物理高考物理生活中的圆周运动练习题含解析.docx

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1、【物理】物理高考物理生活中的圆周运动练习题含解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．光滑水平面AB与竖直面内的圆形导轨在B点连接，导轨半径R＝0.5m，一个质量m＝2kg的小球在A处压缩一轻质弹簧，弹簧与小球不拴接．用手挡住小球不动，此时弹簧弹性势能Ep＝49J，如图所示．放手后小球向右运动脱离弹簧，沿圆形轨道向上运动恰能通过最高点C，g取10m/s2．求：(1)小球脱离弹簧时的速度大小；(2)小球从B到C克服阻力做的功；(3)小球离开C点后落回水平面时的动能大小．【答案】（1）7m/s（2

2、）24J（3）25J【解析】【分析】【详解】(1)根据机械能守恒定律Ep＝1mv12?①212Ep＝7m/s②v＝m(2)由动能定理得－mg·2R－Wf＝1mv221mv12③22小球恰能通过最高点，故mgmv22④R由②③④得Wf＝24J(3)根据动能定理：mg2REk1mv222解得：Ek25J故本题答案是：（1）7m/s（2）24J（3）25J【点睛】(1)在小球脱离弹簧的过程中只有弹簧弹力做功,根据弹力做功与弹性势能变化的关系和动能定理可以求出小球的脱离弹簧时的速度v;(2)小球从B到C的过

3、程中只有重力和阻力做功,根据小球恰好能通过最高点的条件得到小球在最高点时的速度,从而根据动能定理求解从B至C过程中小球克服阻力做的功;(3)小球离开C点后做平抛运动,只有重力做功,根据动能定理求小球落地时的动能大小2．如图所示，在光滑的圆锥体顶部用长为的细线悬挂一质量为的小球，因锥体固定在水平面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为线在水平面内做匀速圆周运动，小球静止时细线与母线给好平行，已知，物体绕轴，重力加速度g取若北小球运动的角速度，求此时细线对小球的拉力大小。【答案】【解析】【

4、分析】根据牛顿第二定律求出支持力为零时，小球的线速度的大小，从而确定小球有无离开圆锥体的斜面，若离开锥面，根据竖直方向上合力为零，水平方向合力提供向心力求出线对小球的拉力大小。【详解】若小球刚好离开圆锥面，则小球所受重力与细线拉力的合力提供向心力，有：此时小球做圆周运动的半径为：解得小球运动的角速度大小为：代入数据得：若小球运动的角速度为：小球对圆锥体有压力，设此时细线的拉力大小为F，小球受圆锥面的支持力为，则水平方向上有：竖直方向上有：联立方程求得：【点睛】解决本题的关键知道小球圆周运动向心力

5、的来源，结合牛顿第二定律进行求解，根据牛顿第二定律求出临界速度是解决本题的关键。3．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AB通过竖直圆轨道最高点E，然后与发生碰撞并粘在一起．若的质量是A的k倍，BB、与传送带的动摩擦因

6、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．【答案】（1）6J（2）0.25m（3）①W2k1J②Wk22k152k1【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

7、并代入数据解得：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；mAv1141m/s⑤；解得：v2mB13mA由能量转化与守恒定律可得：1212QmAv1mAmBv2⑥，代入数据解得Q=6J；2⑦2（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，

8、2解得：k＜1，传送带对它们所做的功为：WmAmBgL2k1J；（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Wk；21【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