高一物理必修2知识网络及高考题目选编

小R教育工作室小R教育工作室小R教育工作室1高一物理必修2知识网络及高考题目选编知识网络水平方向：匀速运动vx=v0，x=v0t，ax=0平抛运动竖直方向：自由落体运动vy-gt，y=gt3/2，ay=g合运动：22txyvvv，212ygt，ay=g线速度：2xrvtT角速度：2tT周期：22rTv线速度和角速度的关系：vr向心加速度：22varvr向心力：22mvFmrmvr匀速圆周运动：速率、角速度不变，速度、加速度、合外力大小不变，方向时刻变化，合外力就是向心力，它只改变速度方向非匀速圆周运动：合外力一般不等于向心力，它不仅要改变物体的速度大小（切向分力），还要改变速度方向（向心力）定律内容引力常量的测定计算天体的质量和密度人造地球卫星的运动学方程人造地球卫星的环绕速度地球同步卫星研究星球表面的重力加速度的变化发现未知天体曲线运动、万有引力基本物理量及公式万有引力定律圆周运动定律的应用研究人造卫星小R教育工作室小R教育工作室小R教育工作室2主要方法内容可理解为牛顿运动定律在曲线运动中的应用。复习过程中要注意以下几种方法．1．在研究复杂曲线运动时，要树立运动的合成与分解的意识。除了将复杂的曲线运动分解城相互垂直的直线分运动外，还可以将分运动合成为物体发生的实际运动。同时，还应深刻体会运动的独立性原理，理解分运动与合运动的等时性、等效性及满足平行四边形定则的特点。2．平抛运动与类平抛运动的处理方法．平抛运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，其中，运动时间与合速度与水平方向的夹角是联系合运动与分运动的桥梁，当涉及位移时，要扣住时间，在涉及速度应扣住角度。3．处理匀速圆周运动的运动学问题的方法。除了熟记描述量间的公式关系外，还应注意：○1两个重要的结论：即不打滑的皮带传动时，两轮上与皮带接触的各点线速度大小相等；同一转轮上的各点的角速度大小相同；○2利用t可计算匀速圆周运动的运动时间；○3圆周追及问题可通过巧换参考系进行计算。4．处理圆周运动的动力学问题的方法○1匀速圆周运动满足物体的合外力等于向心力的动力学特征，关系式22224vFmmrmrT合是处理匀速圆周运动的动力学问题的关键规律，其中，分析向心力的来源和大小与确定圆周半径是难点，应引起重视。○2变速圆周运动只在特殊位置才满足物体的合外力等于向心力的关系，如竖直平面内的圆周运动问题，只有最高点与最低点才满足此关系。同时，竖直平面内的圆周运动最高点存在速度的临界值，对轻绳模型：小球能到达最高点的最小速度minvgr。对轻杆模型：小球能到达最高点的条件是v≥0。5．解答天体运动问题的思路与方法中学阶段研究的天体运动大都将天体的正常运动视为匀速圆周运动，解决这类问题的轨迹规律是：222224MmvGmmrmrmarrT，同时还有下列内容值得高度重视：一个模型（天体运动的模型）、两个加速度相等（重力加速度与向心加速度）、三个力相等（万有引力、向心力、重力）四个问题（卫星系统内的完全失重、同步卫星与近地卫星、轨道变换、卫星回收）高考试题赏析【例1】2007宁夏，23倾斜雪道的长为25m，顶端高为15m，下端经过一小段圆弧过渡后与很长的水平雪道相接，如图4-8-1甲所示。一滑雪运动员在倾斜雪道的顶端以水平速度0v=8m/s飞出，在落到倾斜雪道上时，运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起。除缓冲过程外运动员可视为质点，过渡圆弧光滑，其长度可忽略。设滑雪板与雪道的动摩擦因数μ=0.2，求运动员在水平雪道上滑行的距离（取g=10m/2s）。【考点】平抛运动【解析】如图4-8-1乙选坐标，斜面的方程为：3tan4yxx①小R教育工作室小R教育工作室小R教育工作室34-8-1甲4-8-1乙yxOθ运动员飞出后做平抛运动0xvt②212ygt③联立①②③式，得飞行时间t＝1.2s落点的x坐标：x1＝v0t＝9.6m落点离斜面顶端的距离：112mcosxs落点距地面的高度：11()sin7.8mhLs接触斜面前的x分速度：8m/sxvy分速度：12m/syvgt沿斜面的速度大小为：cossin13.6m/sBxyvvv设运动员在水平雪道上运动的距离为s2，由功能关系得：2121cos()2BmghmvmgLsmgs解得：s2＝74.8m【点拨】本题是平抛运动和动能定理的综合应用。【例2】2008广东，有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图4-8-2所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动．当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系．【考点】圆周运动【解析】设转盘转动角速度时，夹角θ夹角θ的距离：sinLrR①座椅到中心轴对座椅分析有：2tanmRmgF心②联立两式得sintanLrg【点拨】弄清向心力的来源是关键。【例3】2007海南高考设地球绕太阳做匀速圆周运动，半径为R，速度为v，则太阳的质量可用v、Ｒ和引力常量G表示为__________。太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动，其运动速度约为地球公转速度的7倍，轨道半径约为地球公转轨道半径的2×109倍。为了粗略估算银河系中恒星的数目，可认为银河系中所有恒星的质量都集中在银河系中心，且银河系中恒星的平均质量约等于太阳质量，则银河系中恒星数目约为_____________。4-8-2小R教育工作室小R教育工作室小R教育工作室4【考点】万有引力定律、牛顿第二定律等【解析】地球绕太阳做圆周运动的向心力由太阳对地球的万有引力充当。根据万有引力定律和牛顿第二定律有RvmRMmG22，整理得GRvM2太阳绕银河系运动也是由万有引力充当向心力。同理可得MGRvGRvM112109210108.910249答案：GRv2；1011【点拨】天体运动所需向心力由万有引力提供。