(物理)物理曲线运动练习题及答案及解析

（物理）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

1．一质量M =0.8kg 的小物块，用长l =0.8m 的细绳悬挂在天花板上，处于静止状态．一质量m =0.2kg 的粘性小球以速度v 0=10m/s 水平射向小物块，并与物块粘在一起，小球与小物块相互作用时间极短可以忽略．不计空气阻力，重力加速度g 取10m/s 2．求：

（1）小球粘在物块上的瞬间，小球和小物块共同速度的大小； （2）小球和小物块摆动过程中，细绳拉力的最大值； （3）小球和小物块摆动过程中所能达到的最大高度． 【答案】（1）=2.0/v m s 共 （2）F=15N (3)h=0.2m 【解析】

（1）因为小球与物块相互作用时间极短，所以小球和物块组成的系统动量守恒．

0)(mv M m v =+共

得:=2.0/v m s 共

（2）小球和物块将以v 共 开始运动时，轻绳受到的拉力最大，设最大拉力为F ，

2

()()v F M m g M m L

-+=+共 得:15F N =

（3）小球和物块将以v 共为初速度向右摆动，摆动过程中只有重力做功，所以机械能守恒，设它们所能达到的最大高度为h ，根据机械能守恒：

21

+)()2

m M gh m M v =+共（

解得:0.2h m =

综上所述本题答案是: （1）=2.0/v m s 共 （2）F=15N (3)h=0.2m 点睛:

（1）小球粘在物块上，动量守恒．由动量守恒，得小球和物块共同速度的大小． （2）对小球和物块合力提供向心力，可求得轻绳受到的拉力

（3）小球和物块上摆机械能守恒．由机械能守恒可得小球和物块能达到的最大高度．

2．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 ?2

v ① v 12Ep

m

＝7m/s ② (2)由动能定理得－mg ·2R －W f ＝

22

211122

mv mv - ③ 小球恰能通过最高点，故22

v mg m R

= ④ 由②③④得W f ＝24 J

(3)根据动能定理：

2

2122

k 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

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 。一质量m =0.2kg 的滑块（可视为质点）从传送带上端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 方向滑人传送带，滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度g =10m/s 2 ，sin37°= 0.6，cos 37°=0.8。求：

(1)滑块水平抛出时的速度v 0；

(2)在滑块通过传送带的过程中，传送带和滑块克服摩擦力做的总功W . 【答案】(1)v 0=4m/s (2)W =8J 【解析】 【详解】

(1)滑块做平抛运动在B 点时竖直方向的分速度为：

平抛后恰好沿BC 方向滑人传送带，可知B 点的平抛速度方向与传送带平行， 由几何关系及速度分解有：

解得：

(2)滑块在B 点时的速度大小为

滑块从B 点运动到C 点过程中，由牛顿第二定律有：

可得加速度

设滑块到达C 点时的速度大小为v C ，有：

解得：

此过程所经历的时间为：

故滑块通过传送带的过程中，以地面为参考系，滑块的位移x 1=L =6m ， 传送带的位移x 2=vt =4m ；

传送带和滑块克服摩擦力所做的总功为：

代入数据解得：

【点睛】

此题需注意两点，(1)要利用滑块沿BC 射入来求解滑块到B 点的速度；(2)计算摩擦力对物体做的功时要以地面为参考系来计算位移。

4．如图所示，一轨道由半径2R m 的四分之一竖直圆弧轨道AB 和水平直轨道BC 在B 点

平滑连接而成．现有一质量为1m Kg =的小球从A 点正上方

2

R

处的O '点由静止释放，小球经过圆弧上的B 点时，轨道对小球的支持力大小18N F N =，最后从C 点水平飞离轨道，落到水平地面上的P 点.已知B 点与地面间的高度 3.2h m =，小球与BC 段轨道间的动摩擦因数0.2μ=，小球运动过程中可视为质点. (不计空气阻力， g 取10 m/s 2). 求：

（1）小球运动至B 点时的速度大小B v

（2）小球在圆弧轨道AB 上运动过程中克服摩擦力所做的功f W （3）水平轨道BC 的长度L 多大时，小球落点P 与B 点的水平距最大．

【答案】（1）4?

/B v m s ＝ （2）22?f W J ＝ （3） 3.36L m = 【解析】

试题分析：（1）小球在B 点受到的重力与支持力的合力提供向心力，由此即可求出B 点的速度；（2）根据动能定理即可求出小球在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功；（3）结合平抛运动的公式，即可求出为使小球落点P 与B 点的水平距离最大时BC 段的长度．

（1）小球在B 点受到的重力与支持力的合力提供向心力，则有：2

B

N v F mg m R

-=

解得：4/B v m s =

（2）从O '到B 的过程中重力和阻力做功，由动能定理可得：

21022f B R mg R W mv ⎛

⎫+-=- ⎪⎝

⎭

解得：22f W J =

（3）由B 到C 的过程中，由动能定理得：221122

BC C B mgL mv mv μ-=- 解得：22

2B C BC

v v L g

μ-= 从C 点到落地的时间：020.8h

t s g

=

= B 到P 的水平距离：2202B C

C v v L v t g

μ-=

+