2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 培優(yōu)計(jì)劃 高考必考題突破講座（4）圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動綜合問題的解題策略學(xué)案

《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 培優(yōu)計(jì)劃 高考必考題突破講座（4）圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動綜合問題的解題策略學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 培優(yōu)計(jì)劃 高考必考題突破講座（4）圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動綜合問題的解題策略學(xué)案（6頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、高考必考題突破講座(四)圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動綜合問題的解題策略題型特點(diǎn)考情分析命題趨勢圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動的綜合問題是近幾年高考的熱點(diǎn)題型，此類問題主要考查水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動的綜合或豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動的綜合2016全國卷，252018年高考命題主要會以豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動的綜合設(shè)計(jì)考題情景，并結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)行求解1圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動綜合問題示意圖2涉及問題(1)運(yùn)動物體可以設(shè)計(jì)為先在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，后在豎直面內(nèi)做平拋運(yùn)動(2)運(yùn)動物體還可以設(shè)計(jì)為先在豎直面內(nèi)做平拋運(yùn)動，后做圓周運(yùn)動(3)前一過程的末速度是后一過程的初速度解題方法常采用分段分析法(1)明確圓周運(yùn)動向心

2、力的來源，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式列方程(2)平拋運(yùn)動一般沿水平方向和豎直方向分解速度和位移(3)若圓周運(yùn)動在豎直面內(nèi)，首先應(yīng)明確是“輕桿模型”還是“輕繩模型”，然后分析物體能夠到達(dá)最高點(diǎn)的臨界條件圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動綜合問題跟自然界和日常生活密切聯(lián)系，體現(xiàn)其社會實(shí)用價值此外，這類題目能考查學(xué)生基礎(chǔ)知識和基本技能，又有較好的區(qū)分度，常受到命題者的青睞該類試題有如下幾個命題角度：角度1水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動的綜合問題此類問題往往是物體先做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動，后做平拋運(yùn)動，有時還要結(jié)合能量關(guān)系分析求解，多以選擇題或計(jì)算題考查角度2豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動與平拋運(yùn)動的綜合問題此類問題有時物體先做

3、豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動，后做平拋運(yùn)動；有時物體先做平拋運(yùn)動，后做豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動，往往要結(jié)合能量關(guān)系求解，多以計(jì)算題形式考查例1輕質(zhì)彈簧原長為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時，彈簧長度為l.現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點(diǎn)，另一端與物塊P接觸但不連接AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖所示物塊P與AB間的動摩擦因數(shù)0.5.用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開，P開始沿軌道運(yùn)動重力加速度大小為g.(1)若P的質(zhì)量為m，求P到達(dá)B點(diǎn)時速度的大小，以及它離開圓軌道后落回

4、到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離；(2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍解析(1)依題意，當(dāng)彈簧豎直放置，長度被壓縮至l時，質(zhì)量為5m的物體的動能為零，其重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能由機(jī)械能守恒定律，彈簧長度為l時的彈性勢能Ep5mgl.設(shè)P的質(zhì)量為M，到達(dá)B點(diǎn)時的速度大小為vB，由能量守恒定律得EpMvMg(5ll)，聯(lián)立式，取Mm并代入得vB，若P能沿圓軌道運(yùn)動到D點(diǎn)，其到達(dá)D點(diǎn)時的向心力不能小于重力，即P此時的速度大小v應(yīng)滿足mg0，即v.設(shè)P滑到D點(diǎn)時的速度為vD，由機(jī)械能守恒定律得mvmvmg2l，聯(lián)立式得vD，vD滿足式要求，故P能運(yùn)動到D點(diǎn)，并從D點(diǎn)以速度

5、vD水平射出設(shè)P落回到軌道AB所需的時間為t，由運(yùn)動學(xué)公式得2lgt2，P落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離為svDt聯(lián)立式得s2l.(2)為使P能滑上圓軌道，它到達(dá)B點(diǎn)時的速度不能小于零由式可知5mglMg4l，要使P仍能沿圓軌道滑回，P在圓軌道上的上升高度不能超過半圓軌道的中點(diǎn)C由機(jī)械能守恒定律有MvMgl，聯(lián)立式得mMm.答案見解析1(2017海南五校模擬)測量物體速度大小的方法很多，利用圓周運(yùn)動測速度也是實(shí)驗(yàn)室中常用的重要方法之一如圖所示是一種測量物體彈射時的初速度的裝置，右側(cè)是半徑為R的圓盤，并置于豎直平面內(nèi)，裝置發(fā)射口Q和圓盤的最上端P點(diǎn)等高，裝置發(fā)射口與P點(diǎn)的距離為L.當(dāng)裝置M中

