物理曲线运动专项及解析.docx

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1、（物理）物理曲线运动专项及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如图所示，质量为M4kg的平板车P的上表面离地面高h0.2m，质量为m1kg的小物块Q（大小不计，可视为质点）位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平地面上，一不可伸长的轻质细绳长为R0.9m，一端悬于Q正上方高为R处，另一端系一质量也为m的小球（大小不计，可视为质点）。今将小球拉至悬线与竖直方向成60o角由静止释放，小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短，且无机械能损失。已知Q离开平板车时速度大小v11m/s，Q与P之间的动摩擦因数0.2，重力加速度g10m/s2，计算：(1)小球与Q碰撞前瞬间，细绳拉力T的大小；(2)平板车P的

2、长度L；(3)小物块Q落地时与小车的水平距离s。【答案】(1)20N；(2)1.75m；(3)0.1m。【解析】【详解】(1)设小球与Q碰前瞬间的速度为v0，小球在下摆过程中，由动能定理有：mgR(1cos60)1mv022在最低点有：Tmgm解得：v02Rv0=gR=3m/s、T＝20N(2)小球与Q碰撞后，设小球与Q的速度分别为v′和v，在碰撞过程中由动量守恒和能量0Q守恒有：mv0mv0mvQ1mv021mv021mvQ2222解得：vQ＝3m/s设Q离开平板车时P的速度为v2，Q与P组成的系统动量守恒和能量守恒有：mvQ＝mv1＋Mv21mvQ21mv121Mv22mgL222解得：

3、v2＝0.5m/s、L＝1.75m(3)Q脱离P后做平抛运动，设做平抛运动的时间为t，则：h1gt22解得：t＝0.2sQ落地时二者相距：s＝(v1－v2)t＝0.1m2．如图所示，BC为半径r22m竖直放置的细圆管，O为细圆管的圆心，在圆管的末5端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ＝0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m＝0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球过C点时速度大小不变，小球冲出C点后经过9s再次回到C点。（g＝10m/s2）求：8（1）小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多大？（2）小球第一次过C点时轨道对小球的支持力大小

4、为多少？（3）若将BC段换成光滑细圆管，其他不变，仍将小球从A点以v0水平抛出，且从小球进入圆管开始对小球施加了一竖直向上大小为5N的恒力，试判断小球在BC段的运动是否为匀速圆周运动，若是匀速圆周运动，求出小球对细管作用力大小；若不是匀速圆周运动则说明理由。【答案】（1）2m/s（2）20.9N（3）52N【解析】【详解】（1）小球从A运动到B为平抛运动，有：rsin45°＝v0tgt在B点有：tan45°v0解以上两式得：v0＝2m/s（2）由牛顿第二定律得：小球沿斜面向上滑动的加速度：mgsin45mgcos452m/s2a1gsin45+°μgcos45＝°8m小球沿斜面向下滑动的加速度

5、：mgsin45mgcos45gsin45﹣°μgcos45°＝22m/s2a2m设小球沿斜面向上和向下滑动的时间分别为t1、t2，由位移关系得：1a1t121a2t22229又因为：t1+t2s8解得：t133s，t2s84小球从C点冲出的速度：vC＝a1t1＝32m/s在C点由牛顿第二定律得：N﹣mg＝mvC2r解得：N＝20.9N（3）在B点由运动的合成与分解有：vBv022m/ssin45因为恒力为5N与重力恰好平衡，小球在圆管中做匀速圆周运动。设细管对小球作用力大小为F由牛顿第二定律得：F＝mvB2r解得：F＝52N由牛顿第三定律知小球对细管作用力大小为52N，3．如图所示，一根长为

6、0.1m的细线，一端系着一个质量是0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，当小球的转速增加到原转速的3倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来大40N．求：（1）线断裂的瞬间，线的拉力；（2）这时小球运动的线速度；（3）如果桌面高出地面0.8m，线断裂后小球沿垂直于桌子边缘的方向水平飞出去落在离桌面的水平距离．【答案】（1）线断裂的瞬间，线的拉力为45N；（2）线断裂时小球运动的线速度为5m/s；（3）落地点离桌面边缘的水平距离2m．【解析】【分析】【详解】(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用;重力mg、桌面弹力FN和细线的拉力F,重力m

7、g和弹力FN平衡，线的拉力提供向心力，有：FN=F=mω2R，设原来的角速度为ω0,线上的拉力是F0,加快后的角速度为ω,线断时的拉力是F1，则有：2F1:F0=ω2:0=9:1，又F1=F0+40N，所以F0=5N,线断时有：F1=45N.(2)设线断时小球的线速度大小为v,由F1v2=m，R代入数据得：v=5m/s.(3)由平抛运动规律得小球在空中运动的时间为：t=2h20.8s=0.4s，g