專題03 力與曲線運(yùn)動(dòng)(講義)(解析版)_第1頁(yè)
專題03 力與曲線運(yùn)動(dòng)(講義)(解析版)_第2頁(yè)
專題03 力與曲線運(yùn)動(dòng)(講義)(解析版)_第3頁(yè)
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第03講力與曲線運(yùn)動(dòng)目錄考點(diǎn)一運(yùn)動(dòng)的合成與分解 4 4 51.曲線運(yùn)動(dòng)的四大特點(diǎn) 52.兩個(gè)互成角度的直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷 53.小船渡河問(wèn)題 54.牽連速度 6 7考點(diǎn)二拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用 10 10 141.平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論 142.平拋運(yùn)動(dòng)與各種面結(jié)合問(wèn)題 153.平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 174.斜拋運(yùn)動(dòng)及解題思路 17 18考點(diǎn)三圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用 22 22 241.水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 242.豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題思路 243.繩子模型與輕桿模型對(duì)比 254.圓周運(yùn)動(dòng)幾種常見(jiàn)的臨界條件 255.常見(jiàn)的傳動(dòng)方式及特點(diǎn) 26 26

考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解考向一曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):2023?全國(guó)?高考真題、考向二兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷:2023?江蘇?高考真題、2021?廣東?高考真題、考向三小船渡河問(wèn)題:2021?遼寧?高考真題考向四牽連速度:近3年暫無(wú)拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用考向一平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論:2023?全國(guó)?高考真題、2022?山東?高考真題、2022?全國(guó)?高考真題、2021?河北?高考真題考向二平拋運(yùn)動(dòng)與各種面結(jié)合問(wèn)題:2023?湖北?高考真題、2022?廣東?高考真題、2022?廣東?高考真題考向三平拋運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問(wèn)題:2022?重慶?高考真題、2023?山西?高考真題考向四斜拋運(yùn)動(dòng):2023?遼寧?高考真題、2023?湖南?高考真題、2022?浙江?高考真題、2021?江蘇?高考真題圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用考向一水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)問(wèn)題:2023?全國(guó)?高考真題、2023?北京?高考真題、2022?福建?高考真題、2022?上海?高考真題、2022?山東?高考真題、2023?江蘇?高考真題、2022?遼寧?高考真題、2021?全國(guó)?高考真題、考向二豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題繩、桿模型:2022?北京?高考真題、2022?河北?高考真題、考向三圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題:2021?河北?高考真題考向四常見(jiàn)的傳動(dòng)方式及特點(diǎn):近3年暫無(wú)考情分析【命題規(guī)律及方法指導(dǎo)】1.命題重點(diǎn):考查平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律2.常用方法:運(yùn)動(dòng)的合成與分解(小船過(guò)河、拋體運(yùn)動(dòng));牛頓運(yùn)動(dòng)定律(分析圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)問(wèn)題);動(dòng)能定理(分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程問(wèn)題);模型(數(shù)值平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的輕繩、輕桿模型在最高點(diǎn)的臨界問(wèn)題);多過(guò)程問(wèn)題分析方法.3.??碱}型:選擇題,計(jì)算題.【命題預(yù)測(cè)】本專題屬于熱點(diǎn)內(nèi)容;高考命題以選擇題或計(jì)算題的形式出現(xiàn),可能單獨(dú)考察某一種運(yùn)動(dòng)形式,也可能是多個(gè)運(yùn)動(dòng)的集合的多過(guò)程運(yùn)動(dòng)(平拋運(yùn)動(dòng)+圓周運(yùn)動(dòng),多個(gè)圓周運(yùn)動(dòng),斜面+平拋運(yùn)動(dòng)+圓周運(yùn)動(dòng)等),再與功能關(guān)系、牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合進(jìn)行考察。

考點(diǎn)一運(yùn)動(dòng)的合成與分解1.(2023·全國(guó)·高考真題)小車在水平地面上沿軌道從左向右運(yùn)動(dòng),動(dòng)能一直增加。如果用帶箭頭的線段表示小車在軌道上相應(yīng)位置處所受合力,下列四幅圖可能正確的是(

)A.

B.

C.

D.

【考向】曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)【答案】D【詳解】AB.小車做曲線運(yùn)動(dòng),所受合外力指向曲線的凹側(cè),故AB錯(cuò)誤;CD.小車沿軌道從左向右運(yùn)動(dòng),動(dòng)能一直增加,故合外力與運(yùn)動(dòng)方向夾角為銳角,C錯(cuò)誤,D正確。故選D。2.(2023·江蘇·高考真題)達(dá)·芬奇的手稿中描述了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):一個(gè)罐子在空中沿水平直線向右做勻加速運(yùn)動(dòng),沿途連續(xù)漏出沙子。若不計(jì)空氣阻力,則下列圖中能反映空中沙子排列的幾何圖形是()A.

B.

C.

D.

