1.(2017·全国卷Ⅰ，15)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是( )
A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多
B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大
C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少
D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大
答案 C
2.(2017·全国卷Ⅱ，17)如图1，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)( )
图1
A. B.
C. D.
解析 物块由最低点到最高点的过程，由机械能守恒定律得mv2＝2mgr＋mv，
物块做平抛运动时，落地点到轨道下端的距离x＝v1t，
t＝，联立解得，x＝，由数学知识可知，当4r＝时，x最大，即r＝，故选项B正确。
答案 B
3.[2016·全国卷Ⅰ] 如图1，一轻弹簧原长为2R
，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点，AC＝7R，A、B、C、D均在同一竖直平面内．质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点(未画出)，随后P沿轨道被弹回，最高到达F点，AF＝4R，已知P与直轨道间的动摩擦因数μ＝，重力加速度大小为g.(取sin 37°＝，cos 37°＝)
(1)求P第一次运动到B点时速度的大小．
(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能．
(3)改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放．已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点．G点在C点左下方，与C点水平相距R、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量．
图1
【答案】 (1)2 (2)mgR (3) m
动能定理有
mgxsin θ－μmgxcos θ－Ep＝0－mv ④
E、F之间的距离l1为
l1＝4R－2R＋x ⑤
P到达E点后反弹，从E点运动到F点的过程中，由动能定理有
Ep－mgl1sin θ－μmgl1cos θ＝0 ⑥
联立③④⑤⑥式并由题给条件得
x＝R ⑦
Ep＝mgR ⑧
(3)设改变后P的质量为m1，D点与G点的水平距离x1和竖直距离y1分别为
x1＝R－Rsin θ ⑨
y1＝R＋R＋Rcos θ ⑩
式中，已应用了过C点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ的事实．
设P在D点的速度为vD，由D点运动到G点的时间为t.由平抛物运动公式有
y1＝gt2 ⑪
x1＝vDt ⑫
Ep－m1g(x＋5R)sin θ－μm1g(x＋5R)cos θ＝m1v⑮
联立⑦⑧⑬⑭⑮式得
m1＝m ⑯
4.[2016·天津卷] 如图1所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E＝5 N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B＝0.5 T．有一带正电的小球，质量m＝1×10－6 kg，电荷量q＝2×10－6 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，g取10 m/s2.求：
图1
(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；
(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.
【答案】 (1)20 m/s 方向与电场E的方向之间的夹角为60°斜向上 (2)3.5 s
【解析】(1)小球匀速直线运动时受力如图1所示，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，有
qvB＝ ①
图1
代入数据解得v＝20 m/s ②
速度v的方向与电场E的方向之间的夹角θ满足
tan θ＝ ③
代入数据解得tan θ＝
θ＝60° ④
(2)解法一：
撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，设其加速度为a，有
a＝ ⑤
t＝2 s＝3.5 s ⑨
解法二：
撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，以P点为坐标原点，竖直向上为正方向，小球在竖直方向上做匀减速运动，其初速度为vy＝vsin θ ⑤
若使小球再次穿过P点所在的电场线，仅需小球的竖直方向上分位移为零，则有
vyt－gt2＝0 ⑥
联立⑤⑥式，代入数据解得t＝2 s＝3.5 s
5.[2016·江苏卷] 有A、B两小球，B的质量为A的两倍．现将它们以相同速率沿同一方向抛出，不计空气阻力．图中①为A的运动轨迹，则B的运动轨迹是( )
图1
A．① B．②
C．③ D．④
6.[2016·浙江卷] 在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图19所示．P是一个微粒源，能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒．高度为h的探测屏AB
竖直放置，离P点的水平距离为L，上端A与P点的高度差也为h.
