高中物理曲线运动解题技巧及练习题及解析一.docx

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1、高中物理曲线运动解题技巧及练习题及解析(1)一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如图所示，倾角为45的粗糙平直导轨与半径为r的光滑圆环轨道相切，切点为b，整个轨道处在竖直平面内.一质量为速下滑进入圆环轨道，接着小滑块从最高点m的小滑块从导轨上离地面高为H=3ra水平飞出，恰好击中导轨上与圆心的d处无初O等高的c点.已知圆环最低点为e点，重力加速度为g，不计空气阻力.求：（1）小滑块在a点飞出的动能；（）小滑块在e点对圆环轨道压力的大小；（3）小滑块与斜轨之间的动摩擦因数.（计算结果可以保留根号）【答案】（1）142mgr；（）′；（）Ek2=

2、6mg2F314【解析】【分析】【详解】（1）小滑块从a点飞出后做平拋运动：水平方向：2rvat竖直方向：r1gt22解得：vagr小滑块在a点飞出的动能Ek1mva21mgr22（2）设小滑块在e点时速度为vm，由机械能守恒定律得：1mvm21mva2mg2r22在最低点由牛顿第二定律：Fmgmvm2r由牛顿第三定律得：F′=F解得：F′=6mg（3）bd之间长度为L，由几何关系得：L221r从d到最低点e过程中，由动能定理mgHmgcosL1mvm22解得42142．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

3、，BC4与半径为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D点．已知小球与水平面的动摩擦因数μ=0.2，取g=10m/s2．求：（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：2mgmvDr解得：vD2m/s（2）从B到D，由动能定理：mg(Rr)1mvD21mvB222设小球在B

4、点受到轨道支持力为N，由牛顿定律有：Nmgmv2BRNB=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，3．如图所示，半径为R的四分之三圆周轨道固定在竖直平面内，O为圆轨道的圆心，D为圆轨道的最高点，圆轨道内壁光滑，圆轨道右侧的水平面BC与圆心等高．质量为m的小球从离B点高度为h处（3Rh3R）的A点由静止开始下落，从B点进入圆轨道，2重力加速度为g）．（1）小球能否到达D点？试通过计算说

5、明；（2）求小球在最高点对轨道的压力范围；（3）通过计算说明小球从D点飞出后能否落在水平面BC上，若能，求落点与B点水平距离d的范围．【答案】（1）小球能到达D点；（2）0F3mg；（3）21Rd221R【解析】【分析】【详解】mvD2（1）当小球刚好通过最高点时应有：mgR由机械能守恒可得：mvD2mghR2联立解得h3R，因为h的取值范围为3Rh3R，小球能到达D点；22（2）设小球在D点受到的压力为F，则FmgmvD2RmghRmvD22联立并结合h的取值范围3Rh3R解得：0F3mg2据牛顿第三定律得小球在最高点对轨道的压力范围为：0F3mg（3）

6、由（1）知在最高点D速度至少为vDmingR此时小球飞离D后平抛，有：R1gt22xminvDmint联立解得xmin2RR，故能落在水平面BC上，当小球在最高点对轨道的压力为3mg时，有：mg3mgmvD2maxR解得vDmax2gR小球飞离D后平抛R1gt2，2xmaxvDmaxt联立解得xmax22R故落点与B点水平距离d的范围为：21Rd221R4．光滑水平面AB与一光滑半圆形轨道在B点相连，轨道位于竖直面内，其半径为R，一个质量为m的物块静止在水平面上，现向左推物块使其压紧弹簧，然后放手，物块在弹力作用下获得一速度，当它经B点进入半圆形轨道瞬间，

7、对轨道的压力为其重力的9倍，之后向上运动经C点再落回到水平面，重力加速度为g.求：(1)弹簧弹力对物块做的功；(2)物块离开C点后，再落回到水平面上时距B点的距离；(3)再次左推物块压紧弹簧，要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道，则弹簧弹性势能的取值范围为多少？【答案】(1)（2）4R（3）或【解析】【详解】（1）由动能定理得W＝在B点由牛顿第二定律得：9mg－mg＝m解得W＝4mgR（2）设物块经C点落回到水平面上时距B点的距离为S，用时为t，由平抛规律知S=vct2R=gt2从B到C由动能定理得联立知，S=4R（3）假设弹簧弹性势能为ＥＰ，要使物块在半

8、圆轨道上运动时不脱离轨道，则物块可能在圆轨道的上升高度不超过半圆轨