高考物理總復(fù)習(xí)專題04 平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)-2020年高考物理母題題源解密（解析版）

專題04平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)【母題來源一】2020年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試物理（全國(guó)Ⅰ卷）【母題原題】（2020·新課標(biāo)Ⅰ卷）如圖，一同學(xué)表演蕩秋千。已知秋千的兩根繩長(zhǎng)均為10m，該同學(xué)和秋千踏板的總質(zhì)量約為50kg。繩的質(zhì)量忽略不計(jì)，當(dāng)該同學(xué)蕩到秋千支架的正下方時(shí)，速度大小為8m/s，此時(shí)每根繩子平均承受的拉力約為（）A.200N B.400N C.600N D.800N【答案】B【解析】在最低點(diǎn)由，知T=410N，即每根繩子拉力約為410N，故選B?！灸割}來源二】2020年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理（全國(guó)Ⅱ卷）【母題原題】（2020·新課標(biāo)Ⅱ卷）如圖，在摩托車越野賽途中的水平路段前方有一個(gè)坑，該坑沿摩托車前進(jìn)方向的水平寬度為3h，其左邊緣a點(diǎn)比右邊緣b點(diǎn)高0.5h。若摩托車經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為E1，它會(huì)落到坑內(nèi)c點(diǎn)。c與a的水平距離和高度差均為h；若經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為E2，該摩托車恰能越過坑到達(dá)b點(diǎn)。等于（）A.20 B.18 C.9.0 D.3.0【答案】B【解析】有題意可知當(dāng)在a點(diǎn)動(dòng)能為E1時(shí)，有，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有，，當(dāng)在a點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為E2時(shí)，有，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有，，聯(lián)立以上各式可解得，故選B?！灸割}來源三】2020年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理（江蘇卷）【母題原題】（2020·江蘇卷）如圖所示，小球A、B分別從和l高度水平拋出后落地，上述過程中A、B的水平位移分別為l和。忽略空氣阻力，則（）A.A和B的位移大小相等B.A的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是B的2倍C.A的初速度是B的D.A的末速度比B的大【答案】AD【解析】A．位移為初位置到末位置的有向線段，如圖所示可得，，A和B的位移大小相等，A正確；B．平拋運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由高度決定，即，，則A的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是B的倍，B錯(cuò)誤；C．平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則，，則A的初速度是B的，C錯(cuò)誤；D．小球A、B在豎直方向上的速度分別為，，所以可得，即，D正確。故選AD。【命題意圖】考查平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，摩擦力、向心力的來源、圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)，意在考查考生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)的理解能力和綜合分析能力?！究荚嚪较颉扛呖紝?duì)平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)的考查，命題多集中在考查平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用及與生活、生產(chǎn)相聯(lián)系的命題，多涉及有關(guān)物理量的臨界和極限狀態(tài)求解或考查有關(guān)平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)自身固有的特征物理量。豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合能量知識(shí)命題，勻速圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合磁場(chǎng)相關(guān)知識(shí)命題是考試重點(diǎn)，歷年均有相關(guān)選擇題或計(jì)算題出現(xiàn)。