高考物理生活中的圆周运动的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析.docx

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1、高考物理生活中的圆周运动的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．光滑水平面AB与一光滑半圆形轨道在B点相连，轨道位于竖直面内，其半径为R，一个质量为m的物块静止在水平面上，现向左推物块使其压紧弹簧，然后放手，物块在弹力作用下获得一速度，当它经B点进入半圆形轨道瞬间，对轨道的压力为其重力的9倍，之后向上运动经C点再落回到水平面，重力加速度为g.求：(1)弹簧弹力对物块做的功；(2)物块离开C点后，再落回到水平面上时距B点的距离；(3)再次左推物块压紧弹簧，要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道，则弹簧弹性势能的取

2、值范围为多少？【答案】(1)（2）4R（3）或【解析】【详解】（1）由动能定理得W＝在B点由牛顿第二定律得：9mg－mg＝m解得W＝4mgR（2）设物块经C点落回到水平面上时距B点的距离为S，用时为t，由平抛规律知S=vct2R=gt2从B到C由动能定理得联立知，S=4R（3）假设弹簧弹性势能为ＥＰ，要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道，则物块可能在圆轨道的上升高度不超过半圆轨道的中点，则由机械能守恒定律知ＥＰ≤mgR若物块刚好通过C点，则物块从B到C由动能定理得物块在C点时mg＝m则联立知：ＥＰ≥mgR.综上所述，要使物块在半圆轨道上运动时不

3、脱离轨道，则弹簧弹性势能的取值范围为ＥＰ≤mgR或ＥＰ≥mgR.2．如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过0.3s后又恰好与倾0R1m，小球可看作质点且其质量为角为45的斜面垂直相碰．已知半圆形管道的半径为m1kg，g10m/s2，求：（1）小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离；（2）小球通过管道上B点时对管道的压力大小和方向．【答案】（1）0.9m；（2）1N【解析】【分析】（1）根据平抛运动时间求得在C点竖直分速度，然后由速度方向求得v，即可根据平

4、抛运动水平方向为匀速运动求得水平距离；（2）对小球在B点应用牛顿第二定律求得支持力NB的大小和方向．【详解】（1）根据平抛运动的规律，小球在C点竖直方向的分速度vy=gt=10m/s水平分速度vx=vytan450=10m/s则B点与C点的水平距离为：x=vxt=10m（2）根据牛顿运动定律，在B点v2NB+mg=mR解得NB=50N根据牛顿第三定律得小球对轨道的作用力大小N,=NB=50N方向竖直向上【点睛】该题考查竖直平面内的圆周运动与平抛运动，小球恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰到是解题的关键，要正确理解它的含义．要注意小球经过B点时，管道对小球

5、的作用力可能向上，也可能向下，也可能没有，要根据小球的速度来分析．3．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。质量m=1kg的小物块从某一高度处的A点以v0＝4m/s的速度水平抛出，恰好沿切线方向自B点进入圆弧轨道，最终与小车保持相对静止。取g＝10m/s2，sin37°=0.6，忽略空气阻力，求:（1）A、B间的水平距离；（2）物块通过C点时，轨道对物体的支持力

6、；（3）物块与小车因摩擦产生的热量。【答案】（1）1.2m（2）FN25.1N（3）13.6J【解析】【详解】（1）物块从A到B由平抛运动的规律得:gttanθ=v0x=v0t得x=1.2mv0（2）物块在B点时，由平抛运动的规律得：vBcos1物块在小车上BC段滑动过程中，由动能定理得：mgR(1－cosθ)＝22mvC－122mvB在C点对滑块由牛顿第二定律得FNmgmvC2R联立以上各式解得：FN25.1N（3）根据牛顿第二定律，对滑块有μmg＝ma1，对小车有μmg＝Ma2当滑块相对小车静止时，两者速度相等，即vC－a1t1＝a2t1由以上各

7、式解得t134s，6此时小车的速度为v＝a2t1＝34m/s51212物块在CD段滑动过程中由能量守恒定律得：mvC＝（M＋m）v+Q22解得：Q=13.6J4．如图所示，竖直平面内有一光滑的直角细杆MON，其中ON水平，OM竖直，两个小物块A和B分别套在OM和ON杆上，连接AB的轻绳长为L=0.5m，．现将直角杆MON绕过OM的轴O1O2缓慢地转动起来．已知A的质量为m1=2kg，重力加速度g取10m/s2。（1）当轻绳与OM的夹角θ=37°时，求轻绳上张力F。（2）当轻绳与OM的夹角θ=37°时，求物块B的动能EkB。（3）若缓慢增大直角杆转速，使轻绳

8、与OM的夹角θ由37°缓慢增加到53°，求这个过程中直角杆对A和B