【考向】?jī)蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷【答案】D【詳解】罐子在空中沿水平直線向右做勻加速運(yùn)動(dòng),在時(shí)間內(nèi)水平方向增加量,豎直方向做在自由落體運(yùn)動(dòng),在時(shí)間增加;說(shuō)明水平方向位移增加量與豎直方向位移增加量比值一定,則連線的傾角就是一定的。故選D。3.(2021·遼寧·高考真題)1935年5月,紅軍為突破“圍剿”決定強(qiáng)渡大渡河。首支共產(chǎn)黨員突擊隊(duì)冒著槍林彈雨依托僅有的一條小木船堅(jiān)決強(qiáng)突。若河面寬300m,水流速度3m/s,木船相對(duì)靜水速度1m/s,則突擊隊(duì)渡河所需的最短時(shí)間為()A.75s B.95sC.100s D.300s【考向】小船渡河問(wèn)題【答案】D【詳解】河寬一定,當(dāng)木船船頭垂直河岸時(shí),在河寬方向上的速度最大,渡河用時(shí)最短,即木船相對(duì)靜水的速度,渡河時(shí)間最短為故選D。1.曲線運(yùn)動(dòng)的四大特點(diǎn)1)運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn):由于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的瞬時(shí)速度方向沿曲線上物體位置的切線方向,所以做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化,即曲線運(yùn)動(dòng)一定為變速運(yùn)動(dòng).2)動(dòng)力學(xué)特征:由于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度時(shí)刻變化,說(shuō)明物體具有加速度,根據(jù)牛頓第二定律可知,物體所受合外力一定不為零且和速度方向始終不在一條直線上(曲線運(yùn)動(dòng)條件).合外力在垂直于速度方向上的分力改變物體速度的方向,合外力在沿速度方向上的分力改變物體速度的大小.3)軌跡特征:曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡始終夾在合力方向與速度方向之間,而且向合力的一側(cè)彎曲,或者說(shuō)合力的方向總指向曲線的凹側(cè).軌跡只能平滑變化,不會(huì)出現(xiàn)折線.若已知物體的運(yùn)動(dòng)軌跡,可判斷出物體所受合外力的大致方向,如平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡向下彎曲,圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡總向圓心彎曲等.4)能量特征:若物體所受的合外力始終和物體的速度垂直,則合外力對(duì)物體不做功,物體的動(dòng)能不變;若合外力不與物體的速度方向垂直,則合外力對(duì)物體做功,物體的動(dòng)能發(fā)生變化.2.兩個(gè)互成角度的直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷兩個(gè)互成角度的分運(yùn)動(dòng)合運(yùn)動(dòng)兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)如果與共線,為勻變速直線運(yùn)動(dòng)如果與不共線,為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)如果與共線,為勻變速直線運(yùn)動(dòng)如果與不共線,為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)3.小船渡河問(wèn)題1)解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵:正確區(qū)分船的分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng).船的航行方向也就是船頭指向,是分運(yùn)動(dòng);船的運(yùn)動(dòng)方向也就是船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向,是合運(yùn)動(dòng),一般情況下與船頭指向不一致.2)運(yùn)動(dòng)分解的基本方法:按實(shí)際效果分解,一般用平行四邊形定則沿水流方向和船頭指向進(jìn)行分解.模型解讀分運(yùn)動(dòng)1分運(yùn)動(dòng)2合運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)船相對(duì)于靜水的劃行運(yùn)動(dòng)船隨水漂流的運(yùn)動(dòng)船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度本質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)給船的速度水流給船的速度船相對(duì)于岸的速度速度方向沿船頭指向沿水流方向合速度方向,軌跡(切線)方向渡河時(shí)間①渡河時(shí)間只與船垂直于河岸方向的分速度有關(guān),與水流速度無(wú)關(guān)②渡河時(shí)間最短:船頭正對(duì)河岸時(shí),渡河時(shí)間最短,(d為河寬)渡河位移①若v船>v水,當(dāng)船頭方向與上游河岸夾角θ滿足v船cosθ=v水時(shí),合速度垂直河岸,渡河位移最短,且xmin=d②若v船<v水,合速度不可能垂直于河岸,無(wú)法垂直渡河.當(dāng)船頭方向(即v船方向)與合速度方向垂直時(shí),渡河位移最短,且4.牽連速度1)定義:兩物體通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩(桿)相連,當(dāng)兩物體都發(fā)生運(yùn)動(dòng),且物體運(yùn)動(dòng)的方向不在繩(桿)的直線上,兩物體的速度是關(guān)聯(lián)的.2)處理關(guān)聯(lián)速度問(wèn)題的方法:首先認(rèn)清哪個(gè)是合速度、哪個(gè)是分速度.物體的實(shí)際速度一定是合速度,把物體的實(shí)際速度分解為垂直于繩(桿)和平行于繩(桿)兩個(gè)分速度,根據(jù)沿繩(桿)方向的分速度大小相等求解.3)常見(jiàn)的速度分解模型情景圖示定量結(jié)論v=v物cosθv物′=v∥=v物cosθv∥=v∥′即v物cosθ=v物′cosαv∥=v∥′即v物cosα=v物′cosβ考向一曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.(2024·海南·校聯(lián)考一模)(多選)如圖是“玉兔二號(hào)”巡視探測(cè)器在月球背面執(zhí)行任務(wù)時(shí)的軌跡照片,段為曲線,對(duì)沿段運(yùn)動(dòng)的探測(cè)器,下列說(shuō)法正確的是()A.速度的方向在不斷變化 B.所受合力為0C.加速度一定不為0 D.一定做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)【答案】AC【詳解】ABC.做曲線運(yùn)動(dòng)的探測(cè)器速度的方向不斷變化,所受合力一定不為0,加速度一定不為0,故AC正確,B錯(cuò)誤;D.由于不知道所受合外力是否恒定,因此加速度可能不斷變化,可能做變加速曲線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。故選AC??枷蚨蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷2.(2023·湖北武漢·華中師大一附中??既#┤鐖D所示,生產(chǎn)車間有兩個(gè)完全相同的水平傳送帶甲和乙,它們相互垂直且等高,正常工作時(shí)都勻速運(yùn)動(dòng),速度大小分別為、,將工件(視為質(zhì)點(diǎn))輕放到傳帶甲上,工件離開(kāi)傳送帶甲前已經(jīng)與傳送帶甲的速度相同,并平穩(wěn)地傳送到傳送帶乙上,且不會(huì)從傳送帶乙的右側(cè)掉落。兩傳送帶正常工作時(shí),對(duì)其中一個(gè)工件A在傳送帶乙上留下的痕跡,下圖中可能正確的是()

