專題03 牛頓運動定律與曲線運動（講學(xué)案）-2022年高考物理二輪復(fù)習(xí)精品資料（解析版）

1、PAGE60【2022考綱解讀】本專題解決的是物體或帶電體在力的作用下的曲線運動的問題高考對本專題的考查以運動的組合為線索，進而從力和能的角度進行命題，題目情景新，過程復(fù)雜，具有一定的綜合性考查的主要內(nèi)容有：曲線運動的條件和運動的合成與分解；平拋運動規(guī)律；圓周運動規(guī)律；平拋運動與圓周運動的多過程組合問題；應(yīng)用萬有引力定律解決天體運動問題；帶電粒子在電場中的類平拋運動問題；帶電粒子在磁場內(nèi)的勻速圓周運動問題；帶電粒子在簡單組合場內(nèi)的運動問題等用到的主要物理思想和方法有：運動的合成與分解思想、應(yīng)用臨界條件處理臨界問題的方法、建立類平拋運動模型方法、等效代替的思想方法等本專題的高頻考點主要集中在萬有

2、引力定律的應(yīng)用、行星、衛(wèi)星的運行規(guī)律、天體質(zhì)量的估算等方面，難度適中。本專題在高考中還?？疾榈阶冘墕栴}、雙星問題等，復(fù)習(xí)時注意抓住兩條主線：一是萬有引力等于向心力，二是重力等于向心力。曲線運動是歷年高考的必考內(nèi)容，一般以選擇題的形式出現(xiàn)，重點考查加速度、線速度、角速度、向心加速度等概念及其應(yīng)用。本部分知識經(jīng)常與其他知識點如牛頓定律、動量、能量、機械振動、電場、磁場、電磁感應(yīng)等知識綜合出現(xiàn)在計算題中，近幾年的考查更趨向于對考生分析問題、應(yīng)用知識能力的考查。【重點知識梳理】一、曲線運動1物體做曲線運動的條件：運動物體所受合外力的方向跟其速度方向不在一條直線上時，物體做曲線運動2曲線運動的軌跡：當(dāng)做

3、曲線運動的物體所受合外力為恒力時，其運動為勻變速曲線運動，運動軌跡為拋物線，如平拋運動、斜拋運動、帶電粒子在勻強電場中的曲線運動曲線運動的軌跡位于速度軌跡上各點的切線和合力的夾角之間，且運動軌跡總向合力一側(cè)彎曲二、拋體運動1平拋運動1平拋運動是勻變速曲線運動其加速度為重力加速度，可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，運動軌跡為拋物線2物體做平拋運動時，運動時間由豎直高度決定，水平位移由初速度和豎直高度共同決定3物體做平拋運動時，在任意相等時間間隔t內(nèi)速度的改變量v大小相等、方向相同vvygt4平拋運動的兩個重要推論做平拋運動的物體任意時刻的瞬時速度的反向延長線一定通過此時水平

4、位移的中點，如圖131所示由做平拋運動的物體在任意時刻、任意位置處的瞬時速度與水平方向的夾角及位移與水平方向的夾角滿足：tan2tan2類平拋運動以一定的初速度將物體拋出，如果物體受的合力恒定且與初速度方向垂直，則物體所做的運動為類平拋運動，如以初速度v0垂直電場方向射入勻強電場中的帶電粒子的運動類平拋運動的性質(zhì)及解題方法與平拋運動類似，也是用運動的分解法三、圓周運動1描述圓周運動的物理量物理量大小方向物理意義線速度圓弧上各點的切線方向描述質(zhì)點沿圓周運動的快慢角速度中學(xué)不研究其方向周期、頻率無方向向心加速度時刻指向圓心描述線速度方向改變的快慢相互關(guān)系注意：同一轉(zhuǎn)動體上各點的角速度相等，皮帶傳動

5、輪子邊緣各點的線速度大小相等2向心力做圓周運動物體的向心力可以由重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力提供，也可以由各力的合力或某力的分力提供物體做勻速圓周運動時，物體受到的合力全部提供向心力；物體做變速圓周運動時，物體的合力的方向不一定沿半徑指向圓心，合力沿半徑方向的分力提供向心力，合力沿切線方向的分力改變物體速度的大小3處理圓周運動的動力學(xué)問題的步驟1首先要明確研究對象；2對其受力分析，明確向心力的的平面、圓心的位置以及半徑；4將牛頓第二定律應(yīng)用于圓周運動，得到圓周運動中的動力學(xué)方程，有以下各種情況：解題時應(yīng)根據(jù)已知條件合理選擇方程形式四、開普勒行星運動定律1開普勒第一定律（軌道定律）:所有的行

6、星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。2開普勒第二定律（面積定律）:對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的相等的面積。（近日點速率最大，遠(yuǎn)日點速率最小）3開普勒第三定律（周期定律）：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。即（M為中心天體質(zhì)量）K是一個與行星無關(guān)的常量，僅與中心天體有關(guān)長軸短軸長軸短軸五、萬有引力定律1定律內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是相互吸引的，兩個物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比。2表達(dá)式：F=GmM/r2 G為萬有力恒量：G=10-11Nm2/g說明：1公式適用于質(zhì)點間的相互作用。當(dāng)

