高考中关于曲线运动的主要专题包括:
1. 平抛运动和斜抛运动:这两个专题主要涉及曲线运动的规律和特点,包括运动合成与分解、速度的合成与分解等。
2. 圆周运动:高考对圆周运动的相关知识要求相对较低,主要考查的是匀速圆周运动的向心力和离心现象。
3. 曲线运动的物体所受的合外力:这部分内容主要考查物体做曲线运动的条件和合外力特点的关系。
4. 弹簧振子、单摆等模型:弹簧振子、单摆等模型是曲线运动的典型模型,也是高考的常考内容。
此外,带电粒子在电场、磁场中的运动也是曲线运动的重要专题,这部分内容既涉及到动力学问题,也涉及到能量问题,因此综合性较强。
以上是高考中关于曲线运动的主要知识点,需要考生在复习时全面掌握,理解并应用。
例题:
【题目】在竖直平面内有一圆弧形轨道,半径为R,轨道AB部分光滑,CD部分粗糙,且动摩擦因数为μ,一小球自A点由静止开始下滑,到圆弧轨道末端D点恰好不脱离轨道,已知重力加速度为g,求:
(1)小球到达D点时的速度大小;
(2)小球在CD段运动过程中的最大速度;
(3)小球在CD段运动过程中摩擦力所做的功。
【分析】
(1)小球到达D点恰好不脱离轨道,则小球到达D点时的速度大小为$v_{D}$,根据动能定理可求得$v_{D}$。
(2)当小球在CD段运动到最高点时速度为零,此时速度最大。根据动能定理可求得最大速度。
(3)根据动能定理求出摩擦力所做的功。
【解答】
(1)根据动能定理得:$mgR = \frac{1}{2}mv_{D}^{2}$解得:$v_{D} = \sqrt{2gR}$
(2)当小球在CD段运动到最高点时速度为零,此时速度最大。根据动能定理得:$- \mu mg \cdot \frac{2R}{2} = 0 - \frac{1}{2}mv_{m}^{2}$解得:$v_{m} = \sqrt{\frac{gR}{2}}$
(3)根据动能定理得:$- \mu mg \cdot \frac{2R}{2} = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{m}^{2}$解得:$W = \frac{gR^{2}}{4}$
【总结】本题考查了曲线运动和圆周运动的应用,关键是根据动能定理求解摩擦力所做的功。