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时间:2020-12-20
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1、【物理】物理试卷分类汇编物理生活中的圆周运动(及答案)一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1.如图所示,在竖直平面内有一绝缘“”型杆放在水平向右的匀强电场中,其中AB、CD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,电场力Eq=3mg/4,重力加速度为1=0.25、μ2=0.80g,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
2、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=4R,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:Nmgmv2R解得N=5.5mg(2)在物理最高点qEF:tanmg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
3、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,小球速度减为零后不会返回,则:-1mgx2mgx1-qE(x-x1)mg2R01mv022sxRx1解得:s(44)R2.光滑水平面AB与一光滑半圆形轨道在B点相连,轨道位于竖直面内,其半径为R,一个质量为m的物块静止在水平面上,现向左推物块使其压紧弹簧,然后放手,物块在弹力作用下获得一速度,当它经B点进入半圆形轨道瞬间,对轨道的压力为其重力的9倍,之后向上运动经C点再落回到水平面,重力加速度为g
4、.求:(1)弹簧弹力对物块做的功;(2)物块离开C点后,再落回到水平面上时距B点的距离;(3)再次左推物块压紧弹簧,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则弹簧弹性势能的取值范围为多少?【答案】(1)(2)4R(3)或【解析】【详解】(1)由动能定理得W=在B点由牛顿第二定律得:9mg-mg=m解得W=4mgR(2)设物块经C点落回到水平面上时距B点的距离为S,用时为t,由平抛规律知S=vct2R=gt2从B到C由动能定理得联立知,S=4R(3)假设弹簧弹性势能为EP,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则物块可能在圆轨道的上升
5、高度不超过半圆轨道的中点,则由机械能守恒定律知EP≤mgR若物块刚好通过C点,则物块从B到C由动能定理得物块在C点时mg=m则联立知:EP≥mgR.综上所述,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则弹簧弹性势能的取值范围为EP≤mgR或EP≥mgR.3.如图所示,高为L的倾斜直轨道AB、CD与水平面的夹角均为53°,分别与竖直平面内的光滑圆弧轨道相切于B、D两点,圆弧的半径也为L。质量为m的小滑块从A点由静止下滑后,经轨道CD后返回,再次冲上轨道AB至速度为零时,相对于水平线BD的高度为L。已知滑块与轨道AB间的动摩擦因数μ1=0.5,重力加
6、速度为g,(取6sin530.8,cos530.6)求:(1)求滑块第一次经过B点的速度大小;(2)滑块第一次经过圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小;(3)滑块与轨道CD间的动摩擦因数μ。2【答案】(1)5gL(2)61mg(3)276220123【解析】【详解】(1)AB由动能定理:mgL(1mgcos53o)Lsin53o1mvB20215gL2vB45gL2(2)B到最低点由动能定理得:mgL(1cos53o)1mv21mvB222在最低点由牛顿第二定律得:Nmgmv2LN61mg20所以,对轨道的压力为61mg20(3)从B到CD斜
7、面的最高点由动能定理得:mgsin532mgcos53x01mvB22从CD斜面最高点到停止位置由动能定理得:(mgsin53o2mgcos53o)x(mgsin53o1mgcos53o)L1006sin53o7621234.如图所示,物体A置于静止在光滑水平面上的平板小车B的左端,物体在A的上方O点用细线悬挂一小球C(可视为质点),线长L=0.8m.现将小球C拉至水平无初速度释放,并在最低点与物体A发生水平正碰,碰撞后小球C反弹的速度为2m/s.已知A、B、C的质量分别为mA=4kg、mB=8kg和mC=1kg,A、B间的动摩擦因数μ=0.
8、2,A、C碰撞时间极短,且只碰一次,取重力加速度g=10m/s2.(1)求小球C与物体A碰撞前瞬间受到细线的拉力大小;(2)求A、C碰撞后瞬间A的速度大小;(3)若
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