高中物理生活中的圆周运动解题技巧及练习题(含答案).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(含答案)一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘3.2m处放着一质量为0.1kg的小铁球（可看作质点），铁球与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2．现用水平向右推力F=1.0N作用于铁球，作用一段时间后撤去。铁球继续运动，到达水平桌面边缘A点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道，碰撞过程速度不变，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D．已知∠BOC=37°，A、B、C、D四点在同一竖直平面内，水平桌面离B端的竖直高度H=0.45m，圆弧轨道半径R=0.5m，C点为圆弧轨道的最

2、低点，求：（取sin37°=0.6，cos37=0°.8）(1)铁球运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小vD；(2)若铁球以vC=5.15m/s的速度经过圆弧轨道最低点C，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小FC；（计算结果保留两位有效数字）(3)铁球运动到B点时的速度大小vB；(4)水平推力F作用的时间t。【答案】(1)铁球运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小为5m/s；(2)若铁球以vC=5.15m/s的速度经过圆弧轨道最低点C，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小为6.3N；(3)铁球运动到B点时的速度大小是5m/s；(4)水平推力F作用的时间是0.6s。【解析】【详解】

3、(1)小球恰好通过D点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得：mvD2mgR可得：vD5m/s(2)小球在C点受到的支持力与重力的合力提供向心力，则：代入数据可得：F=6.3N由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力：FC=F=6.3NFmgmvC2R(3)小球从A点到B点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有：2ghvy2得：vy=3m/svy3小球沿切线进入圆弧轨道，则：vB5m/ssin370.6(4)小球从A点到B点的过程中做平抛运动，水平方向的分速度不变，可得：vAvBcos3750.84m/s小球在水平面上做加速运动时：Fmgma1可得：a18m/s2小

4、球做减速运动时：mgma2可得：a22m/s2由运动学的公式可知最大速度：vma1t；vAvma2t2又：xvmtvmvAt222联立可得：t0.6s2．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；

5、（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ω0,线上的拉力是F0,加快后的角速度为ω,线断时的拉力是F1，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：2h

6、20.8t=s=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，光滑轨道CDEF是一“过山车”的简化模型，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，恰好通过竖直圆轨道最高点E，然后与B发生碰撞并粘在一起．若B的质量是A的k倍，A、B与传送带的动摩擦因数都为0.2，物块均可视为质点

7、，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