图19
(1)若微粒打在探测屏AB的中点，求微粒在空中飞行的时间；
(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围；
(3)若打在探测屏A、B两点的微粒的动能相等，求L与h的关系．
【答案】 (1) (2)L≤v≤L (3)L＝2h
【解析】(1)打在中点的微粒
h＝gt2 ①
t＝ ②
(2)打在B点的微粒
v1＝；2h＝gt ③
v1＝L ④
同理，打在A点的微粒初速度v2＝L ⑤
微粒初速度范围L≤v≤L ⑥
(3)由能量关系
mv＋mgh＝mv＋2mgh ⑦
代入④、⑤式得L＝2h ⑧
7.[2016·全国卷Ⅲ] 如图所示，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则( )
图1
A．a＝ B．a＝
C．N＝ D．N＝
8.[2016·全国卷Ⅲ] 如图1所示，在竖直平面内有由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接．AB弧的半径为R，BC弧的半径为.一小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动．
(1)求小球在B、A两点的动能之比；
(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点．
图1
【答案】 (1)5 (2)能
【解析】(1)设小球的质量为m，小球在A点的动能为EkA，由机械能守恒得EkA＝mg ①
设小球在B点的动能为EkB，同理有EkB＝mg ②
由⑥⑦式可知，小球恰好可以沿轨道运动到C点．
9.[2016·天津卷] 我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．如图1所示，质量m＝60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a＝3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB＝24 m/s，A与B的竖直高度差H＝48 m．为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧．助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h＝5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W＝－1530 J，g取10 m/s2.
图1
(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小；
(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大？
【答案】 (1)144 N (2)12.5 m
由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，联立④⑤式，代入数据解得R＝12.5 m
10.[2016·浙江卷] 如图16所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道，两个弯道分别为半径R＝90 m的大圆弧和r＝40 m的小圆弧，直道与弯道相切．大、小圆弧圆心O、O′距离L＝100 m．赛车沿弯道路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍．假设赛车在直道上做匀变速直线运动，在弯道上做匀速圆周运动．要使赛车不打滑，绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大，重力加速度g取10 m/s2，π＝3.14)，则赛车( )
图16
A．在绕过小圆弧弯道后加速
B．在大圆弧弯道上的速率为45 m/s
C．在直道上的加速度大小为5.63 m/s2
D．通过小圆弧弯道的时间为5.58 s
【答案】AB【解析】要使赛车绕赛道一圈时间最短，则通过弯道的速度都应最大，由f＝2.25mg＝m可知，通过小弯道的速度v1＝30 m/s，通过大弯道的速度v2＝45 m/s，故绕过小圆弧弯道后要加速，选项A、B正确；如图所示，由几何关系可得AB长x＝＝50 m，故在直道上的加速度a＝＝ m/s2≈6.5 m/s2，选项C错误；由sin＝＝可知，小圆弧对应的圆心角θ＝，故通过小圆弧弯道的时间t＝＝＝ s＝2.79
s，选项D错误．
易错起源1、运动的合成与分解
例1．如图2所示，甲、乙两船在同一河岸边A、B两处，两船船头方向与河岸均成θ角，且恰好对准对岸边C点．若两船同时开始渡河，经过一段时间t，同时到达对岸，乙船恰好到达正对岸的D点．若河宽d、河水流速均恒定，两船在静水中的划行速率恒定，不影响各自的航行，下列判断正确的是( )
图2
A．两船在静水中的划行速率不同
B．甲船渡河的路程有可能比乙船渡河的路程小
C．两船同时到达D点
D．河水流速为
【变式探究】如图3所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M，长杆的一端放在地面上通过铰链连接形成转动轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处，在杆的中点C处拴一细绳，通过滑轮后挂上重物M，C点与O点的距离为L
，现在杆的另一端用力，使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度ω缓慢转至水平(转过了90°角)．下列有关此过程的说法中正确的是( )
图3
A．重物M做匀速直线运动
