高中物理曲线运动专项训练及答案.docx

《高中物理曲线运动专项训练及答案.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高中物理曲线运动专项训练及答案一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B上，木板B固定在水平地面上，一个质量为3m小球A静止在木板B上圆形轨道的左侧．一质量为m的子弹以速度v0水平射入小球并停留在其中，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

2、，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围．32mv0242gR或45gRv082gR【答案】(1)mv0(2)16mg(3)v084R【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(m3m)v12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

3、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(m3m)v在最高点有：F3(m3m)gR23由机械能守恒定律得：1(m3m)v122(m3m)gR1(m3m

4、)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45gRv082gR2．如图所示，光滑轨道CDEF是一“过山车”的简化模型，最低点D处入、出口不重合，E点是半径为R0.32m的竖直圆轨道的最高点，DF部分水平，末端F点与其右侧的水平传送带平滑连接，传送带以速率v=1m/s逆时针匀速转动，水平部分长度L=1m．物块B静止在水平面的最右端F处．质量为mA1kg的物块A从轨道上某点由静止释放，恰好通过竖直圆轨道最高点E，然后与B发生碰撞并粘在一起．若B的质量是A的k倍

5、，A、B与传送带的动摩擦因数都为0.2，物块均可视为质点，物块A与物块B的碰撞时间极短，取g10m/s2．求：（1）当k3时物块A、B碰撞过程中产生的内能；（2）当k=3时物块A、B在传送带上向右滑行的最远距离；（3）讨论k在不同数值范围时，A、B碰撞后传送带对它们所做的功W的表达式．k22k15【答案】（1）6J（2）0.25m（3）①W2k1J②W12k【解析】（1）设物块A在E的速度为v0，由牛顿第二定律得：mAgmAv02①，R设碰撞前A的速度为v1．由机械能守恒定律得：2mAgR1mAv021mAv12②，22联立并代入数据

6、解得：v14m/s③；设碰撞后A、B速度为v2，且设向右为正方向，由动量守恒定律得mAv1mAm2v2④；解得：v2mAv1141m/s⑤；mAmB13由能量转化与守恒定律可得：Q1mAv121mAmBv22⑥，代入数据解得Q=6J⑦；22（2）设物块AB在传送带上向右滑行的最远距离为s，由动能定理得：mAmBgs1mAmBv22⑧，代入数据解得s0.25m⑨；2（3）由④式可知：v2mAv14m/s⑩；mAmB1k（i）如果A、B能从传送带右侧离开，必须满足1mAmBv22mAmBgL，2解得：k＜1，传送带对它们所做的功为：WmA

7、mBgL2k1J；（ii）（I）当v2v时有：k3，即AB返回到传送带左端时速度仍为v2；由动能定理可知，这个过程传送带对AB所做的功为：W=0J，（II）当0k时，AB沿传送带向右减速到速度为零，再向左加速，当速度与传送带速度相等时与传送带一起匀速运动到传送带的左侧．在这个过程中传送带对AB所做的功为W1mAmBv21mAmBv22，22k22k15解得Wk1；2【点睛】本题考查了动量守恒定律的应用，分析清楚物体的运动过程是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、动量守恒定律、动能定理即可解题；解题时注意讨论，否则会漏解．A恰好通过最高

8、点E，由牛顿第二定律求出A通过E时的速度，由机械能守恒定律求出A与B碰撞前的速度，A、B碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律求出碰撞过程产生的内能，应用动能定理求出向右滑行的最大距离．根据A、B速度与传送