7、兩個物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時，物體可視為質(zhì)點。2質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點，r是兩球心間的距離。地球?qū)ξ矬w的引力是物體具有重力的根本原因但重力又不完全等于引力這是因為地球在不停地自轉(zhuǎn)，地球上的一切物體都隨著地球自轉(zhuǎn)而繞地軸做勻速圓周運動，這就需要向心力這個向心力的方向是垂直指向地軸的，它的大小是，式中的r是物體與地軸的距離，是地球自轉(zhuǎn)的角速度這個向心力來自哪里只能來自地球?qū)ξ矬w的引力F，它是引力F的一個分力如右圖，引力F的另一個分力才是物體的重力mg在不同緯度的地方，物體做勻速圓周運動的角速度相同，而圓周的半徑r不同，這個半徑在赤道處最大，在兩極最小等于零緯度為處的物體隨地球自轉(zhuǎn)

8、所需的向心力R為地球半徑，由公式可見，隨著緯度升高，向心力將減小，在兩極處Rcos0，f0作為引力的另一個分量，即重力則隨緯度升高而增大在赤道上，物體的重力等于引力與向心力之差即在兩極，引力就是重力但由于地球的角速度很小，僅為105rads數(shù)量級，所以mg與F的差別并不很大在不考慮地球自轉(zhuǎn)的條件下，地球表面物體的重力這是一個很有用的結(jié)論從圖1中還可以看出重力mg一般并不指向地心，只有在南北兩極和赤道上重力mg才能向地心同樣，根據(jù)萬有引力定律知道，在同一緯度，物體的重力和重力加速度g的數(shù)值，還隨著物體離地面高度的增加而減小若不考慮地球自轉(zhuǎn)，地球表面處有，可以得出地球表面處的重力加速度在距地表高度

9、為h的高空處，萬有引力引起的重力加速度為g，由牛頓第二定律可得：即如果在h處，則gg/4在月球軌道處，由于r60，所以重力加速度gg/3600重力加速度隨高度增加而減小這一結(jié)論對其他星球也適用六、萬有引力定律的應(yīng)用的變化情況：物體的重力近似為地球?qū)ξ矬w的引力，即。所以重力加速度，可見，g隨h的增大而減小。2算中心天體的質(zhì)量的基本思路：1從環(huán)繞天體出發(fā):通過觀測環(huán)繞天體運動的周期T和軌道半徑r;就可以求出中心天體的質(zhì)量M2從中心天體本身出發(fā):只要知道中心天體的表面重力加速度g和半徑R就可以求出中心天體的質(zhì)量M。3解衛(wèi)星的有關(guān)問題：在高考試題中，應(yīng)用萬有引力定律解題的知識常集中于兩點：一是天體運動

10、的向心力是地球?qū)ξ矬w的萬有引力近似等于物體的重力，即從而得出黃金代換，不考慮地球自轉(zhuǎn)4衛(wèi)星：相對地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星。定高：h=36000km定速：v=3.08km/s定周期：=24h定軌道：赤道平面5萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用主要是萬有引力提供星體做圓周運動的向心力人造地球衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系由得r越大，v越小由得r越大，越小由得r越大，T越大行星和衛(wèi)星的運動可近似視為勻速圓周運動，而萬有引力是行星、衛(wèi)星作勻速圓周運動的向心力。6三種宇宙速度第一宇宙速度環(huán)繞速度：由mg=mv2/R=GMm/R2得：V=Km/sV1=7.9km/s，是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地

11、球運行的最大速度，也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。第二宇宙速度脫離速度：V2=V1=11.2 km/s，使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度。第三宇宙速度逃逸速度：V3=16.7km【方法技巧】1必須精通的幾種方法1兩個分運動的軌跡及運動性質(zhì)的判斷方法2小船渡河問題、繩和桿末端速度分解問題的分析方法3平拋運動、類平拋運動的分析方法4火車轉(zhuǎn)彎問題、豎直面內(nèi)圓周運動問題的分析方法2必須明確的易錯易混點1兩個直線運動的合運動不一定是直線運動2合運動是物體的實際運動3小船渡河時，最短位移不一定等于小河的寬度4做平拋運動的物體，其位移方向與速度方向不同5做圓周運動的物體，其向心力由合外力指向圓心方向的分

12、力提供，向心力并不是物體“額外”受到的力6做離心運動的物體并沒有受到“離心力”的作用【高頻考點突破】考題一運動的合成與分解例1如圖所示，河水以相同的速度向右流動，落水者甲隨水漂流，至b點時，救生員乙從O點出發(fā)對甲實施救助，則救生員乙相對水的運動方向應(yīng)為圖中的AOa方向BOb方向COc方向DOd方向【答案】B【方法技巧】1合運動與分運動的關(guān)系：1獨立性：兩個分運動可能共線、可能互成角度兩個分運動各自獨立，互不干擾2等效性：兩個分運動的規(guī)律、位移、速度、加速度疊加起來與合運動的規(guī)律、位移、速度、加速度效果相同3等時性：各個分運動及其合運動總是同時發(fā)生，同時結(jié)束，經(jīng)歷的時間相等4合運動一定是物體的實

13、際運動物體實際發(fā)生的運動就是物體相對地面發(fā)生的運動，或者說是相對于地面上的觀察者所發(fā)生的運動【變式探究】多選如圖所示，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的環(huán)，環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑的輕小定滑輪與直桿的距離為d，桿上的A點與定滑輪等高，桿上的B點在A點下方距離為d處現(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放，不計一切摩擦阻力，下列說法正確的是A環(huán)到達(dá)B處時，重物上升的高度heqfd,2B環(huán)到達(dá)B處時，環(huán)與重物的速度大小相等C環(huán)從A到B，環(huán)減少的機械能等于重物增加的機械能D環(huán)能下降的最大高度為eqf4,3d【答案】CD考題二平拋類平拋運動的規(guī)律例2多選如圖所示，A、B兩點在同一條豎

