物理2025《高中考前》高考沖刺考試方法答題技巧高考預測熱點3 　平拋運動與圓周運動含答案

物理2025《高中考前》高考沖刺考試方法答題技巧高考預測熱點3平拋運動與圓周運動熱點3平拋運動與圓周運動考向一平拋運動規(guī)律的應用【真題研磨】典例(2024·安徽選擇考)在某地區(qū)的干旱季節(jié),人們常用水泵從深水井中抽水灌溉農(nóng)田,簡化模型如圖所示。水井中的水面距離水平地面的高度為H。出水口距水平地面的高度為h,與落地點的水平距離約為l①。假設抽水過程中H保持不變,水泵輸出能量的η倍轉化為水被抽到出水口處增加的機械能②。已知水的密度為ρ,水管內(nèi)徑的橫截面積為SA.ρgSl2gh2ηh(H+h+l22h)B.C.ρgSl2gh2ηh(H+l22h) 審題思維題眼直擊信息轉化①水做平拋運動②水泵做功增加動能,勢能【答題要素】平拋運動的規(guī)律及推論(1)規(guī)律:vx=v0,vy=gt,x=v0t,y=12gt2(2)推論:做平拋(或類平拋)運動的物體①任意時刻速度的反向延長線一定通過此時水平位移的中點;②設在任意時刻瞬時速度與水平方向的夾角為θ,位移與水平方向的夾角為α,則有tanθ=2tanα?！径嗑S演練】1.維度:平拋運動的逆向思維2028年奧運會將新增壁球運動項目。如圖所示,運動員從A點將球斜向上擊出,水平擊中墻上B點反彈后又水平飛出,落到C點,BB'豎直,AB'C三點在同一水平面上,B'C垂直于AC。不計空氣阻力,球碰撞B點前后的速度大小分別為v1、v2,球在AB、BC兩段運動時間分別為t1、t2,則正確的是(D)A.v1=v2B.v1<v2C.t1>t2D.t1=t22.維度:平拋與自由落體如圖所示,足夠長的長條形靶板通過細線懸掛在天花板上,靶板下端距離地面的高度足夠高。靶板左側有一手槍,槍口與靶板的P點在同一水平面上。進行四次射擊活動:每次都是先剪斷細線,讓靶板從同一位置自由下落相同的較小時間Δt后,槍在同一水平線上且槍口距離靶板分別為L、2L、3L、4L處水平發(fā)射出速度相同的子彈,不計空氣阻力。最后子彈在靶板上留下的彈孔的圖樣正確的是 (B)考向二勻速圓周運動規(guī)律的應用【真題研磨】典例如圖(a)所示,質(zhì)量均為1kg的物體A和B放置在圓盤上,與圓盤間的動摩擦因數(shù)分別為μA和μB。用兩根不可伸長的細繩將物體A、B和圓盤轉軸相連①,物體A、B與轉軸的距離分別為rA和rB。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當圓盤繞轉軸轉動的角速度ω緩慢增大時,轉軸與物體A之間的細繩拉力T1、A與B之間的細繩拉力T2A.μA=0.25B.μB=0.1C.rA=1.5m D.rB=2.5m審題思維題眼直擊信息轉化①選取整體法或者隔離法進行求解分析②對比圖像求得半徑和動摩擦因數(shù)【答題要素】“一、二、三、四”求解圓周運動問題【多維演練】1.維度:水平面內(nèi)的圓周運動如圖所示,相同的物塊a、b用沿半徑方向的細線相連放置在水平圓盤上。當圓盤繞轉軸轉動時,物塊a、b始終相對圓盤靜止。下列關于物塊a所受的摩擦力隨圓盤角速度的平方(ω2)的變化關系正確的是 (D)2.維度:豎直面內(nèi)的圓周運動(多選)一水平放置的木板上放有砝碼,砝碼與木板間的動摩擦因數(shù)為μ,讓木板在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動。假如運動中木板始終保持水平,砝碼始終與木板相對靜止,若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則砝碼 (A、D)A.在軌道最高點和最低點時,所受的摩擦力一定等于0B.在最高點和最低點,對木板的壓力之差可能等于0C.在運動過程中所受的合力始終不變D.做勻速圓周運動的速率不可能大于μgR3.維度:同軸轉動(多選)如圖所示,在水平桌面上有一個固定豎直轉軸且過圓心的轉盤,轉盤半徑為r,邊緣繞有一條足夠長的細繩,細繩末端系住一木塊。已知木塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)μ=33。