(全國版)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練習(xí)必修2 第四章 第1講 (含解析)

[高考導(dǎo)航]考點內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201620172018命題分析運動的合成與分解Ⅱ卷Ⅰ·T17：同步衛(wèi)星卷Ⅱ·T16：豎直面內(nèi)的圓周運動T25：平拋運動、圓周運動卷Ⅲ·T14：行星運動規(guī)律、物理學(xué)史T24：豎直面內(nèi)的圓周運動卷Ⅰ·T15：平拋運動的規(guī)律卷Ⅱ·T17：平拋運動、圓周運動T19：開普勒定律、機(jī)械能守恒定律卷Ⅲ·T14：天體的運動卷Ⅰ·T20：雙星模型卷Ⅰ·T16：天體密度的估算卷Ⅲ·T15：衛(wèi)星運動參量的計算卷Ⅲ·T17：斜面上的平拋運動1.對本章知識的考查選擇題居多，計算題較少。?？贾R點：運動的合成與分解、平拋運動、圓周運動、萬有引力與天體運動。2．本章知識經(jīng)常與牛頓運動定律、功能關(guān)系、能量守恒定律、電磁學(xué)知識結(jié)合起來考查。拋體運動Ⅱ勻速圓周運動、角速度、線速度、向心加速度Ⅰ勻速圓周運動的向心力Ⅱ離心現(xiàn)象Ⅰ萬有引力定律及其應(yīng)用Ⅱ環(huán)繞速度Ⅱ第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ經(jīng)典時空觀和相對論時空觀Ⅰ第1講曲線運動運動的合成與分解知識排查曲線運動1．速度的方向：質(zhì)點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向。如圖1所示的曲線運動，vA、vC的方向與v的方向相同，vB、vD的方向與v的方向相反。圖12．運動的性質(zhì)：做曲線運動的物體，速度的方向時刻在改變，所以曲線運動一定是變速運動。3．曲線運動的條件運動的合成與分解1.基本概念(1)運動的合成：已知分運動求合運動。(2)運動的分解：已知合運動求分運動。2．分解原則：根據(jù)運動的實際效果分解，也可采用正交分解。3．遵循的規(guī)律：位移、速度、加速度都是矢量，故它們的合成與分解都遵循平行四邊形定則。小題速練1．思考判斷(1)做曲線運動的物體一定受變力作用。()(2)做曲線運動的物體，所受合外力的方向一定指向曲線的凹側(cè)。()(3)做曲線運動的物體，速度方向時刻改變，但不可能與所受合外力的方向相同。()(4)只要兩個分運動是直線運動，合運動一定是直線運動。()(5)做曲線運動的物體一段時間內(nèi)的位移可能等于0。()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√2．[人教版必修2·P4“演示實驗”改編]如圖2所示，豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水，內(nèi)有一個紅蠟塊能在水中勻速上浮。在紅蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時，使玻璃管以速度v水平向右勻速運動。紅蠟塊由管口上升到頂端，所需時間為t，相對地面通過的路程為L。則下列說法正確的是()圖2A．v增大時，L減小 B．v增大時，L增大C．v增大時，t減小 D．v增大時，t增大解析由合運動與分運動的等時性知，紅蠟塊沿管上升的高度和速度不變，運動時間不變，管勻速運動的速度越大，則合速度越大，合位移越大，選項B正確。答案B物體做曲線運動的條件及軌跡分析1．運動軌跡的判斷(1)若物體所受合力方向與速度方向在同一直線上，則物體做直線運動。(2)若物體所受合力方向與速度方向不在同一直線上，則物體做曲線運動。2．合力方向與速率變化的關(guān)系1．[人教版必修2·P6“演示實驗”改編]如圖3所示，水平桌面上一小鐵球沿直線運動。若在鐵球運動的正前方A處或旁邊B處放一塊磁鐵，下列關(guān)于小球運動的說法正確的是()圖3A．