高中物理曲线运动练习题及答案及解析
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高考必备物理曲线运动技巧全解及练习题(含答案)含解析一、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v 0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μ1=0.25、μ2=0.80,电场力Eq=3mg/4,重力加速度为g ,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)若小球初速度v 0=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v 0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)04v gR >(3)()44R π+ 【解析】 【分析】 【详解】(1)加速到B 点:221011-22mgx qEx mv mv μ-=- 在B 点:2v N mg m R-=解得N=5.5mg(2)在物理最高点F :tan qE mgα=解得α=370;过F 点的临界条件:v F =0从开始到F 点:2101-(sin )(cos )02mgx qE x R mg R R mv μαα-+-+=- 解得04v gR =可见要过C 点的条件为:04v gR >(3)由于x=4R<5.75R ,从开始到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x 1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:2121101--(-)202mgx mgx qE x x mg R mv μμ--⋅=-1s x R x π=++解得:(44)s R π=+2.如图所示,带有14光滑圆弧的小车A 的半径为R ,静止在光滑水平面上.滑块C 置于木板B 的右端,A 、B 、C 的质量均为m ,A 、B 底面厚度相同.现B 、C 以相同的速度向右匀速运动,B 与A 碰后即粘连在一起,C 恰好能沿A 的圆弧轨道滑到与圆心等高处.则:(已知重力加速度为g ) (1)B 、C 一起匀速运动的速度为多少?(2)滑块C 返回到A 的底端时AB 整体和C 的速度为多少?【答案】(1)023v gR =(2)123gRv =253gR v =【解析】本题考查动量守恒与机械能相结合的问题.(1)设B 、C 的初速度为v 0,AB 相碰过程中动量守恒,设碰后AB 总体速度u ,由02mv mu =,解得02v u =C 滑到最高点的过程: 023mv mu mu +='222011123222mv mu mu mgR +⋅=+'⋅ 解得023v gR =(2)C 从底端滑到顶端再从顶端滑到底部的过程中,满足水平方向动量守恒、机械能守恒,有01222mv mu mv mv +=+22220121111222222mv mu mv mv +⋅=+⋅ 解得:123gRv =253gR v =3.如图所示,光滑的水平地面上停有一质量,长度的平板车,平板车左端紧靠一个平台,平台与平板车的高度均为,一质量的滑块以水平速度从平板车的左端滑上平板车,并从右端滑离,滑块落地时与平板车的右端的水平距离。
高中物理曲线运动试题经典及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.光滑水平轨道与半径为R 的光滑半圆形轨道在B 处连接,一质量为m 2的小球静止在B 处,而质量为m 1的小球则以初速度v 0向右运动,当地重力加速度为g ,当m 1与m 2发生弹性碰撞后,m 2将沿光滑圆形轨道上升,问:(1)当m 1与m 2发生弹性碰撞后,m 2的速度大小是多少?(2)当m 1与m 2满足21(0)m km k =>,半圆的半径R 取何值时,小球m 2通过最高点C 后,落地点距离B 点最远。
【答案】(1) 2m 1v 0/(m 1+m 2) (2) R =v 02/2g (1+k )2 【解析】 【详解】(1)以两球组成的系统为研究对象, 由动量守恒定律得:m 1v 0=m 1v 1+m 2v 2, 由机械能守恒定律得:12m 1v 02=12m 1v 12+12m 2v 22, 解得:102122m v v m m =+;(2)小球m 2从B 点到达C 点的过程中, 由动能定理可得:-m 2g ×2R =12m 2v 2′2-12m 2v 22, 解得:2221002212224()4()41m v vv v gR gR gR m m k'=-=-=-++小球m 2通过最高点C 后,做平抛运动,竖直方向:2R =12gt 2, 水平方向:s =v 2′t ,解得:22024()161v Rs R k g=-+, 由一元二次函数规律可知,当2022(1)v R g k =+时小m 2落地点距B 最远.2.如图所示,光滑水平面AB 与竖直面内的半圆形导轨在B 点相接,导轨半径为R .一个质量为m 的物体将弹簧压缩至A 点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧,当它经过B 点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点.试求:(1)弹簧开始时的弹性势能.(2)物体从B点运动至C点克服阻力做的功.(3)物体离开C点后落回水平面时的速度大小.【答案】(1)3mgR (2)0.5mgR (3)52 mgR【解析】试题分析:(1)物块到达B点瞬间,根据向心力公式有:解得:弹簧对物块的弹力做的功等于物块获得的动能,所以有(2)物块恰能到达C点,重力提供向心力,根据向心力公式有:所以:物块从B运动到C,根据动能定理有:解得:(3)从C点落回水平面,机械能守恒,则:考点:本题考查向心力,动能定理,机械能守恒定律点评:本题学生会分析物块在B点的向心力,能熟练运用动能定理,机械能守恒定律解相关问题.3.如图所示,用绝缘细绳系带正电小球在竖直平面内运动,已知绳长为L,重力加速度g,小球半径不计,质量为m,电荷q.不加电场时,小球在最低点绳的拉力是球重的9倍。