當轉盤以角速度ω=5rad/s旋轉時,木塊被帶動一起旋轉,達到穩(wěn)定狀態(tài)后,二者角速度相同。已知r=1m,下列說法正確的是 (A、CA.當ω=5rad/s穩(wěn)定時,木塊做圓周運動的半徑為2mB.當ω=5rad/s穩(wěn)定時,木塊的線速度與轉盤邊緣線速度大小之比為4∶1C.要保持上述的穩(wěn)定狀態(tài),角速度ω<103D.無論角速度多大,都可以保持上述穩(wěn)定狀態(tài)1.☆☆(平拋軌跡)從足夠長的光滑斜面頂端以v0水平拋出一個彈性小球,小球在斜面上經(jīng)多次彈性碰撞反彈后,運動軌跡如圖所示。則四個選項中最符合實際的是 (B)2.☆☆☆(勻速圓周運動)如圖所示,輕桿的一端固定在水平轉軸上,另一端固定一個小球,小球隨輕桿一起在豎直平面內(nèi)在轉軸的帶動下繞O點以角速度ω做勻速圓周運動。已知桿長為L,小球的質(zhì)量為m,重力加速度為g,A、B兩點與O點在同一水平直線上,C、D分別為圓周的最高點和最低點,下列說法正確的是 (C)A.小球在運動過程中向心加速度不變B.小球運動到最高點C時,桿對小球的作用力為支持力C.小球運動到A點時,桿對小球作用力為mLD.小球在D點與C點相比,桿對小球的作用力的大小差值一定為2mLω23.☆☆☆(平拋運動)在第19屆杭州亞運會女子排球決賽中,中國女排以3∶0戰(zhàn)勝日本女排,以六戰(zhàn)全勝且一局未失的戰(zhàn)績成功奪冠。如圖所示,排球場的寬為d,長為2d,球網(wǎng)高為d4,發(fā)球員在底線中點正上方的O點將排球水平擊出,排球恰好擦著網(wǎng)落在對方場地邊線上的E點,ED=d2,不計空氣阻力,重力加速度大小為g,下列說法正確的是A.O點距地面的高度為9B.排球做平拋運動的時間為dC.排球擊出時的速度大小為gdD.排球著地時的速度大小為2gd4.☆☆☆(變速圓周)中國選手王崢在第七屆世界軍人運動會上獲得鏈球項目的金牌。王崢雙手握住柄環(huán),站在投擲圈后緣,經(jīng)過預擺和3~4圈連續(xù)加速旋轉及最后用力,將鏈球擲出。整個過程可簡化為加速圓周運動和斜拋運動,忽略空氣阻力,則下列說法中正確的是 (C)A.鏈球圓周運動過程中,鏈球受到的拉力指向圓心B.鏈球擲出瞬間速度方向沿該點圓周運動的徑向C.鏈球擲出后做勻變速運動D.鏈球擲出后運動時間與速度的方向無關5.☆☆☆(變速圓周)如圖所示,一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定的角速度ω轉動,盤面上離轉軸距離2.5m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止,物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為32(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),盤面與水平面的夾角為30°,g取10m/s2。則ω的最大值是 A.5rad/s B.3rad/sC.1.0rad/s D.0.5rad/s6.☆☆☆☆(多物體平拋)在一次投擲飛鏢游戲中,先后兩次飛鏢的拋出點在同一豎直線上的A、B兩點,將飛鏢沿水平方向拋出后,飛鏢均扎在靶心處,兩飛鏢的軌跡如圖中曲線1、2所示,飛鏢扎在靶上瞬間的速度與水平方向的夾角分別為α、β。已知AB、BO的豎直高度相同,飛鏢可視為質(zhì)點,空氣阻力忽略不計。則下列說法正確的是 (B)A.先后兩次飛鏢在空中的運動時間之比為2∶1B.先后兩次飛鏢拋出時的初速度大小之比為1∶2C.α=2βD.sinα=2sinβ熱點4萬有引力與航天考向一星球表面重力與引力的關系【真題研磨】典例(2024·全國甲卷)2024年5月,嫦娥六號探測器發(fā)射成功,開啟了人類首次從月球背面采樣返回之旅。將采得的樣品帶回地球,飛行器需經(jīng)過月面起飛、環(huán)月飛行、月地轉移等過程。月球表面自由落體加速度約為地球表面自由落體加速度的16。下列說法正確的是 A.在環(huán)月飛行時,樣品所受合力為零B.若將樣品放置在月球正面,它對月球表面壓力等于零C.樣品在不同過程中受到的引力不同,所以質(zhì)量也不同D.