14、直線上，、B兩點水平拋出，它們在處的O點，以5m/s的速度水平拋出一個小球，則飛行一段時間后撞在斜面上時速度與水平方向夾角的正切值為g10m/s2A2BCr2考題三圓周運動問題的分析例3如圖所示，輕桿長3L，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和B，光滑水平轉(zhuǎn)軸穿過桿上距球A為L處的O點，外界給系統(tǒng)一定能量后，桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，球B運動到最高點時，桿對球B恰好無作用力忽略空氣阻力則球B在最高點時A球B的速度為零B球A的速度大小為eqr2gLC水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力為D水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力為【答案】C【方法技巧】1圓周運動主要分為水平面內(nèi)的圓周運動轉(zhuǎn)盤上的物體、汽車拐彎、火車拐彎、圓錐擺等和豎直

15、平面內(nèi)的圓周運動繩模型、汽車過拱形橋、水流星、內(nèi)軌道、輕桿模型、管道模型2找向心力的牛頓第二定律在曲線運動中的應(yīng)用3注意有些題目中有“恰能”、“剛好”、“正好”、“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，明顯表明題述的過程存在著臨界點【變式探究】如圖所示，質(zhì)量為m的豎直光滑圓環(huán)A的半徑為r，豎直固定在質(zhì)量為m的木板B上，木板B的兩側(cè)各有一豎直擋板固定在地面上，使木板不能左右運動0，小球會在環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運動為保證小球能通過環(huán)的最高點，且不會使木板離開地面，則初速度v0必須滿足r3grv0eqr5grrgrv0eqr3grr7grv03eqrgrr5grv0eqr7gr【答案】D【解析】在最高

16、點，速度最小時有：mgmeqfvoal2,1,r解得：v1eqrgr從最高點到最低點的過程中，機械能守恒，設(shè)最低點的速度為v1，根據(jù)機械能守恒定律，有：2mgreqf1,2mveqoal2,1eqf1,2mv12解得v1eqr5gr要使木板不會在豎直方向上跳起，球?qū)Νh(huán)的壓力最大為：Fmgmg2mg從最高點到最低點的過程中，機械能守恒，設(shè)此時最低點的速度為v2，在最高點，速度最大時有：mg2mgmeqfvoal2,2,r解得：v2eqr3gr根據(jù)機械能守恒定律有：2mgreqf1,2mveqoal2,2eqf1,2mv22解得：v2eqr7gr所以保證小球能通過環(huán)的最高點，且不會使木板在豎直方向

17、上跳起，在最低點的速度范圍為：eqr5grveqr7gr考題四拋體運動與圓周運動的綜合例4多選如圖所示，小球沿水平面以初速度v0通過O點進入半徑為R的豎直半圓弧軌道，不計一切阻力，則A球進入豎直半圓弧軌道后做勻速圓周運動B若小球能通過半圓弧最高點/s的速度從A點水平躍出后，沿B點切線方向進入光滑圓弧軌道，沿軌道滑到C點后離開軌道已知A、B之間的豎直高度H，圓弧軌道半徑R10m，選手質(zhì)量m50g，不計空氣阻力，g10m/s2，求：圖151選手從A點運動到B點的時間及到達(dá)B點的速度；2選手到達(dá)C點時對軌道的壓力【答案】1s，與水平方向的夾角為3721200N，方向豎直向下FNCFNC1200N，方

18、向豎直向下【經(jīng)典考題精析】12022新課標(biāo)全國18一帶有乒乓球發(fā)射機的乒乓球臺如圖1所示水平臺面的長和寬分別為L1和L2，中間球網(wǎng)高度為h發(fā)射機安裝于臺面左側(cè)邊緣的中點，能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球，發(fā)射點距臺面高度為3h不計空氣的作用，在某范圍內(nèi)，通過選擇合適的方向，就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺面上，則v的最大取值范圍是圖12多選2022浙江理綜19如圖2所示為賽車場的一個水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點的半圓，B線，有如圖所示的、三條路線，其中路線是以O(shè)為圓心的半圓，OOr賽車沿圓弧路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力為Fma選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道所選路

19、線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動機功率足夠大，則圖2A選擇路線，賽車經(jīng)過的路程最短B選擇路線，賽車的速率最小C選擇路線，賽車所用時間最短D、三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等32022海南單科14如圖3所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道由四分之一圓弧ab和拋物線bc組成，圓弧半徑Oa水平，b點為拋物線頂點已知h2m，seqr2m取重力加速度大小g10m/s2圖31一小環(huán)套在軌道上從a點由靜止滑下，當(dāng)其在bc段軌道運動時，與軌道之間無相互作用力，求圓弧軌道的半徑；2若環(huán)從b點由靜止因微小擾動而開始滑下，求環(huán)到達(dá)c點時速度的水平分量的大小【答案】12eqf2r10,3m/s1【2022新課標(biāo)全國卷】如圖