高考物理曲线运动的基本方法技巧及练习题及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.如图,光滑轨道abcd 固定在竖直平面内,ab 水平,bcd 为半圆,在b 处与ab 相切.在直轨道ab 上放着质量分别为m A =2kg 、m B =1kg 的物块A 、B (均可视为质点),用轻质细绳将A 、B 连接在一起,且A 、B 间夹着一根被压缩的轻质弹簧(未被拴接),其弹性势能E p =12J .轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量M =2kg 、长L =0.5m 的小车,小车上表面与ab 等高.现将细绳剪断,之后A 向左滑上小车,B 向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d 处.已知A 与小车之间的动摩擦因数µ满足0.1≤µ≤0.3,g 取10m /s 2,求(1)A 、B 离开弹簧瞬间的速率v A 、v B ; (2)圆弧轨道的半径R ;(3)A 在小车上滑动过程中产生的热量Q (计算结果可含有µ).【答案】(1)4m/s (2)0.32m(3) 当满足0.1≤μ<0.2时,Q 1=10μ ;当满足0.2≤μ≤0.3时,22111()22A A m v m M v -+ 【解析】 【分析】(1)弹簧恢复到自然长度时,根据动量守恒定律和能量守恒定律求解两物体的速度; (2)根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧轨道的半径R ;(3)根据动量守恒定律和能量关系求解恰好能共速的临界摩擦力因数的值,然后讨论求解热量Q. 【详解】(1)设弹簧恢复到自然长度时A 、B 的速度分别为v A 、v B , 由动量守恒定律:0=A A B B m v m v - 由能量关系:2211=22P A A B B E m v m v -解得v A =2m/s ;v B =4m/s(2)设B 经过d 点时速度为v d ,在d 点:2dB B v m g m R=由机械能守恒定律:22d 11=222B B B B m v m v m g R +⋅ 解得R=0.32m(3)设μ=μ1时A 恰好能滑到小车左端,其共同速度为v,由动量守恒定律:=()A A A m v m M v +由能量关系:()2211122A A A A m gL m v m M v μ=-+ 解得μ1=0.2讨论:(ⅰ)当满足0.1≤μ<0.2时,A 和小车不共速,A 将从小车左端滑落,产生的热量为110A Q m gL μμ== (J )(ⅱ)当满足0.2≤μ≤0.3时,A 和小车能共速,产生的热量为()22111122A A Q m v m M v =-+,解得Q 2=2J2.如图所示,在风洞实验室中,从A 点以水平速度v 0向左抛出一个质最为m 的小球,小球抛出后所受空气作用力沿水平方向,其大小为F ,经过一段时间小球运动到A 点正下方的B 点 处,重力加速度为g ,在此过程中求(1)小球离线的最远距离; (2)A 、B 两点间的距离; (3)小球的最大速率v max .【答案】(1)202mv F(2)22022m gv F (3)2220 4v F m g F +【解析】 【分析】(1)根据水平方向的运动规律,结合速度位移公式和牛顿第二定律求出小球水平方向的速度为零时距墙面的距离;(2)根据水平方向向左和向右运动的对称性,求出运动的时间,抓住等时性求出竖直方向A 、B 两点间的距离;(3)小球到达B 点时水平方向的速度最大,竖直方向的速度最大,则B 点的速度最大,根据运动学公式结合平行四边形定则求出最大速度的大小; 【详解】(1)将小球的运动沿水平方向沿水平方向和竖直方向分解 水平方向:F =m a x v 02=2a x x m解得:202m mv x F= (2)水平方向速度减小为零所需时间01xv t a = 总时间t =2t 1竖直方向上:22202212m gv y gt F== (3)小球运动到B 点速度最大 v x =v 0 V y =gt222220max 4x y v v v v F m g F==++【点睛】解决本题的关键将小球的运动的运动分解,搞清分运动的规律,结合等时性,运用牛顿第二定律和运动学公式进行求解.3.如图所示,在竖直平面内有一倾角θ=37°的传送带BC .已知传送带沿顺时针方向运行的速度v =4 m/s ,B 、C 两点的距离L =6 m 。
高中物理曲线运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.如图所示,水平屋顶高H=5 m,围墙高h=3.2 m,围墙到房子的水平距离L=3 m,围墙外空地宽x=10 m,为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的空地上,g取10 m/s2.求:(1)小球离开屋顶时的速度v0的大小范围;(2)小球落在空地上的最小速度.【答案】(1)5 m/s≤v0≤13 m/s;(2)55m/s;【解析】【分析】【详解】(1)若v太大,小球落在空地外边,因此,球落在空地上,v的最大值v max为球落在空地最右侧时的平抛初速度,如图所示,小球做平抛运动,设运动时间为t1.则小球的水平位移:L+x=v max t1,小球的竖直位移:H=gt12解以上两式得v max=(L+x)=(10+3)×=13m/s.若v太小,小球被墙挡住,因此,球不能落在空地上,v的最小值v min为球恰好越过围墙的最高点P落在空地上时的平抛初速度,设小球运动到P点所需时间为t2,则此过程中小球的水平位移:L=v min t2小球的竖直方向位移:H﹣h=gt22解以上两式得v min=L=3×=5m/s因此v0的范围是v min≤v0≤v max,即5m/s≤v0≤13m/s.(2)根据机械能守恒定律得:mgH+=解得小球落在空地上的最小速度:v min′===5m/s2.如图所示,水平长直轨道AB 与半径为R =0.8m 的光滑14竖直圆轨道BC 相切于B ,BC 与半径为r =0.4m 的光滑14竖直圆轨道CD 相切于C ,质量m =1kg 的小球静止在A 点,现用F =18N 的水平恒力向右拉小球,在到达AB 中点时撤去拉力,小球恰能通过D 点.已知小球与水平面的动摩擦因数μ=0.2,取g =10m/s 2.求: (1)小球在D 点的速度v D 大小; (2)小球在B 点对圆轨道的压力N B 大小; (3)A 、B 两点间的距离x .【答案】(1)2/D v m s = (2)45N (3)2m 【解析】 【分析】 【详解】(1)小球恰好过最高点D ,有:2Dv mg m r=解得:2m/s D v = (2)从B 到D ,由动能定理:2211()22D B mg R r mv mv -+=- 设小球在B 点受到轨道支持力为N ,由牛顿定律有:2Bv N mg m R-=N B =N联解③④⑤得:N =45N (3)小球从A 到B ,由动能定理:2122B x Fmgx mv μ-= 解得:2m x =故本题答案是:(1)2/D v m s = (2)45N (3)2m 【点睛】利用牛顿第二定律求出速度,在利用动能定理求出加速阶段的位移,3.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,物体绕轴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,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。
