高中物理生活中的圆周运动解析版汇编.docx

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1、高中物理生活中的圆周运动解析版汇编一、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点为圆弧轨道的最低点，求：（取sin37

2、°=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】(1)小球恰好通过D点时，重力提

3、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小球做减速运动时：mgma2可得：a22m

4、/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，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，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

5、析】【分析】【详解】（1）小球恰好过最高点D，有：mgmvD2r解得：vD2m/s（2）从B到D，由动能定理：mg(Rr)1mvD21mvB222设小球在B点受到轨道支持力为N，由牛顿定律有：2NmgmvBRNB=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．水平面上有一竖直放置长H＝1.3m两点，PQ间距离为d＝0.3m，一质量为的杆PO，一长L＝0.9m的轻细绳两端系在杆上m＝1.0kg的小环套

6、在绳上。杆静止时，小环靠在P、Q杆上，细绳方向竖直；当杆绕竖直轴以角速度ω旋转时，如图所示，小环与Q点等高，细绳恰好被绷断。重力加速度g＝10m／s2，忽略一切摩擦。求：（1）杆静止时细绳受到的拉力大小T；（2）细绳断裂时杆旋转的角速度大小ω；（3）小环着地点与O点的距离D。【答案】（1）5N（2）53rad/s（3）1.6m【解析】【详解】（1）杆静止时环受力平衡，有2T＝mg得：T＝5N（2）绳断裂前瞬间，环与Q点间距离为r，有r2＋d2＝（L－r）2环到两系点连线的夹角为θdr，有sin，cosLrLr绳的弹力为T1，有T1sinθ＝mg2T1cosθ＋T1＝

7、mωr得53rad/s（3）绳断裂后，环做平抛运动，水平方向s＝vt竖直方向：Hd1gt22环做平抛的初速度：v＝ωr小环着地点与杆的距离：D2＝r2＋s2得D＝1.6m【点睛】本题主要是考查平抛运动和向心力的知识，解答本题的关键是掌握向心力的计算公式，能清楚向心力的来源即可。4．如图所示，一质量M=4kg的小车静置于光滑水平地面上，左侧用固定在地面上的销钉挡住。小车上表面由光滑圆弧轨道BC和水平粗糙轨道CD组成，BC与CD相切于C，圆弧BC所对圆心角θ＝37°，圆弧半径R=2.25m，滑动摩擦因数μ=0.48。质