專題17平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律 圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律-【點(diǎn)石為金】和高中同學(xué)談?wù)勗鯓訉W(xué)好物理（原卷版）

專題10規(guī)律5：平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律萬有引力與航天規(guī)律——怎樣學(xué)好物理規(guī)律之五（原卷版）對(duì)于物理規(guī)律，要掌握它的內(nèi)容、公式、注意事項(xiàng)，應(yīng)用范圍、實(shí)驗(yàn)、變形，以及與相近規(guī)律的區(qū)別與聯(lián)系。規(guī)律平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律萬有引力與航天規(guī)律內(nèi)容把物體沿水平方向拋出，物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)叫平拋運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓的運(yùn)動(dòng)叫圓周運(yùn)動(dòng)。牛頓萬有引力定律：任何兩個(gè)物體之間存在引力，其大小與質(zhì)量乘積成正比，與距離二次方成反比公式平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)vx=y=12線速度v=向心加速度a=向心力F=ma=mv2rF=GMm天體、衛(wèi)星只在萬有引力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)GMmr2=mv注意事項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的合成和分解：同時(shí)性勻速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)區(qū)分衛(wèi)星的在軌、變軌運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)探究向心力大小與質(zhì)量、速度、半徑的關(guān)系應(yīng)用求時(shí)間t=求速度v=線速度與角速度v=向心加速度a同步衛(wèi)星、神州飛船、嫦娥奔月、空間站、行星探索、北斗衛(wèi)星等軌道半徑、線速度、加速度、高度、周期等例題1.如圖所示，在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球A沿軌道滑下，離開軌道末端（末端水平）時(shí)撞開輕質(zhì)接觸式開關(guān)S，被電磁鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落。改變整個(gè)裝置的高度，多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)A、B兩球總是同時(shí)落地。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明，小球在離開軌道后，豎直方向的運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)?2.如圖所示，在同一豎直面內(nèi)，小球a、b從高度不同的兩點(diǎn)分別以初速度va和vb，沿水平方向拋出，若不計(jì)空氣阻力，經(jīng)過時(shí)間ta和tb后落到與兩拋出點(diǎn)水平距離相等的P點(diǎn)。請(qǐng)比較va和vb、ta和tb的大小。3.關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體不受任何外力的作用B.平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，不可能是勻變速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)C.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)D.物體做平拋運(yùn)動(dòng)的落地時(shí)間與初速度的大小無關(guān)4.網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練時(shí)，將球從某一點(diǎn)斜向上打出，若不計(jì)空氣阻力，網(wǎng)球恰好能垂直撞在豎直墻上的某一固定點(diǎn)，等速反彈后又恰好沿拋出軌跡返回?fù)舫鳇c(diǎn)。如圖所示，運(yùn)動(dòng)員在同一高度的前后兩個(gè)不同位置將網(wǎng)球擊出后，垂直擊中豎直墻上的同一固定點(diǎn)。下列判斷正確的是（）A.沿軌跡1運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)球擊出時(shí)的初速度大B.兩軌跡中網(wǎng)球撞墻前的速度可能相等C.從擊出到撞墻，沿軌跡2運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間短D.沿軌跡1運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)球剛要撞墻時(shí)的速度小5.