樣品放置在月球背面時對月球的壓力,比放置在地球表面時對地球的壓力小審題思維題眼直擊信息轉化①萬有引力,提供向心力②對星球的壓力等于所受重力【答題要素】涉及地球自轉問題的解題流程【多維演練】1.維度:萬有引力定律的應用理論上已經(jīng)證明:質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的萬有引力為零?，F(xiàn)假設地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的實心球體,O為球心,以O為原點建立坐標軸Ox,如圖所示,一個質(zhì)量一定的小物體(假設它能夠在地球內(nèi)部移動)在x軸上各位置受到的引力大小用F表示,則選項所示的四個F隨x變化的關系圖像中正確的是(A)2.維度:萬有引力與天體運動各參數(shù)關系(多選)預計在2025年1月16日,地球恰好運行到火星和太陽之間,且三者幾乎排成一條直線,此現(xiàn)象被稱為“火星沖日”。如圖所示,火星和地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動,火星與地球的公轉軌道半徑之比約為3∶2,地球與火星的質(zhì)量之比約為10∶1,地球與火星的半徑之比約為2∶1,已知半徑為R的球的體積V=4πR33,取6=2.45,根據(jù)以上信息結合生活常識可知 (A.火星與地球的平均密度之比約為4∶5B.火星與地球繞太陽運動的周期之比約為27∶8C.火星與地球表面的重力加速度大小之比約為2∶5D.相鄰兩次“火星沖日”的時間約為801天考向二天體質(zhì)量和密度【真題研磨】典例(2024·山東等級考)“鵲橋二號”中繼星環(huán)繞月球運行,其24小時橢圓軌道的半長軸為a①。已知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r,則月球與地球質(zhì)量之比A.r3a3B.a3審題思維題眼直擊信息轉化①利用開普勒第三定律②求中心天體質(zhì)量【答題要素】求天體密度方法(1)利用自身因素法利用天體表面的重力加速度g和天體半徑R由GMmR2=mg得天體質(zhì)量M天體密度:ρ=MV=M4(2)借助其他星球法通過觀察衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的半徑r和周期T①由GMmr2=m4π2②若已知天體的半徑R,則天體的密度ρ=MV=M4(3)宇宙飛船環(huán)繞法若宇宙飛船繞天體表面運行時,可認為軌道半徑r等于天體半徑R,則天體密度ρ=3πGT2【多維演練】1.維度:利用視角求天體密度某同學利用直徑為d的不透光圓形紙板估測太陽的密度,如圖所示,調(diào)整圓紙板到人眼的距離L,使其剛好擋住太陽光,并測出L,已知引力常量為G,地球公轉周期為T,則太陽密度約為 (A)A.24πGT2(Ld)3 B.3πC.24πGT2(dL)3 D.3π2.維度:利用黃金代換式求質(zhì)量(多選)已知質(zhì)量分布均勻的空心球殼對內(nèi)部任意位置的物體引力為0。P、Q兩個星球的質(zhì)量分布均勻且自轉角速度相同,它們的重力加速度大小g隨物體到星球中心的距離r變化的圖像如圖所示。關于P、Q星球,下列說法正確的是 (B、D)A.質(zhì)量相同B.密度相同C.第一宇宙速度大小之比為2∶1D.同步衛(wèi)星距星球表面的高度之比為1∶23.維度:利用動力學公式在其他星球測量其他星球質(zhì)量(多選)航天員抵達一半徑為R的星球后,做了如下的實驗:取一根細繩穿過光滑的細直管,細繩的一端拴一質(zhì)量為m的砝碼,另一端連接在一固定的拉力傳感器上,手捏細直管掄動砝碼,使它在豎直平面內(nèi)做圓周運動。若該星球表面沒有空氣,不計阻力,停止掄動細直管,砝碼可繼續(xù)在同一豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動,如圖所示,此時拉力傳感器顯示砝碼運動到最低點與最高點兩位置時讀數(shù)差的絕對值為ΔF。已知引力常量為G,根據(jù)題中提供的條件和測量結果,可知 (B、C)A.該星球表面的重力加速度為ΔB.該星球表面的重力加速度為ΔC.