《第五章曲线运动》试卷(答案在后面)一、单项选择题(本大题有7小题,每小题4分,共28分)1、一物体在水平面上做匀速圆周运动,下列说法正确的是()A、物体的速度大小不变,但方向不断变化,因此速度是变化的B、物体的加速度大小不变,但方向始终指向圆心,因此加速度是变化的C、物体的线速度大小不变,但角速度方向不断变化,因此角速度是变化的D、物体的向心力大小不变,但方向始终指向圆心,因此向心力是变化的2、一个物体从静止开始沿水平面做匀加速直线运动,经过一段时间后,它的速度-时间图像如下所示:根据图像,下列说法正确的是()A、物体在0~2秒内的加速度是3 m/s²B、物体在2~4秒内的加速度是-1 m/s²C、物体在0~4秒内的加速度是0 m/s²D、物体在4秒时的速度是8 m/s3、一物体在水平面内做匀速圆周运动,以下哪个物理量保持不变?A. 线速度大小B. 角速度C. 向心加速度大小D. 向心力4、一个物体做平抛运动,以下哪个说法是正确的?A. 物体的水平速度在整个运动过程中保持不变B. 物体的垂直速度在整个运动过程中保持不变C. 物体的水平位移与时间成正比D. 物体的垂直位移与时间成正比5、一个物体做匀速圆周运动时,下列说法正确的是:A. 物体的速度大小不变,方向也不变B. 物体的速度大小不变,但方向不断改变C. 物体的速度大小变化,但方向不变D. 物体的速度大小和方向都发生变化6、关于平抛运动,下列描述错误的是:A. 平抛物体在水平方向上不受力的作用,做匀速直线运动B. 平抛物体在竖直方向上受到重力作用,做自由落体运动C. 平抛运动的轨迹是一条抛物线D. 平抛物体落地的时间仅由初速度决定7、一个物体在水平面上以初速度v₀=10m/s开始做匀速圆周运动,已知圆周半径R=5m。
则该物体的向心加速度a_c为多少?A. 5 m/s²B. 10 m/s²C. 20 m/s²D. 40 m/s²二、多项选择题(本大题有3小题,每小题6分,共18分)1、关于曲线运动,以下说法正确的是:A、曲线运动的速度方向一定与曲线的切线方向相同。
高中物理曲线运动技巧(很有用)及练习题一、高中物理精讲专题测试曲线运动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 =0.5 m ,一个质量m =2 kg 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 =49 J ,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10 m/s 2.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)7/m s (2)24J (3)25J 【解析】 【分析】 【详解】(1)根据机械能守恒定律 E p =211m ?2v ① v 12Epm=7m/s ② (2)由动能定理得-mg ·2R -W f =22211122mv mv - ③ 小球恰能通过最高点,故22v mg m R= ④ 由②③④得W f =24 J(3)根据动能定理:22122k mg R E mv =-解得:25k E J =故本题答案是:(1)7/m 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,水平长直轨道AB 与半径为R =0.8m 的光滑14竖直圆轨道BC 相切于B ,BC 与半径为r =0.4m 的光滑14竖直圆轨道CD 相切于C ,质量m =1kg 的小球静止在A 点,现用F =18N 的水平恒力向右拉小球,在到达AB 中点时撤去拉力,小球恰能通过D 点.已知小球与水平面的动摩擦因数μ=0.2,取g =10m/s 2.求: (1)小球在D 点的速度v D 大小; (2)小球在B 点对圆轨道的压力N B 大小; (3)A 、B 两点间的距离x .【答案】(1)2/D v m s = (2)45N (3)2m 【解析】 【分析】 【详解】(1)小球恰好过最高点D ,有:2Dv mg m r=解得:2m/s D v = (2)从B 到D ,由动能定理:2211()22D B mg R r mv mv -+=- 设小球在B 点受到轨道支持力为N ,由牛顿定律有:2Bv N mg m R-=N B =N联解③④⑤得:N =45N (3)小球从A 到B ,由动能定理:2122B x Fmgx mv μ-= 解得:2m x =故本题答案是:(1)2/D v m s = (2)45N (3)2m 【点睛】利用牛顿第二定律求出速度,在利用动能定理求出加速阶段的位移,3.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1kg A B m m ==两组线长均为0.25m L =.细线能承受的最大拉力均为8m F N =.A 与转盘间的动摩擦因数为10.5μ=,B 与转盘间的动摩擦因数为20.1μ=,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210m/s .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ω变化的函数关系式,并在图乙的坐标系中作出2F ω-图象.【答案】(1)12/rad s ω= (2)222/rad s ω= (3)2252/m rad s ω=【解析】对于B ,由B 与转盘表面间最大静摩擦力提供向心力,由向心力公式有:2212B B m g m L μω=代入数据计算得出:12/rad s ω=(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:212A A m g T m L μω-=2222B B T m g m L μω+=代入数据计算得出:222/rad s ω= (3)①当2228/rad s ω≤时,0F =②当2228/rad s ω≥,且AB 细线未拉断时,有:21A A F m g T m L μω+-=222B B T m g m L μω+=8T N ≤所以:2364F ω=-;222228/18/rad s rad s ω≤≤ ③当218ω>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:21A A m g m w L μ≥所以:2222218/20/rad s rad s ω<≤时,0F =当22220/rad s ω>时,有21A A F m g m L μω+=8F N ≤所以:2154F ω=-;2222220/52/rad s rad s ω<≤ 若8m F F N ==时,角速度为:22252/m rad s ω=做出2F ω-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.4.图示为一过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的光滑圆形轨道组成,BC 分别是圆形轨道的最低点和最高点,其半径R=1m ,一质量m =1kg 的小物块(视为质点)从左側水平轨道上的A 点以大小v 0=12m /s 的初速度出发,通过竖直平面的圆形轨道后,停在右侧水平轨道上的D 点.