20、所示，兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b可視為質(zhì)點放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO的距離為l，倍，重力加速度大小為g，若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度下列說法正確的是Ab一定比a先開始滑動Ba、b所受的摩擦力始終相等Ceqrfg,2l是b開始滑動的臨界角速度D當(dāng)eqrf2g,3l時，a所受摩擦力的大小為mg【答案】AC【解析】本題考查了圓周運動與受力分析a與b所受的最大摩擦力相等，而b需要的向心力較大，所以b先滑動，A項正確；在未滑動之前，a、b各自受到的摩擦力等于其向心力，因此b受到的摩擦力大于a受到的摩擦力，B項錯誤；b處于臨界狀態(tài)時mgm22l，解得eqrfg,2l，C

21、項正確；eqrf2g,3l小于a的臨界角速度，a所受摩擦力沒有達(dá)到最大值，D項錯誤2【2022四川卷】有一條兩岸平直、河水均勻流動、流速恒為v的大河小明駕著小船渡河，去程時船頭指向始終與河岸垂直，回程時行駛路線與河岸垂直去程與回程所用時間的比值為，船在靜水中的速度大小相同，則小船在靜水中的速度大小為fv,r21fv,r12fv,r12fv,r21【答案】B【解析】設(shè)河岸寬為d，船速為u，則根據(jù)渡河時間關(guān)系得eqfd,ueqfd,ru2v2，解得ueqfv,r12，所以B選項正確3【2022江蘇卷】為了驗證做平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動，用如圖所示的裝置進行實驗小錘打擊彈性金屬片，A

22、球水平拋出，同時B球被松開，自由下落關(guān)于該實驗，下列說法中正確的有A兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B兩球應(yīng)同時落地C應(yīng)改變裝置的高度，多次實驗D實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動【答案】BC4【2022安徽卷】18分圖1是“研究平拋物體運動”的實驗裝置圖，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡1以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的有_a安裝斜槽軌道，使其末端保持水平b每次小球釋放的初始位置可以任意選擇c每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放d為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接2實驗得到平拋小球的運動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標(biāo)原點，測量它們的水平坐標(biāo)和豎直坐標(biāo)y，圖2中y2圖像能說明平拋小

23、球運動軌跡為拋物線的是_圖33圖3是某同學(xué)根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡，O為平拋的起點，在軌跡上任取三點A、B、C，測得A、B兩點豎直坐標(biāo)y1為，y2為，A、，若C點的豎直坐標(biāo)y3為，則小球在C點的速度vC為_m/s結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10m/s2【答案】D31ac2c3【解析】本題考查“研究平拋物體的運動”實驗原理、理解能力與推理計算能力1要保證初速度水平而且大小相等，必須從同一位置釋放，因此選項a、c正確2根據(jù)平拋位移公式v0t與yeqf1,2gt2，可得y，因此選項c正確3由于，則t1=、t2=，所以平拋小球的初速度。而根據(jù)速度合成可得5【2022安徽卷】如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)

24、圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離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eqfr3,2設(shè)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則的最大值是r5rad/r3rad/sCsDs【答案】C6【2022新課標(biāo)全國卷】太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為“行星沖日”據(jù)報道，2022年各行星沖日時間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火星沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日已知地球及各地外行星繞太陽運

25、動的軌道半徑如下表所示，則下列判斷正確的是地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑AU1930A各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B在2022年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日C天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半D地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短【答案】BD【解析】本題考查萬有引力知識，開普勒行星第三定律，天體追及問題因為沖日現(xiàn)象實質(zhì)上是角速度大7【2022天津卷】研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比A距地面的高度變大B向心加速度變大C線速度變大D角速度變大【答案】A【解析】本題考查萬

26、有引力和同步衛(wèi)星的有關(guān)知識點，根據(jù)衛(wèi)星運行的特點“高軌、低速、長周期”可知周期延長時，軌道高度變大，線速度、角速度、向心加速度變小，A正確，B、C、D錯誤8【2022浙江卷】長期以來“卡戎星Charon”被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r119600m，公轉(zhuǎn)周期T1天2022年3月，天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)軌道半徑r248000m，則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于A15天B25天C35天D45天【答案】B【解析】本題考查開普勒第三定律、萬有引力定律等知識根據(jù)開普勒第三定律，代入數(shù)據(jù)計算可得T2約等于25天選項B正確9【2022安徽卷】在科學(xué)研究中，科學(xué)家常將未知現(xiàn)象

27、同已知現(xiàn)象進行比較，找出其共同點，進一步推測未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律法國物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問題時，曾將扭秤的振動周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動周期與擺球到地心距離的關(guān)系已知單擺擺長為l，引力常量為G，地球質(zhì)量為M，擺球到地心的距離為r，則單擺振動周期T與距離r的關(guān)系式為AT2reqrfGM,lBT2reqrfl,GMCTeqf2,reqrfGM,lDT2leqrfr,GM【答案】B【解析】本題考查單擺周期公式、萬有引力定律與類比的方法，考查推理能力在地球表面有GeqfMm,r2mg，解得gGeqfMm,r2單擺的周期T2eqrfl,g2reqrfl,GM，選項B正確10【20

28、22福建卷】若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球的,R2meqfv2,R可知，衛(wèi)星的環(huán)繞速度veqrfGM,R，由于“宜居”行星的質(zhì)量為地球的，月球半徑為R，月面的重力加速度為g月以月面為零勢能面，“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為Eh,R（Rh），其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為fmg月R,Rhh2Rfmg月R,Rhheqr2Rfmg月R,Rheqblcrcavs4alco1hfr2,2Rfmg月R,Rheqblcrcavs4alco1hf1,2R【答案】D【解析】本題以月面為零勢面，開始發(fā)射時，“玉兔”的機械能為零，對接完成時，“玉兔

