内容正文:
专题三 力与物体的曲线运动
1
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命题点1
1
1
命题点3
1
3
命题点2
2
内
容
索
引
命题点4
1
4
命题点1 运动的合成与分解
01
4
[近3年6卷6考]
1.曲线运动的条件
当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不共线时,物体做曲线运动。合运动与分运动具有等时性和等效性,各分运动具有独立性。
2.合外力方向与轨迹
物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合外力方向指向轨迹的凹侧。
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3.两类典型模型
(1)小船渡河模型
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(2)关联速度模型
把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)的两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解。常见的模型如图所示:
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(2025·江苏苏锡常镇四市调研)2024年11月,中国自主研制的歼35A隐形战斗机在珠海航展亮相。表演中战斗机沿着一段圆弧从M到N加速拉升,关于歼-35A所受合力的方向,下列图中可能正确的是( )
[解析] 做曲线运动的物体受合外力方向指向轨迹的凹侧,速度方向沿轨迹的切线方向,因加速拉升,则合外力方向与速度方向夹角为锐角。
C
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(2025·黑吉辽蒙卷,T6)如图,趣味运动会的“聚力建高塔”活动中,两长度相等的细绳一端系在同一塔块上,两名同学分别握住绳的另一端,保持手在同一水平面以相同速率v相向运动。为使塔块沿竖直方向匀速下落,则v( )
A.一直减小
B.一直增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
B
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D
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命题点2 平抛运动
02
13
[近3年9卷9考]
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(2025·云南卷,T3)如图所示,某同学将两颗鸟食从
O点水平抛出,两只小鸟分别在空中的M点和N点同时接到
鸟食。鸟食的运动视为平抛运动,两运动轨迹在同一竖直
平面内,则( )
A.两颗鸟食同时抛出
B.在N点接到的鸟食后抛出
C.两颗鸟食平抛的初速度相同
D.在M点接到的鸟食平抛的初速度较大
D
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在水平方向上,x=v0t,在同一高度时,xOM′>xON′,故vM0>vN0,C错误,D正确。
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C
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由图可知,位移方向不垂直于AC,故D错误。
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D
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[解析] 小球做平抛运动,做匀加速曲线运动,小球落到斜面上的P点时速度最大,故A错误;
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命题点3 斜抛运动
03
21
[近3年7卷7考]
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C
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A
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命题点4 圆周运动
04
28
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2.常见的圆周运动及临界条件
(1)水平面内的圆周运动
运动模型 动力学分析 临界情况
水平转盘上的物体
圆锥摆模型
Ff=mω2r
恰好滑动
mg tan θ=mrω2
恰好离开接触面
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运动模型 动力学分析 临界情况
轻绳模型
轻杆模型
(2)竖直面及倾斜面内的圆周运动
恰好通过最高点,绳的拉力恰好为0
恰好通过最高点,杆对小球的力等于小球所受的重力
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运动模型 动力学分析 临界情况
带电小球在叠加
场中的圆周运动
等效法
倾斜转盘上的物体
关注六个位置的动力学方程,最高点、最低点、等效最高点、等效最低点、最左边和最右边位置
恰好通过等效最高点;恰好做完整圆周运动
最高点mg sin θ±Ff=mω2r
最低点Ff-mg sin θ=mω2r
恰好通过最低点
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AD
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[解析] 由题图可知,P、Q绕O点做同轴转动,两点的周期和角速度相同,B错误;
P点做匀速圆周运动,合外力提供向心力,而向心力总是指向圆心O,D正确。
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B
(2025·江苏卷,T4)游乐设施“旋转杯”的底盘和
转杯分别以O、O′为转轴,在水平面内沿顺时针方向匀
速转动,O′固定在底盘上。某时刻转杯转到如图所示位
置,杯上A点与O、O′恰好在同一条直线上,则( )
A.A点做匀速圆周运动 B.O′点做匀速圆周运动
C.此时A点的速度小于O′点 D.此时A点的速度等于O′点
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[解析] 底盘以O点为轴匀速转动,底盘上除O点外所有点均做同轴转动,转杯上除O′点外所有点不仅相对O点同轴转动,还相对O′点同轴转动,所以O′点做匀速圆周运动,A点做的不是匀速圆周运动,A错误,B正确;
设该时刻A点在底盘上的竖直投影点所对应的转盘上的点为A′,A′点转动的半径大于O′点的转动半径,由v=ωr可知,A′点的速度大于O′点的速度,又由于该时刻A点绕O′点与底盘做同方向转动,则A点的速度大于A′点的速度,则此时A点的速度一定大于O′点的速度,C、D错误。
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考向2 圆周运动的动力学分析
(多选)(2025·广东卷,T8)将可视为质点的小球沿光滑的冰坑内壁推出,使小球在水平面内做匀速圆周运动,如图所示。已知圆周运动半径R=0.4 m,小球所在位置处的切面与水平面夹角θ为45°,小球质量为0.1 kg,重力加速度g取10 m/s2。关于该小球,下列说法正确的是( )
A.角速度为5 rad/s
B.线速度大小为4 m/s
C.向心加速度大小为10 m/s2
D.所受支持力大小为1 N
AC
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由Fn=man可得,an=10 m/s2,C正确。
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考向3 圆周运动的临界极值问题
(2025·广东茂名市一模)如图所示,制作陶瓷的圆形
工作台上有A、B两陶屑随工作台一起转动,转动角速度为
ω,A在工作台边缘,B在工作台内部。若A、B与台面间的
动摩擦因数相同,则下列说法正确的是( )
A.当工作台匀速转动时,A、B所受合力为0
B.当工作台匀速转动时,A、B线速度大小相等
C.当工作台角速度ω逐渐增大,陶屑A最先滑动
D.当工作台角速度ω逐渐增大,A、B所受的摩擦力始终指向轴OO′
C
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[解析] 当工作台匀速转动时,A、B跟随工作台做匀速圆周运动,则所受合力不为0,A错误;
当工作台匀速转动时,A、B角速度相等,根据v=ωr,因转动半径不等,则线速度大小不相等,B错误;
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只有当工作台匀速转动时,A、B所受的摩擦力充当向心力,其方向才指向圆心,当工作台角速度ω逐渐增大,发生滑动后,A、B所受的摩擦力不是指向轴OO′,D错误。
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[解析] 小球的运动轨迹如图所示,把速度分解,小球垂直于斜面落到D点,所以在D点时有tanα==,解得t=,小球落到斜面上时的速度大小v=,故A、B错误;
最高点
FT+mg=m
最高点
mg±F=m
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