單獨(dú)命題常以選擇題的形式出現(xiàn)；與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系、電磁學(xué)知識(shí)相綜合常以計(jì)算題的形式出現(xiàn)。平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其研究方法、近年考試的熱點(diǎn)，且多數(shù)與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械能等知識(shí)結(jié)合制成綜合類試題。圓周運(yùn)動(dòng)的角速度、線速度及加速度是近年高考的熱點(diǎn)，且多數(shù)與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械能等知識(shí)結(jié)合制成綜合類試題，這樣的題目往往難度較大?！镜梅忠c(diǎn)】熟練掌握平拋、圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的組合問題，要善于由轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度進(jìn)行突破；熟悉解決天體運(yùn)動(dòng)問題的兩條思路；靈活應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的思想，解決帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)問題；對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題，掌握找圓心、求半徑的方法。1．對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)，考生需要知道以下幾點(diǎn)：（1）解決平拋運(yùn)動(dòng)問題一般方法解答平拋運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，一般的方法是將平拋運(yùn)動(dòng)沿水平和豎直兩個(gè)方向分解，這樣分解的優(yōu)點(diǎn)是不用分解初速度，也不用分解加速度，即先求分速度、分位移，再求合速度、合位移；特別提醒：分解平拋運(yùn)動(dòng)的末速度往往成為解題的關(guān)鍵。（2）常見平拋運(yùn)動(dòng)類型：求運(yùn)動(dòng)時(shí)間往往是突破口①在水平地面水平平拋：②在半圓內(nèi)的平拋運(yùn)動(dòng)：③斜面上的平拋問題：順著斜面平拋；對(duì)著斜面平拋。④對(duì)著豎直墻壁平拋（3）類平拋運(yùn)動(dòng)的求解方法①常規(guī)分解法：將類平拋運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直于初速度方向(即沿合力的方向)的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，兩分運(yùn)動(dòng)彼此獨(dú)立，互不影響，且與合運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性。②特殊分解法：對(duì)于有些問題，可以過拋出點(diǎn)建立適當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系，將加速度分解為ax、ay，初速度v0分解為vx、vy，然后分別在x、y方向列方程求解。2．對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)，考生需要知道以下幾點(diǎn)：（1）描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量間的關(guān)系：，a==．（2）向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，而不是一種特定的力（如重力），因此在分析物體的受力時(shí)，切記不可將向心力也作為物體的受力考慮在內(nèi)。（3）在分析傳動(dòng)裝置的線速度、角速度、向心加速度與半徑之間的關(guān)系時(shí)，關(guān)鍵是抓住不變量，確定另一變量與半徑的正比或反比關(guān)系進(jìn)行判斷。如同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上各點(diǎn)的角速度、轉(zhuǎn)速和周期相等，根據(jù)公式，可知線速度與半徑成正比；皮帶傳動(dòng)中，在皮帶不打滑的情況下，通過皮帶連接的輪子邊緣的各點(diǎn)的線速度大小相等（不打滑的摩擦傳動(dòng)兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度也大小相等），根據(jù)公式，可知角速度與半徑成反比。（4）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在合外力突然消失或者不足以提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，質(zhì)點(diǎn)是做半徑越來越大的運(yùn)動(dòng)或沿切線方向飛去的運(yùn)動(dòng)，它不是沿半徑方向飛去,做離心運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)不存在的所謂的“離心力”作用，因?yàn)闆]有任何物體提供這種力。