高考物理专题汇编物理生活中的圆周运动(一)含解析.docx

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1、高考物理专题汇编物理生活中的圆周运动(一)含解析一、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

2、)L【解析】【分析】【详解】（1）由万有引力等于向心力可知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，粗糙水平地面与半径为R=0.4m的粗糙半圆轨道BCD相连接，且在同一竖直平面内，O是BC

3、D的圆心，BOD在同一竖直线上．质量为m=1kg的小物块在水平恒力F=15N的作用下，从A点由静止开始做匀加速直线运动，当小物块运动到B点时撤去F，小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点，已知A、B间的距离为3m，小物块与地面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2．求：（1）小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小．（2）小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离【答案】（1）160N（2）0.82m【解析】【详解】（1）小物块在水平面上从A运动到B过程中，根据动能定理，有：12-0（F-μmg）xAB=mvB2在B点，以物块为研究对象

4、，根据牛顿第二定律得：NmgmvB2R联立解得小物块运动到B点时轨道对物块的支持力为：N=160N由牛顿第三定律可得，小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小为：N′=N=160N（2）因为小物块恰能通过D点，所以在D点小物块所受的重力等于向心力，即：mgmvD2R可得：vD=2m/s设小物块落地点距B点之间的距离为x，下落时间为t，根据平抛运动的规律有：x=vDt，2R=1gt22解得：x=0.8m则小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离l2x0.82m3．如图甲所示，轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在水平地面上，在其顶端将一质量为5

5、m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为L．现将该弹簧水平放置，如图乙所示．一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接．AB是长度为5L的水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD在竖直方向上．物块P与AB间的动摩擦因数0.5，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度为L处，然后释放P，P开始沿轨道运动，重力加速度为g．（1）求当弹簧压缩至长度为L时的弹性势能Ep；（2）若P的质量为m，求物块离开圆轨道后落至AB上的位置与B点之间的距离；（3）为使物块P滑上圆轨道后又能沿圆轨道滑回，求物块P的质量取值范围．【答案】(1)

6、EPmgL(2)S22L(3)5mM5m5＃32【解析】【详解】（1）由机械能守恒定律可知：弹簧长度为L时的弹性势能为（2）设P到达B点时的速度大小为，由能量守恒定律得：设P到达D点时的速度大小为，由机械能守恒定律得：物体从D点水平射出，设P落回到轨道AB所需的时间为S22L（3）设P的质量为M，为使P能滑上圆轨道，它到达B点的速度不能小于零得5mgL4MgLM5m2要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C，得1MvB2MgL2Ep1MvB24MgL24．如图，AB为倾角37的光滑斜面轨道，BP为竖直光滑圆弧轨道，圆心角

7、为143、半径R0.4m，两轨道相切于B点，P、O两点在同一竖直线上，轻弹资一端固定在A点另一自由端在斜面上C点处，现有一质量m0.2kg的小物块（可视为质点）在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D点后（不栓接）静止释放，恰能沿轨道到达P点，已知CD0.2m、sin370.6、cos370.8，g取10m/s2．求：（1）物块经过P点时的速度大小vp；（2）若BC1.0m，弹簧在D点时的弹性势能EP；（3）为保证物块沿原轨道返回，BC的长度至少多大．【答案】（1）2m/s(2)32.8J(3)2.0m【解析】【详解】（1）物块恰好能到达最高点P，由重力提供

8、圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：v2pmg=mR解得：vPgR100.42m/s（2）物块从D到P的过程，由机械能守恒