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2019-2020年高考物理母題題源系列 專題04 平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)（含解析） 【母題來(lái)源一】 xx年新課標(biāo)一第18題 【母題原題】18、一帶有乒乓球發(fā)射機(jī)的乒乓球臺(tái)如圖所示。水平臺(tái)面的長(zhǎng)和寬分別為L(zhǎng)1和L2，中間球網(wǎng)高度為。發(fā)射機(jī)安裝于臺(tái)面左側(cè)邊緣的中點(diǎn)，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(diǎn)距臺(tái)面高度為3h。不計(jì)空氣的作用，重力加速度大小為。若乒乓球的發(fā)射速率為v在某范圍內(nèi)，通過(guò)選擇合適的方向，就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺(tái)面上，則v的最大取值范圍是： （ ） A． B． C． D． 【母題來(lái)源二】 xx年浙江卷第19題 【母題原題】19．（多選）如圖所示為賽車場(chǎng)的一個(gè)水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點(diǎn)的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r。一輛質(zhì)量為m的賽車通過(guò)AB線經(jīng)彎道到達(dá)線，有如圖所示的①②③三條路線，其中路線③是以為圓心的半圓，。賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力為。選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過(guò)彎道（所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大），則： （ ） A．選擇路線①，賽車經(jīng)過(guò)的路程最短 B．選擇路線②，賽車的速率最小 C．選擇路線③，賽車所用時(shí)間最短 D．①②③三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等 ，，結(jié)合，根據(jù)公式可得選擇路線③，賽車所用時(shí)間最短，C正確； 【命題意圖】 考查平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，摩擦力、向心力的來(lái)源、圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及離心運(yùn)動(dòng)等知識(shí)點(diǎn)，意在考查考生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)的理解能力和綜合分析能力。 【考試方向】 高考對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)的考查，命題多集中在考查平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用及與生活、生產(chǎn)相聯(lián)系的命題，多涉及有關(guān)物理量的臨界和極限狀態(tài)求解或考查有關(guān)平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)自身固有的特征物理量。豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合能量知識(shí)命題，勻速圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合磁場(chǎng)相關(guān)知識(shí)命題是考試重點(diǎn)，歷年均有相關(guān)選擇題或計(jì)算題出現(xiàn)。 單獨(dú)命題常以選擇題的形式出現(xiàn)；與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系、電磁學(xué)知識(shí)相綜合常以計(jì)算題的形式出現(xiàn)。平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其研究方法、近年考試的熱點(diǎn)，且多數(shù)與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械能等知識(shí)結(jié)合制成綜合類試題。圓周運(yùn)動(dòng)的角速度、線速度及加速度是近年高考的熱點(diǎn)，且多數(shù)與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械能等知識(shí)結(jié)合制成綜合類試題，這樣的題目往往難度較大。 【得分要點(diǎn)】 1. 對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)，考生需要知道以下幾點(diǎn)： （1）解決平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一般方法 解答平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，一般的方法是將平拋運(yùn)動(dòng)沿水平和豎直兩個(gè)方向分解，這樣分解的優(yōu)點(diǎn)是不用分解初速度，也不用分解加速度，即先求分速度、分位移，再求合速度、合位移；特別提醒：分解平拋運(yùn)動(dòng)的末速度往往成為解題的關(guān)鍵。 （2）常見(jiàn)平拋運(yùn)動(dòng)類型：求運(yùn)動(dòng)時(shí)間往往是突破口 ①在水平地面水平平拋： ②在半圓內(nèi)的平拋運(yùn)動(dòng)： ③斜面上的平拋問(wèn)題：順著斜面平拋；對(duì)著斜面平拋。 ④對(duì)著豎直墻壁平拋 （3）類平拋運(yùn)動(dòng)的求解方法 ①常規(guī)分解法：將類平拋運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直于初速度方向(即沿合力的方向)的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，兩分運(yùn)動(dòng)彼此獨(dú)立，互不影響，且與合運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性。 ②特殊分解法：對(duì)于有些問(wèn)題，可以過(guò)拋出點(diǎn)建立適當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系，將加速度分解為ax、ay，初速度v0分解為vx、vy，然后分別在x、y方向列方程求解。 2.對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)，考生需要知道以下幾點(diǎn)： （1）描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量間的關(guān)系：，a==． （2）向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，而不是一種特定的力（如重力），因此在分析物體的受力時(shí)，切記不可將向心力也作為物體的受力考慮在內(nèi)。 （3）在分析傳動(dòng)裝置的線速度、角速度、向心加速度與半徑之間的關(guān)系時(shí)，關(guān)鍵是抓住不變量，確定另一變量與半徑的正比或反比關(guān)系進(jìn)行判斷。如同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上各點(diǎn)的角速度、轉(zhuǎn)速和周期相等，根據(jù)公式，可知線速度與半徑成正比；皮帶傳動(dòng)中，在皮帶不打滑的情況下，通過(guò)皮帶連接的輪子邊緣的各點(diǎn)的線速度大小相等（不打滑的摩擦傳動(dòng)兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度也大小相等），根據(jù)公式，可知角速度與半徑成反比。 （4）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在合外力突然消失或者不足以提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，質(zhì)點(diǎn)是做半徑越來(lái)越大的運(yùn)動(dòng)或沿切線方向飛去的運(yùn)動(dòng)，它不是沿半徑方向飛去,做離心運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)不存在的所謂的“離心力”作用，因?yàn)闆](méi)有任何物體提供這種力. 【母題1】如圖所示，內(nèi)壁光滑的半球形碗固定不動(dòng)，其軸線垂直于水平面，兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在如圖所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則： （ ） A．球A的線速度等于球B的線速度 B．球A的角速度大于球B的角速度 C．球A的向心加速度小于球B的向心加速度 D．球A對(duì)碗壁的壓力等于球B對(duì)碗壁的壓力 【答案】B 【解析】對(duì)小球受力分析可知，小球受豎直向下的重力mg的作用，碗對(duì)它的支持力的作用，其方向垂直于碗指向球心，設(shè)該支持力與水平方向的夾角為θ，則向心力F=，設(shè)碗的半徑為R，則此時(shí)小球做圓 【母題2】（多選）在汽車無(wú)極變速器中，存在如圖所示的裝置，A是與B同軸相連的齒輪，C是與D同軸相連的齒輪，A、C、M為相互咬合的齒輪。已知齒輪A、C規(guī)格相同，半徑為R，齒輪B、D規(guī)格也相同，半徑為1.5R，齒輪M的半徑為0.9R。當(dāng)齒輪M如圖方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)： （ ） A．齒輪D和齒輪B的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 B．齒輪D和齒輪A的轉(zhuǎn)動(dòng)周期之比為1:1 C．齒輪M和齒輪C的角速度大小之比為9:10 D．齒輪M和齒輪B邊緣某點(diǎn)的線速度大小之比為2:3 【母題3】如圖，斜面與水平面之間的夾角為45°，在斜面底端A點(diǎn)正上方高度為10m處的O點(diǎn)，以5 m/s的速度水平拋出一個(gè)小球，飛行一段時(shí)間后撞在斜面上，這段飛行所用的時(shí)間為（g=10m/s2）： （ ） A．2 s 　　　B． s　 　C．1 s　　　D． 0.5 s 【母題4】科幻電影《星際穿越》中描述了空間站中模擬地球上重力的裝置．這個(gè)模型可以簡(jiǎn)化為如圖所示的環(huán)形實(shí)驗(yàn)裝置，外側(cè)壁相當(dāng)于“地板” ．讓環(huán)形實(shí)驗(yàn)裝置繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，能使“地板”上可視為質(zhì)點(diǎn)的物體與在地球表面處有同樣的“重力”，則旋轉(zhuǎn)角速度應(yīng)為（地球表面重力加速度為g，裝置的外半徑為R）： （ ） A． B． C．2 D． 【母題5】“投壺”是我國(guó)的一種傳統(tǒng)投擲游戲。如圖，大人和小孩在同一豎直線上的不同高度分別以水平速度v1、v2拋出“箭矢”（可視為質(zhì)點(diǎn)），都能投入地面上的“壺”內(nèi)，“箭矢”在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為t1、t2。忽略空氣阻力，則： （ ） A.t1＜t2 B. t1=t2 C. v1＜v2 D. v1＞v2 【母題6】如圖所示，拖拉機(jī)后輪的半徑是前輪半徑的兩倍，A和B是前輪和后輪邊緣上的點(diǎn)，若車行進(jìn)時(shí)車輪沒(méi)有打滑，則： （ ） A．A點(diǎn)和B點(diǎn)的線速度大小之比為1∶2 B．前輪和后輪的角速度之比為2∶1 C．兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相等 D．A點(diǎn)和B點(diǎn)的向心加速度大小之比為1∶2 【母題7】如圖所示，豎直平面內(nèi)固定有一個(gè)半徑為R的光滑圓弧軌道，其端點(diǎn)P在圓心0的正上方，另一個(gè)端點(diǎn)Q與圓心0在同一水平面上．一只小球（視為質(zhì)點(diǎn)）從Q點(diǎn)正上方某一高度處自由下落．為使小球從Q點(diǎn)進(jìn)入圓弧軌道后從P點(diǎn)飛出，且恰好又從Q點(diǎn)進(jìn)入圓弧軌道，小球開(kāi)始下落時(shí)的位置到P點(diǎn)的高度差h應(yīng)該是： （ ） A．R B．R/4 C．3R/2 D．無(wú)論h是多大都不可能 【母題8】（多選）如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為0.4 kg的小物塊從高h(yuǎn)＝0.05m的坡面頂端由靜止釋放，滑到水平臺(tái)上，滑行一段距離后，從邊緣O點(diǎn)水平飛出，擊中平臺(tái)右下側(cè)擋板上的P點(diǎn)．現(xiàn)以O(shè)為原點(diǎn)在豎直面內(nèi)建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系，擋板的形狀滿足方程y＝－6（單位：m），不計(jì)一切摩擦和空氣阻力，g＝10m／s2，則下列說(shuō)法正確的是： （ ） A．小物塊從水平臺(tái)上O點(diǎn)飛出的速度大小為1m／s B．小物塊從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)列P點(diǎn)的時(shí)間為l s C．小物塊剛到P點(diǎn)時(shí)速度方向與水平方向夾角的正切值等于5 D．小物塊剛到P點(diǎn)時(shí)速度的大小為10 m／s 【母題9】在冬奧會(huì)短道速滑項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員繞周長(zhǎng)僅lll米的短道競(jìng)賽。運(yùn)動(dòng)員比賽過(guò)程中在通過(guò)彎道時(shí)如果不能很好地控制速度，將發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線。圖中圓弧虛線Ob代表彎道，即運(yùn)動(dòng)正常運(yùn)動(dòng)路線，Oa為運(yùn)動(dòng)員在O點(diǎn)時(shí)的速度方向(研究時(shí)可將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn))。下列論述正確的是： （ ） A．發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力方向背離圓心 B．發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力大于所需要的向心力 C．若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)的方向在Oa左側(cè) D．若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)的方向在Oa右側(cè)與Ob之間 【母題10】（多選）如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量不同的小球用長(zhǎng)度不等的細(xì)線拴在同一點(diǎn)，并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則它們的： （ ） A．周期相同 B．線速度的大小相等 C．角速度的大小相等 D．向心加速度的大小相等