B．重物M做变速直线运动
C．重物M的最大速度是2ωL
D．重物M的速度先减小后增大
【名师点睛】
1．高考考查特点
以物体的某种运动形式为背景，考查对分运动、合运动的理解及合成与分解方法的应用．
2．解题的常见误区及提醒
(1)不能正确理解合运动、分运动间具有等时性、独立性的特点．
(2)具体问题中分不清合运动、分运动，要牢记观察到的物体实际运动为合运动．
【锦囊妙计，战胜自我】
运动合成与分解的解题思路
1．明确合运动或分运动的运动性质．
2．明确是在哪两个方向上的合成与分解．
3．找出各个方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)．
4．运用力与速度的关系或矢量运算法则进行分析求解．
易错起源2、平抛(类平抛)的运动规律
例2．如图5所示，将a、b
两小球以不同的初速度同时水平抛出，它们均落在水平地面上的P点，a球抛出时的高度比b球的高，P点到两球起抛点的水平距离相等，不计空气阻力．与b球相比，a球( )
图5
A．初速度较大
B．速度变化率较大
C．落地时速度一定较大
D．落地时速度方向与其初速度方向的夹角较大
【变式探究】将一挡板倾斜地固定在水平面上，倾角为θ＝30°，如图6所示．现有一可视为质点的小球由挡板上方的A点以v0的初速度水平向右抛出，小球落在挡板上的B点时，小球速度方向刚好与挡板垂直，小球与挡板碰撞前后的速度方向相反、速度大小之比为4∶3.下列有关小球的运动描述正确的是( )
图6
A．小球与挡板碰后的速度为v0
B．小球与挡板碰撞过程中速度的变化量大小为v0
C．A、B两点的竖直高度差与水平间距之比为∶1
D．A、B两点的竖直高度差与水平间距之比为∶2
【答案】D 【解析】小球在碰撞挡板前做平抛运动．设刚要碰撞斜面时小球速度为v.由题意，速度v的方向与竖直方向的夹角为30°且水平分量仍为v0，如图．由此得v＝2v0，碰撞过程中，小球速度由v变为反向的v，则碰后的速度大小为v0，A错误；碰撞过程小球的速度变化量大小为Δv＝v－(－v)＝v＝v0，故选项B错误；小球下落高度与水平射程之比为＝＝＝＝，C错误，D正确．
【举一反三】如图8所示，滑板运动员从倾角为53°的斜坡顶端滑下，滑下的过程中他突然发现在斜面底端有一个高h＝1.4 m、宽L＝1.2 m的长方体障碍物，为了不触及这个障碍物，他必须在距水平地面高度H＝3.2 m的A点沿水平方向跳起离开斜面(竖直方向的速度变为零)．已知运动员的滑板与斜面间的动摩擦因数μ＝0.1，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.(已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求：
图8
(1)运动员在斜面上滑行的加速度的大小；
(2)若运动员不触及障碍物，他从斜面上起跳后到落至水平面的过程所经历的时间；
(3)运动员为了不触及障碍物，他从A点沿水平方向起跳的最小速度．
H－h＝gt′2
＋L≤vt′
解得v≥6.0 m/s，所以最小速度vmin＝6.0 m/s.
【答案】 (1)7.4 m/s2 (2)0.8 s (3)6.0 m/s
【名师点睛】
1．高考考查特点
(1)平抛物体的运动规律是高考命题的热点．特别要关注以运动项目为背景的实际问题．
(2)运动的合成与分解是解决平抛(类平抛)问题的基本方法．
2．解题的常见误区及提醒
(1)类平抛问题中不能正确应用分解的思想方法．
(2)平抛(类平抛)规律应用时，易混淆速度方向和位移方向．
(3)实际问题中对平抛运动情景临界点的分析不正确．
【锦囊妙计，战胜自我】
处理平抛(类平抛)运动的四条注意事项
(1)处理平抛运动(或类平抛运动)时，一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解，先按分运动规律列式，再用运动的合成求合运动．
(2)对于在斜面上平抛又落到斜面上的问题，其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值．
(3)若平抛的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．
(4)做平抛运动的物体，其位移方向与速度方向一定不同．
易错起源3、圆周运动的基本规律
例3．(多选 )如图13所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
图13
A．B的向心力是A的向心力的2倍
B．盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍
C．A、B都有沿半径向外滑动的趋势
D．若B先滑动，则B对A的动摩擦因数μA小于盘对B的动摩擦因数μB
【答案】BC 【解析】因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，质量相等，根据Fn＝mrω2，则向心力相等，故A错误；对A、B整体分析，FfB＝2mrω2，对A分析，有：FfA＝mrω2，知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍，故B正确；A所受的静摩擦力方向指向圆心，可知A有沿半径向外滑动的趋势，B受到盘的静摩擦力方向指向圆心，有沿半径向外滑动的趋势，故C正确；设A、B的临界角速度分别为ωA、ωB，对A、B整体分析，μB·2mg＝2mrω，解得ωB＝，对A分析，μAmg＝mrω，解得ωA＝，因为B先滑动，可知B先达到临界角速度，可知B的临界角速度较小，即μB
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