已知A 、B 两点间的距离L 1=5.75m ,物块与水平轨道写的动摩擦因数μ=0.2,取g =10m /s 2,圆形轨道间不相互重叠,求:(1)物块经过B 点时的速度大小v B ; (2)物块到达C 点时的速度大小v C ;(3)BD 两点之间的距离L 2,以及整个过程中因摩擦产生的总热量Q 【答案】(1) 11/m s (2) 9/m s (3) 72J 【解析】 【分析】 【详解】(1)物块从A 到B 运动过程中,根据动能定理得:22101122B mgL mv mv μ-=- 解得:11/B v m s =(2)物块从B 到C 运动过程中,根据机械能守恒得:2211·222B C mv mv mg R =+ 解得:9/C v m s =(3)物块从B 到D 运动过程中,根据动能定理得:22102B mgL mv μ-=- 解得:230.25L m =对整个过程,由能量守恒定律有:20102Q mv =- 解得:Q=72J 【点睛】选取研究过程,运用动能定理解题.动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动.知道小滑块能通过圆形轨道的含义以及要使小滑块不能脱离轨道的含义.5.如图所示,水平实验台A 端固定,B 端左右可调,将弹簧左端与实验平台固定,右端 有一可视为质点,质量为2kg 的滑块紧靠弹簧(未与弹黄连接),弹簧压缩量不同时, 将滑块弹出去的速度不同.圆弧轨道固定在地面并与一段动摩擦因素为0.4的粗糙水平地面相切D 点,AB 段最长时,BC 两点水平距离x BC =0.9m,实验平台距地面髙度h=0.53m ,圆弧半径R=0.4m ,θ=37°,已知 sin37° =0.6, cos37° =0.8.完成下列问題:(1)轨道末端AB 段不缩短,压缩弹黄后将滑块弹出,滑块经过点速度v B =3m/s ,求落到C 点时速度与水平方向夹角;(2)滑块沿着圆弧轨道运动后能在DE 上继续滑行2m,求滑块在圆弧轨道上对D 点的压力大小:(3)通过调整弹簧压缩量,并将AB 段缩短,滑块弹出后恰好无碰撞从C 点进入圆弧 轨道,求滑块从平台飞出的初速度以及AB 段缩短的距离. 【答案】(1)45°(2)100N (3)4m/s 、0.3m 【解析】(1)根据题意C 点到地面高度0cos370.08C h R R m =-=从B 点飞出后,滑块做平抛运动,根据平抛运动规律:212C h h gt -= 化简则0.3t s =根据 BC B x v t = 可知3/B v m s =飞到C 点时竖直方向的速度3/y v gt m s == 因此tan 1y Bv v θ==即落到圆弧C 点时,滑块速度与水平方向夹角为45° (2)滑块在DE 阶段做匀减速直线运动,加速度大小fa g mμ== 根据222E D DE v v ax -=联立两式则4/D v m s =在圆弧轨道最低处2DN v F mg m R-= 则100N F N = ,即对轨道压力为100N .(3)滑块弹出恰好无碰撞从C 点进入圆弧轨道,说明滑块落到C 点时的速度方向正好沿着轨迹该出的切线,即0tan yv v α''=由于高度没变,所以3/y y v v m s '== ,037α=因此04/v m s '= 对应的水平位移为01.2AC x v t m ='=所以缩短的AB 段应该是0.3AB AC BC x x x m ∆=-=【点睛】滑块经历了弹簧为变力的变加速运动、匀减速直线运动、平抛运动、变速圆周运动,匀减速直线运动;涉及恒力作用的直线运动可选择牛顿第二定律和运动学公式;而变力作用做曲线运动优先选择动能定理,对匀变速曲线运动还可用运动的分解利用分运动结合等时性研究.6.水平抛出一个物体,当抛出1秒后,它的速度方向与水平方向成45°角,落地时,速度方向与水平方向成60°角,(g 取10m/s 2)。
高中物理曲线运动典题及答案一、单选题(本大题共14小题,共56.0分)1.某一滑雪运动员从滑道滑出并在空中翻转时经多次曝光得到的照片如图所示,每次曝光的时间间隔相等。
若运动员的重心轨迹与同速度不计阻力的斜抛小球轨迹重合,A,B,C和D表示重心位置,且A和D处于同一水平高度。
下列说法正确的是A. 相邻位置运动员重心的速度变化相同B. 运动员在A、D位置时重心的速度相同C. 运动员从A到B和从C到D的时间相同D. 运动员重心位置的最高点位于B和C中间2.在光滑的水平面上,质量m=1kg的物块在的水平恒力F作用下运动,如图所示为物块的一段轨迹。
已知物块经过P、Q两点时的速率均为v= 4m/s,用时为2s,且物块在P点的速度方向与PQ连线的夹角α=30°.关于物块的运动,下列说法正确的是( )A. 水平恒力F=4NB. 水平恒力F的方向与PQ连线成90°夹角C. 物块从P点运动到Q点的过程中最小速率为2m/sD. P、Q两点的距离为8m3.如图所示,从匀速运动的水平传送带边缘,垂直弹入一底面涂有墨汁的棋子,棋子在传送带表面滑行一段时间后随传送带一起运动.以传送带的运动方向为x轴,棋子初速度方向为y轴,以出发点为坐标原点,棋子在传送带上留下的墨迹为( )A. B. C. D.4.如图所示,水平桌面上有一涂有黑色墨水的小球,给小球一个初速度使小球向右做匀速直线运动,它经过靠近桌边的竖直木板ad边前方时,木板开始做自由落体运动。
若木板开始运动时,cd边与桌面相齐平,则小球在木板上留下的墨水轨迹是( )A. B.C. D.5.如图所示,长度为l的轻杆上端连着一质量为m的小球A(可视为质点),杆的下端用铰链固接于水平地面上的O点.置于同一水平面上的立方体B恰与A接触,立方体B的质量为M.今有微小扰动,使杆向右倾倒,各处摩擦均不计,而A与B刚脱离接触的瞬间,杆与地面夹角恰为37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8),重力加速度为g,则下列说法正确的是( )A. A、B质量之比为27∶25B. A落地时速率为√2glC. A与B刚脱离接触的瞬间,A、B速率之比为3∶5D. A与B刚脱离接触的瞬间,B的速率为√3gl56.一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示,水平台面的长和宽分别为L1和L2,中间球网高度为ℎ.发射机安装于台面左侧边缘的中点,能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,发射点距台面高度为3ℎ.不计空气的作用,重力加速度大小为g.若乒乓球的发射速率v在某范围内,通过选择合适的方向,就能使乒乓球落到球网右侧台面上,则v的最大取值范围是( )A. L12√g6ℎ<v<L1√g6ℎB. L14√gℎ<v<√(4L12+L22)g6ℎC. L12√g6ℎ<v<12√(4L12+L22)g6ℎD. L14√gℎ<v<12√(4L12+L22)g6ℎ7.在爆炸实验基地有一发射塔,发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。
