2022-2023年高考物理二轮复习 第2讲曲线运动与万有引力 课件

这是一份2022-2023年高考物理二轮复习 第2讲曲线运动与万有引力 课件，共60页。PPT课件主要包含了总纲目录等内容，欢迎下载使用。
考点一　运动的合成与分解、平抛运动
1.(多选)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔 时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同 一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t 图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则 (　　)
A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大
答案    BD　本题考查曲线运动知识和利用数形结合处理物理问题的能力, 体现了模型构建、科学推理的核心素养。v-t图线与时间轴包围的面积表示运动员在竖直方向上的位移,由图像可知第 二次包围的格数较多,故A错。设雪道的倾角为θ,则水平位移x= ,故B正确。v-t图线的斜率表示加速度,由图像明显看出,第一次在竖直方向上的平均 加速度较大,故C错。v=v1时,斜率k1>k2,结合牛顿第二定律mg-f=ma可知,第二 次所受阻力较大,D正确。
1.关联速度问题物体的实际运动即合运动,对于用绳、杆相连的物体,在运动过程中,两物体 的速度通常不同,但两物体沿绳或杆方向的速度分量大小相等(原因是绳和杆 的长度不发生变化)。 
2.熟悉斜面上的平抛运动问题的几个二级结论(1)若平抛的物体垂直打在斜面上,此时水平速度与竖直速度之比等于斜面倾 角的正切值。(2)对于在斜面上平抛又落到斜面上的物体,其竖直位移与水平位移之比等于 斜面倾角的正切值;速度偏角的正切值一定为位移偏角(斜面倾角)的正切值 的2倍。
考向一　运动的合成与分解1.一物体在光滑的水平桌面上运动,在相互垂直的x方向 和y方向上的分运动的速度随时间变化的规律如图所示。关于物体的运动, 下列说法中正确的是 (　C　)A.物体运动的初速度大小是7 m/sB.物体做变加速直线运动C.物体做匀变速曲线运动D.物体运动的加速度大小是5 m/s2
考向二　平抛运动基本规律
3.(多选)如图所示,一带电小球自固定斜面顶端A点以 某速度水平抛出,落在斜面上B点。现加上竖直向下的匀强电场,仍将小球自 A点以相同速度水平抛出,落在斜面上C点。不计空气阻力,下列说法正确的 是 (　CD　)A.小球带正电B.小球所受电场力可能大于重力C.小球两次落在斜面上所用的时间不相等D.小球两次落在斜面上的速度大小相等
2.小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的 质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均 被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点 (　C　) A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的动能一定小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
2.水平面内圆周运动临界问题的分析方法(1)水平面内做圆周运动的物体,其向心力可能由弹力、摩擦力等力提供,常 涉及绳的张紧与松弛、接触面分离等临界状态。(2)常见临界条件:绳的临界:张力FT=0;接触面滑动的临界:F=f;接触面分离的 临界:FN=0。3.竖直平面内圆周运动的分析方法解决竖直平面内的圆周运动的基本思路是“两点一过程”。“两点”即最 高点和最低点,在最高点和最低点对物体进行受力分析,确定向心力,根据牛 顿第二定律列方程;“一过程”即从最高点到最低点,往往由动能定理或机械 能守恒定律将这两点联系起来。
考向一　水平面内的圆周运动
1.(多选)如图所示,两个质量均为m的小球A、B套在半 径为R的圆环上,圆环可绕竖直方向的直径旋转,两小球随圆环一起转动且相 对圆环静止。已知OA与竖直方向的夹角θ=53°,OA与OB垂直,小球B与圆环间 恰好没有摩擦力,重力加速度为g,sin 53°=0.8,cs 53°=0.6。下列说法正确的 是 (　　)
考向二　竖直面内的圆周运动
2.如图甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球, 现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时,杆与 小球间弹力大小为F,小球在最高点的速度大小为v,其F-v2图像如图乙所示。 不计空气阻力,则 (　A　)
考向三　圆周运动中的临界极值问题3.(多选)如图所示,三个物块a、b和c(可视为质点), 其中a、b质量为m,放在水平圆盘上并用轻杆相连,c的质量为2m,a、c与转轴 OO'间的距离为r,b与转轴间的距离为2r,物块与圆盘间的最大静摩擦力为物 块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加 速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是 (　　)
考向四　圆周运动和平抛运动的综合问题4.如图所示,质量为m的小球从四分之一光滑圆弧轨道顶端静止释放,从轨道 末端O点水平抛出,击中平台右下侧挡板上的P点。以O为原点在竖直面内建 立如图所示的平面直角坐标系,挡板形状满足方程y=6-x2(单位:m),小球质量m =0.4 kg,圆弧轨道半径R=1.25 m,g取10 m/s2。求:(1)小球对圆弧轨道末端的压力大小;(2)小球从O点到P点所需的时间(结果可保留根号)。
考点三　万有引力定律及其应用
1.我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着 陆。在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F 表示它所受的地球引力,能够描述F随h变化关系的图像是 (　D　)
2.为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其 轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4 倍。P与Q的周期之比约为     (　C　)A.2∶1　    B.4∶1　    C.8∶1　    D.16∶1
3.我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒 脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19 ms。假设星体为质量均匀分布的 球体,已知引力常量为6.67×10-11 N·m2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最 小值约为 (　C　)A.5×109 kg/m3　    B.5×1012 kg/m3C.5×1015 kg/m3　    D.5×1018 kg/m3
