2023年高考物理大沖刺備考“最后30天”專題三曲線運動與能量

2023年高考物理大沖刺備考“最后30天”專題三曲線運動與能量PAGE2PAGE1專題三曲線運動與能量考點一平拋運動考點一平拋運動例題例題(1)在實驗操作前應該對實驗進行適當?shù)姆治觥Ｑ芯科綊佭\動的實驗裝置示意如圖。小球每次都從斜槽的同一位置無初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出。改變水平板的高度，就改變了小球在板上落點的位置，從而可描繪出小球的運動軌跡。某同學設想小球先后三次做平拋，將水平板依次放在如圖1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距。假設三次實驗中，小球從拋出點到落點的水平位移依次是x1，x2，x3，機械能的變化量依次為E1，E2，E3，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的選項是〔〕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【命題意圖】此題結合平拋運動實驗的裝置考查平拋運動規(guī)律和機械能守恒規(guī)律，命題角度較為新穎?！窘馕觥课矬w下落時機械能守恒，下落過程中，機械能保持不變，即機械能的變化為零；而平拋運動中，小球在豎直方向小球做自由落體運動，下落相同的高度，時間越來越短，水平方向上做勻速運動，水平位移越來越小?！敬鸢浮緽【解題技巧】熟練應用平拋運動的規(guī)律以及能量守恒相關的規(guī)律(機械能守恒定律/動能定理等)求解。(2)如下圖，場強大小為E、方向豎直向下的勻強電場中有一矩形區(qū)域，水平邊長為，豎直邊長為。質量均為、帶電荷量分別為和的兩粒子，由兩點先后沿和方向以速率進入矩形區(qū)(兩粒子不同時出現(xiàn)在電場中)。不計重力，假設兩粒子軌跡恰好相切，那么等于〔〕A.B.C.D.【命題意圖】此題考查類平拋運動的解法，結合勻強電場規(guī)律和牛頓第二定律求解?！窘馕觥績蓚€粒子都做類平拋運動，軌跡相切時，速度方向恰好相反，即在該點，速度方向與水平方向夾角相同，而，兩個粒子都做類平拋運動，水平方向，豎直方向：，由以上各式整理得。【答案】B【解題技巧】類平拋運動的分解方法：垂直電場方向做勻速直線運動，沿電場方向做勻加速直線運動，再結合題中的條件列式求解。考點二考點二圓周運動例題例題(1)如下圖為賽車場的一個水平“U〞形彎道，轉彎處為圓心在O點的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r。一輛質量為m的賽車通過AB線經(jīng)彎道到達線，有如下圖的①②③三條路線，其中路線③是以為圓心的半圓，。賽車沿圓弧路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力為。選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道(所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動機功率足夠大)，那么〔〕A.選擇路線①，賽車經(jīng)過的路程最短B.選擇路線②，賽車的速率最小C.選擇路線③，賽車所用時間最短D.①②③三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等【命題意圖】此題考查圓周運動、運動學公式。【解析】路線①的路程為s1=2r+πr，路線②的路程為s2=2r+2πr，路線③的路程為s3=2πr，應選擇路線①，賽車經(jīng)過的路程最短；因為運動過程中賽車以不打滑的最大速率通過彎道，即最大徑向靜摩擦力充當向心力，所以有，運動的向心加速度相同，根據(jù)公式可得，即半徑越大，速度越大，路線①的速率最?。桓鶕?jù)可得，選擇路線③，賽車所用時間最短。【答案】ACD【解題技巧】分析賽車在轉彎的過程中走過的路程，利用摩擦力提供向心力，求出在各個路線上賽車運行的速度，計算在各條路線上運動的時間。(2)如下圖，兩個質量均為m的小木塊a和b(可視為質點)放在水平圓盤上，a與轉軸OO′的距離為l，b與轉軸的距離為2l。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。假設圓盤從靜止開始繞轉軸緩慢地加速轉動，用ω表示圓盤轉動的角速度，以下說法正確的選項是〔〕A.b一定比a先開始滑動B.a、b所受的摩擦力始終相等C.ω=是b開始滑動的臨界角速度D.當ω=時，a所受摩擦力的大小為kmg【命題意圖】此題考查水平面內(nèi)圓周運動中有關摩擦力的臨界問題?！窘馕觥啃∧緣K都隨水平轉盤做勻速圓周運動時，在發(fā)生相對滑動之前，角速度相等，靜摩擦力提供向心力即，由于木塊b的半徑大，所以發(fā)生相對滑動前木塊b受到的靜摩擦力大；隨著角速度增大，當靜摩擦力到達最大靜摩擦力時木塊將要開始滑動，由，代入兩個木塊的半徑，木塊a即將開始滑動的角速度=，木塊b即將開始滑動時角速度<，所以木塊b先開始滑動；當角速度時，木塊b已經(jīng)滑動，而，木塊a所受摩擦力還沒有到達最大靜摩擦力?！敬鸢浮緼C【解題技巧】此題是物塊在水平轉盤上隨著圓盤一起做圓周運動，摩擦力提供物塊做圓周運動的向心力，兩物塊都相對圓盤不滑動時，轉動的角速度相等。1．A.兩球在P點一定具有相同的速率B.假設同時拋出，兩球不可能在P點相碰C.假設同時拋出，落地前兩球豎直方向的距離逐漸變大D.假設同時拋出，落地前兩球之間的距離逐漸變大【答案】BD【考點】多物體的平拋運動在空中的相遇問題

