高中物理生活中的圆周运动解题技巧及练习题.docx

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1、高中物理生活中的圆周运动解题技巧及练习题一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．已知某半径与地球相等的星球的第一宇宙速度是地球的1倍．地球表面的重力加速度2为g．在这个星球上用细线把小球悬挂在墙壁上的钉子O上，小球绕悬点O在竖直平面内做圆周运动．小球质量为m，绳长为L，悬点距地面高度为H．小球运动至最低点时，绳恰被拉断，小球着地时水平位移为S求：(1)星球表面的重力加速度？(2)细线刚被拉断时，小球抛出的速度多大？(3)细线所能承受的最大拉力？【答案】(1)1(2)s2g0(3)T1s2g星=gv0[1]mg04HL4042(HL

2、)L【解析】【分析】【详解】（1）由万有引力等于向心力可知GMmmv2R2RGMmmgR2v2可得gR则g星＝1g04（2）由平抛运动的规律：HL1g星t22sv0t解得vs2g004HL2（3）由牛顿定律，在最低点时：Tmg星＝mvL解得：T11s2mg042(HL)L【点睛】本题考查了万有引力定律、圆周运动和平抛运动的综合，联系三个问题的物理量是重力加速度g0；知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键．2．光滑水平面AB与竖直面内的圆形导轨在B点连接，导轨半径R＝0.5m，一个质量m＝2kg的

3、小球在A处压缩一轻质弹簧，弹簧与小球不拴接．用手挡住小球不动，此时弹簧弹性势能Ep＝49J，如图所示．放手后小球向右运动脱离弹簧，沿圆形轨道向上运动恰能通过最高点C，g取10m/s2．求：(1)小球脱离弹簧时的速度大小；(2)小球从B到C克服阻力做的功；(3)小球离开C点后落回水平面时的动能大小．【答案】（1）7m/s（2）24J（3）25J【解析】【分析】【详解】(1)根据机械能守恒定律12Ep＝mv1?①v1＝2Ep＝7m/s②m(2)由动能定理得－mg·2R－Wf＝1mv221mv12③22小球恰能通过最高点，故mgmv22④R由②

4、③④得Wf＝24J(3)根据动能定理：mg2REk1mv222解得：Ek25J故本题答案是：（1）7m/s（2）24J（3）25J【点睛】(1)在小球脱离弹簧的过程中只有弹簧弹力做功,根据弹力做功与弹性势能变化的关系和动能定理可以求出小球的脱离弹簧时的速度v;(2)小球从B到C的过程中只有重力和阻力做功,根据小球恰好能通过最高点的条件得到小球在最高点时的速度,从而根据动能定理求解从B至C过程中小球克服阻力做的功;(3)小球离开C点后做平抛运动,只有重力做功,根据动能定理求小球落地时的动能大小3．如图所示，光滑轨道CDEF是一“过山车”的简

5、化模型，最低点D处入、出口不重合，E点是半径为R0.32m的竖直圆轨道的最高点，DF部分水平，末端F点与其右侧的水平传送带平滑连接，传送带以速率v=1m/s逆时针匀速转动，水平部分长度L=1m．物块B静止在水平面的最右端F处．质量为mA1kg的物块A从轨道上某点由静止释放，恰好AB通过竖直圆轨道最高点E，然后与发生碰撞并粘在一起．若的质量是A的k倍，BB、与传送带的动摩擦因数都为0.2，物块均可视为质点，物块A与物块B的碰撞时间极短，取g10m/s2．求：（1）当k3时物块A、B碰撞过程中产生的内能；（2）当k=3时物块A、B在传送带上向

6、右滑行的最远距离；（3）讨论k在不同数值范围时，A、B碰撞后传送带对它们所做的功W的表达式．【答案】（1）6J（2）0.25m（3）①W2k1J②Wk22k152k1【解析】（1）设物块A在E的速度为v0，由牛顿第二定律得：mAgmAv02①，R设碰撞前A的速度为v1．由机械能守恒定律得：2mAgR1mAv021mAv12②，22联立并代入数据解得：v14m/s③；设碰撞后A、B速度为v2，且设向右为正方向，由动量守恒定律得mAv1mAm2v2④；mAv111m/s⑤；解得：v24mAmB13由能量转化与守恒定律可得：Q1mAv121mA

7、mBv22⑥，代入数据解得Q=6J⑦；22（2）设物块AB在传送带上向右滑行的最远距离为s，由动能定理得：mAmBgs1mAmBv22⑧，代入数据解得s0.25m⑨；2（3）由④式可知：v2mAv14mAmB1m/s⑩；k（i）如果A、B能从传送带右侧离开，必须满足1mAmBv22mAmBgL，2解得：k＜1，传送带对它们所做的功为：WmAmBgL2k1J；（ii）（I）当v2v时有：k3，即AB返回到传送带左端时速度仍为v2；由动能定理可知，这个过程传送带对AB所做的功为：W=0J，（II）当0k时，AB沿传送带向右减速到速度为零，再向

8、左加速，当速度与传送带速度相等时与传送带一起匀速运动到传送带的左侧．在这个过程中传送带对AB所做的功为W1mAmBv21mAmBv22，22k22k15；解得Wk12【点睛】本题考查了动量守恒