高中物理生活中的圆周运动的基本方法技巧及练习题及练习题(含答案)及解析.docx

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1、高中物理生活中的圆周运动的基本方法技巧及练习题及练习题(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,半径为l,质量为m的小球与两根不可伸长的轻绳a,b连接,两轻绳的另一端分4别固定在一根竖直光滑杆的A,B两点上.已知A,B两点相距为l,当两轻绳伸直后A、B两点到球心的距离均为l,重力加速度为g．（1）装置静止时,求小球受到的绳子的拉力大小T；（2）现以竖直杆为轴转动并达到稳定（轻绳a,b与杆在同一竖直平面内）．①小球恰好离开竖直杆时,竖直杆的角速度0多大?②轻绳b伸直时,竖直杆的角速度多大？【答案】(1)415015g2gT15mg(2

2、)①ω=2②15ll【解析】【详解】(1)设轻绳a与竖直杆的夹角为α15cos4对小球进行受力分析得mgTcos解得：T415mg15(2)①小球恰好离开竖直杆时，小球与竖直杆间的作用力为零。可知小球做圆周运动的半径为lr=4mgtanm02r解得:ω0=215g15l②轻绳b刚伸直时，轻绳a与竖直杆的夹角为60°，可知小球做圆周运动的半径为rlsin60mgtan60m2r解得:2gω=l轻绳b伸直时，竖直杆的角速度2gl2．如图所示，一质量为m的小球C用轻绳悬挂在O点，小球下方有一质量为2m的平板车B静止在光滑水平地面上，小球的位置比车板略高，一质量为m

3、的物块A以大小为v0的初速度向左滑上平板车，此时A、C间的距离为d，一段时间后，物块A与小球C发生碰撞，碰撞时两者的速度互换，且碰撞时间极短，已知物块与平板车间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，若A碰C之前物块与平板车已达共同速度，求：（1）A、C间的距离d与v0之间满足的关系式；（2）要使碰后小球C能绕O点做完整的圆周运动，轻绳的长度l应满足什么条件？【答案】（1）；（2）【解析】（1）A碰C前与平板车速度达到相等，设整个过程A的位移是x，由动量守恒定律得由动能定理得：解得满足的条件是（2）物块A与小球C发生碰撞，碰撞时两者的速度互换，C以速度v开始做

4、完整的圆周运动，由机械能守恒定律得小球经过最高点时，有解得【名师点睛】A碰C前与平板车速度达到相等，由动量守恒定律列出等式；A减速的最大距离为d，由动能定理列出等式，联立求解。A碰C后交换速度，C开始做完整的圆周运动，由机械能守恒定律和C通过最高点时的最小向心力为mg，联立求解。3．如图所示，轨道ABCD的AB段为一半径R＝0.2m的光滑1/4圆形轨道，BC段为高为h＝5m的竖直轨道，CD段为水平轨道．一质量为0.2kg的小球从A点由静止开始下滑，到达B点时速度的大小为2m/s，离开B点做平抛运动(g＝10m/s2)，求：(1)小球离开B点后，在CD轨道上

5、的落地点到C点的水平距离；(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力大小；(3)如果在BCD轨道上放置一个倾角θ＝45°的斜面(如图中虚线所示)，那么小球离开B点后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置距离B点有多远．如果不能，请说明理由．【答案】(1)2m(2)6N(3)能落到斜面上，第一次落在斜面上的位置距离B点1.13m【解析】①.小球离开B点后做平抛运动，h1gt22xvBt解得：x2m所以小球在CD轨道上的落地点到C的水平距离为2m②.在圆弧轨道的最低点B，设轨道对其支持力为N2由牛二定律可知：NmgmvBR代入数据，解得N3N故球到

6、达B点时对圆形轨道的压力为3N③．由①可知，小球必然能落到斜面上根据斜面的特点可知，小球平抛运动落到斜面的过程中，其下落竖直位移和水平位移相等vBt1gt2，解得：t0.4s2则它第一次落在斜面上的位置距B点的距离为S2vBt0.82m．4．如图所示，在光滑水平桌面EAB上有质量为m＝2kg的小球P和质量为M＝1kg的小球Q，P、Q之间压缩一轻弹簧(轻弹簧与两小球不拴接)，桌面边缘E处放置一质量也为M＝1kg的橡皮泥球S，在B处固定一与水平桌面相切的光滑竖直半圆形轨道。释放被压缩的轻弹簧，P、Q两小球被轻弹簧弹出，小球P与弹簧分离后进入半圆形轨道，恰好能够通过

7、半圆形轨道的最高点C；小球Q与弹簧分离后与桌面边缘的橡皮泥球S碰撞后合为一体飞出，落在水平地面上的D点。已知水平桌面高为h＝0.2m，D点到桌面边缘的水平距离为x＝0.2m，重力加速度为g＝10m/s2，求：(1)小球P经过半圆形轨道最低点B时对轨道的压力大小NB′；(2)小球Q与橡皮泥球S碰撞前瞬间的速度大小vQ；(3)被压缩的轻弹簧的弹性势能Ep。【答案】(1)120N(2)2m/s(3)3J【解析】【详解】（1）小球P恰好能通过半圆形轨道的最高点C，则有2mg＝mvCR解得vC＝gR对于小球P，从B→C，由动能定理有－2mgR＝1mvC2－1mvB22

8、2解得vB＝5gR在B点有2NB－mg