一、选择题1.如图,x 轴沿水平方向,y 轴沿竖直方向,图中画出了从y 轴上沿x 轴正向抛出的三个小球a 、b 和c 的运动轨迹,其中b 和c 是从同一点抛出的,不计空气阻力,则( )A .a 的飞行时间比b 的长B .b 和c 的飞行时间不相同C .a 的水平速度比b 的小D .若a 、b 同时抛出,落地前它们不可能在空中相碰D解析:DAB .由题图知b 、c 的高度相同,大于a 的高度,根据h =12gt 2 得2h t g = 知b 、c 的运动时间相同,a 的飞行时间小于b 的时间。
故AB 错误;C .因为a 的飞行时间短,但是水平位移大,根据0x v t =知,a 的水平速度大于b 的水平速度。
故C 错误;D .若a 、b 同时抛出且两者能在空中相遇,则相遇时由2h t g= 知两者抛出时的高度一定相同,显然与题意相矛盾,所以a 、b 同时抛出,落地前它们不可能在空中相碰,故D 正确。
故选D 。
2.在抗洪抢险中,战士驾驶摩托艇救人。
假设江岸是平直的,洪水沿江向下游流去,水流速度为v 1,摩托艇在静水中的航速为以v 2,战士救人的地点A 离岸边最近处O 的距离为d ,如果战士想在最短时间内将人送上岸,则摩托艇登陆的地点B 离O 点的距离为( )A 22221v v -B .0 C .12dv v D .21dv v C 解析:C如图所示最短时间为2v d t = 1s v t =解得12dv s v =故选C 。
3.排球比赛中的发球是制胜的关键因素之一,提高发球质量的方法主要是控制适当的击球高度H 和击球速度,以达到较小的落地角度θ(落地时速度方向与水平地面的夹角)。
若将发出的排球的运动看成是平抛运动,且排球落在对方场地内,排球击出时的水平速度为v 0,击球位置到本方场地底线的距离为l ,如图所示。
下列判断中除给出的条件变化外,其他条件不变,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )A .H 越大,排球落地的角度θ越小B .接球高度一定时,H 越大,对手的反应时间越长C .同时增大l 和v 0,排球落地的角度θ增大D .同时增大H 和l 可减小排球落地的角度θB解析:B竖直方向上,排球做自由落体运动,因此有212H gt = 00tan yv gt v v θ== H 越大,t 越大,v y 越大,θ越大,故A 错误;B .对手反应的时间是从排球发出到球被接住所经历的时间,接球高度一定时,H 越大,反应时间越长,故B 正确;C .v y 不变,由0tan yv v θ=可知v 0增大时,θ减小,故C 错误;D .落地角度正切值002tan y v gH v v θ== 同时增大H 和l ,初速度不变时,θ增大,故D 错误。
(物理)高考物理曲线运动试题( 有答案和解析 )一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.以下列图,在风洞实验室中,从 A 点以水平速度 v0向左抛出一个质最为m 的小球,小球抛出后所受空气作用力沿水平方向,其大小为F,经过一段时间小球运动到 A 点正下方的 B 点处,重力加速度为 g,在此过程中求(1)小球离线的最远距离;(2) A、 B 两点间的距离;(3)小球的最大速率 v max.【答案】(1)mv22m2 gv2( 3)v0F24m2g2 0(2)0F2F F 2【解析】【解析】(1)依照水平方向的运动规律,结合速度位移公式和牛顿第二定律求出小球水平方向的速度为零时距墙面的距离;(2)依照水平方向向左和向右运动的对称性,求出运动的时间,抓住等时性求出竖直方向A、 B 两点间的距离;(3)小球到达 B 点时水平方向的速度最大,竖直方向的速度最大,则 B 点的速度最大,依照运动学公式结合平行四边形定则求出最大速度的大小;【详解】(1)将小球的运动沿水平方向沿水平方向和竖直方向分解水平方向: F=ma x2v0= 2a x x m解得:x m=mv2 2F(2)水平方向速度减小为零所需时间t1=v 0a x总时间 t= 2t1竖直方向上:y= 1 gt2= 2m2 gv022 F 2(3)小球运动到 B 点速度最大v x=v0V y=gtv max= v x2v y2=vF 24m2g 2 F【点睛】解决此题的要点将小球的运动的运动分解,搞清分运动的规律,结合等时性,运用牛顿第二定律和运动学公式进行求解.2.以下列图,在竖直平面内有一倾角θ=37°的传达带BC.已知传达带沿顺时针方向运行的速度 v=4 m/s , B、 C两点的距离 L=6 m。
一质量 m=0.2kg 的滑块(可视为质点)从传达带上端 B 点的右上方比 B 点高 h=0. 45 m 处的 A 点水平抛出,恰好从 B 点沿 BC方向滑人传达带,滑块与传达带间的动摩擦因数μ,取重力加速度g=10m/s 2, sin37 = °,cos37°。
高中物理曲线运动技巧(很有用)及练习题一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.如图所示,倾角为45α=︒的粗糙平直导轨与半径为r 的光滑圆环轨道相切,切点为b ,整个轨道处在竖直平面内. 一质量为m 的小滑块从导轨上离地面高为H =3r 的d 处无初速下滑进入圆环轨道,接着小滑块从最高点a 水平飞出,恰好击中导轨上与圆心O 等高的c 点. 已知圆环最低点为e 点,重力加速度为g ,不计空气阻力. 求: (1)小滑块在a 点飞出的动能; ()小滑块在e 点对圆环轨道压力的大小;(3)小滑块与斜轨之间的动摩擦因数. (计算结果可以保留根号)【答案】(1)12k E mgr =;(2)F ′=6mg ;(3)42μ-= 【解析】 【分析】 【详解】(1)小滑块从a 点飞出后做平拋运动: 2a r v t = 竖直方向:212r gt = 解得:a v gr =小滑块在a 点飞出的动能21122k a E mv mgr == (2)设小滑块在e 点时速度为m v ,由机械能守恒定律得:2211222m a mv mv mg r =+⋅ 在最低点由牛顿第二定律:2m mv F mg r-= 由牛顿第三定律得:F ′=F 解得:F ′=6mg(3)bd 之间长度为L ,由几何关系得:()221L r =从d 到最低点e 过程中,由动能定理21cos 2mmgH mg L mv μα-⋅= 解得4214μ-=2.如图所示,BC 为半径r 225=m 竖直放置的细圆管,O 为细圆管的圆心,在圆管的末端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v 0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98s 再次回到C 点。
(g =10m/s 2)求:(1)小球从O 点的正上方某处A 点水平抛出的初速度v 0为多大? (2)小球第一次过C 点时轨道对小球的支持力大小为多少?(3)若将BC 段换成光滑细圆管,其他不变,仍将小球从A 点以v 0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。
