江蘇省江陰市澄西中學(xué)高三物理 專題三《力與曲線運(yùn)動》復(fù)習(xí)資料

專題三 力與曲線運(yùn)動 【達(dá)標(biāo)要求】 1、明確曲線運(yùn)動的條件和特點(diǎn)，能分析物體在什么情況下做曲線運(yùn)動。 2、掌握處理平拋運(yùn)動（類平拋運(yùn)動）的方法（運(yùn)動的分解）和規(guī)律 3、掌握處理勻速圓周運(yùn)動的核心規(guī)律：合外力提供向心力。 4、明確豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動通過最高點(diǎn)的臨界條件，掌握處理豎直平面內(nèi)變速圓周運(yùn)動的處理方法。 【知識回歸】 一、物體做曲線運(yùn)動的條件和特征 1、物體做曲線運(yùn)動的條件：F合與初速度v0不在一直線上。 2、物體做曲線運(yùn)動時的特征：某點(diǎn)的速度方向?yàn)榍€上該點(diǎn)的切線，物體所受合外力一定在其凹側(cè)。 2、物體做曲線運(yùn)動的分析： 3、平拋運(yùn)動：水平方向：水平分速度vx=______；水平位移x=_____。 豎直方向：豎直分速度vy=______；豎直位移y=_____=_____。 位移與水平方向的夾角α的正切：tanα=_________。 速度與水平方向的夾角θ的正切：tanθ=_________。 4、物體做圓周運(yùn)動時的動力學(xué)規(guī)律：F合=Fn=____=_____=_____=________。 【規(guī)律、方法、策略】 1、物體做平拋運(yùn)動時，在空中的運(yùn)動時間取決于高度，水平位移取決于初速度和高度。 2、物體做平拋運(yùn)動或類平拋運(yùn)動時，常利用運(yùn)動的分解把曲線運(yùn)動分成一個勻速直線和一個初速為零的勻加速直線運(yùn)動。當(dāng)平拋運(yùn)動與斜面結(jié)合時，注意分析描述平拋運(yùn)動的位移或速度的角與斜面夾角的關(guān)系。 3、物體在豎直平面內(nèi)做變速圓周運(yùn)動時，“恰好”經(jīng)過“最高點(diǎn)”的條件：⑴“繩系”：其臨界條件為；彈力為零；⑵“桿系”：其監(jiān)界條件為：F合=0，最小速度vmin=0。處理變速圓周運(yùn)動的方法： 點(diǎn)（最高點(diǎn)或最低點(diǎn)）：牛頓第二定律；過程：功能關(guān)系或微元法。 4、平拋運(yùn)動常與直線運(yùn)動，圓周運(yùn)動進(jìn)行綜合，在解題時，要注意“過程分析”。 【考向?qū)Ш健? 一、運(yùn)動的合成和分解 例1、如圖，圖甲所示，在雜技表演中，猴子沿豎直桿向上運(yùn)動，其v－t圖象如圖乙所示。人頂桿沿水平地面運(yùn)動的s－t圖象如圖丙所示。若以地面為參考系，下列說法中正確的是 （ ） A．猴子的運(yùn)動軌跡為直線 B．猴子在2s內(nèi)做勻變速曲線運(yùn)動 C．t＝0時猴子的速度大小為8m/s D．t＝2s時猴子的加速度為4m/s2 二、平拋運(yùn)動 例2、一小球自長為L傾角為θ的斜面底端的正上方水平拋出如圖所示，小球恰好垂直落到斜面中點(diǎn)，則據(jù)此可計(jì)算( ) A.小球在落到斜面時的重力的功率 B.小球平拋過程重力勢能的減少量 C.小球拋出點(diǎn)距斜面底端的高度 D.拋出小球時小球的初動能 例3、如圖是利用傳送帶裝運(yùn)煤塊的示意圖．其中傳送帶足夠長，傾角θ＝37°，煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.8，傳送帶的主動輪和從動輪半徑相等，主動輪軸頂端與運(yùn)煤車底板間的豎直高度H＝1.8 m，與運(yùn)煤車車廂中心的水平距離x＝1.2 m．現(xiàn)在傳送帶底端由靜止釋放一些煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，煤塊在傳送帶的作用下先做勻加速直線運(yùn)動，后與傳送帶一起做勻速運(yùn)動，到達(dá)主動輪時隨輪一起勻速轉(zhuǎn)動．要使煤塊在輪的最高點(diǎn)水平拋出并落在車廂中心，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求： (1)傳送帶勻速運(yùn)動的速度v及主動輪和從動輪的半徑R； (2)煤塊在傳送帶上由靜止開始加速至與傳送帶速度相同所經(jīng)過的時間t. 三、圓周運(yùn)動 例4、太極球”是近年來在廣大市民中較流行的一種健身器材。做該項(xiàng)運(yùn)動時，健身者半馬步站立，手持太極球拍，拍上放一橡膠太極球，健身者舞動球拍時，球卻不會掉落地上?，F(xiàn)將太極球簡化成如圖所示的平板和小球，熟練的健身者讓球在豎直面內(nèi)始終不脫離板而做勻速圓周運(yùn)動，且在運(yùn)動到圖中的A、B、C、D位置時球與板間無相對運(yùn)動趨勢。A為圓周的最高點(diǎn)，C為最低點(diǎn)，B、D與圓心O等高。設(shè)球的重力為1N，不計(jì)拍的重力。求： ⑴健身者在C處所需施加的力比在A處大多少？ ⑵設(shè)在A處時健身者需施加的力為，當(dāng)球運(yùn)動到B、D位置時，板與水平方向需有一定的夾角，請作出的關(guān)系圖象。 例5、如圖所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中 AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里．質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電．