物理曲线运动模拟试题及解析.docx

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1、（物理）物理曲线运动模拟试题及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动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大；（2）小球初速度

2、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，从开始到F点克服摩

3、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．如图所示，一质量M=4kg的小车静置于光滑水平地面上，左侧用固定在地面上的销钉挡住。小车上表面由光滑圆弧轨道BC和水平粗糙轨道CD组成，BC与CD相切于C，圆弧BC所对圆心角θ＝37°，圆弧半径R=2.25m，滑动摩擦因数μ=0.48。质量m=1kg的小物块从某一高度处的A点以v0＝4m/s

4、的速度水平抛出，恰好沿切线方向自B点进入圆弧轨道，最终与小车保持相对静止。取g＝10m/s2，sin37°=0.6，忽略空气阻力，求:（1）A、B间的水平距离；（2）物块通过C点时，轨道对物体的支持力；（3）物块与小车因摩擦产生的热量。【答案】（1）1.2m（2）FN25.1N（3）13.6J【解析】【详解】（1）物块从A到B由平抛运动的规律得:gttanθ=v0x=v0t得x=1.2m（2）物块在B点时，由平抛运动的规律得：v0vBcos物块在小车上BC段滑动过程中，由动能定理得：mgR(1－cosθ)＝1mvC2－1mvB222在

5、C点对滑块由牛顿第二定律得FNmgmvC2R联立以上各式解得：FN25.1N（3）根据牛顿第二定律，对滑块有μmg＝ma1，对小车有μmg＝Ma2当滑块相对小车静止时，两者速度相等，即vC－a1t1＝a2t1由以上各式解得t134s，6此时小车的速度为v＝a2t1＝34m/s51212物块在CD段滑动过程中由能量守恒定律得：mvC＝（M＋m）v+Q22解得：Q=13.6J3．如图甲所示，长为4m的水平轨道AB与半径为R=1m的竖直半圆弧管道BC在B处平滑连接，一质量为1kg可看作质点的滑块静止于A点，某时刻开始受水平向右的力F作用开始

6、运动，从B点进入管道做圆周运动，在C点脱离管道BC，经0.2s又恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰。已知F的大小随位移变化的关系如图乙所示，滑块与AB间的动摩擦因数为μ=0.3，取g=10m/s2。求：（1）滑块在C点的速度大小；（2）滑块经过B点时对管道的压力；（3）滑块从A到C的过程中因摩擦而产生的热量。【答案】(1)2m/s(2)106N，方向向下(3)38J【解析】(1)滑块从C离开后做平抛运动，由题意知：又：解得：vC=2m/s(2)滑块从A到B的过程中，由动能定理得：设在B点物块受到的支持力为N，由牛顿第二定律有：滑块对圆弧

7、管道的压力，由牛顿第三定律有：联立以上方程，解得：=106N，方向向下；(3)滑块从A到B的过程中因摩擦产生的热量：12J滑块从B到C的过程中，由能量守恒定律有：又：综上解得：Q=38J。点睛：本题是一道力学综合题，分析清楚滑块运动过程是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、动能定理与能量守恒定律即可解题。4．如图所示,粗糙水平地面与半径R1.6m的光滑半圆轨道BCD在B点平滑连接,O点是半圆轨道BCD的圆心,,(可视为质B、O、D三点在同一竖直线上质量m2kg的小物块点)静止在水平地面上的A点.某时刻用一压缩弹簧(未画出)将小物块沿A

8、B方向水平弹出,小物块经过B点时速度大小为10m/s(不计空气阻力).已知xAB10m,小物块与水平地面间的动摩擦因数=0.2,重力加速度大小g10m/s2.求：(1)压缩弹簧的弹性势能；(2)小物块运动到半圆轨道最高点