高中物理曲线运动的技巧及练习题及练习题( 含答案 ) 含分析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.如下图,一箱子高为H.底边长为L,一小球从一壁上沿口 A 垂直于箱壁以某一初速度向对面水平抛出,空气阻力不计。
设小球与箱壁碰撞前后的速度大小不变,且速度方向与箱壁的夹角相等。
(1)若小球与箱壁一次碰撞后落到箱底处离 C 点距离为,求小球抛出时的初速度v0;(2)若小球正好落在箱子的 B 点,求初速度的可能值。
【答案】( 1)( 2)【分析】【剖析】(1)将整个过程等效为完好的平抛运动,联合水平位移和竖直位移求解初速度;(2)若小球正好落在箱子的 B 点,则水平位移应当是2L 的整数倍,经过平抛运动公式列式求解初速度可能值。
【详解】(1)本题能够当作是无反弹的完好平抛运动,则水平位移为: x==v0t竖直位移为: H= gt2解得: v0=;(2)若小球正好落在箱子的 B 点,则小球的水平位移为:x′=2nL( n= 1.2.3 )同理: x′=2nL=v′H=20t,gt ′解得:( n= 1.2.3 )2.圆滑水平面AB 与竖直面内的圆形导轨在 B 点连结,导轨半径R= 0.5 m,一个质量m= 2 kg 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= 49 J,如下图.松手后小球向右运动离开弹簧,沿圆形轨道向上运动恰能经过最高点 C, g 取 10 m/s 2.求:(1)小球离开弹簧时的速度大小;(2)小球从 B 到 C 战胜阻力做的功;(3)小球走开 C 点后落回水平面时的动能大小.【答案】(1)7m / s( 2)24J( 3)25J 【分析】【剖析】【详解】(1)依据机械能守恒定律12E p=mv1 ?①12Ep=7m/s ②v =m(2)由动能定理得- mg·2R- W f=1mv221mv12③22小球恰能经过最高点,故mg m v22④R由②③④得W f=24 J(3)依据动能定理:mg 2R E k 1mv22 2解得: E k25J故本题答案是:( 1)7m / s( 2)24J( 3)25J【点睛】(1)在小球离开弹簧的过程中只有弹簧弹力做功,依据弹力做功与弹性势能变化的关系和动能定理能够求出小球的离开弹簧时的速度v;(2)小球从 B 到 C 的过程中只有重力和阻力做功,依据小球恰巧能经过最高点的条件获得小球在最高点时的速度 ,进而依据动能定理求解从 B 至 C 过程中小球战胜阻力做的功 ;(3)小球走开 C 点后做平抛运动 ,只有重力做功,依据动能定理求小球落地时的动能大小3.如下图,质量为M4kg 的平板车P的上表面离地面高h 0.2m,质量为 m 1kg 的小物块 Q (大小不计,可视为质点)位于平板车的左端,系统本来静止在圆滑水平川面上,一不行伸长的轻质细绳长为R 0.9m ,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)。
高中物理曲线运动解题技巧(超强)及练习题(含答案)含解析 一、高中物理精讲专题测试曲线运动 1.如图所示,粗糙水平地面与半径为R=0.4m的粗糙半圆轨道BCD相连接,且在同一竖直平面内,O是BCD的圆心,BOD在同一竖直线上.质量为m=1kg的小物块在水平恒力F=15N的作用下,从A点由静止开始做匀加速直线运动,当小物块运动到B点时撤去F,
小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点,已知A、B间的距离为3m,小物块与地面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g取10m/s2.求: (1)小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小. (2)小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离
【答案】(1)160N(2)0.82m 【解析】 【详解】 (1)小物块在水平面上从A运动到B过程中,根据动能定理,有:
(F-μmg)xAB=12mvB2-0 在B点,以物块为研究对象,根据牛顿第二定律得: 2Bv
NmgmR
联立解得小物块运动到B点时轨道对物块的支持力为:N=160N 由牛顿第三定律可得,小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小为:N′=N=160N (2)因为小物块恰能通过D点,所以在D点小物块所受的重力等于向心力,即: 2Dv
mgmR
可得:vD=2m/s 设小物块落地点距B点之间的距离为x,下落时间为t,根据平抛运动的规律有: x=vDt,
2R=12gt2 解得:x=0.8m 则小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离20.82mlx
2.如图所示,在水平桌面上离桌面右边缘3.2m处放着一质量为0.1kg的小铁球(可看作质点),铁球与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2.现用水平向右推力F=1.0N作用于铁球,作用一段时间后撤去。铁球继续运动,到达水平桌面边缘A点飞出,恰好落到竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道,碰撞过程速度不变,且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D.已知∠BOC=37°,A、B、C、D四点在同一竖直平面内,水平桌面离B端的竖直高度H=0.45m,圆弧轨道半径R=0.5m,C点为圆弧轨道的最低点,求:(取sin37°=0.6,cos37°=0.8)
高中物理高考物理曲线运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案) 一、高中物理精讲专题测试曲线运动 1.如图所示,粗糙水平地面与半径为R=0.4m的粗糙半圆轨道BCD相连接,且在同一竖直平面内,O是BCD的圆心,BOD在同一竖直线上.质量为m=1kg的小物块在水平恒力F=15N的作用下,从A点由静止开始做匀加速直线运动,当小物块运动到B点时撤去F,
小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点,已知A、B间的距离为3m,小物块与地面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g取10m/s2.求: (1)小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小. (2)小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离
