高中物理曲线运动专项训练100(附答案)含解析.docx

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1、高中物理曲线运动专项训练100(附答案)含解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．一质量M=0.8kg的小物块，用长l=0.8m的细绳悬挂在天花板上，处于静止状态．一质量m=0.2kg的粘性小球以速度v0=10m/s水平射向小物块，并与物块粘在一起，小球与小物块相互作用时间极短可以忽略．不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2．求：（1）小球粘在物块上的瞬间，小球和小物块共同速度的大小；（2）小球和小物块摆动过程中，细绳拉力的最大值；（3）小球和小物块摆动过程中所能达到的最大高度．【答案】（1）v共=2.0m/s（2）F=15N(

2、3)h=0.2m【解析】（1）因为小球与物块相互作用时间极短，所以小球和物块组成的系统动量守恒．mv0(Mm)v共得:v共=2.0m/s（2）小球和物块将以v共开始运动时，轻绳受到的拉力最大，设最大拉力为F，F(Mm)g(Mm)v共2L得:F15N（3）小球和物块将以v共为初速度向右摆动，摆动过程中只有重力做功，所以机械能守恒，设它们所能达到的最大高度为h，根据机械能守恒：（m+M)gh1(mM)v共22解得:h0.2m综上所述本题答案是:（1）v共=2.0m/s（2）F=15N(3)h=0.2m点睛:（1）小球粘在物块上，动量守

3、恒．由动量守恒，得小球和物块共同速度的大小．（2）对小球和物块合力提供向心力，可求得轻绳受到的拉力（3）小球和物块上摆机械能守恒．由机械能守恒可得小球和物块能达到的最大高度．2．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B上，木板小球A静止在木板B上圆形轨道的左侧．一质量为B固定在水平地面上，一个质量为m的子弹以速度v0水平射入小球并停3m留在其中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为R，木板B和圆形轨道总质量为12m，重力加速度为g，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求：(1)子弹射入小球的过程中

4、产生的内能；(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力；(3)为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围．32mv02(3)v042gR或45gRv082gR【答案】(1)mv0(2)16mg4R8【解析】本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题．(1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：mv0(m3m)v1由能量守恒定律得：Q1mv0214mv1222代入数值解得：Q3mv028(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式2(m3m)v

5、1得F1(m3m)gR以木板为对象受力分析得F212mgF1根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F2木板对水平面的压力的大小F216mgmv024R(3)小球不脱离圆形轨有两种可能性：①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R由机械能守恒定律得：1m3mv12m3mgR2解得：v042gR②若小球能通过圆形轨道的最高点小球能通过最高点有：(m3m)v(m3m)gR22由机械能守恒定律得：1(m3m)v122(m3m)gR1(m3m)v2222代入数值解得：v045gR要使木板不会在竖直方向上跳起，木板对球的压力：F312mg在最

6、高点有：F3(m3m)g(m3m)vR23由机械能守恒定律得：1(m3m)v122(m3m)gR1(m3m)v3222解得：v082gR综上所述为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，子弹速度的范围是v042gR或45gRv082gR3．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，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9

7、s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

8、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：mgsin45mgcos45gsin45+°μgcos45＝°82m/s2a1m小球沿斜面向下滑动的加速度：mgsin45mgcos45gsi