4.(多选)人类第一次直接探测到来自双中子星合 并的引力波。根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s时,它 们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看做 是质量均匀分布的球体,由这些数据、引力常量并利用牛顿力学知识,可以估 算出这一时刻两颗中子星 (　BC　)A.质量之积　    B.质量之和C.速率之和　    D.各自的自转角速度
2.如果天体的运行轨迹为椭圆,则只能应用开普勒行星运动定律解决,如果运 行轨迹为圆,则可用开普勒行星运动定律或万有引力定律解决。3.对于双星或多星问题,解决的关键是正确分析系统内每一个天体做圆周运 动所需的向心力(由其他天体对这个天体的万有引力的合力提供)。
考向一　开普勒行星运动定律
1.如图所示,卫星携带一探测器在半径为3R(R为地球半 径)的圆轨道上绕地球飞行。在a点,卫星上的辅助动力装置短暂工作,将探测 器沿运动方向射出(设辅助动力装置喷出的气体质量可忽略)。之后卫星沿 新的椭圆轨道运动,其近地点b距地心的距离为nR(n略小于3),已知地球质量 为M,引力常量为G,则卫星在椭圆轨道上运行的周期为 (　　)
考向二　天体质量和密度的估算2.(多选)某行星外围有一圈厚度为d的发光带(发光的物 质),简化为如图甲所示模型,R为该行星除发光带以外的半径。现不知发光带 是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群,某科学家做了精确的观测,发 现发光带绕行星中心的运行速度v与到行星中心的距离r的关系如图乙所示 (图中所标为已知),则下列说法正确的是     (　　) 
考向三　双星及多星问题3.(多选)宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系 统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用。设四星系统中每个星体的质量 均为m,半径均为R,四颗星稳定分布在边长为L的正方形的四个顶点上,其中L 远大于R。已知引力常量为G。忽略星体自转效应,关于四星系统,下列说法 正确的是 (　　)A.四颗星圆周运动的轨道半径均为 B.四颗星圆周运动的线速度均为 
考点四　人造卫星和宇宙航行
1.金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运 动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为 v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金a火　    B.a火>a地>a金C.v地>v火>v金　    D.v火>v地>v金
2.我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫 二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来 的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的 (　C　)A.周期变大　　B.速率变大C.动能变大　　D.向心加速度变大
3.利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上 任意两点之间保持无线电通讯。目前,地球同步卫星的轨道半径约为地球半 径的6.6倍。假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目 的,则地球自转周期的最小值约为 (　B　)A.1 h　　B.4 h　　C.8 h　　D.16 h
考向一　人造卫星的发射和运行
2.(多选)我国在酒泉卫星发射中 心成功发射首颗X射线调制望远镜卫星“慧眼”,并成功收获首批数据。可 认为该卫星在距离地面550 km的圆轨道上运行,关于该卫星,下列说法正确的 是 (　AB　)A.该卫星运行轨道的平面一定通过地心B.该卫星在轨道上运行时,速度变化比地球同步卫星的速度变化快C.该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度D.该卫星在绕地球运动的过程中,如果不加以干预,卫星的动能会逐渐减小
考向二　卫星变轨问题3.如图所示,某次发射人造卫星的过程中,先将卫星发射 到地面附近的圆形轨道Ⅰ上,在P点变轨进入椭圆轨道Ⅱ,Q点为轨道Ⅱ的远 地点。下列说法正确的是 (　A　)A.卫星在P点变轨时的速度必须大于7.9 km/sB.卫星从P点到Q点的过程中机械能逐渐减小C.卫星沿轨道Ⅰ经过P点时的加速度大于沿轨道Ⅱ经过P点时的加速度D.若要使运动到Q点的卫星能摆脱地球引力的束缚,卫星在Q点的速度至少 要达到11.2 km/s
考向三　卫星对接问题4.如图所示为“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接示意图。假设“天 宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动,为了实现飞船与空 间实验室的对接,下列措施可行的是     (　　)
A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后飞船加速追上空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后空间实验室减速等待飞船实 现对接C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速,加速后飞船逐渐靠近空间实 验室,两者速度接近时实现对接D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速,减速后飞船逐渐靠近空间实 验室,两者速度接近时实现对接
素养提升　竖直平面圆周运动的重要模型——“绳、杆”模型
典例　如图所示,水平路面CD的右侧有一长度L1=2 m的木板。一物块放在木 板的最右端,并随木板一起向左侧固定的平台运动,木板的上表面与平台等 高。平台上表面AB的长度s=3 m,光滑半圆轨道AFE竖直固定在平台上,圆轨 道半径R=0.4 m,最低点与平台AB相切于A点。当木板的左端与平台的距离L =2 m时,木板与物块向左运动的速度v0=8 m/s。木板与平台的竖直壁碰撞后, 木板立即停止运动,物块在木板上滑动并滑上平台。已知木板与路面间的动 摩擦因数μ1=0.05,物块与木板的上表面及轨道AB间的动摩擦因数均为μ2=0.1, 物块质量m=1 kg,取g=10 m/s2。
 (1)求物块进入圆轨道时对轨道上的A点的压力;(2)判断物块能否到达圆轨道的最高点E。如果能,求物块离开E点后在平台 上的落点到A点的距离;如果不能,则说明理由。▶三步快速准确解答本题:第一步:细分过程,构建运动模型
针对训练2　图甲中表演的水流星是一项中国传统民间杂技艺术,在一根绳 子上系着两个装满水的桶,表演者把它甩动转起来,犹如流星般,而水不会流 出来。图乙为水流星的简化示意图,在某次表演中,当桶A在最高点时,桶B恰好在最低点,若演员仅控制住绳的中点O不动,而水桶A、B(均可视为质点)都 恰好能通过最高点,已知绳长l=1.6 m,两水桶(含水)的质量均为m=0.5 kg,不计 空气阻力及绳重,取g=10 m/s2。(1)求水桶在最高点和最低点的速度大小;(2)求图示位置时,手对绳子的力的大小。