高考物理曲线运动模拟试题及解析.docx

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1、高考物理曲线运动模拟试题及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切．BC为圆弧轨道的直径．3O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，sinα=，一质量为m5的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零．重力加速度大小为g．求：（1）水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；（2）小球到达A点时动量的大小；（3）小球从C点落至水平

2、轨道所用的时间．【答案】（1）5gR（2）m23gR（3）35R225g【解析】试题分析本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力．解析（1）设水平恒力的大小为F0，小球到达C点时所受合力的大小为F．由力的合成法则有F0tan①mgF2(mg)2F02②设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得v2Fm③R由①②③式和题给数据得F03mg④4v5gR⑤2（2）设小球到达A点的速度大小为v1，作CDPA，交PA于D点，由几何关系得DARsin⑥CDR(1cos）⑦由动能定理

3、有mgCDF0DA1mv21mv12⑧22由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A点的动量大小为pmv1m23gR⑨2（3）小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g．设小球在竖直方向的初速度为v，从C点落至水平轨道上所用时间为t．由运动学公式有vt1gt2CD⑩2vvsin由⑤⑦⑩式和题给数据得35Rtg5点睛小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型，此题将小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动有机结合，经典创新．2．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

4、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)v0s2g0(3)T1s2g星=g04HL[1]mg0442(HL)L【解析】【分析】【详解】（1）由万有引力等于向心力可知Mmv2GR2mRGMmmgR2v2可得gR则g星＝1g04（2）由平抛运动的规律：HL1g星t22sv0ts2g0解得v0HL4（3）由牛顿定律，在最

5、低点时：Tmg星＝mv2L11s2mg0解得：TL)L42(H【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．3．如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上放着A、B两个物块，转盘中心O处固定一力传感器，它们之间用细线连接．已知mAmB1kg两组线长均为L0.25m．细线能承受的最大拉力均为Fm8N．A与转盘间的动摩擦因数为10.5，B与转盘间的动摩擦因数为20.1，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两物块和力传感器均视为质

6、点，转盘静止时细线刚好伸直，传感器的读数为零．当转盘以不同的角速度勾速转动时，传感器上就会显示相应的读数F，g取10m/s2．求：（1）当AB间细线的拉力为零时，物块B能随转盘做匀速转动的最大角速度；（2）随着转盘角速度增加，OA间细线刚好产生张力时转盘的角速度；（3）试通过计算写出传感器读数F随转盘角速度变化的函数关系式，并在图乙的坐标系中作出F2图象．【答案】（1）12rad/s（2）222rad/s（3）m252rad/s2【解析】对于B，由B与转盘表面间最大静摩擦力提供向心力，由向心力公式有：2mBg2mB12L代入数据计算得出：12rad/s（2

7、）随着转盘角速度增加，OA间细线中刚好产生张力时，设AB间细线产生的张力为T，有：1mAgTmA22LT2mBg2mB22L代入数据计算得出：222rad/s（3）①当28rad2/s2时，F0②当28rad2/s2，且AB细线未拉断时，有：F1mAgTmA2LT2mBg2mB2LT8N所以：F326；8rad2/s2218rad2/s24③当218时，细线AB断了，此时A受到的静摩擦力提供A所需的向心力，则有：1mAgmAw2L所以：18rad2/s2220rad2/s2时，F0当220rad2/s2时，有F1mAgmA2LF8N所以：F125；20ra

8、d2/s2252rad2/s24若F252rad2/s2Fm8N时