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2019-2020年高考物理母題題源系列 專題04 平拋運動與圓周運動（含解析） 【母題來源一】 xx年新課標一第18題 【母題原題】18、一帶有乒乓球發(fā)射機的乒乓球臺如圖所示。水平臺面的長和寬分別為L1和L2，中間球網高度為。發(fā)射機安裝于臺面左側邊緣的中點，能以不同速率向右側不同方向水平發(fā)射乒乓球，發(fā)射點距臺面高度為3h。不計空氣的作用，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，通過選擇合適的方向，就能使乒乓球落到球網右側臺面上，則v的最大取值范圍是： （ ） A． B． C． D． 【母題來源二】 xx年浙江卷第19題 【母題原題】19．（多選）如圖所示為賽車場的一個水平“U”形彎道，轉彎處為圓心在O點的半圓，內外半徑分別為r和2r。一輛質量為m的賽車通過AB線經彎道到達線，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，路面對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彎道（所選路線內賽車速率不變，發(fā)動機功率足夠大），則： （ ） A．選擇路線①，賽車經過的路程最短 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 ，，結合，根據公式可得選擇路線③，賽車所用時間最短，C正確； 【命題意圖】 考查平拋運動規(guī)律，摩擦力、向心力的來源、圓周運動的規(guī)律以及離心運動等知識點，意在考查考生對圓周運動知識的理解能力和綜合分析能力。 【考試方向】 高考對平拋運動與圓周運動知識的考查，命題多集中在考查平拋運動與圓周運動規(guī)律的應用及與生活、生產相聯系的命題，多涉及有關物理量的臨界和極限狀態(tài)求解或考查有關平拋運動與圓周運動自身固有的特征物理量。豎直平面內的圓周運動結合能量知識命題，勻速圓周運動結合磁場相關知識命題是考試重點，歷年均有相關選擇題或計算題出現。 單獨命題常以選擇題的形式出現；與牛頓運動定律、功能關系、電磁學知識相綜合常以計算題的形式出現。平拋運動的規(guī)律及其研究方法、近年考試的熱點，且多數與電場、磁場、機械能等知識結合制成綜合類試題。圓周運動的角速度、線速度及加速度是近年高考的熱點，且多數與電場、磁場、機械能等知識結合制成綜合類試題，這樣的題目往往難度較大。 【得分要點】 1. 對于平拋運動，考生需要知道以下幾點： （1）解決平拋運動問題一般方法 解答平拋運動問題時，一般的方法是將平拋運動沿水平和豎直兩個方向分解，這樣分解的優(yōu)點是不用分解初速度，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：分解平拋運動的末速度往往成為解題的關鍵。 （2）常見平拋運動類型：求運動時間往往是突破口 ①在水平地面水平平拋： ②在半圓內的平拋運動： ③斜面上的平拋問題：順著斜面平拋；對著斜面平拋。 ④對著豎直墻壁平拋 （3）類平拋運動的求解方法 ①常規(guī)分解法：將類平拋運動分解為沿初速度方向的勻速直線運動和垂直于初速度方向(即沿合力的方向)的勻加速直線運動，兩分運動彼此獨立，互不影響，且與合運動具有等時性。 ②特殊分解法：對于有些問題，可以過拋出點建立適當的直角坐標系，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.對于圓周運動，考生需要知道以下幾點： （1）描述勻速圓周運動的各物理量間的關系：，a==． （2）向心力是根據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，切記不可將向心力也作為物體的受力考慮在內。 （3）在分析傳動裝置的線速度、角速度、向心加速度與半徑之間的關系時，關鍵是抓住不變量，確定另一變量與半徑的正比或反比關系進行判斷。如同軸轉動的物體上各點的角速度、轉速和周期相等，根據公式，可知線速度與半徑成正比；皮帶傳動中，在皮帶不打滑的情況下，通過皮帶連接的輪子邊緣的各點的線速度大小相等（不打滑的摩擦傳動兩輪邊緣上各點的線速度也大小相等），根據公式，可知角速度與半徑成反比。 （4）做勻速圓周運動的物體，在合外力突然消失或者不足以提供物體做圓周運動所需的向心力的情況下，質點是做半徑越來越大的運動或沿切線方向飛去的運動，它不是沿半徑方向飛去,做離心運動的質點不存在的所謂的“離心力”作用，因為沒有任何物體提供這種力. 【母題1】如圖所示，內壁光滑的半球形碗固定不動，其軸線垂直于水平面，兩個質量相同的小球A和B緊貼著內壁分別在如圖所示的水平面內做勻速圓周運動，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對碗壁的壓力等于球B對碗壁的壓力 【答案】B 【解析】對小球受力分析可知，小球受豎直向下的重力mg的作用，碗對它的支持力的作用，其方向垂直于碗指向球心，設該支持力與水平方向的夾角為θ，則向心力F=，設碗的半徑為R，則此時小球做圓 【母題2】（多選）在汽車無極變速器中，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。當齒輪M如圖方向轉動時： （ ） A．齒輪D和齒輪B的轉動方向相同 B．齒輪D和齒輪A的轉動周期之比為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點正上方高度為10m處的O點，以5 m/s的速度水平拋出一個小球，飛行一段時間后撞在斜面上，這段飛行所用的時間為（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．這個模型可以簡化為如圖所示的環(huán)形實驗裝置，外側壁相當于“地板” ．讓環(huán)形實驗裝置繞O點旋轉，能使“地板”上可視為質點的物體與在地球表面處有同樣的“重力”，則旋轉角速度應為（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”是我國的一種傳統投擲游戲。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”（可視為質點），都能投入地面上的“壺”內，“箭矢”在空中的運動時間分別為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，若車行進時車輪沒有打滑，則： （ ） A．A點和B點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．兩輪轉動的周期相等 D．A點和B點的向心加速度大小之比為1∶2 【母題7】如圖所示，豎直平面內固定有一個半徑為R的光滑圓弧軌道，其端點P在圓心0的正上方，另一個端點Q與圓心0在同一水平面上．一只小球（視為質點）從Q點正上方某一高度處自由下落．為使小球從Q點進入圓弧軌道后從P點飛出，且恰好又從Q點進入圓弧軌道，小球開始下落時的位置到P點的高度差h應該是： （ ） A．R B．R/4 C．3R/2 D．無論h是多大都不可能 【母題8】（多選）如圖所示，一個質量為0.4 kg的小物塊從高h＝0.05m的坡面頂端由靜止釋放，滑到水平臺上，滑行一段距離后，從邊緣O點水平飛出，擊中平臺右下側擋板上的P點．現以O為原點在豎直面內建立如圖所示的平面直角坐標系，擋板的形狀滿足方程y＝－6（單位：m），不計一切摩擦和空氣阻力，g＝10m／s2，則下列說法正確的是： （ ） A．小物塊從水平臺上O點飛出的速度大小為1m／s B．小物塊從O點運動列P點的時間為l s C．小物塊剛到P點時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點時速度的大小為10 m／s 【母題9】在冬奧會短道速滑項目中，運動員繞周長僅lll米的短道競賽。運動員比賽過程中在通過彎道時如果不能很好地控制速度，將發(fā)生側滑而摔離正常比賽路線。圖中圓弧虛線Ob代表彎道，即運動正常運動路線，Oa為運動員在O點時的速度方向(研究時可將運動員看作質點)。下列論述正確的是： （ ） A．發(fā)生側滑是因為運動員受到的合力方向背離圓心 B．發(fā)生側滑是因為運動員受到的合力大于所需要的向心力 C．若在O點發(fā)生側滑，則滑動的方向在Oa左側 D．若在O點發(fā)生側滑，則滑動的方向在Oa右側與Ob之間 【母題10】（多選）如圖所示，兩個質量不同的小球用長度不等的細線拴在同一點，并在同一水平面內做勻速圓周運動，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