現(xiàn)將三個小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過圓形軌道的最高點(diǎn)，則(　　) A．經(jīng)過最高點(diǎn)時，三個小球的速度相等 B．經(jīng)過最高點(diǎn)時，甲球的速度最小 C．甲球的釋放位置比乙球的高 D．運(yùn)動過程中三個小球的機(jī)械能均保持不變 例6、一輕桿下端固定一質(zhì)量為m的小球，上端連在光滑水平軸上，輕桿可繞水平軸在豎直平面內(nèi)運(yùn)動（不計(jì)空氣阻力），如圖所示。當(dāng)小球在最低點(diǎn)時給它一個水平初速度v0，小球剛好能做完整的圓周運(yùn)動。若小球在最低點(diǎn)的初速度從v0逐漸增大，則下列判斷正確的是（ ） A.小球能做完整的圓周運(yùn)動，經(jīng)過最高點(diǎn)的最小速度為 B.小球在最高點(diǎn)對輕桿的作用力先減小后增大 C.小球在最低點(diǎn)對輕桿的作用力先增大后減小 D.小球在運(yùn)動過程中所受合外力的方向始終指向圓心 【針對訓(xùn)練】 1、一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)，在電場力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動到c，已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的。關(guān)于b點(diǎn)電場強(qiáng)度E的方向，下列圖示中可能正確的是（虛線是曲線在b點(diǎn)的切線）（ ） 2、如圖所示，在網(wǎng)球的網(wǎng)前截?fù)艟毩?xí)中，若練習(xí)者在球網(wǎng)正上方距地面H處，將球以速度v沿垂直球網(wǎng)的方向擊出，球剛好落在底線上。已知底線到網(wǎng)的距離為L，重力加速度取g，將球的運(yùn)動視作平拋運(yùn)動，下列表述正確的是（ ） A．球的速度v等于 B．球從擊出至落地所用時間為 C．球從擊球點(diǎn)至落地點(diǎn)的位移等于L D．球從擊球點(diǎn)至落地點(diǎn)的位移與球的質(zhì)量有關(guān) 3、如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個物體A和B，它們與盤間的摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，燒斷細(xì)線，則兩個物體的運(yùn)動情況是( ) A．兩物體均沿切線方向滑動 B．兩物體均沿半徑方向滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn) C．兩物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動，不會發(fā)生滑動 D．物體B仍隨圓盤一起做勻速率圓周運(yùn)動，物體A發(fā)生滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn) 4、如圖所示，兩個傾角分別為30°、45°的光滑斜面放在同一水平面上，兩斜面間距大于小球直徑，斜面高度相等．有三個完全相同的小球a、b、c，開始均靜止于同一高度處，其中b小球在兩斜面之間，a、c兩小球在斜面頂端．若同時釋放，小球a、b、c到達(dá)該水平面的時間分別為t1、t2、t3.若同時沿水平方向拋出，初速度方向如圖所示，小球a、b、c到達(dá)該水平面的時間分別為t1′、t2′、t3′.下列關(guān)于時間的關(guān)系正確的是(　　) A．t1＞t3＞t2　　　　　　 B．t1＝t1′、t2＝t2′、t3＝t3′ C. t1′＞t2′＞t3′ D．t1＜t1′、t2＜t2′、t3＜t3′ 5、如圖所示，水平傳送帶AB的右端與在豎直面內(nèi)的用內(nèi)徑光滑的鋼管彎成的“9”形固定軌道相接，鋼管內(nèi)徑很小.傳送帶的運(yùn)行速度，將質(zhì)量m=1kg的可看做質(zhì)點(diǎn)的滑塊無初速地放在傳送帶的A端.已知傳送帶長度L= 4.0 m，離地高度h=0.4 m，“9”字全髙H= 0.6 m，“9”字上半部分圓弧半徑R=0.1 m，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，重力加速度g=10 m/s2，試求： (1) 滑塊從傳送帶A端運(yùn)動到B端所需要的時間. (2) 滑塊滑到軌道最高點(diǎn)C時對軌道作用力的大小和方向. (3) 滑塊從D點(diǎn)拋出后的水平射程 6、如圖所示，在平面坐標(biāo)系xOy內(nèi)，第Ⅱ、Ⅲ象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，第Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)存在半徑為L的圓形勻強(qiáng)磁場，磁場圓心在M(L,0)點(diǎn)，磁場方向垂直于坐標(biāo)平面向外，一帶正電粒子從第Ⅲ象限中的Q(－2L，－L)點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向射出，恰好從坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入磁場，從P(2L,0)點(diǎn)射出磁場．不計(jì)粒子重力．求： (1)電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小之比； (2)粒子在磁場與電場中運(yùn)動的時間之比．