該星球的質(zhì)量為ΔD.該星球的質(zhì)量為Δ考向三衛(wèi)星的勻速圓周運動【真題研磨】典例(多選)(2024·湖南選擇考)2024年5月3日,“嫦娥六號”探測器順利進入地月轉移軌道,正式開啟月球之旅。相較于“嫦娥四號”和“嫦娥五號”,本次的主要任務是登陸月球背面進行月壤采集并通過升空器將月壤轉移至繞月運行的返回艙,返回艙再通過返回軌道返回地球。設返回艙繞月運行的軌道為圓軌道,半徑近似為月球半徑①。已知月球表面重力加速度約為地球表面的16,月球半徑約為地球半徑的14。關于返回艙在該繞月軌道上的運動,下列說法正確的是 (A.其相對于月球的速度大于地球第一宇宙速度B.其相對于月球的速度小于地球第一宇宙速度C.其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的D.其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的32審題思維題眼直擊信息轉化①繞月速度為月球第一宇宙速度②利用周期公式計算周期【答題要素】衛(wèi)星的勻速圓周運動考查角度與解決方法考查角度解決方法天體運行參量分析由萬有引力提供向心力求解宇宙速度的計算由萬有引力定律結合“黃金代換”聯(lián)立求解同步衛(wèi)星的特點從周期入手分析其他運動參量【多維演練】1.維度:月球衛(wèi)星我國在2024年發(fā)射了“嫦娥六號”,它是嫦娥探月工程計劃中嫦娥系列的第六顆人造探月衛(wèi)星,主要任務是更深層次、更加全面科學地探測月球地理、資源等方面的信息,進一步完善月球檔案資料。已知月球的半徑為R,月球表面的重力加速度為g,引力常量為G,“嫦娥六號”的質(zhì)量為m,離月球中心的距離為r。根據(jù)以上信息可求出 (B)A.月球的第一宇宙速度為grB.“嫦娥六號”繞月運行的動能為mgC.月球的平均密度為3D.“嫦娥六號”繞月運行的周期為2πr2.維度:三種宇宙速度在其他星球的應用使物體脫離星球的引力束縛,不再繞星球運行,從星球表面發(fā)射所需的最小速度稱為第二宇宙速度,星球的第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關系是v2=2v1。已知某星球的半徑為地球半徑R的4倍,質(zhì)量為地球質(zhì)量M的2倍,地球表面重力加速度為g。不計其他星球的影響,則該星球的第二宇宙速度為 (C)A.12gRBC.gR D.13.維度:同步軌道衛(wèi)星(多選)目前,北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)已服務全球200多個國家和地區(qū),正式進入服務全球的新時代。北斗系統(tǒng)空間段由多種類衛(wèi)星組合而成,其中衛(wèi)星A處于地球靜止軌道,衛(wèi)星B每天都會經(jīng)過新鄉(xiāng)市正上方,地球可看作質(zhì)量分布均勻的球體,關于衛(wèi)星A、B,下列說法正確的是 (A、C、D)A.衛(wèi)星A一定位于赤道正上方B.衛(wèi)星B一定位于地球傾斜同步軌道上C.兩衛(wèi)星的速度大小可能相等D.兩衛(wèi)星的向心加速度大小可能相等考向四衛(wèi)星的橢圓軌道運動與變軌運動【真題研磨】典例(2024·湖北選擇考)太空碎片會對航天器帶來危害。設空間站在地球附近沿逆時針方向做勻速圓周運動,如圖中實線所示。為了避開碎片,空間站在P點向圖中箭頭所指徑向方向極短時間噴射氣體,使空間站獲得一定的反沖速度,從而實現(xiàn)變軌。變軌后的軌道如圖中虛線所示,其半長軸大于原軌道半徑①。則 A.空間站變軌前、后在B.空間站變軌后的運動周期比變軌前的小C.空間站變軌后在P點的速度比變軌前的小D.空間站變軌前的速度比變軌后在近地點的大審題思維題眼直擊信息轉化①利用開普勒第三定律比較周期②加速度由萬有引力提供【答題要素】1.衛(wèi)星的橢圓軌道運動及變軌運動模型2.航天器變軌問題的解題技巧(1)航天器變軌時半徑(半長軸)的變化,根據(jù)萬有引力和所需向心力的大小關系判斷;穩(wěn)定在新圓軌道上的運行速度變化由v=GMr(2)航天器在不同軌道上運行時機械能不同,軌道半徑(半長軸)越大,機械能越大。