A.

B.

C.

D.

【答案】D【詳解】正常工作時(shí)都勻速運(yùn)動(dòng),速度大小分別為、,所以,物塊滑上乙時(shí),水平方向相對(duì)傳送帶乙的速度水平向右,沿傳送帶乙方向相對(duì)傳送帶乙的速度與乙的運(yùn)動(dòng)方向相反,所以相對(duì)傳送帶乙的速度為這兩個(gè)分速度合速度,方向向右下方,因?yàn)閮蓚€(gè)速度均為勻速,則合速度方向的反方向?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力方向,力與速度方向相反,做直線運(yùn)動(dòng),軌跡沿速度方向,故D正確ABC錯(cuò)誤。故選D。考向三小船渡河問(wèn)題3.(2023·湖北黃岡·黃岡中學(xué)??级#ǘ噙x)船在靜水中速度與時(shí)間的關(guān)系如圖甲所示,河水流速與某河岸邊的距離的變化關(guān)系如圖乙所示,則()

A.船渡河的最短時(shí)間50sB.要使船以最短時(shí)間渡河,船在行駛過(guò)程中,船頭必須始終與河岸垂直C.船在河水中航行的軌跡是一條直線D.船以最短時(shí)間渡河,船在河水中的最大速度是5m/s【答案】BD【詳解】AB.當(dāng)船在靜水中速度與河岸垂直時(shí),渡河時(shí)間是最短,最短時(shí)間為,故A錯(cuò)誤,B正確;C.船在沿河岸方向上做變速運(yùn)動(dòng),在垂直于河岸方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),兩運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是曲線,故C錯(cuò)誤;D.船以最短時(shí)間渡河,即船在靜水中速度與河岸垂直,船在河水中的最大速度是,故D正確。故選BD??枷蛩臓窟B速度4.(2023·湖南·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))如圖所示,在不計(jì)滑輪摩擦和繩子質(zhì)量的條件下,小車A在水平外力作用下沿水平地面向左做直線運(yùn)動(dòng),繩子跨過(guò)定滑輪拉著物體B以速度vB豎直勻速上升,下列判斷正確的是()A.小車A做減速直線運(yùn)動(dòng)B.繩子拉力大于物體B的重力C.小車A的速度大小可表示為D.小車A受到地面的支持力逐漸變小【答案】A【詳解】AC.將小車A的速度沿繩和垂直繩方向分解,沿繩方向的分速度大小即為B物體上升的速度大小,則,隨著小車A向左運(yùn)動(dòng),減小,則小車A做減速直線運(yùn)動(dòng),故A正確,C錯(cuò)誤;BD.物體B豎直勻速上升,繩子拉力等于物體B的重力,拉力大小不變,由于減小,拉力在豎直方向的分力變小,則地面對(duì)小車A的支持力變大,故BD錯(cuò)誤。故選A??键c(diǎn)二拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用1.(2023·全國(guó)·高考真題)一同學(xué)將鉛球水平推出,不計(jì)空氣阻力和轉(zhuǎn)動(dòng)的影響,鉛球在平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(

