2022-2023學(xué)年高一物理舉一反三系列（人教版必修第二冊(cè)）專題5.1 曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（解析版）

專題5.1曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1曲線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的方向】 【題型2曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)】 【題型3曲線運(yùn)動(dòng)的速率變化問題】 【題型4恒力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)】 【題型5綜合問題】 【題型1曲線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的方向】【例1】2022年2月19日，北京冬奧會(huì)花樣滑冰雙人滑比賽中，中國(guó)選手隋文靜、韓聰獲得金牌，奪得中國(guó)隊(duì)第九金。如圖所示是某花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員入場(chǎng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中a、b、c、d是軌跡上的四個(gè)點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)員在這四個(gè)點(diǎn)處的速度方向標(biāo)注正確的是（

）A．位置a B．位置b C．位置c D．位置d【答案】C【詳解】因?yàn)榍€上某點(diǎn)的速度方向沿著該點(diǎn)的切向方向。故選C?！咀兪?-1】在F1賽事中，若在彎道上高速行駛的賽車車輪脫落，則關(guān)于脫落的車輪的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是()A.仍然沿著賽車的彎道行駛B.沿著與彎道切線垂直的方向飛出C.沿著脫離時(shí)輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動(dòng)，離開彎道D.上述情況都有可能解析：選C。賽車沿彎道行駛，任一時(shí)刻賽車的速度方向是賽車運(yùn)動(dòng)軌跡上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的切線方向，脫落的車輪的速度方向也就是脫落點(diǎn)軌跡的切線方向，車輪脫落后，不再受到車身的約束，受到與速度方向相反的阻力作用，車輪做直線運(yùn)動(dòng)，離開彎道，故C正確?！咀兪?-2】關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向，下列說法中正確的是()A．在曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向總是沿著曲線并保持不變B.質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向是時(shí)刻改變的，它在某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方向與這—點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡垂直C．曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是時(shí)刻改變的，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方向就是在曲線上的這—點(diǎn)的切線方向D．曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是不斷改變的，但速度的大小不變答案：C【變式1-3】如圖所示，水平桌面上有一圓滑的彎曲軌道，鋼球以一定的速度從軌道的始端進(jìn)入，末端離開。對(duì)鋼球在軌道末端速度方向的判斷，圖中表示正確的是（）A．a(chǎn) B．b C．c D．d【答案】B【詳解】物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度方向是沿曲線的切線方向，當(dāng)鋼球離開末端時(shí)，由于慣性作用，仍保持原來運(yùn)動(dòng)的方向，即沿著曲線的切線方向，故B正確。故選B。【題型2曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)】【例2】如圖所示為一質(zhì)點(diǎn)由M處向N處運(yùn)動(dòng)的軌跡圖，質(zhì)點(diǎn)在經(jīng)過彎道上的P點(diǎn)時(shí)，下圖標(biāo)明了它的速度v方向和所受外力的合力F方向。正確的可能是圖（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)在某位置的速度方向沿該點(diǎn)的切線方向，合外力方向指向軌跡的凹側(cè)，且質(zhì)點(diǎn)由M處向N處運(yùn)動(dòng)，符合條件得選項(xiàng)為C，故C正確。故選C?！咀兪?-1】如圖所示，一個(gè)鋼球從一斜面上滑下后在水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在其運(yùn)動(dòng)路線的一側(cè)放一塊磁鐵，鋼球做曲線運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是()A．鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線B．鋼球所受合力為零時(shí)也可以做曲線運(yùn)動(dòng)C．鋼球做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是所受合力的方向與運(yùn)動(dòng)方向必須垂直D．鋼球做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是所受合力的方向與運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上解析：選D鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線，由于磁鐵對(duì)鋼球的吸引力隨鋼球到磁鐵的距離變化，所以鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡不是拋物線，故A錯(cuò)誤；鋼球所受合力為零時(shí)，只能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不可能做曲線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；鋼球做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是所受合力的方向與運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上，故C錯(cuò)誤，D正確?！咀兪?