從遠地點到近地點,萬有引力對航天器做正功,動能Ek增大,引力勢能減小。(3)兩個不同軌道的“切點”處加速度a相同?！径嗑S演練】1.維度:變軌問題《天問》是戰(zhàn)國時期詩人屈原創(chuàng)作的一首長詩,全詩問天問地問自然,表現(xiàn)了作者對傳統(tǒng)的質(zhì)疑和對真理的探索精神。我國探測飛船天問一號成功發(fā)射飛向火星,屈原的“天問”夢想成為現(xiàn)實,也標志著我國深空探測邁向一個新臺階。如圖所示,軌道1是圓軌道,軌道2是橢圓軌道,軌道3是近火圓軌道,天問一號經(jīng)過變軌成功進入近火圓軌道3,已知引力常量為G,以下選項中正確的是 (C)A.天問一號在B點需要點火加速才能從軌道2進入軌道3B.天問一號在軌道2上經(jīng)過B點時的加速度大于在軌道3上經(jīng)過B點時的加速度C.天問一號進入近火軌道3后,測出其近火環(huán)繞周期為T,可計算出火星的平均密度D.天問一號進入近火軌道3后,測出其近火環(huán)繞周期為T,可計算出火星的質(zhì)量2.維度:衛(wèi)星在不同軌道的各物理量關系如圖所示,虛線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示地球衛(wèi)星的三條軌道,其中軌道Ⅰ為與第一宇宙速度7.9km/s對應的近地環(huán)繞圓軌道,軌道Ⅱ為橢圓軌道,軌道Ⅲ為與第二宇宙速度11.2km/s對應的脫離軌道,a、b、c三點分別位于三條軌道上,b點為軌道Ⅱ的遠地點,b、c點與地心的距離均為軌道Ⅰ半徑的2倍,則 (D)A.衛(wèi)星在軌道Ⅱ的運行周期為軌道Ⅰ周期的2倍B.衛(wèi)星經(jīng)過a點的速率為經(jīng)過b點速率的2倍C.衛(wèi)星在a點的加速度大小為在c點加速度大小的2倍D.質(zhì)量相同的衛(wèi)星在b點的機械能小于在c點的機械能3.維度:衛(wèi)星在不同軌道上的參數(shù)比較2024年4月3日,遙感四十二號01星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空,衛(wèi)星的軌道如圖所示,其中Ⅰ和Ⅲ為高度不同的圓軌道,橢圓軌道Ⅱ分別與Ⅰ和Ⅲ相切于P點和Q點。下列說法正確的是 (B)A.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上從P點運動到Q點的過程中動能增大B.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運行的周期小于在軌道Ⅲ上運行的周期C.衛(wèi)星在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點的速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點的速度D.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上經(jīng)過Q點的加速度小于在軌道Ⅲ上經(jīng)過Q點的加速度1.☆(人造衛(wèi)星周期)一顆在低圓軌道上運行的衛(wèi)星,軌道平面與赤道平面的夾角為30°,衛(wèi)星運行到某一位置時恰好能觀測到南極點或北極點,已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g。則該衛(wèi)星運行的周期為 (D)A.4πRg B.4πC.4πg2R 2.☆☆☆(人造衛(wèi)星機械能)人造地球衛(wèi)星與地心間距離為r時,取無窮遠處為勢能零點,引力勢能可以表示為Ep=-GMmr,其中G為引力常量,M為地球質(zhì)量,m為衛(wèi)星質(zhì)量。衛(wèi)星原來在半徑為r1的軌道上繞地球做勻速圓周運動,由于稀薄空氣等因素的影響,飛行一段時間后其圓周運動的半徑減小為r2。此過程中損失的機械能為 A.GMm2(1r2-1r1)B.GMmC.GMm(1r2-1r1) D.GMm(3.☆☆☆(變軌問題)如圖所示,發(fā)射一個高軌道人造地球衛(wèi)星一般需要三步走,第一步在地球表面的A點把衛(wèi)星發(fā)射到圓軌道1上,第二步在B點噴