)A.機(jī)械能一直增加B.加速度保持不變C.速度大小保持不變D.被推出后瞬間動(dòng)能最大【考向】平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律【答案】B【詳解】A.鉛球做平拋運(yùn)動(dòng),僅受重力,故機(jī)械能守恒,A錯(cuò)誤;B.鉛球的加速度恒為重力加速度保持不變,B正確;CD.鉛球做平拋運(yùn)動(dòng),水平方向速度不變,豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成可知鉛球速度變大,則動(dòng)能越來(lái)越大,CD錯(cuò)誤。故選B。2.(2022·山東·高考真題)(多選)如圖所示,某同學(xué)將離地的網(wǎng)球以的速度斜向上擊出,擊球點(diǎn)到豎直墻壁的距離。當(dāng)網(wǎng)球豎直分速度為零時(shí),擊中墻壁上離地高度為的P點(diǎn)。網(wǎng)球與墻壁碰撞后,垂直墻面速度分量大小變?yōu)榕銮暗?.75倍。平行墻面的速度分量不變。重力加速度g取,網(wǎng)球碰墻后的速度大小v和著地點(diǎn)到墻壁的距離d分別為()A. B. C. D.【考向】平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律【答案】BD【詳解】設(shè)網(wǎng)球飛出時(shí)的速度為,豎直方向,代入數(shù)據(jù)得,則,排球水平方向到點(diǎn)的距離,根據(jù)幾何關(guān)系可得打在墻面上時(shí),垂直墻面的速度分量,平行墻面的速度分量,反彈后,垂直墻面的速度分量,則反彈后的網(wǎng)球速度大小為,網(wǎng)球落到地面的時(shí)間,著地點(diǎn)到墻壁的距離,故BD正確,AC錯(cuò)誤。故選BD。3.(2022·廣東·高考真題)如圖所示,在豎直平面內(nèi),截面為三角形的小積木懸掛在離地足夠高處,一玩具槍的槍口與小積木上P點(diǎn)等高且相距為L(zhǎng)。當(dāng)玩具子彈以水平速度v從槍口向P點(diǎn)射出時(shí),小積木恰好由靜止釋放,子彈從射出至擊中積木所用時(shí)間為t。不計(jì)空氣阻力。下列關(guān)于子彈的說(shuō)法正確的是()A.將擊中P點(diǎn),t大于 B.將擊中P點(diǎn),t等于C.將擊中P點(diǎn)上方,t大于 D.將擊中P點(diǎn)下方,t等于【考向】平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律【答案】B【詳解】由題意知槍口與P點(diǎn)等高,子彈和小積木在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),當(dāng)子彈擊中積木時(shí)子彈和積木運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,根據(jù),可知下落高度相同,所以將擊中P點(diǎn);又由于初始狀態(tài)子彈到P點(diǎn)的水平距離為L(zhǎng),子彈在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),故有。故選B。4.(2022·浙江·高考真題)某一滑雪運(yùn)動(dòng)員從滑道滑出并在空中翻轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)多次曝光得到的照片如圖所示,每次曝光的時(shí)間間隔相等。若運(yùn)動(dòng)員的重心軌跡與同速度不計(jì)阻力的斜拋小球軌跡重合,A、B、C和D表示重心位置,且A和D處于同一水平高度。下列說(shuō)法正確的是()A.相鄰位置運(yùn)動(dòng)員重心的速度變化相同 B.運(yùn)動(dòng)員在A、D位置時(shí)重心的速度相同C.運(yùn)動(dòng)員從A到B和從C到D的時(shí)間相同 D.運(yùn)動(dòng)員重心位置的最高點(diǎn)位于B和C中間【考向】斜拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律【答案】A【詳解】A.因每次曝光的時(shí)間間隔相等,而運(yùn)動(dòng)員在空中只受重力作用,加速度為g,則相鄰位置運(yùn)動(dòng)員重心的速度變化均為g?t,選項(xiàng)A正確;B.運(yùn)動(dòng)員在A、D位置時(shí)重心的速度大小相同,但是方向不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C.由圖可知,運(yùn)動(dòng)員從A到B為4?t,從C到D的時(shí)間5?t,時(shí)間不相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.運(yùn)動(dòng)員重心位置的最高點(diǎn)位于C點(diǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。5.(2023·湖南·高考真題)如圖(a),我國(guó)某些農(nóng)村地區(qū)人們用手拋撒谷粒進(jìn)行水稻播種。某次拋出的谷粒中有兩顆的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖(b)所示,其軌跡在同一豎直平面內(nèi),拋出點(diǎn)均為,且軌跡交于點(diǎn),拋出時(shí)谷粒1和谷粒2的初速度分別為和,其中方向水平,方向斜向上。忽略空氣阻力,關(guān)于兩谷粒在空中的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(