磁鐵放在A處時，小鐵球做勻速直線運動B．磁鐵放在A處時，小鐵球做勻加速直線運動C．磁鐵放在B處時，小鐵球做勻速圓周運動D．磁鐵放在B處時，小鐵球做變加速曲線運動解析磁鐵放在A處時，小鐵球受力與速度共線，但為變力，所以小鐵球做變加速直線運動，選項A、B錯誤；磁鐵放在B處時，小鐵球受力與速度不共線，做變加速曲線運動，選項C錯誤，D正確。答案D2．如圖4所示，汽車在一段彎曲水平路面上行駛，關(guān)于它受的水平方向的作用力的示意圖，可能正確的是(圖中F為牽引力，F(xiàn)f為汽車行駛時所受阻力)()答案C3.如圖5，這是物體做勻變速曲線運動的軌跡的示意圖。已知物體在B點的加速度方向與速度方向垂直，則下列說法正確的是()圖5A．C點的速率小于B點的速率B．A點的加速度比C點的加速度大C．C點的速率大于B點的速率D．從A點到C點加速度方向與速度方向的夾角先增大后減小，速率是先減小后增大解析物體做勻變速曲線運動，B點到C點的加速度方向與速度方向夾角小于90°，C點的速率比B點速率大，故選項A錯誤，C正確；物體做勻變速曲線運動，則加速度不變，所以物體經(jīng)過C點時的加速度與A點相同，故選項B錯誤；物體運動到B點時速度方向與加速度方向恰好互相垂直，則有A點速度與加速度方向夾角大于90°，C點的加速度方向與速度方向夾角小于90°，所以物體的速率先減小后增大，故選項D錯誤。答案C運動的合成與分解1．分運動與合運動的關(guān)系等時性各個分運動與合運動總是同時開始，同時結(jié)束，經(jīng)歷時間相等(不同時的運動不能合成)等效性各分運動疊加起來與合運動有完全相同的效果獨立性一個物體同時參與幾個分運動時，各分運動獨立進(jìn)行，互不影響2．運動的合成與分解的運算法則運動的合成與分解是指描述運動的各物理量，即位移、速度、加速度的合成與分解，由于它們均是矢量，故合成與分解都遵守平行四邊形定則。3．合運動的性質(zhì)判斷【例1】(2018·湖南長沙二模)在光滑無摩擦的水平面上有一冰球以速度v0沿直線勻速從a點運動到b點，忽略空氣阻力，如圖6為俯視圖。當(dāng)冰球運動到b點時受到圖示中黑箭頭方向的快速一擊，這之后冰球有可能沿如下哪一條軌跡運動()圖6解析當(dāng)冰球運動到b點時受到圖示中黑箭頭方向的快速一擊，由動量定理可知瞬間產(chǎn)生與ab垂直的速度，與原來ab方向的速度合成后仍然做勻速直線運動，故B正確，A、C、D錯誤。答案B1．(2019·錦州模擬)如圖7所示，從上海飛往北京的波音737客機(jī)上午10點10分到達(dá)首都國際機(jī)場，若飛機(jī)在開始降落時的水平分速度為60m/s，豎直分速度為6m/s，已知飛機(jī)在水平方向做加速度大小等于2m/s2的勻減速直線運動，在豎直方向做加速度大小等于0.2m/s2的勻減速直線運動，則飛機(jī)落地之前()圖7A．飛機(jī)的運動軌跡為曲線B．經(jīng)20s飛機(jī)水平方向的分速度與豎直方向的分速度大小相等C．在第20s內(nèi)，飛機(jī)在水平方向的分位移與豎直方向的分位移大小相等D．飛機(jī)在第20s內(nèi)，水平方向的平均速度為21m/s解析由于初速度的方向與合加速度的方向相反，故飛機(jī)的運動軌跡為直線，A錯誤；由勻減速運動規(guī)律可知，飛機(jī)在第20s末的水平分速度為20m/s，豎直方向的分速度為2m/s，B錯誤；飛機(jī)在第20s內(nèi)，水平位移x＝(v0xt20＋eq\f(1,2)axteq\o\al(2,20))－(v0xt19＋eq\f(1,2)axteq\o\al(2,19))＝21m，豎直位移y＝(v0yt20＋eq\f(1,2)ayteq\o\al(2,20))－(v0yt19＋eq\f(1,2)ayteq\o\al(2,19))＝2.1m，C錯誤；飛機(jī)在第20s內(nèi)，水平方向的平均速度為eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,Δt)＝21m/s，D正確。答案D2．