1．（2020·河北省高二月考）現(xiàn)代人壓力普遍偏大，減壓產(chǎn)品層出不窮，如圖所示是一種叫“指尖陀螺”的減壓產(chǎn)品。當(dāng)陀螺繞中心的轉(zhuǎn)軸O旋轉(zhuǎn)時(shí)，陀螺上外側(cè)B、C兩點(diǎn)的周期、角速度、線速度大小和向心加速度大小的關(guān)系正確的是（）A． B． C． D．【答案】BC【解析】因、兩點(diǎn)繞同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以、兩點(diǎn)的角速度相等，轉(zhuǎn)動(dòng)周期相等；、兩點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不相等，據(jù)，，可知、兩點(diǎn)的線速度大小不相等，向心加速度大小不相等，AD錯(cuò)誤，BC正確。故選BC。2．（2020·浙江省高三模擬）2022年冬奧會(huì)將在北京舉行，滑雪是冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目之一。如圖所示，某運(yùn)動(dòng)員（可視為質(zhì)點(diǎn)）從雪坡上先后以初速度之比沿水平方向飛出，均落在雪坡上，不計(jì)空氣阻力，則運(yùn)動(dòng)員從飛出到落到雪坡上的整個(gè)過程中（）A．運(yùn)動(dòng)員先后落在雪坡上的速度方向不相同B．運(yùn)動(dòng)員先后在空中飛行的時(shí)間之比為C．運(yùn)動(dòng)員先后落到雪坡上的速度之比為D．運(yùn)動(dòng)員先后下落的高度之比為【答案】C【解析】A．設(shè)運(yùn)動(dòng)員的速度和水平方向的夾角為，則，而位移和水平方向的夾角，因此可得；運(yùn)動(dòng)員先后落在雪坡上時(shí)位移的偏向角相同，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)速度的偏向角的正切等于位移的偏向角的正切的2倍可知，速度的偏向角相同，即運(yùn)動(dòng)員落到雪坡上的速度方向相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；BCD．根據(jù)，可得，由于可知，根據(jù)vy=gt可知豎直速度之比為，因速度偏向角相等，則落到雪坡上的速度之比，根據(jù)可知運(yùn)動(dòng)員先后下落的高度之比為，則選項(xiàng)C正確，BCD錯(cuò)誤。故選C。3．（2020·陜西省高三模擬）如圖所示，水平面上有一足夠長(zhǎng)的斜面，在斜面上的某點(diǎn)將一小球以速度v0斜向上拋出，拋出時(shí)速度方向與斜面的夾角為，經(jīng)過一段時(shí)間后，小球沿水平方向擊中斜面，不計(jì)空氣阻力。若減小小球拋出時(shí)的速度v0，仍使小球水平擊中斜面，則應(yīng)該（）A．保持夾角不變B．適當(dāng)增大夾角C．適當(dāng)減小夾角D．無論怎樣調(diào)整夾角，小球都不可能水平擊中斜面【答案】A【解析】小球斜向上拋出水平擊中斜面，可以看成從斜面上平拋后擊中斜面的逆運(yùn)動(dòng)，小球從斜面拋出落在斜面上，斜面傾角即為平拋運(yùn)動(dòng)的位移與水平面的夾角，只要小球仍落在斜面上，位移偏向角不變，根據(jù)速度偏向角與位移偏向角的關(guān)系可知，速度偏向角也不變，所以減小斜拋的速度v0后，若使小球仍能水平擊中斜面，應(yīng)保持夾角不變，故選項(xiàng)A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。4．（2020·宜賓市敘州區(qū)第一中學(xué)校高二期末）一輛汽車在軌道半徑為R的彎道路面做圓周運(yùn)動(dòng)，彎道與水平面的夾角為θ，如圖所示，汽車輪胎與路面的動(dòng)摩擦因素為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，關(guān)于汽車在運(yùn)動(dòng)過程中的表述正確的是A．汽車的速率可能為B．汽車在路面上不做側(cè)向滑動(dòng)的最小速率為C．汽車在路面上不做側(cè)向滑動(dòng)的最大速事為D．汽車在路面上不做側(cè)向滑動(dòng)的最小速率為【答案】ACD【解析】A、車與路面間無摩擦力，重力的一個(gè)部分提供向心力，如圖所示，根據(jù)向心力公式得：，解得：，故A正確；C、汽車在路面上不做側(cè)向滑動(dòng)，最大靜摩擦力沿斜面向下，則有，，解得速度最大，，故C正確；BD、汽車在路面上不做側(cè)向滑動(dòng)，最大靜摩擦力沿斜面向上，則有，，解得速度最小，，故D正確，B錯(cuò)誤；故選ACD．5．（2020·山西省汾陽中學(xué)高一月考）在校運(yùn)動(dòng)會(huì)三級(jí)跳遠(yuǎn)比賽中，某同學(xué)的跳躍過程可簡(jiǎn)化為如圖的情況。