高考物理专题汇编曲线运动(一)及解析.docx

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1、高考物理专题汇编曲线运动(一)及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动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

2、(HL)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，BC为半径r22m竖直放置的细圆管，O为细圆管的圆心，

3、在圆管的末5端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ＝0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m＝0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球过C点时速度大小不变，小球冲出C点后经过9s再次回到C点。（g＝10m/s2）求：8（1）小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多大？（2）小球第一次过C点时轨道对小球的支持力大小为多少？（3）若将BC段换成光滑细圆管，其他不变，仍将小球从A点以v0水平抛出，且从小球进入圆管开始对小球施加了一竖直向上大小为5N的恒力，试判断小球在BC段的运

4、动是否为匀速圆周运动，若是匀速圆周运动，求出小球对细管作用力大小；若不是匀速圆周运动则说明理由。【答案】（1）2m/s（2）20.9N（3）52N【解析】【详解】（1）小球从A运动到B为平抛运动，有：rsin45°＝v0tgt在B点有：tan45°v0解以上两式得：v0＝2m/s（2）由牛顿第二定律得：小球沿斜面向上滑动的加速度：a1mgsin45mgcos45gsin45+°μgcos45＝°82m/s2m小球沿斜面向下滑动的加速度：a2mgsin45mgcos45gsin45﹣°μgcos45°＝22m/s2m设小球

5、沿斜面向上和向下滑动的时间分别为t1、t2，由位移关系得：1a1t121a2t22229又因为：t1+t2s8解得：t133s，t2s84小球从C点冲出的速度：vC＝a1t1＝32m/s在C点由牛顿第二定律得：N﹣mg＝mvC2r解得：N＝20.9N（3）在B点由运动的合成与分解有：vBv022m/ssin45因为恒力为5N与重力恰好平衡，小球在圆管中做匀速圆周运动。设细管对小球作用力大小为F由牛顿第二定律得：F＝mvB2r解得：F＝52N由牛顿第三定律知小球对细管作用力大小为52N，3．如图所示，一根长为0.1m的细线

6、，一端系着一个质量是0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，当小球的转速增加到原转速的3倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来大40N．求：（1）线断裂的瞬间，线的拉力；（2）这时小球运动的线速度；（3）如果桌面高出地面0.8m，线断裂后小球沿垂直于桌子边缘的方向水平飞出去落在离桌面的水平距离．【答案】（1）线断裂的瞬间，线的拉力为45N；（2）线断裂时小球运动的线速度为5m/s；（3）落地点离桌面边缘的水平距离2m．【解析】【分析】【详解】(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力

7、作用;重力mg、桌面弹力FN和细线的拉力F,重力mg和弹力FN平衡，线的拉力提供向心力，有：FN=F=mω2R，设原来的角速度为ω0,线上的拉力是F0,加快后的角速度为ω,线断时的拉力是F1，则有：2F1:F0=ω2:0=9:1，又F1=F0+40N，所以F0=5N,线断时有：F1=45N.(2)设线断时小球的线速度大小为v,由F1v2=m，R代入数据得：v=5m/s.(3)由平抛运动规律得小球在空中运动的时间为：t=2h20.8s=0.4s，g10则落地点离桌面的水平距离为：x=vt=5×0.4=2m.4．如图所示，一

8、轨道由半径R2m的四分之一竖直圆弧轨道AB和水平直轨道BC在B点平滑连接而成．现有一质量为m1Kg的小球从A点正上方R处的O点由静止释放，小2球经过圆弧上的B点时，轨道对小球的支持力大小FN18N，最后从C点水平飞离轨道，落到水平地面上的P点.已知B点与地面间的高度h3.2m，小球与BC段轨道间的动摩擦因数0.2，小