(2015·新課標(biāo)卷Ⅱ，16)由于衛(wèi)星的發(fā)射場不在赤道上，同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過調(diào)整再進(jìn)入地球同步軌道。當(dāng)衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空時，發(fā)動機(jī)點火，給衛(wèi)星一附加速度，使衛(wèi)星沿同步軌道運行。已知同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為3.1×103m/s，某次發(fā)射衛(wèi)星飛經(jīng)赤道上空時的速度為1.55×103m/s，此時衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同，轉(zhuǎn)移軌道和同步軌道的夾角為30°，如圖8所示，發(fā)動機(jī)給衛(wèi)星的附加速度的方向和大小約為()圖8A．西偏北方向，1.9×103m/sB．東偏南方向，1.9×103m/sC．西偏北方向，2.7×103m/sD．東偏南方向，2.7×103m/s解析附加速度Δv與衛(wèi)星飛經(jīng)赤道上空時速度v2及同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v1的矢量關(guān)系如圖所示，由余弦定理可知，Δv＝eq\r(veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2)－2v1v2cos30°)＝1.9×103m/s，方向東偏南方向，故B正確，A、C、D錯誤。答案B小船渡河模型及繩(桿)端速度分解模型模型一小船渡河模型1．船的實際運動：是水流的運動和船相對靜水的運動的合運動。2．三種速度：船在靜水中的速度v船、水的流速v水、船的實際速度v。3．兩種渡河方式方式圖示說明渡河時間最短當(dāng)船頭垂直河岸時，渡河時間最短，最短時間tmin＝eq\f(d,v船)渡河位移最短當(dāng)v水＜v船時，如果滿足v水－v船cosθ＝0，渡河位移最短，xmin＝d當(dāng)v水＞v船時，如果船頭方向(即v船方向)與合速度方向垂直，渡河位移最短，最短渡河位移為xmin＝eq\f(dv水,v船)

【例2】(多選)如圖10所示，某河寬d＝150m，水流的速度大小為v1＝1.5m/s，一小船以靜水中的速度v2渡河，且船頭方向與河岸成θ角，小船恰好從河岸的A點沿直線勻速到達(dá)河對岸的B點；若船頭方向保持不變，小船以eq\f(3,2)v2的速度航行，則小船從河岸的A點沿與河岸成60°角的直線勻速到達(dá)河對岸的C點。下列判斷正確的是()圖10A．v2＝1.5m/sB．θ＝30°C．小船從A點運動到B點的時間為100sD．小船從A點運動到C點的時間為eq\f(200\r(3),3)s解析小船速度合成情況如圖所示。則小船從A點運動到B點的過程，有v2cosθ＝v1，小船從A點運動到C點的過程，根據(jù)正弦定理有eq\f(\f(3,2)v2,sin（180°－60°）)＝eq\f(v1,sin（60°－θ）)，解得θ＝30°，v2＝eq\r(3)m/s，A錯誤，B正確；小船從A點運動到B點的時間t1＝eq\f(d,v2sinθ)＝100eq\r(3)s，從A點運動到C點的時間t2＝eq\f(d,\f(3,2)v2sinθ)＝eq\f(200\r(3),3)s，C錯誤，D正確。答案BD“三情景、兩方案”解決小船渡河問題模型二繩(桿)端速度分解模型1．模型特點沿繩(桿)方向的速度分量大小相等。2．思路與方法合速度→繩(桿)拉物體的實際運動速度v分速度→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(其一：沿繩（桿）的速度v∥,其二：與繩（桿）垂直的速度v⊥))方法：v∥與v⊥的合成遵循平行四邊形定則。3．解題原則：根據(jù)沿繩(桿)方向的分速度大小相等求解。