A.谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度 B.谷粒2在最高點(diǎn)的速度小于C.兩谷粒從到的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等 D.兩谷粒從到的平均速度相等【考向】平拋運(yùn)動(dòng)與斜拋運(yùn)動(dòng)【答案】B【詳解】A.拋出的兩谷粒在空中均僅受重力作用,加速度均為重力加速度,故谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度,A錯(cuò)誤;C.谷粒2做斜向上拋運(yùn)動(dòng),谷粒1做平拋運(yùn)動(dòng),均從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn),故位移相同。在豎直方向上谷粒2做豎直上拋運(yùn)動(dòng),谷粒1做自由落體運(yùn)動(dòng),豎直方向上位移相同故谷粒2運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),C錯(cuò)誤;B.谷粒2做斜拋運(yùn)動(dòng),水平方向上為勻速直線運(yùn)動(dòng),故運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速度即為水平方向上的分速度。與谷粒1比較水平位移相同,但運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),故谷粒2水平方向上的速度較小即最高點(diǎn)的速度小于,B正確;D.兩谷粒從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的位移相同,運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同,故平均速度不相等,谷粒1的平均速度大于谷粒2的平均速度,D錯(cuò)誤。故選B。6.(2022·全國(guó)·高考真題)將一小球水平拋出,使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝,頻閃儀每隔發(fā)出一次閃光。某次拍攝時(shí),小球在拋出瞬間頻閃儀恰好閃光,拍攝的照片編輯后如圖所示。圖中的第一個(gè)小球?yàn)閽伋鏊查g的影像,每相鄰兩個(gè)球之間被刪去了3個(gè)影像,所標(biāo)出的兩個(gè)線段的長(zhǎng)度和之比為3:7。重力加速度大小取,忽略空氣阻力。求在拋出瞬間小球速度的大小?!究枷颉科綊佭\(yùn)動(dòng)的規(guī)律【答案】【詳解】頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光,每相鄰兩個(gè)球之間被刪去3個(gè)影像,故相鄰兩球的時(shí)間間隔為設(shè)拋出瞬間小球的速度為,每相鄰兩球間的水平方向上位移為x,豎直方向上的位移分別為、,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)位移公式有令,則有已標(biāo)注的線段、分別為則有整理得故在拋出瞬間小球的速度大小為7.(2023·山西·高考真題)將扁平的石子向水面快速拋出,石子可能會(huì)在水面上一跳一跳地飛向遠(yuǎn)方,俗稱“打水漂”。要使石子從水面跳起產(chǎn)生“水漂”效果,石子接觸水面時(shí)的速度方向與水面的夾角不能大于θ。為了觀察到“水漂”,一同學(xué)將一石子從距水面高度為h處水平拋出,拋出速度的最小值為多少?(不計(jì)石子在空中飛行時(shí)的空氣阻力,重力加速度大小為g)【考向】平拋運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問(wèn)題【答案】【詳解】石子做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),則有可得落到水面上時(shí)的豎直速度由題意可知即石子拋出速度的最小值為。8.(2023·湖北·高考真題)如圖為某游戲裝置原理示意圖。水平桌面上固定一半圓形豎直擋板,其半徑為2R、內(nèi)表面光滑,擋板的兩端A、B在桌面邊緣,B與半徑為R的固定光滑圓弧軌道在同一豎直平面內(nèi),過(guò)C點(diǎn)的軌道半徑與豎直方向的夾角為60°。小物塊以某一水平初速度由A點(diǎn)切入擋板內(nèi)側(cè),從B點(diǎn)飛出桌面后,在C點(diǎn)沿圓弧切線方向進(jìn)入軌道內(nèi)側(cè),并恰好能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)D。小物塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,重力加速度大小為g,忽略空氣阻力,小物塊可視為質(zhì)點(diǎn)。求:(1)小物塊到達(dá)D點(diǎn)的速度大小;(2)B和D兩點(diǎn)的高度差;(3)小物塊在A點(diǎn)的初速度大小?!究枷颉科綊佭\(yùn)動(dòng)與圓面結(jié)合【答案】(1);(2)0;(3)【詳解】(1)由題知,小物塊恰好能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)D,則在D點(diǎn)有解得

