶中心 O 点,则他可能做出的调整为( )图 14A.投出飞镖的初速度比 vA大些B.投出飞镖的初速度比 vB小些10C.保持初速度 vA不变,升高抛出点 C 的高度D.保持初速度 vB不变,升高抛出点 C 的高度4如图 4 所示,一架战斗机在距地
14、面高度一定的空中,由东向西水平匀速飞行,发现地面目标 P 后,开始瞄准并投掷炸弹,若炸弹恰好击中目标 P,假设投弹后飞机仍以原速度水平匀速飞行,则下列说法中错误的是(空气阻力不计)( )图 4A飞机投弹时在 P 点的正上方B炸弹落在 P 点时,飞机在 P 点的正上方C飞机飞行速度越大,投弹时飞机到 P 点的距离应越大D无论飞机飞行速度多大,从投弹到击中目标经历的时间是一定的5(2018 南阳一中质检)如图所示,水平地面的上空有一架飞机在进行投弹训练,飞机沿水平方向作匀加速直线运动当飞机飞经观察点 B 点正上方 A 点时投放一颗炸弹,经时间 T 炸弹落在观察点 B 正前方 L1处的 C 点,与此
15、同时飞机投放出第二颗炸弹,最终落在距观察点 B 正前方 L2处的 D 点,且 L2=3L1,空气阻力不计以下说法正确的有( )A飞机第一次投弹的速度为1LTB飞机第二次投弹时的速度为 21C飞机水平飞行的加速度为12LTD两次投弹时间间隔 T 内飞机飞行距离为143116(2016 安徽皖江联考)如图所示,A、B 两球用两段不可伸长的细线连接于悬点 0,两段细绳的长度之比为 1:2,现让两球同时从悬点 O 附近以一定的初速度分别向左、向右水平抛出,至连接两球的细绳伸直所用时间之比为 1: 2,若两球的初速度之比 为 k,则 k 值应满足的条件是A k= 12 B k 12 C k= D k 7
16、(2018宁波市模拟)如图 2 所示,水平平台 AO 长 x2.0 m,槽宽 d0.10 m,槽高 h1.25 m,现有一小球从平台上 A 点水平射出,已知小球与平台间的阻力为其重力的 0.1 倍,空气阻力不计, g10 m/s 2.求:图 2(1)小球在平台上运动的加速度大小;(2)为使小球能沿平台到达 O 点,求小球在 A 点的最小出射速度和此情景下小球在平台上的运动时间;(3)若要保证小球不碰槽壁且恰能落到槽底上的 P 点,求小球离开 O 点时的速度大小8(9 分)(2018温州市期中)公安机关涉案枪支弹药性能鉴定工作规定指出,不能发射制式弹药的非制式枪支,其所发射弹丸的枪口比动能大于等
17、于 1.8 J/cm2都认定为枪支枪口比动能是指子弹弹头离开枪口的瞬间所具有的动能除以枪口的横截面积现有一玩具枪,其枪管长度 L20 cm,枪口直径 d6 mm,子弹质量为 m2 g在测试中,让玩具枪在高度 h1.8 m 处水平发射,实测子弹射程为 12 m,不计子弹受到的阻力, g10 m/s 2,求:(1)子弹出枪口的速度大小;(2)此玩具枪是否能被认定为枪支?请计算说明12(3)假设在枪管内子弹始终受到恒定的推力,试求此推力大小9(2018嘉兴市期末)如图 8 所示,水平实验台 A 端固定, B 端左右可调,将弹簧左端与实验平台固定,右端有一可视为质点、质量为 2 kg 的滑块紧靠弹簧(
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