29、”的動能和重力勢能都不為零，該過程對“玉兔”做的功等于“玉兔”機械能的增加。忽略月球的自轉(zhuǎn)，月球表面上，“玉兔”所受重力等于地球?qū)Α坝裢谩钡囊?，即GeqfMm,R2mg月，對于在h高處的“玉兔”，月球?qū)ζ涞娜f有引力提供向心力，即GeqfMm,（Rh）2meqfv2,Rh，“玉兔”的動能Eeqf1,2mv2，由以上可得，Eeqfg月R2m,2（Rh）對“玉兔”做的功WEEg月R,Rheqblcrcavs4alco1hf1,2R選項D正確14【2022北京卷萬有引力定律揭示了天體運行規(guī)律與地上物體運動規(guī)律具有內(nèi)在的一致性1用彈簧秤稱量一個相對于地球靜止的小物體的重量，隨稱量位置的變化可能會有不同

30、的結(jié)果已知地球質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)周期為T，、質(zhì)量均勻分布的球體，不考慮空氣的影響設(shè)在地球北極地面稱量時，彈簧秤的讀數(shù)是F0處稱量，彈簧秤讀數(shù)為F1，求比值eqfF1,F0的表達(dá)式，并就h%R的情形算出具體數(shù)值計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字；b若在赤道地面稱量，彈簧秤讀數(shù)為F2，求比值eqfF2,F0的表達(dá)式2設(shè)想地球繞太陽公轉(zhuǎn)的圓周軌道半徑r、太陽的半徑Rs和地球的半徑R三者均減小為現(xiàn)在的%，而太陽和地球的密度均勻且不變僅考慮太陽和地球之間的相互作用，以現(xiàn)實地球的1年為標(biāo)準(zhǔn)，計算“設(shè)想地球”的1年將變?yōu)槎嚅L【答案】1fF1,F0eqfR2,（Rh）2=beqfF2,F01eqf42R3,GMT221年得

31、其中為太陽的密度由上式可知，地球公轉(zhuǎn)周期TE僅與太陽的密度、地球公轉(zhuǎn)軌道半徑與太陽半徑之比有關(guān)因此“設(shè)想地球”的1年與現(xiàn)實地球的1年時間相同15【2022四川卷】石墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強度及超強導(dǎo)電、導(dǎo)熱等非凡的物理化學(xué)性質(zhì)有望使21世紀(jì)的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現(xiàn)者由此獲得2022年諾貝爾物理學(xué)獎用石墨烯制作超級纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢想有望在本世紀(jì)實現(xiàn)科學(xué)家們設(shè)想，通過地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉沿著這條纜繩運行，實現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換1若“太空電梯”將貨物從赤道基站運到距地面高度為h1的同步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為m1的貨物相對地

32、心運動的動能設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為，地球半徑為R2當(dāng)電梯倉停在距地面高度h24R的站點時，求倉內(nèi)質(zhì)量m250g的人對水平地板的壓力大小取地面附近重力加速度g取10m/s2，地球自轉(zhuǎn)角速度105rad/s，地球半徑R103m【答案】1eqf1,2m12Rh1222設(shè)地球質(zhì)量為M，人相對地心的距離為r2，向心加速度為an，受地球的萬有引力為F，則r2Rh2an2r2geqfGM,R2設(shè)水平地板對人的支持力大小為N，人對水平地板的壓力大小為N，則FNm2anNN聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得N16【2022重慶卷】題7圖為“嫦娥三號”探測器在月球上著陸最后階段的示意圖，首先在發(fā)動機作用下，探測器受到推力在距月球表面

33、高度為h1處懸停速度為0，h1遠(yuǎn)小于月球半徑；接著推力改變，探測器開始豎直下降，到達(dá)距月面高度為h2處的速度為v；此后發(fā)動機關(guān)閉，探測器僅受重力下落到月面，已知探測器總質(zhì)量為m不包括燃料，地球和月球的半徑比為1，質(zhì)量比為2，地球表面附近的重力加速度為g，求：題7圖1月球表面附近的重力加速度大小及探測器剛接觸月面時的速度大小；2從開始豎直下降到剛接觸月面時，探測器機械能的變化【答案】12本題利用探測器的落地過程將萬有引力定律，重力加速度概念，勻變速直線運動，機械能等的概念融合在一起考查設(shè)計概念比較多，需要認(rèn)真審題2設(shè)機械能變化量為E，動能變化量為E，重力勢能變化量為Ev2mh1得Eeqf1,2m

34、v2mh1h217【2022全國卷】已知地球的自轉(zhuǎn)周期和半徑分別為T和R，地球同步衛(wèi)星A的圓軌道半徑為h，衛(wèi)星B沿半徑為rrh的圓軌道在地球赤道的正上方運行，其運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同求：1衛(wèi)星B做圓周運動的周期；2衛(wèi)星A和B連續(xù)地不能直接通訊的最長時間間隔信號傳輸時間可忽略【答案】1eqblcrcavs4alco1fr,heqf3,2T2eqfrf3,2,（hf3,2rf3,2）arcsineqfR,harcsineqfR,rT若不考慮衛(wèi)星A的公轉(zhuǎn)，兩衛(wèi)星不能直接通訊時，衛(wèi)星B的位置應(yīng)在圖中B點和B點之間，圖中內(nèi)圓表示地球的赤道由幾何關(guān)系得BOB2eqblcrcavs4alco1arcsi