【答案】(1)160N(2)0.82m 【解析】 【详解】 (1)小物块在水平面上从A运动到B过程中,根据动能定理,有:
(F-μmg)xAB=12mvB2-0 在B点,以物块为研究对象,根据牛顿第二定律得: 2Bv
NmgmR
联立解得小物块运动到B点时轨道对物块的支持力为:N=160N 由牛顿第三定律可得,小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小为:N′=N=160N (2)因为小物块恰能通过D点,所以在D点小物块所受的重力等于向心力,即: 2Dv
mgmR
可得:vD=2m/s 设小物块落地点距B点之间的距离为x,下落时间为t,根据平抛运动的规律有: x=vDt,
2R=12gt2 解得:x=0.8m 则小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离20.82mlx
2.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μ1=0.25、μ2=0.80,电场力Eq=3mg/4,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
高中物理试卷分类汇编物理曲线运动(及答案)一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.如图所示,粗糙水平地面与半径为R =0.4m 的粗糙半圆轨道BCD 相连接,且在同一竖直平面内,O 是BCD 的圆心,BOD 在同一竖直线上.质量为m =1kg 的小物块在水平恒力F =15N 的作用下,从A 点由静止开始做匀加速直线运动,当小物块运动到B 点时撤去F ,小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D 点,已知A 、B 间的距离为3m ,小物块与地面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g 取10m/s 2.求: (1)小物块运动到B 点时对圆轨道B 点的压力大小. (2)小物块离开D 点后落到地面上的点与D 点之间的距离【答案】(1)160N (2)2 【解析】 【详解】(1)小物块在水平面上从A 运动到B 过程中,根据动能定理,有: (F -μmg )x AB =12mv B 2-0 在B 点,以物块为研究对象,根据牛顿第二定律得:2Bv N mg m R-=联立解得小物块运动到B 点时轨道对物块的支持力为:N =160N由牛顿第三定律可得,小物块运动到B 点时对圆轨道B 点的压力大小为:N ′=N =160N (2)因为小物块恰能通过D 点,所以在D 点小物块所受的重力等于向心力,即:2Dv mg m R=可得:v D =2m/s设小物块落地点距B 点之间的距离为x ,下落时间为t ,根据平抛运动的规律有: x =v D t ,2R =12gt 2解得:x =0.8m则小物块离开D 点后落到地面上的点与D 点之间的距离20.82m l x ==2.如图所示,质量为4kg M =的平板车P 的上表面离地面高0.2m h =,质量为1kg m =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0.9m R =,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)。
曲线运动的高中试题及答案试题:曲线运动的高中物理试题一、选择题(每题3分,共30分)1. 以下哪种运动不是曲线运动?A. 匀速直线运动B. 抛体运动C. 圆周运动D. 螺旋运动2. 当物体受到的合外力方向与速度方向不在同一直线上时,物体将做:A. 直线运动B. 曲线运动C. 静止D. 往复运动3. 抛体运动的特点是:A. 只受重力作用B. 只受支持力作用C. 只受摩擦力作用D. 受多种力作用4. 在平抛运动中,水平方向的运动是:A. 加速运动B. 匀速直线运动C. 减速运动D. 变速运动5. 物体做曲线运动时,合外力的方向与速度方向的关系是:A. 同向B. 反向C. 不在同一直线上D. 垂直6. 以下哪种情况下,物体的速度大小会发生变化?A. 匀速直线运动B. 匀速圆周运动C. 抛体运动D. 所有情况7. 在圆周运动中,向心力的方向始终:A. 指向圆心B. 与速度方向相反C. 与速度方向相同D. 垂直于速度方向8. 物体做曲线运动时,其速度大小:A. 不变B. 一定变化C. 可能变化D. 一定减小9. 以下哪种运动的轨迹是抛物线?A. 匀速直线运动B. 匀速圆周运动C. 平抛运动D. 斜抛运动10. 物体做曲线运动时,其加速度的方向:A. 与速度方向相同B. 与速度方向相反C. 不在同一直线上D. 垂直于速度方向二、填空题(每空2分,共20分)11. 曲线运动的条件是______。
12. 抛体运动可以分为______和______。
13. 在平抛运动中,水平方向的位移公式为______。
14. 圆周运动中,物体的加速度大小公式为______。
15. 曲线运动的轨迹可以是______、______、______等。
三、简答题(每题10分,共20分)16. 简述曲线运动中物体加速度的特点。
17. 解释为什么在平抛运动中,物体的水平速度保持不变。
四、计算题(每题15分,共30分)18. 一个物体从高度h的地方以初速度v0水平抛出,忽略空气阻力,求物体落地时的水平位移和垂直位移。
高中物理曲线运动练习题及答案及解析 一、高中物理精讲专题测试曲线运动 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=0.5 m,一个质量m=2 kg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=49 J,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10 m/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)7/ms (2)24J (3)25J 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据机械能守恒定律
Ep=211m?2v ①
v1=2Epm=7m/s ②
(2)由动能定理得-mg·2R-Wf=22211122mvmv ③ 小球恰能通过最高点,故22v
mgmR ④
由②③④得Wf=24 J (3)根据动能定理:
22122kmgREmv
解得:25kEJ 故本题答案是:(1)7/ms (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,带有14光滑圆弧的小车A的半径为R,静止在光滑水平面上.滑块C置于木板B的右端,A、B、C的质量均为m,A、B底面厚度相同.现B、C以相同的速度向右匀速运动,B与A碰后即粘连在一起,C恰好能沿A的圆弧轨道滑到与圆心等高处.则:(已知重力加速度为g) (1)B、C一起匀速运动的速度为多少?