(2)由題知,小物塊從C點(diǎn)沿圓弧切線方向進(jìn)入軌道內(nèi)側(cè),則在C點(diǎn)有小物塊從C到D的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有則小物塊從B到D的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有聯(lián)立解得,HBD=0(3)小物塊從A到B的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有S=π?2R解得1.平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論1)飛行時(shí)間:由知,飛行時(shí)間取決于下落高度h.2)水平射程:,即水平射程由初速度v0和下落高度h共同決定,與其他因素?zé)o關(guān).3)落地速度:,以θ表示落地速度與x軸正方向間的夾角,有,所以落地速度只與初速度v0和下落高度h有關(guān).4)速度改變量:物體在任意相等時(shí)間內(nèi)的速度改變量相同,方向恒為豎直向下.【技巧點(diǎn)撥】平拋運(yùn)動(dòng)的速度均勻變化,速率不是均勻變化。5)平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)重要結(jié)論①做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻(任意位置)處,有.②做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線一定通過(guò)水平位移的中點(diǎn),即.2.平拋運(yùn)動(dòng)與各種面結(jié)合問(wèn)題1)平拋與豎直面結(jié)合2)平拋與斜面結(jié)合①順著斜面平拋情形一:落到斜面上,已知位移方向沿斜面向下處理方法:分解位移.可求得.情形二:物體離斜面距離最大,已知速度方向沿斜面向下處理方法:分解速度可求得.②對(duì)著斜面平拋:垂直打在斜面上,已知速度方向垂直斜面向下處理方法:分解速度.可求得.3)平拋與圓面結(jié)合①小球從半圓弧左邊沿平拋,落到半圓內(nèi)的不同位置.處理方法:由半徑和幾何關(guān)系制約時(shí)間t:聯(lián)立兩方程可求t. ②小球恰好沿B點(diǎn)的切線方向進(jìn)入圓軌道,此時(shí)半徑OB垂直于速度方向,圓心角α與速度的偏向角相等.處理方法:分解速度.可求得. ③小球恰好從圓柱體Q點(diǎn)沿切線飛過(guò),此時(shí)半徑OQ垂直于速度方向,圓心角θ與速度的偏向角相等.處理方法:分解速度.可求得. 4)與圓弧面有關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng):題中常出現(xiàn)一個(gè)圓心角,通過(guò)這個(gè)圓心角,就可找出速度的方向及水平位移和豎直位移的大小,再用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律列方程求解.3.平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題1)常見(jiàn)的三種臨界特征①有些題目中有“剛好”“恰好”“正好”等字眼,明顯表明題述的過(guò)程中存在著臨界點(diǎn).②若題目中有“取值范圍”“多長(zhǎng)時(shí)間”“多大距離”等詞語(yǔ),表明題述的過(guò)程中存在著“起止點(diǎn)”,而這些起止點(diǎn)往往就是臨界點(diǎn).③若題目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明題述的過(guò)程中存在著極值,這個(gè)極值點(diǎn)往往是臨界點(diǎn).2)平拋運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題的分析方法①確定研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)性質(zhì);②根據(jù)題意確定臨界狀態(tài);③確定臨界軌跡,畫(huà)出軌跡示意圖;④應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律結(jié)合臨界條件列方程求解.4.斜拋運(yùn)動(dòng)及解題思路1)定義:將物體以初速度v0斜向上方或斜向下方拋出,物體只在重力作用下所做的運(yùn)動(dòng).2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì):加速度為g的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),軌跡為拋物線.3)研究方法:運(yùn)動(dòng)的合成與分解 ①水平方向:勻速直線運(yùn)動(dòng); ②豎直方向:勻變速直線運(yùn)動(dòng).4)基本規(guī)律(以斜向上拋為例)①水平方向:做勻速直線運(yùn)動(dòng),.②豎直方向:做豎直上拋運(yùn)動(dòng),.5)平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng)的相同點(diǎn)①都只受到重力作用,加速度相同,相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量相同.②都是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),軌跡都是拋物線.③都可采用“化曲為直”的運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法分析問(wèn)題.【技巧點(diǎn)撥】逆向思維法處理斜拋問(wèn)題:對(duì)斜上拋運(yùn)動(dòng),從拋出點(diǎn)到最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可逆過(guò)程分析,看成平拋運(yùn)動(dòng),分析完整的斜上拋運(yùn)動(dòng),還可根據(jù)對(duì)稱性求解某些問(wèn)題.考向一平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論1.(2023·陜西商洛·陜西省山陽(yáng)中學(xué)??家荒#ǘ噙x)如圖所示,x軸在水平地面內(nèi),y軸沿豎直方向。圖中畫(huà)出了從y軸上沿x軸正向拋出的兩個(gè)小球a、b的運(yùn)動(dòng)軌跡,不計(jì)空氣阻力,則(

A.a(chǎn)比b的飛行時(shí)間長(zhǎng) B.a(chǎn)比b的飛行時(shí)間短C.a(chǎn)的水平速度比b的小 D.a(chǎn)的初速度比b的大【答案】BD【詳解】AB.由圖像可以看出,a球拋出的高度?。桓鶕?jù)可知,a球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間短,故A錯(cuò)誤、B正確;CD.由圖像可以看出,a、b兩球的水平位移相比較,a的大,根據(jù)x=v0t可知,a球的初速度大,故C錯(cuò)誤、D正確。故選BD??枷蚨綊佭\(yùn)動(dòng)與各種面結(jié)合問(wèn)題2.(2023·福建寧德·一模)如圖所示,兩小球從斜面的頂點(diǎn)先后以不同的初速度向右水平拋出,在斜面上的落點(diǎn)分別是a和b,不計(jì)空氣阻力。關(guān)于兩小球的判斷正確的是()

A.兩小球的飛行時(shí)間均與初速度v0成正比B.落在b點(diǎn)的小球飛行過(guò)程中速度變化快C.落在a點(diǎn)的小球飛行過(guò)程中速度變化大D.小球落在a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的速度方向不同【答案】A【詳解】A.設(shè)斜面傾角為,則,可得,兩小球的飛行時(shí)間均與初速度v0成正比,故A正確;B.兩球拋出后只受重力作用,加速度為相同,所以速度的變化快慢相同,故B錯(cuò)誤;C.根據(jù)題意知,落在a點(diǎn)的高度比落在b點(diǎn)的小,根據(jù),可知落在a點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于b點(diǎn),根據(jù),可知,落在a點(diǎn)的速度變化小于b點(diǎn),故C錯(cuò)誤;D.設(shè)小球落到斜面上速度方向與水平方向的夾角為,則,所以小球落在a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的速度方向相同,故D錯(cuò)誤。故選A。3.(2024·遼寧鞍山·二模)如圖所示,半徑的半球緊貼著豎直墻固定在水平地面上。體積可忽略的小球在豎直墻最高點(diǎn)最右側(cè)以水平向右拋出。已知墻高,忽略空氣阻力,小球落地后不反彈。試求:(1)若小球剛好擊中半球的最高點(diǎn),則小球水平拋出的初速度大小。(2)若小球不與半球相碰,則小球水平拋出的初速度大小的取值范圍。