35、nfR,harcsinfR,r由式知，當(dāng)rh時，衛(wèi)星B比衛(wèi)星A轉(zhuǎn)得快，考慮衛(wèi)星A的公轉(zhuǎn)后應(yīng)有BOB由式得eqfrf3,2,（hf3,2rf3,2）eqblcrcavs4alco1arcsinfR,harcsinfR,rT（2022新課標(biāo)II卷）21公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為vc時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，則在該彎道處（）A路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低，車輛便會向內(nèi)側(cè)滑動，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側(cè)滑動D當(dāng)路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰時相比，vc的值變小【答案】AC【考點定位】圓周運動、向心力、摩擦力（2022四川卷）4迄今發(fā)現(xiàn)

36、的二百余顆太陽系外行星大多不適宜人類居住，繞恒星“Gliese581”運行的行星“G1-58lc”卻很值得我們期待。該行星的溫度在OoC到40oC之間、質(zhì)量是地球的6倍、直徑是地球的倍、公轉(zhuǎn)周期為13個地球日。“Gliese581”的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的倍。設(shè)該行星與地球均視為質(zhì)量分布均勻的球體，繞其中心天體做勻速圓周運動，則（）A在該行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度相同B如果人到了該行星，其體重是地球上的倍C該行星與“Gliese581”的距離是日地距離的倍D由于該行星公轉(zhuǎn)速率比地球大，地球上的米尺如果被帶上該行星，其長度一定會變短【答案】B【考點定位】萬有引力定律勻速圓周運動（2022上海卷

37、）288分如圖，研究平拋運動規(guī)律的實驗裝置放置在水平桌面上，利用光電門傳感器和碰撞傳感器可測得小球的水平初速度和飛行時間，底板上的標(biāo)尺可以測得水平位移。保持水平槽口距底板高度h不變。改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測出小球做平拋運動的初速度v0、飛行時間t和水平位移d，記錄在表中。1由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時，小球水平位移d與其初速度v0成關(guān)系，與無關(guān)。v0m/stmsdcm2一位同學(xué)計算出小球飛行時間的理論值發(fā)現(xiàn)理論值與測量值之差約為3ms。經(jīng)檢查，實驗及測量無誤，其原因是。3另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，另做了這個實驗，競發(fā)現(xiàn)測量值t依然大于自己得到的理論值，但二者之差在37ms之

38、間，且初速度越大差值越小。對實驗裝置的安裝進行檢查，確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的原因是?！敬鸢浮空?，t；g的取值不準(zhǔn)確。光電門傳感器置于槽口內(nèi)側(cè)【解析】平拋運動水平方向勻速直線運動，位移與速度成正比。與時間無關(guān)。當(dāng)?shù)刂亓铀俣炔坏扔?0，小于10，光電門傳感器置于槽口內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致測得的時間還包括槽口運動的時間，初速度越大，槽口運動時間越少，誤差越小?！究键c定位】平拋運動的規(guī)律；實驗探究規(guī)律。（2022上海卷）18兩個共點力Fl、F2大小不同，它們的合力大小為F，則（）AF1、F2同時增大一倍，F(xiàn)也增大一倍BF1、F2同時增加10N，F(xiàn)也增加10NCF1增加10N，F(xiàn)2減少10N，F(xiàn)一

39、定不變D若F1、F2中的一個增大，F(xiàn)不一定增大【答案】AD【解析】根據(jù)力的矢量三角形，增大一倍后和原來的矢量三角形相似，均擴大相同的倍數(shù)。答案A正確，；如果兩個共點力大小相等且夾角等于120度，則有，答案B只是有可能，故B錯誤；如果二力同向，答案C可能正確，但一定不變是錯誤的；如果反向，答案D是正確的?！究键c定位】共點力的合成（2022上海卷）19如圖，轟炸機沿水平方向勻速飛行，到達(dá)山坡底端正上方時釋放一顆炸彈，并垂直擊中山坡上的目標(biāo)A。已知A點高度為h，山坡傾角為，由此可算出（）A轟炸機的飛行高度B轟炸機的飛行速度C炸彈的飛行時間D炸彈投出時的動能【答案】ABC【考點定位】平拋運動（2022

40、上海卷）6秋千的吊繩有些磨損。在擺動過程中，吊繩最容易斷裂的時候是秋千（）A在下擺過程中B在上擺過程中C擺到最高點時D擺到最低點時【答案】D【解析】秋千擺動的過程是一個圓周運動的過程，重力和吊繩拉力在半徑方向的合力提供向心力。依據(jù)機械能守恒，擺到最低點速度最大，向心力最大，此時最大，速度v最大，因此F最大。吊繩最容易斷。【考點定位】豎直平面內(nèi)的圓周運動（2022江蘇卷）7如圖所示,從地面上同一位置拋出兩小球A、B,分別落在地面上的M、N點,兩球運動的最大高度相同空氣阻力不計,則（）AB的加速度比A的大BB的飛行時間比A的長CB在最高點的速度比A在最高點的大DB在落地時的速度比A在落地時的大【答