該同學(xué)在空中過程只受重力和沿跳遠(yuǎn)方向恒定的水平風(fēng)力作用，地面水平、無雜物、無障礙，每次和地面的作用時(shí)間不計(jì)，假設(shè)人著地反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變方向相反，假設(shè)張明同學(xué)從A點(diǎn)開始起跳到D點(diǎn)的整過程中均在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．每次從最高點(diǎn)下落過程都是平拋運(yùn)動(dòng)B．每次起跳到著地水平位移AB：BC：CD=1：3：5C．從起跳到著地三段過程中水平方向速度變化量相等D．三段過程時(shí)間相等【答案】CD【解析】A．平拋運(yùn)動(dòng)要求只受重力，而題目中說明有風(fēng)力，每次從最高點(diǎn)下落過程都不是平拋運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；BCD．由題意可知，人著地反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變方向相反，每一次起跳的速度方向和第一次相同，由可知每次起跳高度相同，由知，每次起跳在空中的時(shí)間相同，而水平方向每次起跳都是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則三段過程中速度的變化量相等，由于水平方向的初速度不為零，則水平位移不滿足1：3：5的關(guān)系，B錯(cuò)誤，CD正確。故選CD。6．（2020浙江省臺(tái)州市4月模擬）跳繩過程中，甲、乙兩位同學(xué)握住繩子兩端A、B近似不動(dòng)，繩子繞AB連線在空中轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，則質(zhì)點(diǎn)（）A．P、Q的速度方向沿繩子切線B．P的線速度小于Q的線速度C．P的角速度小于Q的角速度D．P、Q的合外力方向指向AB的中點(diǎn)O【答案】B【解析】A．P、Q兩點(diǎn)以AB為共同轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，由P、Q兩點(diǎn)向AB線段做垂線，即為二者的圓心，如圖所示：則可知P、Q的速度方向與各自的半徑垂直，并不沿繩子切線，故A錯(cuò)誤；BC．由于P、Q兩點(diǎn)以AB為共同轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，可知二者的角速度相等，由圖可知，P的半徑小于Q的半徑，根據(jù)公式可知，P的線速度小于Q的線速度，故B正確，C錯(cuò)誤；D．若物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則合外力指向各自的圓心位置，不一定指向AB的中點(diǎn)O，故D錯(cuò)誤。故選B。7．（2020重慶市第二次學(xué)業(yè)質(zhì)量調(diào)研抽測(cè)）質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為l的線懸掛在O點(diǎn)，在O點(diǎn)正下方處有一光滑的釘子O′，把小球拉到與O′在同一豎直面內(nèi)的某一位置，由靜止釋放，下擺過程中擺線將被釘子攔住，如圖所示。當(dāng)球第一次通過最低點(diǎn)P時(shí)（）A．小球的線速度突然增大B．小球的角速度突然減小C．?dāng)[線上的張力突然減小D．小球的向心加速度突然增大【答案】D【解析】A．當(dāng)球第一次通過P點(diǎn)時(shí)，線速度的大小不變，故A錯(cuò)誤；B．由于線速度大小不變，根據(jù)知，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑變小，則角速度變大，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)牛頓第二定律得，，線速度大小不變，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑變小，則擺線張力變大，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)知，線速度大小不變，轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑變小，則向心加速度突然變大，故D正確。故選D。8．（2020浙江省臺(tái)州市4月模擬）如圖所示，光滑絕緣的圓弧細(xì)管道GH固定在水平地面上，底端H與地面相切，帶電小球a用絕緣桿（未畫出）固定在細(xì)管道的圓心位置。質(zhì)量為m且可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球b從G端口由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到H端口時(shí)對(duì)外軌的壓力大小為mg，在此過程中（）A．小球b的向心加速度逐漸變小B．管道對(duì)小球b的作用力逐漸變小C．小球b所受庫侖力大小始終為2mgD．絕緣桿對(duì)小球作用力先變大后變小【答案】C【解析】A．小球b所受庫侖力和管道的彈力始終與速度垂直，即只有重力做功，速度越來越大，根據(jù)公式可知，小球b的向心加速度逐漸變大