【解析】根據(jù)平拋運動的規(guī)律知，從拋出到P點，A運動的時間長，A、B水平位移相同，再由x=vt知，v1小于v2，到達P點時，，所以A球在P點豎直速度大于B球的豎直速度，在P點的速度：，所以不能確定兩球在P點速度的大小，所以A錯誤；因從拋出到P點，A運動的時間長，所以假設同時拋出，兩球不可能在P點相碰，所以B正確；假設同時拋出，兩球在豎直方向均做自由落體運動，所以落地前兩球豎直方向的距離保持不變，所以C錯誤；因B球的水平速度較大，假設同時拋出，A、B球的水平方向的距離逐漸增大，豎直距離不變，故落地前兩球之間的距離逐漸變大，所以D正確。2．(2022東北師大附中模擬)如下圖，從A點由靜止釋放一彈性小球，一段時間后與固定斜面上B點發(fā)生碰撞，碰后小球速度大小不變，方向變?yōu)樗椒较颍纸?jīng)過相同的時間落于地面上C點，地面上D點位于B點正下方，B、D間的距離為h，那么以下說法正確的選項是〔〕A.A、B兩點間的距離為B.A、B兩點間的距離為C.C、D兩點間的距離為D.C、D兩點間的距離為【答案】C【考點】自由落體運動及平拋運動的規(guī)律【解析】AB段小球自由下落，BC段小球做平拋運動，兩段時間相同，所以A、B兩點間距離與B、D兩點間距離相等，均為h，故AB錯誤；BC段平拋初速度，持續(xù)的時間，所以C、D兩點間距離x=vt=2h，故C正確，D錯誤。3．(2022紹興一中期中考試)a、b、c三個α粒子由同一點同時垂直電場強度方向進入偏轉電場，其軌跡如下圖，其中b恰好飛出電場，由此可以肯定〔〕A.在b飛離電場的同時，a剛好打在負極板上B.b和c同時飛離電場C.進入電場，c的速度最大，a的速度最小D.它們的動能的增量，c的最小，a和b的一樣大【答案】ACD【考點】類平拋運動【解析】三個粒子所受的電場力相等，加速度大小相等，在豎直方向上有：y=at2，知a、b的偏轉位移相等，大于c的偏轉位移，知a、b的運動時間相等，大于c的時間，故A正確，B錯誤。因為a的水平位移小于b的水平位移，時間相等，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的時間大于c的時間，那么b的速度小于c的速度，所以進入電場時，c的速度最大，a的速度最小，故C正確。根據(jù)動能定理知，a、b的偏轉位移相等，那么電場力做功相等，大于c電場力做功，所以a、b的動能增量相等，大于c的動能增量，故D正確。4．如圖(a)所示，小球的初速度為v0，沿光滑斜面上滑，能上滑的最大高度為h，圖(b)中四個小球的初速度均為v0。在圖A中，小球沿圓弧軌道運動，軌道半徑大于h；在圖B中，小球沿半圓軌道運動，軌道直徑大于h；在圖C中，小球沿圓軌道運動，軌道直徑等于h；在圖D中，小球固定在長為的輕桿的一端，隨輕桿繞O點轉動。小球均從最低點開始運動，忽略一切摩擦阻力，那么小球上升的高度能到達h的有〔〕【答案】AD【考點】機械能守恒定律、兩類圓周運動模型【解析】小球沿圓弧軌道運動，軌道半徑大于h，小球上升h高度時，速度為零，未超過圓周，A正確；小球沿半圓軌道運動，軌道直徑大于h，小球上升h高度時，速度為零，超過四分之一圓周，要想做完整的圓周運動，小球在h高度處速度不能為零，可知小球還未上升到h高度處就已離開軌道，B錯誤；小球沿圓軌道運動，軌道直徑等于h，在最高點有最小速度，可知小球未到達最高點就已離開軌道，C錯誤；小球固定在長為的輕桿的一端，隨輕桿繞O點轉動，在最高點的最小速度為零，小球能夠到達最高點，D正確。5．如下圖，M是水平放置的半徑足夠大的圓盤，繞過其圓心的豎直軸勻速轉動，以經(jīng)過O點水平向右的方向作為x軸正方向，在O點正上方高為h處有一個正在間斷滴水的容器，從t=0時刻開始滴水容器隨傳送帶沿與x軸平行的方向做勻速直線運動，速度大小為v。容器在t=0時滴下第一滴水，以后每當前一滴水剛好落到圓盤上時再滴一滴水。(1)每一滴水經(jīng)多長時間滴落到圓盤上;(2)要使每一滴水在圓盤上的落點位于同一條直線上，求圓盤轉動的最小角速度ω;(3)求第二滴水與第三滴水在盤面上的落點間的最大距離s;【考點】自由落體運動、圓周運動的周期性【解析】(1)水滴在豎直方向做自由落體運動，有，得(2)要使每一滴水在圓盤上的落點位于同一條直線上，在相鄰兩滴水的下落時間內(nèi)，圓盤轉過的最小角度為π，所以最小角速度為(3)第