41、案】CD【解析】試題分析：由A、B的受力即可比較A、B的加速度大??；由于斜拋運動豎直方向是勻變速直線運動，上拋的高度可比較出飛行的時間和落地的豎直分速度；最高點物體的豎直分速度為零，只有水平分速度，根據(jù)水平方向是勻速直線運動，則依據(jù)水平位移的大小即可比較A、B的水平分速度的大??；最后根據(jù)即可比較出落地時速度的大小。解：對A項：斜拋運動中的A、B球都只受重力，由牛頓第二定律知，它們的加速度均為g,故A項錯誤；對B項：斜拋運動可分解為水平方向的直線運動和豎直方向的勻變速直線運動，由于兩球運動的最大高度相同，故它們上升時間和下落時間均相等，故B錯誤；對C項：在最高點時，小球的豎直分速度為零，只有水平

42、分速度，由水平位移：，且知B的水平分速度大于A的水平分速度，則B在最高點的速度比A在最高點的大，C項正確；對D項：由于高度相同，則由知：A、B球落地的豎直分速度相同，故落地的速度由得：B球大于A球，故D項正確。故答案為CD?！究键c定位】斜上拋運動，運動的合成與分解，要注意理解斜上拋運動是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的的勻變速直線運動。難度：中等。（2022海南卷）8關(guān)于物體所受合外力的方向，下列說法正確的是（）A物體做速率逐漸增加的直線運動時，其所受合外力的方向一定與速度方向相同B物體做變速率曲線運動時，其所受合外力的方向一定改變C物體做變速率圓周運動時，其所受合外力的方向一定指向圓心D物

43、體做勻速率曲線運動時，其所受合外力的方向總是與速度方向垂直【答案】AD【解析】物體做速率逐漸增加的直線運動時，其加速度跟速度方向一致，故其所受合外力的方向一定與速度方向相同，A正確；物體做變速率曲線運動時，其所受合外力的方向不一定改變，如做平拋運動的物體，B錯誤；物體只有在做勻速率圓周運動時，合外力才全部充當(dāng)向心力，物體做變速率圓周運動時，只是合外力有指向圓心的分量，但其所受合外力的方向不指向圓心，故C錯誤；物體做勻速率曲線運動時，據(jù)動能定理可知合外力不做功，故物體所受合外力的方向總是與速度方向垂直，D正確。本題選AD。【考點定位】考查物體運動所需的條件，重在考查理解能力。（2022廣東卷）1

44、4如圖3，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動，下列說法正確的是（）甲的運行周期比乙的小甲的線速度比乙的大【答案】A【考點定位】引力定律、勻速圓周運動規(guī)律、牛頓第二定律，容易題（2022北京卷）19在實驗操作前應(yīng)該對實驗進行適當(dāng)?shù)姆治?。研究平拋運動的實驗裝置示意如圖。小球每次都從斜槽的同一位置無初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出。改變水平板的高度，就改變了小球在板上落點的位置，從而可描繪出小球的運動軌跡。某同學(xué)設(shè)想小球先后三次做平拋，將水平板依次放在如圖1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距。若三次實驗中，小球從跑出點到落點的水平位移依次是1，2，3，

45、機械能的變化量依次為E1，E2，E3，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是（）A2-1=3-2,E1=E2=E3B2-13-2,E1=E2=E3C2-13-2,E1E2E3D2-13-2,E1E2E3【答案】B【解析】物體做平拋運動，機械能守恒，即下落相同距離是機械能不變，即機械能變化量應(yīng)該為0。因為豎直方向上自由落體，下落相同高度時間越來越少，即水平方向的勻速直線運動的位移應(yīng)該減少，即答案為B【考點定位】本題考察了平拋運動的兩個分方向的運動規(guī)律的運用。（2022北京卷）18某原子電離后其核外只有一個電子，若該電子在核的經(jīng)典力作用下繞核做勻速圓周運動，那么電子運動（）A半徑越大，加速度越大B半

46、徑越小，周期越大C半徑越大，角速度越小D半徑越小，線速度越小【答案】C【解析】根據(jù)題意，庫侖力提供核外電子的向心力，即可知答案為C【考點定位】本題考查了庫侖力提供向心力，然后通過向心力公式進行角速度、線速度、周期等推導(dǎo)。（2022安徽卷），水離開噴口時的速度大小為，方向與水平面夾角為60度，在最高處正好到達(dá)著火位置，忽略空氣阻力，則空中水柱的高度和水量分別是（重力加速度g取10m/s2）（）【答案】A【解析】物體做斜拋運動，解得到水的流量【注意】水的體積的求法（圓柱體）【考點】斜拋運動（2022上海卷）23如圖，在：半徑為的光滑圓環(huán)上切下一小段圓弧，放置于豎直平面內(nèi)，兩端點距最低點高度差H為1

47、cm。將小環(huán)置于圓弧端點并從靜止釋放，小環(huán)運動到最低點所需的最短時間為s，在最低點處的加速度為m/s2。取g10m/s2【答案】【考點定位】單擺運動和圓周運動向心加速度（2022福建卷）2015分如圖，一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點，下端系一質(zhì)量m1.0kg的小球?，F(xiàn)將小球拉到A點保持繩繃直由靜止釋放，當(dāng)它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷，小球平拋后落在水平地面上的C點。地面上的D點與OB在同一豎直線上，已知繩長L1.0m，B點離地高度H1.0m，A、B兩點的高度差h0.5m，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力影響，求：地面上DC兩點間的距離s；輕繩所受的最大拉力大小?！敬鸢浮?.41m；20N。