在馬戲表演中，猴子沿豎直桿向上做初速度為0、加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)人頂著直桿以速度v水平勻速移動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t，猴子沿桿向上移動(dòng)的高度為h，人頂桿沿水平地面移動(dòng)的距離為x，如圖所示。關(guān)于猴子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是（）A.相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線B.相對(duì)地面做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C.t時(shí)刻猴子對(duì)地速度的大小為v0+atD.t時(shí)間內(nèi)猴子對(duì)地的位移大小為6.從離地面高h(yuǎn)處以水平速度v0拋出一物體。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求物體落地時(shí)的速度大小及速度方向與豎直方向所成的夾角的正切值。7.如圖所示，某滑板愛好者在距地面高度h=18m的平臺(tái)上滑行，水平離開A點(diǎn)后落在水平地面的B點(diǎn)，其水平位移s1=3m.由于著地時(shí)存在能量損失，著地后速度變?yōu)関=4m/s，并以此為初速度沿水平地面滑行s2=8m后停止。已知人與滑板的總質(zhì)量m=60kg,取重力加速度g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力，求:（1）人與滑板在水平地面滑行時(shí)受到的平均阻力大小;（2）人與滑板離開平臺(tái)時(shí)的水平初速度。8.如圖所示，一半徑R=0.5m的光滑半圓形軌道ABC固定在豎直平面內(nèi)，軌道在C處與水平地面相切。在C處放一小物塊，給它一個(gè)水平向左的初速度v0=5m/s,結(jié)果它沿CBA運(yùn)動(dòng)，通過A點(diǎn)，最后落在水平地面上的D點(diǎn)。取重力加速度g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力求C、D間的距離S。9.如圖所示，夜空中綻放的煙花絢麗多彩，璀璨奪目。你在欣賞這一美景的時(shí)候，有沒有注意過它們的形狀?有沒有思考過它們?yōu)槭裁闯尸F(xiàn)這樣的形狀?請(qǐng)從拋體運(yùn)動(dòng)的視角寫一篇小短文，闡述你的看法。10.某次軍事演習(xí)中，在P、Q兩處的炮兵向正前方同一目標(biāo)О發(fā)射炮彈，要求同時(shí)擊中目標(biāo)。若忽略空氣阻力，炮彈軌跡如圖所示，你認(rèn)為哪一處的炮兵先發(fā)射炮彈?請(qǐng)簡述理由。11.如圖所示，自行車特技運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)由靜止出發(fā)，經(jīng)圓孤BOC，從C點(diǎn)豎直沖出后完成空翻。已知完成空翻的時(shí)間為t，由B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中克服摩擦力做功為Wf，自行車運(yùn)動(dòng)員和自行車的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，空氣阻力忽略不計(jì)，求運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)到C點(diǎn)至少做了多少功。12.某質(zhì)點(diǎn)以恒定的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)軌道半徑增大時(shí)A.周期增大B.線速度增大C.向心加速度減小D.向心力減小13.對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列有關(guān)物理量之間關(guān)系的描述正確的是A.角速度一定與轉(zhuǎn)速成正比B.角速度一定與半徑成反比C.線速度一定與半徑成正比D.周期一定與半徑成正比14.如圖所示，兩個(gè)輪通過皮帶傳動(dòng)，設(shè)皮帶與輪之間不打滑，A是以O(shè)為圓心、R為半徑的輪緣上的一點(diǎn)，B是以O(shè)'為圓心、2R為半徑的輪緣上的一點(diǎn)，C與B在同一輪上，且O'C=R/2。當(dāng)皮帶帶動(dòng)兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B、C三點(diǎn)的角速度之比、線速度之比、向心加速度之比分別是多少?15.汽車在水平圓弧彎道上以恒定速率在2s內(nèi)行駛20m的路程后，司機(jī)發(fā)現(xiàn)汽車速度的方向改變了30°。請(qǐng)估算彎道的半徑大小及汽車的向心加速度大小.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字）16.“翻滾過山車”是一種非常刺激的娛樂項(xiàng)目。載有乘客的過山車從軌道的高處沿軌道自由滑下，由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來的動(dòng)能使過山車能夠沖過一個(gè)豎直方向的圓形軌道。設(shè)圓形軌道的半徑R=13m,如果只有一節(jié)車廂（可以視為質(zhì)點(diǎn)）從高處滑下，不考慮摩擦和空氣阻力，要使此車廂能通過圓形軌道的最高點(diǎn)，車廂開始下滑的位置至少應(yīng)該比圓形軌道的最高點(diǎn)高出多少?17.