高中物理二轮复习专项训练物理生活中的圆周运动及解析.docx

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1、高中物理二轮复习专项训练物理生活中的圆周运动及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点．D点位于水平桌面最右端，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R＝0.45m的圆环剪去左上角127°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离为R，P点到桌面右侧边缘的水平距离为1.5R．若用质量m1＝0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点，用同种材料、质量为m2＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点后其位移与时间的关系为x＝4t﹣2t2

2、，物块从D点飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道．g＝10m/s2，求：（1）质量为m2的物块在D点的速度；（2）判断质量为m2＝0.2kg的物块能否沿圆轨道到达M点：（3）质量为m2＝0.2kg的物块释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功.【答案】（1）2.25m/s（2）不能沿圆轨道到达M点（3）2.7J【解析】【详解】（1）设物块由D点以初速度vD做平抛运动，落到P点时其竖直方向分速度为：vy2gR2100.45m/s＝3m/svy4tan53°vD3所以：vD＝2.25m/s（2）物块在内轨道做圆周运动，在最高点有临界速度，则mg＝mv2，R解得：vgR32m/

3、s2物块到达P的速度：vPvD2vy2322.252m/s＝3.75m/s若物块能沿圆弧轨道到达M点，其速度为vM，由D到M的机械能守恒定律得：1m2vM21m2vP2m2g1cos53R22可得：vM20.3375，这显然是不可能的，所以物块不能到达M点（3）由题意知x＝4t-2t2，物块在桌面上过B点后初速度vB＝4m/s，加速度为：a4m/s2则物块和桌面的摩擦力：m2gm2a可得物块和桌面的摩擦系数:0.4质量m1＝0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点，由能量守恒可弹簧压缩到C点具有的弹性势能为：Epm1gxBC0质量为m2＝0

4、.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点时，由动能定理可得：Epm2gxBC1m2vB22可得，xBC2m在这过程中摩擦力做功：W1m2gxBC1.6J由动能定理，B到D的过程中摩擦力做的功：W21m2vD21m2v0222代入数据可得：W2＝-1.1J质量为m2＝0.2kg的物块释放后在桌面上运动的过程中摩擦力做的功WW1W22.7J即克服摩擦力做功为2.7J.2．如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上放着A、B两个物块，转盘中心O处固定一力传感器，它们之间用细线连接．已知mAmB1kg两组线长均为L0.25m．细线能承受的最大拉力均为Fm8N．A与转盘间的

5、动摩擦因数为10.5，B与转盘间的动摩擦因数为20.1，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两物块和力传感器均视为质点，转盘静止时细线刚好伸直，传感器的读数为零．当转盘以不同的角速度勾速转动时，传感器上就会显示相应的读数F，g取10m/s2．求：（1）当AB间细线的拉力为零时，物块B能随转盘做匀速转动的最大角速度；（2）随着转盘角速度增加，OA间细线刚好产生张力时转盘的角速度；（3）试通过计算写出传感器读数F随转盘角速度变化的函数关系式，并在图乙的坐标系中作出F2图象．【答案】（1）12rad/s（2）222rad/s（3）m252rad/s2【解析】对于B，由B与转盘表面

6、间最大静摩擦力提供向心力，由向心力公式有：2mBg2mB12L代入数据计算得出：12rad/s（2）随着转盘角速度增加，OA间细线中刚好产生张力时，设AB间细线产生的张力为T，有：1mAgTmA22LT2mBg2mB22L代入数据计算得出：222rad/s（3）①当28rad2/s2时，F0②当28rad2/s2，且AB细线未拉断时，有：F1mAgTmA2LT2mBg2mB2LT8N所以：F326；8rad2/s2218rad2/s24③当218时，细线AB断了，此时A受到的静摩擦力提供A所需的向心力，则有：1mAgmAw2L所以：18rad2/s2220rad2/s2时，

7、F0当220rad2/s2时，有F1mAgmA2LF8N所以：F125；20rad2/s2252rad2/s24若FF8N时，角速度为：252rad2/s2mm做出F2的图象如图所示；点睛：此题是水平转盘的圆周运动问题，解决本题的关键正确地确定研究对象，搞清向心力的来源，结合临界条件，通过牛顿第二定律进行求解．3．如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道，外圆ABCD光滑，内圆的上半部分B′C′粗D糙′，下半部分B′A′光D滑．一质量′m=0.2kg的小球从轨道的最低点A处以初速度v0向右运动，球的直径