(2)滑块C返回到A的底端时AB整体和C的速度为多少?
【答案】(1)023vgR (2)1
233gRv,
2
533gR
v
【解析】 本题考查动量守恒与机械能相结合的问题. (1)设B、C的初速度为v0,AB相碰过程中动量守恒,设碰后AB总体速度u,由
02mvmu,解得
0
2
vu
C滑到最高点的过程: 023mvmumu 2220
11123222mvmumumgR
解得023vgR
(2)C从底端滑到顶端再从顶端滑到底部的过程中,满足水平方向动量守恒、机械能守恒,
有012
22mvmumvmv
2222012
1111222222mvmumvmv
解得:1
233gRv,
2
533gR
v
3.如图所示,半径为R的四分之三圆周轨道固定在竖直平面内,O为圆轨道的圆心,D为圆轨道的最高点,圆轨道内壁光滑,圆轨道右侧的水平面BC与圆心等高.质量为m的
小球从离B点高度为h处(332RhR)的A点由静止开始下落,从B点进入圆轨道,重力加速度为g). (1)小球能否到达D点?试通过计算说明; (2)求小球在最高点对轨道的压力范围; (3)通过计算说明小球从D点飞出后能否落在水平面BC上,若能,求落点与B点水平距离d的范围. 【答案】(1)小球能到达D点;(2)03Fmg;(3)21221RdR
【解析】 【分析】 【详解】
(1)当小球刚好通过最高点时应有:2Dmv
mgR
由机械能守恒可得:22Dmv
mghR
联立解得32hR,因为h的取值范围为332RhR,小球能到达D点; (2)设小球在D点受到的压力为F,则 2Dmv
FmgR
22Dmv
mghR
联立并结合h的取值范围332RhR解得:03Fmg 据牛顿第三定律得小球在最高点对轨道的压力范围为:03Fmg (3)由(1)知在最高点D速度至少为minDvgR
此时小球飞离D后平抛,有:212Rgt
minminDxvt 联立解得min2xRR,故能落在水平面BC上, 当小球在最高点对轨道的压力为3mg时,有:2max3Dv
mgmgmR 解得max2DvgR
小球飞离D后平抛212Rgt, maxmaxDxvt 联立解得max22xR
故落点与B点水平距离d的范围为:21221RdR
4.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,物体绕轴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,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】 【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。 5.水平面上有一竖直放置长H=1.3m的杆PO,一长L=0.9m的轻细绳两端系在杆上P、Q两点,PQ间距离为d=0.3m,一质量为m=1.0kg的小环套在绳上。杆静止时,小环靠在杆上,细绳方向竖直;当杆绕竖直轴以角速度ω旋转时,如图所示,小环与Q点等高,细绳恰好被绷断。重力加速度g=10m/s2,忽略一切摩擦。求:
(1)杆静止时细绳受到的拉力大小T; (2)细绳断裂时杆旋转的角速度大小ω; (3)小环着地点与O点的距离D。
【答案】(1)5N (2)53/rads (3)1.6m 【解析】 【详解】 (1)杆静止时环受力平衡,有2T=mg 得:T=5N (2)绳断裂前瞬间,环与Q点间距离为r,有r2+d2=(L-r)2
环到两系点连线的夹角为θ,有dsinLr,rcosLr
绳的弹力为T1,有T1sinθ=mg T1cosθ+T1=mω2r 得53/rads (3)绳断裂后,环做平抛运动,水平方向s=vt
竖直方向:212Hdgt
环做平抛的初速度:v=ωr 小环着地点与杆的距离:D2=r2+s2 得D=1.6m 【点睛】 本题主要是考查平抛运动和向心力的知识,解答本题的关键是掌握向心力的计算公式,能清楚向心力的来源即可。
6.如图所示,P为弹射器,PA、BC为光滑水平面分别与传送带AB水平相连,CD 为光滑半圆轨道,其半径R=2m,传送带AB长为L=6m,并沿逆时针方向匀速转动.现有一质量m=1kg 的物体(可视为质点)由弹射器P弹出后滑向传送带经BC紧贴圆弧面到达D点,
已知弹射器的弹性势能全部转化为物体的动能,物体与传送带的动摩擦因数为=0.2.取g=10m/s2,现要使物体刚好能经过D点,求:
(1)物体到达D点速度大小; (2)则弹射器初始时具有的弹性势能至少为多少.
【答案】(1)25m/s;(2)62J 【解析】 【分析】 【详解】 (1)由题知,物体刚好能经过D点,则有: 2Dv
mgmR
解得:25DvgRm/s (2)物体从弹射到D点,由动能定理得: 21202DWmgLmgRmv
pWE 解得:pE62J
7.一轻质细绳一端系一质量为m =0.05吻的小球儿另一端挂在光滑水平轴O上,O到小球的距离为L= 0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图所示水平距离s=2m,动摩擦因数为μ=0.25.现有一滑块B,质量也为m=0.05kg,从斜面上高度h=5m处滑下,与 小球发生弹性正碰,与挡板碰撞时不损失机械能.若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,(g取10m/s2,结果用根号表示),试问: (1)求滑块B与小球第一次碰前的速度以及碰后的速度. (2)求滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力. (3)滑块B与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数.