-2】雙人滑冰運(yùn)動(dòng)員在光滑的水平冰面上做表演，甲運(yùn)動(dòng)員給乙運(yùn)動(dòng)員一個(gè)水平恒力F，乙運(yùn)動(dòng)員在冰面上完成了一段優(yōu)美的弧線MN。vM與vN正好成90°角，則此過程中，乙運(yùn)動(dòng)員受到甲運(yùn)動(dòng)員的恒力可能是圖中的()A．F1B．F2C．F3 D．F4解析：選C根據(jù)題圖所示乙運(yùn)動(dòng)員由M向N做曲線運(yùn)動(dòng)，乙運(yùn)動(dòng)員向前的速度減小，同時(shí)向右的速度增大，故合外力的方向指向題圖F2水平線右下方，故F3的方向可能是正確的，C正確，A、B、D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】“落葉球”是足球比賽中任意球的一種踢法，如圖所示，這是某運(yùn)動(dòng)員主罰任意球時(shí)踢出快速旋轉(zhuǎn)的“落葉球”在空中運(yùn)動(dòng)的軌跡，跟正常飛行軌跡相比，“落葉球”會(huì)更早地向下落回地面。對(duì)“落葉球”在飛行過程中的分析正確的是()A．“落葉球”在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡是對(duì)稱的B．“落葉球”的更早下落是因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)過程中受到了指向軌跡內(nèi)側(cè)的空氣作用力C．“落葉球”的更早下落是因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)過程中受到了沿切線方向的空氣阻力D．“落葉球”在最高點(diǎn)的瞬時(shí)速度為零解析：選B“落葉球”是快速旋轉(zhuǎn)的球，所以在空中的軌跡不是對(duì)稱的，A錯(cuò)誤；根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，“落葉球”的更早下落是因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)過程中受到了指向軌跡內(nèi)側(cè)的空氣作用力，C錯(cuò)誤，B正確；“落葉球”在最高點(diǎn)的豎直速度為零，水平速度不為零，所以瞬時(shí)速度不為零，D錯(cuò)誤?！绢}型3曲線運(yùn)動(dòng)的速率變化問題】【例3】如圖為“嫦娥五號(hào)”返回器在繞地球運(yùn)行回收過程一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，返回器沿曲線從M點(diǎn)向N點(diǎn)飛行的過程中速度逐漸減小，在此過程中返回器所受合力方向可能是()解析：選A“嫦娥五號(hào)”返回器從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，曲線軌跡的左側(cè)為凹側(cè)，則合力一定有向左的分力，“嫦娥五號(hào)”返回器在該過程中減速，所以沿軌跡的切線方向有與速度相反的分力，結(jié)合平行四邊形定則可知合力與速度的方向的夾角大于90°，故A正確。【變式3-1】如圖所示，這是質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡的示意圖。已知質(zhì)點(diǎn)在B點(diǎn)的加速度方向與速度方向垂直，則下列說法中正確的是（）A．質(zhì)點(diǎn)在C點(diǎn)的速率小于B點(diǎn)的速率B．質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的加速度比C點(diǎn)的加速度大C．質(zhì)點(diǎn)在C點(diǎn)的速率大于B點(diǎn)的速率D．從A點(diǎn)到C點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的加速度與速度的夾角先增大后減小，速率先減小后增大【答案】C【詳解】AC．質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中加速度方向與速度方向夾角小于90°，即從B點(diǎn)C點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的速度大小在增大，所以，C點(diǎn)的速率比B點(diǎn)的速率大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；B．質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，則加速度大小和方向不變，所以質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的加速度與A點(diǎn)的相同，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；D．若質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與加速度方向恰好互相垂直，則有A點(diǎn)速度與加速度方向夾角大于90°，C點(diǎn)的加速度方向與速度方向夾角小于90°，即質(zhì)點(diǎn)的加速度與速度的夾角一直在減小，速率先減小后增大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選C?！咀兪?-2】物體沿軌跡從M點(diǎn)向N點(diǎn)做減速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中其所受合力方向可能是下列圖中的()答案C解析物體從M點(diǎn)向N點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，合力方向指向軌跡的凹側(cè)，故A、D錯(cuò)誤；物體速度方向沿軌跡的切線，物體減速，合力方向與速度方向成鈍角，故C正確，B錯(cuò)誤.【變式3-3】如圖所示，一物體在水平恒力的作用下沿光滑水平面做曲線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)，其速度方向恰好改變了90°，則物體從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，物體的速度將（）A．不斷增大 B．不斷減小C．先增大后減小 D．先減小后增大【答案】D【詳解】其速度方向恰好改變了90°，可以判斷恒力方向應(yīng)為右下方，與初速度的方向夾角要大于90°小于180°才能出現(xiàn)末速度與初速度垂直的情況，因此恒力先做負(fù)功，當(dāng)達(dá)到速度與恒力方向垂直后，恒力做正功，動(dòng)能先減小后增大。故選D?！绢}型4恒力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)】【例4】(多選)物體在光滑水平面上受三個(gè)水平恒力(不共線)作用處于平衡狀態(tài)，如圖所示，當(dāng)把其中一個(gè)水平恒力撤去時(shí)(其余兩個(gè)力保持不變)物體()A.一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.可能做曲線運(yùn)動(dòng)D.