高考必备物理生活中的圆周运动技巧全解及练习题(含答案)及解析.docx

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1、【物理】高考必备物理生活中的圆周运动技巧全解及练习题(含答案)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，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

2、根号）【答案】（1）142mgr；（）′；（）Ek2=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，

3、BC为半径r22m竖直放置的细圆管，O为细圆管的圆心，在圆管的末5端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ＝0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m＝0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球过C点时速度大小不变，小球冲出C点后经过9s再次回到C点。（g＝10m/s2）求：8（1）小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多大？（2）小球第一次过C点时轨道对小球的支持力大小为多少？（3）若将BC段换成光滑细圆管，其他不变，仍将小球从A点以v0水平抛出，且从小球进入圆管开始对小球施加了一竖直向上

4、大小为5N的恒力，试判断小球在BC段的运动是否为匀速圆周运动，若是匀速圆周运动，求出小球对细管作用力大小；若不是匀速圆周运动则说明理由。【答案】（1）2m/s（2）20.9N（3）52N【解析】【详解】（1）小球从A运动到B为平抛运动，有：rsin45°＝v0tgt在B点有：tan45°v0解以上两式得：v0＝2m/s（2）由牛顿第二定律得：小球沿斜面向上滑动的加速度：mgsin45mgcos452m/s2a1gsin45+°μgcos45＝°8m小球沿斜面向下滑动的加速度：mgsin45mgcos452m/s2a2gsin45﹣°μ

5、gcos45°＝2m设小球沿斜面向上和向下滑动的时间分别为t1、t2，由位移关系得：1212a1t1a2t222又因为：t1+t29s8解得：t133s，t2s84小球从C点冲出的速度：vC＝a1t1＝32m/s在C点由牛顿第二定律得：N﹣mg＝mvC2r解得：N＝20.9N（3）在B点由运动的合成与分解有：vBv022m/ssin45因为恒力为5N与重力恰好平衡，小球在圆管中做匀速圆周运动。设细管对小球作用力大小为F由牛顿第二定律得：F＝mvB2r解得：F＝52N由牛顿第三定律知小球对细管作用力大小为52N，3．游乐场正在设计一个全

6、新的过山车项目，设计模型如图所示，AB是一段光滑的半径为R的四分之一圆弧轨道，后接一个竖直光滑圆轨道，从圆轨道滑下后进入一段长度为L的0粗糙水平直轨道BD，最后滑上半径为R圆心角的滑块从A点静止释放，通过安装在竖直圆轨道最高点力为mg，求：60的光滑圆弧轨道DE．现将质量为C点处的传感器测出滑块对轨道压m（1）竖直圆轨道的半径r．（2）滑块在竖直光滑圆弧轨道最低点B时对轨道的压力．（3）若要求滑块能滑上DE圆弧轨道并最终停在平直轨道上（不再进入竖直圆轨道），平直轨道BD的动摩擦因数需满足的条件．【答案】（1）R（2）7mg（3）

7、RR32LL【解析】(1)对滑块，从A到C的过程，由机械能守恒可得：mg(R2r)1mvC222mgmvC2rR；解得：r3(2)对滑块，从A到B的过程，由机械能守恒可得：mgR1mvB22在B点，有：2NmgmvBr可得：滑块在B点受到的支持力N=7mg；由牛顿第三定律可得，滑块在B点对轨道的压力NN7mg，方向竖直向下；(3)若滑块恰好停在D点，从B到D的过程，由动能定理可得：1mgL1mvB22可得：R1L若滑块恰好不会从E点飞出轨道，从B到E的过程，由动能定理可得：2mgLmgR(1cos)1mv22B可得：2R2L若滑块恰

8、好滑回并停在B点，对于这个过程，由动能定理可得：3mg·2L1mvB22综上所述，RR需满足的条件：．2LL4．如图所示，一半径r＝0.2m的1/4光滑圆弧形槽底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0＝4m/s，长