常見實例如下：【例3】(2019·寶雞模擬)如圖11所示，水平光滑長桿上套有一物塊Q，跨過懸掛于O點的輕小光滑圓環(huán)的輕繩一端連接Q，另一端懸掛一物塊P。設(shè)輕繩的左邊部分與水平方向的夾角為θ，初始時θ很小?，F(xiàn)將P、Q由靜止同時釋放，關(guān)于P、Q以后的運動下列說法正確的是()圖11A．當(dāng)θ＝60°時，P、Q的速度之比是eq\r(3)∶2B．當(dāng)θ＝90°時，Q的速度最大C．當(dāng)θ＝90°時，Q的速度為零D．當(dāng)θ向90°增大的過程中Q的合力一直增大解析P、Q用同一根繩連接，則Q沿繩子方向的速度與P的速度大小相等，則當(dāng)θ＝60°時，Q的速度vQcos60°＝vP，解得eq\f(vP,vQ)＝eq\f(1,2)，故選項A錯誤；當(dāng)θ＝90°時，即Q到達(dá)O點正下方，垂直Q運動方向上的分速度為0，即vP＝0，此時Q的速度最大，故選項B正確，C錯誤；當(dāng)θ向90°增大的過程中Q的合力逐漸減小，當(dāng)θ＝90°時，Q的速度最大，加速度為零，合力為零，故選項D錯誤。答案B1．(多選)一只小船渡河，水流速度各處相同且恒定不變，方向平行于岸邊。小船相對于水分別做勻加速、勻減速、勻速直線運動，運動軌跡如圖12所示。船相對于水的初速度大小均相同，方向垂直于岸邊，且船在渡河過程中船頭方向始終不變。由此可以確定()圖12A．沿AD軌跡運動時，船相對于水做勻減速直線運動B．沿三條不同路徑渡河的時間相同C．沿AC軌跡渡河所用的時間最短D．沿AC軌跡到達(dá)對岸的速度最小解析當(dāng)船沿AD軌跡運動時，加速度方向與船在靜水中的速度方向相反，因此船相對于水做勻減速直線運動，故選項A正確；船相對于水的初速度大小均相同，方向垂直于岸邊，因運動的性質(zhì)不同，則渡河時間也不同，故選項B錯誤；船沿AB軌跡相對于水做勻速直線運動，沿AC軌跡相對于水做勻加速運動，則渡河所用的時間沿AC軌跡運動的渡河時間最短，故選項C正確；沿AC軌跡，船做勻加速運動，則船到達(dá)對岸的速度最大，故選項D錯誤。答案AC2．如圖13所示，不計所有接觸面之間的摩擦，斜面固定，物塊和滑塊質(zhì)量分別為m1和m2，且m1＜m2。若將滑塊從位置A由靜止釋放，當(dāng)沿桿落到位置B時，滑塊的速度為v2，且與滑塊牽連的繩子與豎直方向的夾角為θ，則此時物塊的速度大小v1等于()圖13A．v2sinθ B.eq\f(v2,sinθ) C．v2cosθ D.eq\f(v2,cosθ)解析物塊的速度與繩上各點沿繩方向的速度大小相等，所以繩的速度等于物塊的速度v1?；瑝K的實際運動是沿桿豎直下滑，這個實際運動是合運動，合速度v2可分解為沿繩方向的分速度和垂直于繩方向的分速度。因此v1與v2的關(guān)系如圖所示，由圖可看出物塊的速度大小v1＝v2cosθ，所以選項C正確。答案C課時作業(yè)(時間：30分鐘)基礎(chǔ)鞏固練1．(多選)(2019·重慶秀山縣月考)關(guān)于做曲線運動的物體，下列說法中正確的是()A．它所受的合外力一定不為零B．它所受的合外力一定是變力C．其速度可以保持不變D．其速度的大小可以保持不變答案AD2．(多選)[人教版必修2·P7·T2改編]跳傘表演是人們普遍喜歡的觀賞性體育項目，如圖1所示，當(dāng)運動員從直升機(jī)上由靜止跳下后，在下落過程中將會受到水平風(fēng)速的影響，下列說法正確的是()圖1A．風(fēng)速越大，運動員下落時間越長，運動員可完成更多的動作B．風(fēng)速越大，運動員著地速度越大，有可能對運動員造成傷害C．運動員下落時間與風(fēng)速無關(guān)D．運動員著地速度與風(fēng)速無關(guān)解析水平風(fēng)速不會影響豎直方向的運動，所以運動員下落時間與風(fēng)速無關(guān)，選項A錯誤，C正確；運動員落地時豎直方向的速度是確定的，水平風(fēng)速越大，落地時水平分速度越大，運動員著地時的合速度越大，有可能對運動員造成傷害，選項B正確，D錯誤。