蕩秋千是深受大家喜愛的一項(xiàng)娛樂活動(dòng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將來我們也許會(huì)在其他星球上享受蕩秋千的樂趣。假設(shè)你所在星球的質(zhì)量是M、半徑為R，可將人視為質(zhì)點(diǎn)，秋千質(zhì)量不計(jì)，擺長不變，擺角小于90°，引力常量為G。(1）求該星球表面附近的重力加速度g星（2）若你在蕩秋千中能上升的最大高度為H，則經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)速度為多大?18.如圖所示，一內(nèi)壁光滑的細(xì)管彎成半徑R=0.4m的半圓形軌道BC，將其豎直放置并將B點(diǎn)與一水平軌道相連。置于水平軌道上的彈簧左端與豎直墻壁相連，B至墻壁的距離為彈簧的自然長度。將一個(gè)質(zhì)量m=0.8kg的小滑塊放在彈簧的右側(cè)，向左推滑塊，壓縮彈簧使彈簧右端至A處，然后將滑塊由靜止釋放，滑塊進(jìn)入半圓軌道繼續(xù)滑行（不計(jì)滑塊與軌道的碰撞）。已知滑塊運(yùn)動(dòng)到B處剛剛進(jìn)入半圓軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力F1=58N，水平軌道AB長度l=0.3m，滑塊與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5，取重力加速度g=10m/s2，求:（1）彈簧壓縮到A處時(shí)的彈性勢(shì)能;（2）小滑塊運(yùn)動(dòng)到軌道最高處C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小。19.若在太陽系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星，其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍，一個(gè)在地球表面重量為600N的人，在這個(gè)行星表面的重量將變?yōu)?60N，由此可推知，該行星的半徑與地球半徑之比約為A.0.5B.2C.3.2D.420.我國“嫦娥二號(hào)”可視為在月球表面做圓周運(yùn)動(dòng)，已知引力常量，要測(cè)定月球的密度，僅僅需要A.測(cè)定飛船的運(yùn)行周期B.測(cè)定飛船的環(huán)繞半徑C.測(cè)定月球的體積D.測(cè)定飛船的運(yùn)行速度21.2012年1月9日，我國成功發(fā)射了“資源三號(hào)”衛(wèi)星，同年又成功發(fā)射了“中星2A”通信廣播地球同步衛(wèi)星。在某次實(shí)驗(yàn)中，近似做圓周運(yùn)動(dòng)的“資源三號(hào)”衛(wèi)星環(huán)繞地球飛行24圈用時(shí)38h。請(qǐng)比較兩顆衛(wèi)星的周期、速率、加速度和離地面高度這四個(gè)物理量的大小。22.如圖所示，海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為T0。若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運(yùn)動(dòng)過程中A.從P到M所用的時(shí)間等于T0/4B.從Q到N階段，機(jī)械能逐漸變大C.從P到Q階段，速率逐漸變小D.從M到N階段，萬有引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功23.已知同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運(yùn)行速率為v1，向心加速度為a1;地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2;第一宇宙速度為v2,，地球半徑為R。下列關(guān)系式正確的是A.B.C.D.24.如圖所示,A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h。已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。（1）求衛(wèi)星B的運(yùn)行周期。（2）若衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近，則至少經(jīng)過多長時(shí)間，它們?cè)僖淮蜗嗑嘧罱?25.已知引力常量G、地球半徑R、月球和地球之間的距離r、同步衛(wèi)星距地面的高度h、月球繞地的運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T1，地球的自轉(zhuǎn)周期為T2.地球表面的重力加速度為g.某同學(xué)根據(jù)以上條件，提出一種估算地球質(zhì)量M的方法，因同步衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，可由，得.（1）請(qǐng)判斷上面的結(jié)果是否正確，并說明理由。若不正確，請(qǐng)給出正確的解法和結(jié)果。（2）請(qǐng)根據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質(zhì)量的方法，并解出結(jié)果。26.“嫦娥工程”正在循序漸進(jìn)地實(shí)現(xiàn)中國