【例4】2007广东高考，16土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心的距离分别为kmrA4100.8和kmrB5102.1。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。（结果可用根式表示）（1）求岩石颗粒A和B的线速度之比。（2）求岩石颗粒A和B的周期之比。（3）土星探测器上有一物体，在地球上重为10N，推算出它在距离土星中心km5102.3处受到土星的引力为0.38N.已知地球半径为km3104.6，请估算土星质量是地球质量的多少倍？【点拨】万有引力定律和圆周运动等【解析】(1)根据万有引力提供向心力，建立方程，对A和B分别有：AAAAArvmrMmG22和AAABArvmrMmG22，解得：ABBArrvv=23=26(2)再根据vrT2，得ABBABAvvrrTT692(3)根据万有引力公式，分别在地球上和土星上对物体建立方程：102AARmMG和38.02BBRmMG，解得：ABMM95【点拨】弄清天体运动的实质是万有引力提供向心力，同时明确圆周运动各物理量之间的关系。小R教育工作室小R教育工作室小R教育工作室5高考试题选编1.2007宁夏高考，14天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期。由此可推算出（C）A.行星的质量B.行星的半径C.恒星的质量D.恒星的半径2.2007宁夏高考，15下列说法正确的是（B）A.行星的运动和地球上物体的运动遵循不同的规律B.物体在转弯时一定受到力的作用C.月球绕地球运动时受到地球的引力和向心力的作用D.物体沿光滑斜面下滑时受到重力、斜面的支持力和下滑力的作用3.2008山东高考，18据报道，我国数据中继卫星“天链一号Ol星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经770赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是（BC）A运行速度大于7.9km／sB．离地面高度一定，相对地面静止C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等4.2008江苏高考，9如图4-8-3所示．一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，质量为3m的a球置于地面上，质量为m的b球从水平位置静止释放．当a球对地面压力刚好为零时，b球摆过的角度为.下列结论正确的是（AC）A.＝90°B.＝45°C.b球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率先增大后减小D.b球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率一直增大5.2005江苏，13如图4-8-4所示，一个质量为m、带电荷量为+q的小球以水平初速度v。自离地面h高度处做平抛运动．不计空气阻力，重力加速度为g，试回答下列问题：(1)小球自抛出到第一次落地至点P的过程中发生的位移s大小是多少?(2)若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场，发现小球第一次落地点仍然是P．试问磁感应强度B是多大?【解析】（1）根据平抛运动有：tvx0221gth得ghvhxhS202222（2）由几何关系，得：R2=x2+（R－h）2解得)2(21220hghvhR根据圆周运动知识：RvmBqv200)2(22220022000ghvqmgvghhvghqmvqRmvB6.2008江苏高考，13抛体运动在各类体育运动项目中4-8-54-8-34-8-4小R教育工作室小R教育工作室小R教育工作室6很常见，如乒乓球运动．现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力．(设重力加速度为g)(1)若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度1v，水平发出，落在球台的P1点(如图4-8-5实线所示)，求P1点距O点的距离x1。．(2)若球在O点正上方以速度2v水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P2(如图4-8-5虚线所示)，求2v的大小．(3)若球在O正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3，求发球点距O点的高度h3．【解析】(1)设发球时飞行时间为t1，根据平抛运动21121gth①111tx②解得：ghx1112③(2)设发球高度为h2，飞行时间为t2，同理根据平抛运动22221gth③222tx④且h2=h⑤2x2=L⑥得：hgL222⑦（3）如图4-8-6所示，发球高度为h3，飞行时间为t3，同理根据平抛运动23321gth⑧333tx⑨且3x3=2L⑩设球从恰好越过球网到最高点的时间为t，水平距离为s，有：2321gthh⑾tx3⑿由几何关系知x3+s=L⒀联立①～⒀，解得：hh3434-8-74-8-6小R教育工作室小R教育工作室小R教育工作室77．如图4-8-7，O和O/分别表示地球和月球的中心。在卫星轨道平面上，A是地月连心线OO/与地月球面的公切线ACD的交点，D、C和B分别是该公切线与地球表面、月球表面和卫星圆轨道的交点。根据对称性，过A点在另一侧作地月球面的公切线，交卫星轨道于E点。卫星在BE弧上运动时发出的信号被遮挡。【解析】设探月卫星的质量为m0，万有引力常量为G，根据万有引力定律有rTmrMmG222○112102102rTmrmmG○2式中，T1是探月卫星绕月球转动的周期。由○1○2式得3121rrmMTT○3设卫星的微波信号被遮挡的时间为t，则由于卫星绕月做匀速圆周运动，应有1Tt○4式中，ACO/，BCO/。由几何关系得11cosRRr○511cosRr○6由○3○4○5