高考物理生活中的圆周运动专题训练答案及解析.docx

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1、高考物理生活中的圆周运动专题训练答案及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B上，木板B固定在水平地面上，一个质量为3m小球A静止在木板B上圆形轨道的左侧．一质量为m的子弹以速度v0水平射入小球并停留在其中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为R，木板B和圆形轨道总质量为12m，重力加速度为g，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求：(1)子弹射入小球的过程中产生的内能；(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力；(3)为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求

2、子弹速度的范围．32mv0242gR或45gRv082gR【答案】(1)mv0(2)16mg(3)v084R【解析】本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题．(1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：mv0(m3m)v1由能量守恒定律得：Q1mv0214mv1222代入数值解得：Q3mv028(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式(m3m)v12得F1(m3m)gR以木板为对象受力分析得F212mgF1根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F2木板对水平面的压力的大小F216mgmv024R(3)小球不脱离圆形轨有两种可能性：

3、①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R由机械能守恒定律得：1m3mv12m3mgR2解得：v042gR②若小球能通过圆形轨道的最高点小球能通过最高点有：(m3m)v(m3m)gR22由机械能守恒定律得：1(m3m)v122(m3m)gR1(m3m)v2222代入数值解得：v045gR要使木板不会在竖直方向上跳起，木板对球的压力：F312mg(m3m)v在最高点有：F3(m3m)gR23由机械能守恒定律得：1(m3m)v122(m3m)gR1(m3m)v3222解得：v082gR综上所述为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，子弹速度的范围是v042gR或45gRv08

4、2gR2．如图所示，一根长为0.1m的细线，一端系着一个质量是0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，当小球的转速增加到原转速的3倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来大40N．求：（1）线断裂的瞬间，线的拉力；（2）这时小球运动的线速度；（3）如果桌面高出地面0.8m，线断裂后小球沿垂直于桌子边缘的方向水平飞出去落在离桌面的水平距离．【答案】（1）线断裂的瞬间，线的拉力为45N；（2）线断裂时小球运动的线速度为5m/s；（3）落地点离桌面边缘的水平距离2m．【解析】【分析】【详解】(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用;重力mg、桌面弹力

5、FN和细线的拉力F,重力mg和弹力FN平衡，线的拉力提供向心力，有：FN=F=mω2R，设原来的角速度为ω00ω,线断时的拉力是1,线上的拉力是F,加快后的角速度为F，则有：1022F:F=ω:0=9:1，又F1=F0+40N，所以F01=5N,线断时有：F=45N.(2)设线断时小球的线速度大小为v,由F1=mv2，R代入数据得：v=5m/s.(3)由平抛运动规律得小球在空中运动的时间为：t=2h20.8s=0.4s，g10则落地点离桌面的水平距离为：x=vt=5×0.4=2m.3．如图所示，水平长直轨道AB与半径为R=0.8m的光滑1竖直圆轨道BC相切于B，BC4与半径为

6、r=0.4m的光滑1竖直圆轨道CD相切于C，质量m=1kg的小球静止在A点，现用4F=18N的水平恒力向右拉小球，在到达AB中点时撤去拉力，小球恰能通过球与水平面的动摩擦因数μ=0.2，取g=10m/s2．求：D点．已知小（1）小球在D点的速度vD大小；（2）小球在B点对圆轨道的压力NB大小；（3）A、B两点间的距离x．【答案】(1)vD2m/s（2）45N(3)2m【解析】【分析】【详解】（1）小球恰好过最高点D，有：mgmvD2r解得：vD2m/s（2）从B到D，由动能定理：mg(Rr)1mvD21mvB222设小球在B点受到轨道支持力为N，由牛顿定律有：2Nmgm

7、vBRNB=N联解③④⑤得：N=45N（3）小球从A到B，由动能定理：Fxmgx1mvB222解得：x2m故本题答案是：(1)vD2m/s（2）45N(3)2m【点睛】利用牛顿第二定律求出速度，在利用动能定理求出加速阶段的位移，4．如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为2L的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角θ＝30°，此时细绳伸直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．物块随转台由静止开始缓