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时间:2020-12-20
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1、高考物理曲线运动及其解题技巧及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.如图所示,倾角为45的粗糙平直导轨与半径为r的光滑圆环轨道相切,切点为b,整个轨道处在竖直平面内.一质量为速下滑进入圆环轨道,接着小滑块从最高点m的小滑块从导轨上离地面高为H=3ra水平飞出,恰好击中导轨上与圆心的d处无初O等高的c点.已知圆环最低点为e点,重力加速度为g,不计空气阻力.求:(1)小滑块在a点飞出的动能;()小滑块在e点对圆环轨道压力的大小;(3)小滑块与斜轨之间的动摩擦因数.(计算结果可以保留根号)【答案】(1)142mgr;()′;()Ek2=6mg2
2、F314【解析】【分析】【详解】(1)小滑块从a点飞出后做平拋运动:水平方向:2rvat竖直方向:r1gt22解得:vagr小滑块在a点飞出的动能Ek1mva21mgr22(2)设小滑块在e点时速度为vm,由机械能守恒定律得:1mvm21mva2mg2r22在最低点由牛顿第二定律:Fmgmvm2r由牛顿第三定律得:F′=F解得:F′=6mg(3)bd之间长度为L,由几何关系得:L221r从d到最低点e过程中,由动能定理mgHmgcosL1mvm22解得42142.如图所示,在竖直平面内有一倾角θ=37°的传送带BC.已知传送带沿顺时针方向运行的速度v=4m/s,B、C两点
3、的距离L=6m。一质量m=0.2kg的滑块(可视为质点)从传送带上端B点的右上方比B点高h=0.45m处的A点水平抛出,恰好从B点沿BC方向滑人传送带,滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,取重力加速度g=10m/s2,sin37=°0.6,cos37°=0.8。求:(1)滑块水平抛出时的速度v0;(2)在滑块通过传送带的过程中,传送带和滑块克服摩擦力做的总功W.【答案】(1)v0=4m/s(2)W=8J【解析】【详解】(1)滑块做平抛运动在B点时竖直方向的分速度为:平抛后恰好沿BC方向滑人传送带,可知B点的平抛速度方向与传送带平行,由几何关系及速度分解有:解得:(2)滑
4、块在B点时的速度大小为滑块从B点运动到C点过程中,由牛顿第二定律有:可得加速度设滑块到达C点时的速度大小为vC,有:解得:此过程所经历的时间为:故滑块通过传送带的过程中,以地面为参考系,滑块的位移x1=L=6m,传送带的位移x2=vt=4m;传送带和滑块克服摩擦力所做的总功为:代入数据解得:【点睛】此题需注意两点,(1)要利用滑块沿BC射入来求解滑块到B点的速度;(2)计算摩擦力对物体做的功时要以地面为参考系来计算位移。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
5、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;(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=1.2m(2)物块在B点时,由平抛运动的规律得:v0v
6、Bcos物块在小车上BC段滑动过程中,由动能定理得:11mgR(1-cosθ)=mvC2-mvB222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,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
7、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)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
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