【答案】(1)2.5m/s;(2)m/s【詳解】(1)小球做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向上有水平方向上有解得(2)小球恰不與半球相碰,即軌跡恰好與圓軌道相切,設(shè)此時(shí)速度方向與豎直方向所成夾角為θ,由幾何關(guān)系有水平方向有豎直方向上有且解得m/s

小球水平拋出初速度范圍為m/s考向三平拋運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問(wèn)題4.(2024·肇慶·一模)在水平路面上騎摩托車的人,遇到一個(gè)壕溝,其尺寸如圖所示。摩托車后輪離開(kāi)地面后失去動(dòng)力,之后的運(yùn)動(dòng)可視為平拋運(yùn)動(dòng),摩托車后輪落到壕溝對(duì)面才算安全。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是()A.摩托車在空中相同時(shí)間內(nèi)速度的變化量相同B.若摩托車能越過(guò)壕溝,則其所用時(shí)間為C.摩托車能安全越過(guò)壕溝的最小初速度為D.若摩托車越不過(guò)壕溝,則初速度越小其在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短【答案】A【詳解】A.摩托車在空中做平拋運(yùn)動(dòng),加速度恒定,為重力加速度,根據(jù),可知摩托車在空中相同時(shí)間內(nèi)速度的變化量相同,故A正確;B.若摩托車能越過(guò)壕溝,豎直方向有,則其所用時(shí)間為,故B錯(cuò)誤;C.摩托車能安全越過(guò)壕溝的最小初速度為,故C錯(cuò)誤;D.若摩托車越不過(guò)壕溝,根據(jù),可知摩托車在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與下落高度有關(guān),與初速度大小無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤。故選A??枷蛩男睊佭\(yùn)動(dòng)5.(2024·肇慶·一模)(多選)如圖所示為某公園的音樂(lè)噴泉,水柱由噴頭噴出,噴頭可沿任意方向旋轉(zhuǎn),水流速度大小也可隨音樂(lè)的聲調(diào)高低進(jìn)行調(diào)節(jié),現(xiàn)有一個(gè)噴頭(噴頭高度不計(jì))將水柱與水面成角噴出,水柱在空中只受重力,噴射的最遠(yuǎn)水平距離為,重力加速度取,下列說(shuō)法正確的是()A.水柱到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度為0 B.水柱上升的最大高度為C.水柱在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 D.水柱在上升過(guò)程中機(jī)械能不斷增加【答案】BC【詳解】A.水柱在空中做斜拋運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)豎直方向速度為0,水平方向速度不變,故A錯(cuò)誤;BC.設(shè)水柱噴射時(shí)初速度為,在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,根據(jù)斜拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)有,,,解得,,故BC正確;D.水柱在空中只受重力,可知水柱在上升過(guò)程中機(jī)械能守恒,故D錯(cuò)誤。故選BC。

