高中物理生活中的圆周运动专项训练及答案及解析.docx

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1、高中物理生活中的圆周运动专项训练及答案及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，在竖直平面内有一绝缘“”型杆放在水平向右的匀强电场中，其中AB、CD水平且足够长，光滑半圆半径为R，质量为m、电量为+q的带电小球穿在杆上，从距B点x=5.75R处以某初速v0开始向左运动．已知小球运动中电量不变，小球与AB、CD间动摩擦因数分别为μ，电场力Eq=3mg/4，重力加速度为1=0.25、μ2=0.80g，sin37=0°.6，cos37°=0.8．求：（1）若小球初速度v0=4gR，则小球运动到半圆上B点时受到的

2、支持力为多大；（2）小球初速度v0满足什么条件可以运动过C点；（3）若小球初速度v=4gR，初始位置变为x=4R，则小球在杆上静止时通过的路程为多大．【答案】（1）5.5mg（2）v04gR（3）44R【解析】【分析】【详解】（1）加速到B点：-1mgxqEx1mv21mv0222在B点：Nmgmv2R解得N=5.5mg（2）在物理最高点qEF：tanmg解得α=370；过F点的临界条件：vF=0从开始到F点：-1mgxqE(xRsin)mg(RRcos)01mv022解得v04gR可见要过C点的条件为：v04gR（3）由

3、于x=4R<5.75R，从开始到F点克服摩擦力、克服电场力做功均小于（2）问，到F点时速度不为零，假设过C点后前进x1速度变为零，在CD杆上由于电场力小于摩擦力，小球速度减为零后不会返回，则：-1mgx2mgx1-qE(x-x1)mg2R01mv022sxRx1解得：s(44)R2．如图所示,半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg的小滑块(可视为质点)静止在A点.一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动,经B点进入圆轨道,沿圆轨道运动到最高点C,并从C点水平飞出,落在水平面上

4、的D点.经测量,D、B间的距离s1=10m,A、B间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数重力加速度.求:,(1)滑块通过C点时的速度大小;(2)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;(3)滑块在A点受到的瞬时冲量的大小.【答案】（1）（2）45N（3）【解析】【详解】（1）设滑块从C点飞出时的速度为vc，从C点运动到D点时间为t滑块从C点飞出后，做平抛运动，竖直方向：2R=gt2水平方向：s1=vct解得：vc=10m/s（2）设滑块通过B点时的速度为vB，根据机械能守恒定律mvB2=mvc2+2mgR解得

5、：vB=10m/s设在B点滑块受轨道的压力为N，根据牛顿第二定律：N-mg=m解得：N=45N（3）设滑块从A点开始运动时的速度为22vA，根据动能定理；-μmgs2=mvB-mvA解得：vA=16.1m/s设滑块在A点受到的冲量大小为I，根据动量定理I=mvA解得：I=8.1kg?m/s；【点睛】本题综合考查动能定理、机械能守恒及牛顿第二定律，在解决此类问题时，要注意分析物体运动的过程，选择正确的物理规律求解．3．如图所示，半径为R的四分之三圆周轨道固定在竖直平面内，O为圆轨道的圆心，D为圆轨道的最高点，圆轨道内壁

6、光滑，圆轨道右侧的水平面BC与圆心等高．质量为m的小球从离B点高度为h处（3R2h3R）的A点由静止开始下落，从B点进入圆轨道，重力加速度为g）．（1）小球能否到达D点？试通过计算说明；（2）求小球在最高点对轨道的压力范围；（3）通过计算说明小球从D点飞出后能否落在水平面BC上，若能，求落点与B点水平距离d的范围．【答案】（1）小球能到达D点；（2）0F3mg；（3）21Rd221R【解析】【分析】【详解】（1）当小球刚好通过最高点时应有：mgmvD2R由机械能守恒可得：mghRmvD22联立解得h33R

7、h3R，小球能到达D点；R，因为h的取值范围为22（2）设小球在D点受到的压力为F，则mvD2FmgRmvD2mghR2联立并结合h的取值范围3Rh3R解得：0F3mg2据牛顿第三定律得小球在最高点对轨道的压力范围为：0F3mg（3）由（1）知在最高点D速度至少为vDmingR此时小球飞离D后平抛，有：R1gt22xminvDmint联立解得xmin2RR，故能落在水平面BC上，当小球在最高点对轨道的压力为3mg时，有：mg3mgmvD2maxR解得vDmax2gR小球飞离D后平抛R1gt2，2xmaxvDmaxt联立解得

8、xmax22R故落点与B点水平距离d的范围为：21Rd221R4．如图所示，水平传送带AB长L=4m，以v0=3m/s的速度顺时针转动，半径为R=0.5m的光滑半圆轨道BCD与传动带平滑相接于B点，将质量为m=1kg的小滑块轻轻放在传送带的左端．已，知小滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.3，取g=1