熱點強化突破 四

2022-12-09 21:33:02 字數 3204 閱讀 9910

熱點1 平拋運動與圓周運動的綜合問題

綜合考查平拋運動和圓周運動,是近幾年高考命題的熱點.試題可分為兩類:一是物體先做平拋運動後做圓周運動;二是物體先做圓周運動後做平拋運動.關鍵點都是兩種運動銜接點處的速度關係.

1.(多選)(2012·高考浙江卷)由光滑細管組成的軌道如圖所示,其中ab段和bc段是半徑為r的四分之一圓弧,軌道固定在豎直平面內.一質量為m的小球,從距離水平地面高為h的管口d處靜止釋放,最後能夠從a端水平丟擲落到地面上.下列說法正確的是(  )

a.小球落到地面時相對於a點的水平位移值為2

b.小球落到地面時相對於a點的水平位移值為2

c.小球能從細管a端水平丟擲的條件是h>2r

d.小球能從細管a端水平丟擲的最小高度hmin=r

2.(2014·廣州模擬)如圖所示,有一長為l的細線,細線的一端固定在o點,另一端拴一質量為m的小球,現使小球恰好能在豎直麵內做完整的圓周運動.已知水平地面上的c點位於o點正下方,且到o點的距離為1.9l.不計空氣阻力.

(1)求小球通過最高點a時的速度va;

(2)若小球通過最低點b時,細線對小球的拉力ft恰好為小球重力的6倍,且小球經過b點的瞬間讓細線斷裂,求小球落地點到c點的距離.

3.如圖所示,半徑r=0.8 m的1/4光滑圓弧軌道固定在豎直平面內,過最低點的半徑oc處於豎直位置,在其右方有一可繞豎直軸mn(與圓弧軌道共面)轉動的、內部空心的圓筒,圓筒半徑r=m,筒的頂端與c點等高,在筒的下部有一小孔,離筒頂的高度h=0.

8 m,開始時小孔在圖示位置(與圓弧軌道共面).現讓一質量m=0.1 kg的小物塊自a點由靜止開始下落,打在圓弧軌道上的b點,但未**,在瞬間的碰撞過程中小物塊沿半徑方向的分速度立刻減為零,而沿圓弧切線方向的分速度不變.此後,小物塊沿圓弧軌道滑下,到達c點時觸動光電裝置,使圓筒立刻以某一角速度勻速轉動起來,且小物塊最終正好進入小孔.已知a點、b點到圓心o的距離均為r,ao、bo與水平方向的夾角θ均為30°,不計空氣阻力,g取10 m/s2.試求:

(1)小物塊到達c點時的速度大小是多少?

(2)圓筒勻速轉動時的角速度是多少?

(3)要使小物塊進入小孔後能直接打到圓筒的內側壁,筒身長l至少為多少?

熱點2 萬有引力定律的應用

萬有引力定律的應用是每年高考的必考內容,命題重點主要有二個:一是以現代航天成果為背景考查人造衛星問題;二是與圓周運動和牛頓第二定律綜合起來考查.

4.(多選)(2014·蘇北四市調研)設想我國太空飛行員隨「嫦娥」號登月飛船貼近月球表面做勻速圓周運動,太空飛行員測出飛船繞行n圈所用的時間為t.登月後,太空飛行員利用身邊的彈簧秤測出質量為m的物體重力為g1.已知引力常量為g,根據以上資訊可得到(  )

a.月球的密度b.飛船的質量

c.月球的第一宇宙速度 d.月球的自轉週期

5.(單選)假設宇宙中存在質量相等的三顆星體且分布在一條直線上,其中兩顆星體圍繞**的星體轉動,假設兩顆星體做圓周運動的半徑為r,每個星體的質量均為m,引力常量為g.忽略其他星體對該三顆星體的作用.則做圓周運動的星體的線速度大小為(  )

a. b.

c. d.

6.(單選)2023年6月,我國成功實現目標飛行器「神舟十號」與軌道空間站「天宮一號」的對接.如圖所示,已知「神舟十號」從捕獲「天宮一號」到實現對接用時為t,這段時間內組合體繞地球轉過的角度為θ,地球半徑為r,重力加速度為g,則該過程中組合體所在圓軌道離地高度h為(  )

a. b.

c.-r d.-r

7.(2014·湖南五市十校聯考)兩個行星各有乙個衛星繞其表面執行,已知兩個衛星的週期之比為1∶3,兩行星半徑之比為3∶1,則:

(1)兩行星密度之比為多少?

(2)兩行星表面處的重力加速度之比為多少?

實戰演練

1.[解析]選bc.設小球從a端水平丟擲的速度為va,由機械能守恆,得mgh=mg·2r+mv,得va=,設空中運動時間為t,由2r=gt2,得t=2,水平位移x水=vat=·2=2,故b正確.小球能從細管a端水平丟擲的條件是d點應比a點高,即h>2r,c正確.

2.[解析](1)由小球恰好能通過最高點得:mg=

解得va=.

(2)小球到達最低點時,由牛頓第二定律得:

ft-mg=

又ft=6mg

解得:vb=

由平拋運動規律得:1.9l-l=gt2

t=x=vbt=3l.

[答案](1) (2)3l

3.[解析](1)根據題意可知,小物塊從a到b做自由落體運動,則v=2gr解得vb=4 m/s

小物塊在b點處沿半徑方向的分速度立刻減為零,而沿圓弧切線方向的分速度不變

則切向速度為vb切=vbsin 60°=2 m/s

從b到c,根據動能定理可知

mv=mgr(1-cos 60°)+mv

解得vc=2 m/s.

(2)設小物塊從c處下降高度h所用時間為t1,則有

h=gt

解得t1=0.4 s

圓筒勻速轉動時的角速度

ω==5πn rad/s(n=1,2,3…)

(3)要使小物塊進入小孔後能直接打到圓筒的內側壁,設小物塊運動2r所用的時間為t2,則

t2==0.1 s

要滿足條件,筒身長l至少為l=g(t1+t2)2

解得l=1.25 m.

[答案](1)2 m/s (2)5πn rad/s(n=1,2,3…)

(3)1.25 m

4.[解析]選ac.由於飛船貼近月球表面做勻速圓周運動,根據g=mr2可知,由已知量只能求出月球的質量,不能求出飛船的質量,b錯誤;由飛船繞行n圈的時間為t,可以求出飛船繞月球運動的週期t=,而求不出月球的自轉週期,d錯誤;由於飛船在月球表面, 所以受到的萬有引力等於重力,即g=g1=mr2,可得月球的半徑r=,又因為g1=m,可得月球的第一宇宙速度v=,c正確;根據g=g1=mr2和v=πr3可得月球的密度ρ=,a正確.

5.[解析]選c.由萬有引力定律和牛頓第二定律得g+g=m,解得v=,選項c正確.

6.[解析]選c.組合體在圓軌道執行的週期t=·t,根據萬有引力定律和牛頓運動定律得g=m2(r+h),又gm=gr2,所以h=-r,c項正確.

7.[解析](1)由萬有引力提供向心力可得

g=mr

行星體積v=πr3

行星密度ρ=

聯立各式可得ρ=

所以兩行星的密度之比=.

(2)衛星在行星表面的重力等於萬有引力

即mg=g

聯立g=mr得g=

所以兩行星表面處的重力加速度之比=.

[答案](1)9∶1 (2)27∶1

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