答案BC3．(多選)(2019·四川南充適應(yīng)性測試)如圖2所示，在光滑水平面上有兩條互相平行的直線l1、l2，AB是兩條直線的垂線，其中A點在直線l1上，B、C兩點在直線l2上。一個物體沿直線l1以確定的速度勻速向右運動，如果物體要從A點運動到C點，圖中1、2、3為其可能的路徑，則可以使物體通過A點時()圖2A．獲得由A指向B的任意大小的瞬時速度；物體的路徑是2B．獲得由A指向B的確定大小的瞬時速度；物體的路徑是2C．持續(xù)受到平行于AB的任意大小的恒力；物體的路徑可能是1D．持續(xù)受到平行于AB的確定大小的恒力；物體的路徑可能是3解析物體獲得由A指向B的任意瞬時速度時，由運動的合成可知，物體的運動路徑是直線，但不一定是路徑2，只有該瞬時速度為某確定值時，物體的路徑才是2，故選項A錯誤，B正確；物體持續(xù)受到平行AB的任意大小的恒力時，物體做曲線運動，且運動路徑彎向恒力方向，物體運動的路徑可能是1，但路徑一定不會是路徑3，故選項C正確，D錯誤。答案BC4．有一條兩岸平直、河水均勻流動、流速恒為v的大河。小明駕著小船渡河，去程時船頭指向始終與河岸垂直，回程時行駛路線與河岸垂直。去程與回程所用時間的比值為k，船在靜水中的速度大小相同，則小船在靜水中的速度大小為()A.eq\f(kv,\r(k2－1)) B.eq\f(v,\r(1－k2))C.eq\f(kv,\r(1－k2)) D.eq\f(v,\r(k2－1))解析根據(jù)題意作出小船渡河時去程和回程的情景分別如圖甲、乙所示。設(shè)河岸的寬度為d，則去程時有t1＝eq\f(d,v靜)，回程時有t2＝eq\f(d,\r(veq\o\al(2,靜)－v2))，又eq\f(t1,t2)＝k，聯(lián)立解得v靜＝eq\f(v,\r(1－k2))，B正確。答案B5．一艘船在一條河流中渡河，當(dāng)河水不流動時，船垂直渡河用時t1。當(dāng)發(fā)生山洪后，在流動的河水中，船在同一位置垂直渡河用時為(設(shè)船相對于靜水的速度一定，水速是船相對于靜水的速度大小的一半)()A.eq\r(2)t1 B．2t1 C.eq\r(3)t1 D.eq\f(2\r(3),3)t1解析設(shè)河寬為L，船相對于靜水的速度為v，則河水不流動時，船垂直渡河時間t1＝eq\f(L,v)。當(dāng)水速為eq\f(v,2)時，要垂直河岸渡河，則有v′＝eq\r(v2－（\f(v,2)）2)＝eq\f(\r(3),2)v，船垂直渡河的時間t2＝eq\f(L,v′)＝eq\f(L,\f(\r(3),2)v)＝eq\f(2,\r(3))·eq\f(L,v)＝eq\f(2\r(3),3)t1，選項D正確。答案D6．如圖3所示，甲、乙兩船在同一河岸邊A、B兩處，兩船船頭方向與河岸均成θ角，且恰好對準(zhǔn)對岸邊C點。若兩船同時開始渡河，經(jīng)過一段時間t，同時到達(dá)對岸，乙船恰好到達(dá)正對岸的D點。若河寬d、河水流速均恒定，兩船在靜水中的劃行速率恒定，不影響各自的航行，下列判斷正確的是()圖3A．兩船在靜水中的劃行速率不同B．甲船渡河的路程有可能比乙船渡河的路程小C．兩船同時到達(dá)D點D．河水流速為eq\f(dtanθ,t)解析由題意可知，兩船渡河的時間相等，兩船沿垂直河岸方向的分速度v1相等，由v1＝vsinθ知兩船在靜水中的劃行速率v相等，選項A錯誤；乙船沿BD到達(dá)D點，故河水流速v水方向沿AB方向，且v水＝vcosθ，甲船不可能到達(dá)正對岸，甲船渡河的路程較大，選項B錯誤；由于甲船沿垂直河岸的位移d＝vsinθ·t，沿AB方向的位移大小x＝(vcosθ＋v水)t，解得x＝eq\f(2d,tanθ)＝AB，故兩船同時到達(dá)D點，選項C正確；根據(jù)速度的合成與分解，v水＝vcosθ，而vsinθ＝eq\f(d,t)，解得v水＝eq\f(d,ttanθ)，選項D錯誤。答案C綜合提能練7．一個質(zhì)點從水平面內(nèi)的xOy坐標(biāo)系的原點出發(fā)開始運動，其沿x軸正方向的分速度隨時