6、的小物體以一定的初速度垂直圓盤面且對準(zhǔn)P點(diǎn)彈出的同時，圓盤繞圓心O點(diǎn)所在的水平軸在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，小物體恰好在P點(diǎn)到達(dá)圓盤最下端時擊中P點(diǎn)忽略空氣阻力，重力加速度為g.則(D)A小物體擊中P點(diǎn)所需的時間為B小物體從發(fā)射口彈出時的速度為LC圓盤轉(zhuǎn)動時角速度的最小值為DP點(diǎn)的線速度可能為解析由2Rgt2，得t2，選項(xiàng)A錯誤；小物體從發(fā)射口彈出時的速度v0，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)(2n1)t，得(n1,2,3，)，角速度的最小值為min，選項(xiàng)C錯誤；P點(diǎn)的線速度vR(n1,2,3，)，當(dāng)n3時，v，選項(xiàng)D正確2(2017湖北襄陽調(diào)研)如圖所示，半徑可變的四分之一光滑圓弧軌道置于豎直平面內(nèi)，軌道的末端B

7、處切線水平，現(xiàn)將一小物體從軌道頂端A處由靜止釋放小物體剛到B點(diǎn)時的加速度為a，對B點(diǎn)的壓力為FN，小物體離開B點(diǎn)后的水平位移為x，落地時的速率為v.若保持圓心的位置不變，改變圓弧軌道的半徑R(不超過圓心離地的高度)不計(jì)空氣阻力，下列圖象正確的是(AD)解析設(shè)小物體釋放位置距地面高為H，小物體從A點(diǎn)到B點(diǎn)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律有，vB，到地面時的速度v，小物體的釋放位置到地面間的距離始終不變，則選項(xiàng)D正確；小物體在B點(diǎn)的加速度a2g，選項(xiàng)A正確；在B點(diǎn)對小物體應(yīng)用向心力公式，有FBmg，得FBmg3mg，又由牛頓第三定律可知FNFB3mg，選項(xiàng)B錯誤；小物體離開B點(diǎn)后做平拋運(yùn)動，豎直方向有HRgt2

8、，水平方向有xvBt，聯(lián)立可知x24(HR)R，選項(xiàng)C錯誤3(2017河北衡水一模)如圖所示，傾角為37的粗糙斜面AB底端與半徑R0.4 m的光滑半圓軌道BC平滑相連，O點(diǎn)為軌道圓心，BC為圓軌道直徑且處于豎直方向，A、C兩點(diǎn)等高質(zhì)量m1 kg的滑塊從A點(diǎn)由靜止開始下滑，恰能滑到與O點(diǎn)等高的D點(diǎn)g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.(1)求滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)若使滑塊能到達(dá)C點(diǎn)，求滑塊從A點(diǎn)沿斜面滑下時初速度v0的最小值；(3)若滑塊離開C處的速度大小為4 m/s，求滑塊從C點(diǎn)飛出至落到斜面上所經(jīng)歷的時間t.解析(1)滑塊從A點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中，根據(jù)動能定理有m

9、g(2RR)mgcos 370，解得0.375.(2)若滑塊能到達(dá)C點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律有mgFN，當(dāng)FN0時，滑塊恰能到達(dá)C點(diǎn)，有vC2 m/s，滑塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中，根據(jù)動能定理有mgcos 37mvmv，聯(lián)立解得v02 m/s.(3)滑塊離開C點(diǎn)做平拋運(yùn)動有xvt，ygt2，由幾何關(guān)系得tan 37，聯(lián)立以上各式整理得5t23t0.80，解得t0.2 s(t0.8舍去)答案(1)0.375(2)2 m/s(3)0.2 s4(2017江蘇南京模擬)如圖所示，水平放置的圓盤半徑為R1 m，在其邊緣C點(diǎn)固定一個高度不計(jì)的小桶，在圓盤直徑CD的正上方放置一條水平滑道AB，滑道與CD平行滑道右

10、端B與圓盤圓心O在同一豎直線上，其高度差為h1.25 m在滑道左端靜止放置質(zhì)量為m0.4 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，物塊與滑道間的動摩擦因數(shù)為0.2.當(dāng)用一大小為F4 N的水平向右拉力拉動物塊的同時，圓盤從圖示位置以角速度2 rad/s 繞穿過圓心O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，拉力作用一段時間后撤掉，物塊在滑道上繼續(xù)滑行，由B點(diǎn)水平拋出，恰好落入小桶內(nèi)，重力加速度取10 m/s2.(1)求拉力作用的最短時間；(2)若拉力作用時間為0.5 s，求所需滑道的長度解析(1)物塊離開滑道做平拋運(yùn)動，設(shè)水平初速度為v，所用時間為t，則水平方向Rvt，豎直方向hgt2，解得v2 m/s，t0.5 s.設(shè)拉動物塊時的加速度為a1，所用時間為t1，由牛頓第二定律得Fmgma1，解得a18 m/s2，撤去拉力后，設(shè)物塊的加速度為a2，所用時間為t2，由牛頓第二定律得mgma2，解得a22 m/s2.圓盤轉(zhuǎn)過一圈時物塊落入，拉力作用的時間最短，圓盤轉(zhuǎn)過一圈的時間T1 s.物塊在滑道上先加速后減速，則va1t1a2t2，物塊滑行時間、拋出在空中時間與圓盤周期關(guān)系為t1t2tT，解得t10.3 s.(2)物塊加速t10.5 s的末速度v1a1t14 m/s，則滑道長La1t4 m.答案(1)0.3 s(2)4 m6