48、【解析】設(shè)小球運動至B點的速度為v，小球由A運動至B點的過程中，只有重力做功，根據(jù)動能定理有：mgh0小球由B至C過程中，做平拋運動，設(shè)平拋運動的時間為t，根據(jù)平拋運動規(guī)律在水平方向上有：svt在豎直方向上有：H由式聯(lián)立，并代入數(shù)據(jù)解得：sm1.41m在小球剛到達(dá)B點繩斷瞬間前，受重力mg和繩的拉力T作用，根據(jù)牛頓第二定律有：Tmg顯然此時應(yīng)為繩對小球的最大拉力，根據(jù)牛頓第三定律可知，繩所受小球的最大拉力為：TT由式聯(lián)立，并代入數(shù)據(jù)解得：T20N【考點定位】本題綜合考查了圓周運動向心力公式、平拋運動規(guī)律、動能定理或機械能守恒定律、牛頓運動定律的應(yīng)用問題，難度中等。（2022江蘇卷）2如圖所示,

49、“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等,通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上不考慮空氣阻力的影響,當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時,下列說法正確的是（）AA的速度比B的大BA與B的向心加速度大小相等C懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小【答案】D【解析】試題分析：根據(jù)A、B座椅同軸轉(zhuǎn)動可推知它們轉(zhuǎn)動的角速度相等，結(jié)合可推知A、B速度的關(guān)系，再根據(jù)及A、B圓周運動半徑關(guān)系可推知向心加速度的大小關(guān)系，由及拉力與重力、向心力的關(guān)系可推知A、B纜繩的拉力大小。解：因為兩座椅A、B均繞著圓盤軸做圓周運動，故角速度,假設(shè)圓盤轉(zhuǎn)動的角速度很大，則A、B均會被甩起來，由于繩

50、長相等，不難推出A做圓周運動的半徑小于B的半徑，由可知A的速度比B的小，故A錯誤；又由知，A的向心加速度一定小于B的向心加速度，故B項錯誤；由，可【考點定位】本體考查圓周運動在游樂場上的應(yīng)用。解決本題的關(guān)鍵是抓住A與B是同軸轉(zhuǎn)動，具有共同的角速度這一特點作為突破口，利用極限假設(shè)法推知A、B做圓周運動的半徑關(guān)系式突破的難點。難度：中等（2022四川卷）11（19分）如下圖所示，豎直平面（紙面）內(nèi)有直角坐標(biāo)系Oy，軸沿水平方向。在O的區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度大小為B1的勻強磁場。在第二象限緊貼y軸固定放置長為l、表面粗糙的不帶電絕緣平板，平板平行于軸且與軸相距h。在第一象限內(nèi)的某區(qū)

51、域存在方向相互垂直的勻強磁場（磁感應(yīng)強度大小為B2、方向垂直于紙面向外）和勻強電場（圖中未畫出）。一質(zhì)量為m、不帶電的小球Q從平板下側(cè)A點沿軸正向拋出；另一質(zhì)量也為m、帶電量為q的小球E=mgq0v0L+m2gB1B2q2g2hB1B2=12vt2轉(zhuǎn)臺陶罐2若，且，求小物塊受到的摩擦力大小和方向。當(dāng)時，小物塊有向心運動的趨勢，靜摩擦力方向沿罐壁切線方向向上，如圖c，有由消除解得【考點定位】圓周運動（2022新課標(biāo)卷）年6曰18日，神州九號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器在離地面343km的近圓軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接。對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣，下面說法正確的是（）A為實現(xiàn)對

52、接，兩者運行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間B如不加干預(yù)，在運行一段時間后，天宮一號的動能可能會增加C如不加干預(yù)，天宮一號的軌道高度將緩慢降低D航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài)，說明航天員不受地球引力作用【答案】BC【考點定位】萬有引力定律做勻速圓周運動衛(wèi)星的運動規(guī)律離心現(xiàn)象超重現(xiàn)象（2022新課標(biāo)II卷）20目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是（）A衛(wèi)星的動能逐漸減小B由于地球引力做正功，引力勢能一定減小C由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力

53、做正功，機械能保持不變D衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小【答案】BD【解析】衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，做近心運動，萬有引力做正功，引力勢能減小，B正確；由于稀薄氣體的阻力做負(fù)功，機械能有部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故衛(wèi)星的機械能減小，C錯誤；又因為稀薄氣體的阻力較小，故衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于萬有引力做的功，即小于引力勢能的減小，D正確，由動能定理可知合外力做正功，衛(wèi)星的動能增加，A錯誤。綜上所述，正確答案為BD?！究键c定位】萬有引力定律及功能關(guān)系（2022大綱卷）18“嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200m的圓形軌道上運行，運行周期為127分鐘。已知引力常量G1011Nm2/g2，月球的半徑為103m。利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為（）A1010gB1013gC1019gD1022g【答案】D【解析】由G=mRh2，解得月球的質(zhì)量M=42Rh3/GT2，代入數(shù)據(jù)得：M=1022g,，選項D正確?！究键c定位】考查萬有引力和航天及其相關(guān)知識。（2022四川卷）4迄今發(fā)現(xiàn)的二百余顆太陽系外行星大多不適宜人類居住，繞恒星“Gli