考點(diǎn)三圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用1.(2021·全國(guó)·高考真題)“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖,先將紐扣繞幾圈,使穿過(guò)紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起,然后用力反復(fù)拉繩的兩端,紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會(huì)交替出現(xiàn)。拉動(dòng)多次后,紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/s,此時(shí)紐扣上距離中心1cm處的點(diǎn)向心加速度大小約為()A.10m/s2 B.100m/s2 C.1000m/s2 D.10000m/s2【考向】描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量【答案】C【詳解】紐扣在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,由向心加速度。故選C。2.(2021·河北·高考真題)(多選)如圖,矩形金屬框豎直放置,其中、足夠長(zhǎng),且桿光滑,一根輕彈簧一端固定在M點(diǎn),另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球穿過(guò)桿,金屬框繞軸分別以角速度和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球均相對(duì)桿靜止,若,則與以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比,以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)()A.小球的高度一定降低 B.彈簧彈力的大小一定不變C.小球?qū)U壓力的大小一定變大 D.小球所受合外力的大小一定變大【考向】圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題【答案】BD【詳解】對(duì)小球受力分析,設(shè)彈力為T,彈簧與水平方向的夾角為θ,則對(duì)小球豎直方向,而,可知θ為定值,T不變,則當(dāng)轉(zhuǎn)速增大后,小球的高度不變,彈簧的彈力不變。則A錯(cuò)誤,B正確;水平方向當(dāng)轉(zhuǎn)速較小時(shí),桿對(duì)小球的彈力FN背離轉(zhuǎn)軸,則,即,當(dāng)轉(zhuǎn)速較大時(shí),F(xiàn)N指向轉(zhuǎn)軸,即,則因,根據(jù)牛頓第三定律可知,小球?qū)U的壓力不一定變大。則C錯(cuò)誤;根據(jù),可知,因角速度變大,則小球受合外力變大。則D正確。故選BD。3.(2022·福建·高考真題)清代乾隆的《冰嬉賦》用“躄躠”(可理解為低身斜體)二字揭示了滑冰的動(dòng)作要領(lǐng)。短道速滑世界紀(jì)錄由我國(guó)運(yùn)動(dòng)員武大靖創(chuàng)造并保持。在其創(chuàng)造紀(jì)錄的比賽中,(1)武大靖從靜止出發(fā),先沿直道加速滑行,前用時(shí)。該過(guò)程可視為勻加速直線運(yùn)動(dòng),求此過(guò)程加速度大?。唬?)武大靖途中某次過(guò)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)可視為半徑為的勻速圓周運(yùn)動(dòng),速度大小為。已知武大靖的質(zhì)量為,求此次過(guò)彎時(shí)所需的向心力大?。唬?)武大靖通過(guò)側(cè)身來(lái)調(diào)整身體與水平冰面的夾角,使場(chǎng)地對(duì)其作用力指向身體重心而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)彎,如圖所示。求武大靖在(2)問(wèn)中過(guò)彎時(shí)身體與水平面的夾角的大小。(不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小取,、、、)【考向】水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)問(wèn)題【答案】(1);(2);(3)【詳解】(1)設(shè)武大靖運(yùn)動(dòng)過(guò)程的加速度大小為,根據(jù)解得(2)根據(jù)解得過(guò)彎時(shí)所需的向心力大小為(3)設(shè)場(chǎng)地對(duì)武大靖的作用力大小為,受力如圖所示根據(jù)牛頓第二定律可得解得可得1.水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題運(yùn)動(dòng)模型汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺(tái)(光滑)圓錐擺向心力的來(lái)源圖示運(yùn)動(dòng)模型飛車走壁火車轉(zhuǎn)彎飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎向心力的來(lái)源圖示2.豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題思路1.定模型:首先判斷是繩子模型還是輕桿模型.2.確定臨界點(diǎn):,對(duì)繩子模型來(lái)說(shuō)是能否通過(guò)最高點(diǎn)的臨界點(diǎn),而對(duì)輕桿模型來(lái)說(shuō)是FN表現(xiàn)為支持力還是拉力的臨界點(diǎn).3.研究狀態(tài):通常情況下豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況.4.受力分析:對(duì)物體在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律列出方程,.5.過(guò)程分析:應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律將初、末兩個(gè)狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)列方程.【技巧點(diǎn)撥】斜面上圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題:物體在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)斜面的傾角為θ,重力垂直斜面的分力與物體受到的支持力大小相等,解決此類問(wèn)題時(shí),可以按以下操作,把問(wèn)題簡(jiǎn)化.=mω2R.3.繩子模型與輕桿模型對(duì)比繩模型桿模型實(shí)例球與繩連接、水流星、沿內(nèi)軌道運(yùn)動(dòng)的“過(guò)山車”等球與桿連接、球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)等常見(jiàn)類型均是沒(méi)有支撐的小球均是有支撐的小球受力示意圖F彈向下或等于零F彈向下、等于零或向上力學(xué)方程mg+F彈=meq\f(v2,R)mg±F彈=meq\f(v2,R)過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件即討論分析①過(guò)最高點(diǎn)時(shí),,,繩、圓軌道對(duì)球產(chǎn)生彈力②不能過(guò)最高點(diǎn)時(shí),,在到達(dá)最高點(diǎn)前小球已經(jīng)脫離了圓軌道①當(dāng)時(shí),,為支持力,沿半徑背離圓心②當(dāng)時(shí),,背離圓心,隨v的增大而減?、郛?dāng)時(shí),④當(dāng)時(shí),,指向圓心并隨的增大而增大4.圓周運(yùn)動(dòng)幾種常見(jiàn)的臨界條件1)物體恰好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是物體與接觸面間恰好達(dá)到最大靜摩擦力.2)物體間恰好分離的臨界條件是物體間的彈力恰好為零.3)繩的拉力出現(xiàn)臨界條件的情形有:繩恰好拉直意味著繩上無(wú)彈力;繩上拉力恰好為最大承受力等.5.常見(jiàn)的傳動(dòng)方式及特點(diǎn)1.皮帶傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng):如上圖甲、乙所示,皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng),如下圖甲、乙所示,兩輪邊緣接觸,接觸點(diǎn)無(wú)打滑現(xiàn)象時(shí),兩輪邊緣線速度大小相等,即.2.同軸轉(zhuǎn)動(dòng):如圖甲、乙所示,繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體,角速度相同,,由知v與R成正比.考向一水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1.(2023·山西呂梁·一模)旋轉(zhuǎn)木馬可以簡(jiǎn)化為如圖所示的模型,a、b兩個(gè)小球分別用懸線懸于水平桿上的A、B兩點(diǎn),。裝置繞豎直桿穩(wěn)定勻速旋轉(zhuǎn)后,a,b在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),兩懸線與豎直方向的夾角分別為,,則,關(guān)系滿足()A. B. C. D.【答案】B【詳解】設(shè)OA段長(zhǎng)為L(zhǎng),OB段長(zhǎng)為3L,勻速旋轉(zhuǎn)小球到懸點(diǎn)的高度均為h,由于a、b兩球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同,且都滿足,則有,解得。故選B。2.(2023·云南昆明·統(tǒng)考二模)圖甲是市區(qū)中心的環(huán)島路,A、B兩車正在繞環(huán)島做速度大小相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是()

A.A、B兩車的向心加速度大小相等 B.A車的角速度比B車的角速度大C.A、B兩車所受的合力大小一定相等 D.A車所受的合力大小一定比B車的大【答案】B【詳解】A.A、B兩車正在繞環(huán)島做速度大小相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)

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