高考物理生活中的圆周运动解题技巧及练习题.docx

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1、高考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)L【解析】【分析】【详解】（1）由万有引力等于向心力

2、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．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

3、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°ABCD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°=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

4、)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】mvD2(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：mgR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/

5、svBvy3小球沿切线进入圆弧轨道，则：sin375m/s0.6(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/s2由运动学的公式可知最大速度：vma1t；vAvma2t2又：xvmtvmvAt222联立可得：t0.6s3．水平面上有一竖直放置长H＝1.3m的杆PO，一长L＝0.9m的轻细绳两端系在杆上P、Q两点，PQ间距离为d＝0.3m，一质量为m＝1.0kg的小环套在绳上。杆静止时，小环靠在杆上，细绳方向竖直；当

6、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＝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：H

7、d1gt22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，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道，外圆ABCD光滑，内圆的上半部分B′C′粗D糙′，下半部分B′A′光D′．一质量滑m=0.2kg的小球从轨道的最低点A处以初速度v0向右运动，球的直径略小于