一定做曲線運(yùn)動(dòng)答案BC解析物體原來處于平衡狀態(tài)，物體所受的合力為零，當(dāng)撤去其中一個(gè)力后，其余力的合力與撤去的力大小相等、方向相反，合力恒定，加速度恒定，故物體做勻變速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合力方向與速度方向在同一直線上時(shí)，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)合力方向與速度方向不共線時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在恒力F的作用下由O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)，在O、A兩點(diǎn)的速度方向如圖所示，在A點(diǎn)的速度方向與x軸平行，則恒力F可能（）A．沿x軸正方向B．沿x軸負(fù)方向C．沿y軸正方向D．沿y軸負(fù)方向答案：D【變式4-2】一個(gè)物體在3個(gè)恒力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)撤去其中兩個(gè)力，保持第三個(gè)力大小和方向均不變。關(guān)于該物體此后的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A.不可能做圓周運(yùn)動(dòng) B.可能做圓周運(yùn)動(dòng)C.可能繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng) D.一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)答案A解析若撤去兩個(gè)力后，保持第三個(gè)力大小和方向均不變，而圓周運(yùn)動(dòng)合力是變力，所以不可能做圓周運(yùn)動(dòng)，故A正確，B錯(cuò)誤；若撤去兩個(gè)力后，物體受到的合力與速度的方向相同，則物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；若撤去兩個(gè)力后，物體受到的合力與速度的方向相反，則物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)合力與速度不共線時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，由于合力恒定，故加速度恒定，即物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故C、D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】一個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，突然受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上的恒力作用時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)為()A．繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng)B.一定做曲線運(yùn)動(dòng)C．可能做直線運(yùn)動(dòng)，也可能做曲線運(yùn)動(dòng)D．運(yùn)動(dòng)的形式不能確定答案：B【題型5綜合問題】【例5】下列說法正確的是()A.物體在恒力作用下不可能做曲線運(yùn)動(dòng)B.物體在變力作用下一定是做曲線運(yùn)動(dòng)C.物體做曲線運(yùn)動(dòng)，沿垂直速度方向的合力一定不為零D.兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)答案：C解析：在恒力作用下，物體可以做曲線運(yùn)動(dòng)，如平拋運(yùn)動(dòng)，也能做直線運(yùn)動(dòng)，如勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；物體在變力作用下有可能做直線運(yùn)動(dòng)，如變加速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；若物體所受合力與速度不在同一直線上則做曲線運(yùn)動(dòng)，故物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿垂直速度方向的合力一定不為零，故C正確；兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)，如平拋運(yùn)動(dòng)就是兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，但是曲線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】(多選)初速度不為零的小球只受到一個(gè)大小不變的力的作用，下列說法正確的是()A．小球可能做曲線運(yùn)動(dòng)B．小球的位置可能保持不變C．小球的速度大小可能保持不變D．小球的加速度一定保持不變解析：選AC當(dāng)小球的速度方向與力F不共線時(shí)，小球做曲線運(yùn)動(dòng)，A正確；小球所受合外力不為零，一定會(huì)運(yùn)動(dòng)，所以小球的位置不可能保持不變，B錯(cuò)誤；若力F與速度垂直，力F的大小不變，方向不斷變化，則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度的大小保持不變，C正確；小球所受的合外力大小不變，方向不確定，所以加速度不一定保持不變，D錯(cuò)誤。【變式5-2】2018年6月1日，在傣族自治州景洪市墜落了一顆隕石，如圖所示為一目擊者畫出的隕石在大氣層中下落的一段運(yùn)動(dòng)軌跡，由此可判斷隕石在圖示的運(yùn)動(dòng)過程中()A.所受合力可能為零B.運(yùn)動(dòng)軌跡上每一點(diǎn)的切線方向，就是隕石在該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向C.隕石受到的合力方向可能與速度方向相同D.隕石的運(yùn)動(dòng)速度可能不變解析：選B。隕石做曲線運(yùn)動(dòng)，則所受合力不可能為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；曲線運(yùn)動(dòng)軌跡上每一點(diǎn)的切線方向，就是隕石在該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，選項(xiàng)B正確；隕石做曲線運(yùn)動(dòng)，則受到的合力方向不可能與速度方向相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，隕石的運(yùn)動(dòng)速度方向不斷變化，則速度不斷變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】（多選）如圖所示，一物塊在一個(gè)水平力F作用下沿足夠大斜面勻速運(yùn)動(dòng)，此力F的方向與斜面平行。某時(shí)刻將力F撤除，下列對(duì)撤除力F后物塊運(yùn)動(dòng)的描述正確的是（

）A．物塊可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) B．物塊仍沿斜面勻速運(yùn)