高中物理生活中的圆周运动试题经典及解析.docx

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1、高中物理生活中的圆周运动试题经典及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图，光滑轨道abcd固定在竖直平面内，ab水平，bcd为半圆，在b处与ab相切．在直轨道ab上放着质量分别为mA=2kg、mB=1kg的物块A、B（均可视为质点），用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接），其弹性势能Ep=12J．轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量M=2kg、长L=0.5m的小车，小车上表面与ab等高．现将细绳剪断，之后A向左滑上小车，B向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d处．已知A与小车之间的动摩擦因数μ

2、满足0.1≤μ≤，0.3g取10m/s2，求（1）A、B离开弹簧瞬间的速率vA、vB；（2）圆弧轨道的半径R；（3）A在小车上滑动过程中产生的热量Q（计算结果可含有μ）．【答案】（1）4m/s（2）0.32m(3)当满足0.1≤μ<0.2，Q1μ；当满足0.2≤μ≤0.3时=10时，1mAv121(mAM)v222【解析】【分析】（1）弹簧恢复到自然长度时，根据动量守恒定律和能量守恒定律求解两物体的速度；（2）根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧轨道的半径R；（3）根据动量守恒定律和能量关系求解恰好能共速的临界摩擦力因数的值，然后讨论求解热量Q.【详解】（1）

3、设弹簧恢复到自然长度时A、B的速度分别为vA、vB，由动量守恒定律：0=mAvAmBvB由能量关系：EP=1mAvA21mBvB222解得vA=2m/s；vB=4m/s（2）设B经过d点时速度为vd，在d点：mBgmBvd2R由机械能守恒定律：1mBvB2=1mBvd2mBg2R22解得R=0.32m（3）设μ=1μv,由动量守恒定律：时A恰好能滑到小车左端，其共同速度为mAvA=(mAM)v由能量关系：1mAgL1mAvA21mAMv222解得μ1=0.2讨论：（ⅰ）当满足0.1≤μ<0时.2，A和小车不共速，A将从小车左端滑落，产生的热量为Q1mAgL10（J）

4、（ⅱ）当满足0.2≤μ≤0.A3和小车能共速，产生的热量为时，Q11mAv121mAMv2，解得Q2=2J222．如图所示,半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg的小滑块(可视为质点)静止在A点.一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动,经B点进入圆轨道经测量,D、B间的距离重力加速度,沿圆轨道运动到最高点C,并从C点水平飞出,落在水平面上的D点.s1=10m,A、B间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数,.求:(1)滑块通过C点时的速度大小;(2)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;(3)滑块在A点

5、受到的瞬时冲量的大小.【答案】（1）（2）45N（3）【解析】【详解】（1）设滑块从C点飞出时的速度为vc，从C点运动到D点时间为t滑块从C点飞出后，做平抛运动，竖直方向：2R=gt2水平方向：s1=vct解得：vc=10m/s（2）设滑块通过B点时的速度为vB，根据机械能守恒定律mvB2=mvc2+2mgR解得：vB=10m/s设在B点滑块受轨道的压力为N，根据牛顿第二定律：N-mg=m解得：N=45N（3）设滑块从A点开始运动时的速度为vA，根据动能定理；-μmgs2=mvB2-mvA2解得：vA=16.1m/s设滑块在A点受到的冲量大小为I，根据动量定理I=m

6、vA解得：I=8.1kg?m/s；【点睛】本题综合考查动能定理、机械能守恒及牛顿第二定律，在解决此类问题时，要注意分析物体运动的过程，选择正确的物理规律求解．3．如图所示，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

7、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：a1mgsin45mgcos45gsin45+°μgco