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时间:2020-12-20
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1、最新高中物理曲线运动提高训练一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.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BCD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【
2、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:(F-μmg)xAB1B2=mv-02在B点,以物块为研究对象,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:2mgmvDR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
3、之间的距离l2x0.82m2.如图所示,在竖直平面内有一绝缘“”AB、CD型杆放在水平向右的匀强电场中,其中水平且足够长,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、μ2=0.80,电场力Eq=3mg/4,重力加速度为1=0.25g,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=4
4、R,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:Nmgv2mR解得N=5.5mg(2)在物理最高点F:tanqEmg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,
5、小球速度减为零后不会返回,则:-1mgx2mgx1-qE(x-x1)mg2R01mv022sxRx1解得:s(44)R3.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
6、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22mvB=mvc+2mgR解得:vB=10m/s设在B点滑块受轨道的压力为解得:N=45NN,根据牛顿第二定律:N-mg=m(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
7、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.4.如图所示,一根长为0.1m的细线,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
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