大题05 抛体运动与圆周运动-【大题精做】冲刺2024年高考物理大题突破+限时集训（江苏专用）

大题05 抛体运动和圆周运动 命题情境源自生产生活中的与力的作用下沿抛体运动和圆周运动相关的情境，对生活生产中力和直线有关的问题平衡问题，要能从情境中抽象出物理模型，正确画受力分析图，运动过程示意图，正确利用牛顿第二定律、运动学公式、动能定理、动量定理、动量守恒定律等解决问题。命题中既有单个物体多过程问题又有多个物体多过程问题，考查重点在受力分析和运动过程分析，能选择合适的物理规律解决实际问题。命题较高的考查了运算能力和综合分析问题的能力。 （2022·山东枣庄·统考模拟预测）2022年2月8日，18岁的中国选手谷爱凌在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台比赛中以绝对优势夺得金牌。比赛场地如图，可简化为如图所示的示意图。在比赛的空中阶段可将运动员视为质点，运动员从倾角为α=30°的斜面顶端O点以v0=20m/s的初速度飞出，初速度方向与斜面的夹角为θ=60°，图中虚线为运动员在空中的运动轨迹，A为轨迹的最高点，B为轨迹上离斜面最远的点，C为过B点作竖直线与斜面的交点，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。求： （1）运动员从A点运动到B点的时间； （2）O、C两点间的距离。 【答案】（1）；（2）40m 【解析】（1）A为轨迹的最高点，说明运动员在A点速度方向水平向右，设O到A时间为t1，由斜抛运动规律，竖直方向上有 解得t1=1s 运动员从O到B过程，将运动分解为沿斜面向下方向和垂直斜面向上方向，到B点时速度平行于斜面向下，垂直斜面方向有， 得 则运动员从A点运动到B点的时间 （2）设运动员落在斜面的D点，由垂直斜面方向运动对称性可得小球从O到B与B到D所用时间相等，平行斜面方向， ，a2=gsinα 小球在水平方向做匀速直线运动，C为OD中点，则 代入数据解得 1．平抛运动的二级结论 （1）做平抛运动的物体在任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，则tan α＝。 （2）做平抛运动的物体在任一时刻任一位置处，其速度与水平方向的夹角α的正切值，是位移与水平方向的夹角θ的正切值的2倍，即tan α＝2tan θ。 （3）若物体在斜面上平抛又落到斜面上，则其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值。 （4）若平抛物体垂直打在斜面上，则物体打在斜面上瞬间，其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值。 （5）平抛运动问题要构建好两类模型，一类是常规平抛运动模型，注意分解方法，应用匀变速运动的规律；另一类是平抛斜面结合模型，要灵活应用斜面倾角，分解速度或位移，构建几何关系。 2．斜上抛运动的飞行时间、射高、射程： （1）在最高点时：vy＝0，由④式得到t＝⑤ 物体落回与抛出点同一高度时，有y＝0，由③式得飞行时间t总＝⑥ （2）将⑤式代入③式得物体的射高：Hm＝⑦ （3）将⑥式代入①式得物体的射程：xm＝ 注意：当θ＝45°时，射程xm最大。即初速度v0大小一定时，沿θ＝45°方向斜向上抛出时，射程最大。 （4）逆向思维法处理斜抛问题：对斜上抛运动从抛出点到最高点的运动过程，可以逆向看成平抛运动；分析完整的斜上抛运动，还可根据对称性求解有关问题。 3．处理竖直面内的圆周运动抓“两点”“一联”把握解题关键点 （1）“两点” （2）“一联” 【技巧点拨】 单个物体受到三个力平衡，通常采用合成法，三个力构成矢量三角形求解； 单个物体受到四个及以上的力，通常采用正交分解法求解，建立坐标系应使尽可能多的力与坐标轴重合，使需要分解的力尽可能少。 （2023下·山东潍坊·高三统考阶段练习）某水上滑梯的简化结构图如图所示。总质量为m的滑船（包括游客），从图甲所示倾角的光滑斜轨道上A点由静止开始下滑，到达B点时，进入一段与斜轨道相切的半径的光滑圆弧轨道BC，C点为与地面相切的圆弧轨道最低点，在C点时对轨道的压力为1.8mg，之后轨道扭曲（D与BC不在同一个竖直面内），划船从D点沿切线方向滑上如图乙所示的足够大光滑斜面abcd，速度方向与斜面水平底边ad成夹角。已知斜面abcd与水平面成角，最后滑船由斜面水平底边ad上的E点进入水平接收平台，已知DE长，g取10。求： （1）A点距离地面高度H； （2）滑船运动到D点的速度大小vD及从D点到E点的运动时间t。 【答案】（1）；（2）， 【解析】（1）滑船从A点滑到C点时，由机械能守恒定律可知 在C点时由牛顿第二定律可得 解得 （2）滑船在斜面上做类平抛运动，在斜面上只受重力和斜面的支持力，则运动的加速度大小 沿斜面ab方向 沿斜面ad方向 以上三式联立得，。 1．（2023·广东肇庆·统考一模）如图所示为某大型闯关节目最后一关的简化图。一质量的参赛者从四分之一圆弧轨道的A点无初速度滑下，通过水平轨道后进入下方的蹦床，借助蹦床的弹力在规定的时间内通过P点所在的高度即可获胜。已知圆