高考物理一轮复习 热点专题突破系列(三)圆周运动与平抛运动的综合问题课件 沪科版必修2

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【例证1】(2012·福建高考)如图,置于圆形 水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当 转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开 始做平抛运动。现测得转台半径R=0.5m,离水平地面的高度 H=0.8m,物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4m。设物块所 受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2。 求： (1)物块做平抛运动的初速度大小v0。 (2)物块与转台间的动摩擦因数μ。
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【例证2】(2014·泉州模拟)如图所示是 一次娱乐节目中的一个游戏示意图,游戏 装置中有一个光滑圆弧形轨道,高为h,半 径为R,固定在水平地面上,它的左端切线 沿水平方向,左端与竖直墙面间的距离为x。竖直墙高为H,滑板 运动员可从墙面的顶部沿水平方向飞到地面上。游戏规则是让 一滑块从弧形轨道的最高点由静止滑下,当它滑到轨道底端时, 滑板运动员立即以某一初速度水平飞出,当滑块在水平面上停 止运动时,运动员恰好落地,并将滑块捡起就算获胜,已知滑块 到达底端时对轨道的压力大小为F,重力加速度为g。求：(不计 滑板的长度,运动员看作质点)
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【解析】(1)小球做匀速圆周运动
由以上各式解得：μ=
1 gt2
m
2
h
H 精选ppt
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(3)滑块在水平面上运动时x1=1 vt 2
滑板运动员在水平方向x2=v0t,又x1+x2=x
由以上各式解得：v0= 1(x 2gH 2gh)
答案：(1)
(2) 2 H(3)
FR
h
R 2hg
H
1(x 2gH 2gh) 2H
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【热点集训】 1.小明撑一雨伞站在水平地面上,伞面边缘点所围圆形的半径 为R,现将雨伞绕竖直伞杆以角速度ω匀速旋转,伞边缘上的水 滴落到地面,落点形成一半径为r的圆形,当地重力加速度的大 小为g,根据以上数据可推知伞边缘距地面的高度应为( )
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【规范解答】(1)物块做平抛运动，竖直方向有
H 1 gt2 水平2方向有s=v0t
联立①②两式得
① ②
③
(v20)物s块2g离H 开1转m台/ s时，最大静摩擦力提供向心力，有
④
联m立g ③ m④v得02
答案：(1R)1
m/sv
2 0
(2)0.2
0.2
gR
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二、竖直面内的圆周运动与平抛运动的综合问题 1.此类问题有时物体先做竖直面内的变速圆周运动,后做平抛 运动,有时物体先做平抛运动,后做竖直面内的变速圆周运动, 往往要结合能量关系求解,多以计算题考查。 2.解题关键： (1)竖直面内的圆周运动首先要明确是“轻杆模型”还是“轻 绳模型”,然后分析物体能够到达圆周最高点的临界条件。 (2)速度也是联系前后两个过程的关键物理量。
g r 2 R 2 g r 2 R 2 g r R 2 g r 2
A .2 2 R 2 B .2 2 r 2 C .2 2 R 2 D .2 2 R 2
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【解析】选A。设伞边缘距地面的高度为h，伞边缘水滴的速度
v＝ωR，水滴下落时间t＝
2
h
水滴平抛的水平位移x＝vt＝
热点专题突破系列(三) 圆周运动与平抛运动的综合问题
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【热点概述】 圆周运动和平抛运动是两种典型的曲线运动,圆周运动与平抛 运动结合的综合问题,是高考的热点,也是高考的重点。此类综 合问题主要是水平面内的圆周运动与平抛运动的综合考查和竖 直面内圆周运动与平抛运动的综合考查。
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【热点透析】 一、水平面内的圆周运动与平抛运动的综合问题 1.此类问题往往是物体先做水平面内的匀速圆周运动,后做平 抛运动,有时还要结合能量关系分析求解,多以选择题或计算题 考查。 2.解题关键： (1)明确水平面内匀速圆周运动的向心力来源,根据牛顿第二定 律和向心力公式列方程。 (2)平抛运动一般是沿水平方向和竖直方向分解速度或位移。 (3)速度是联系前后两个过程的关键物理量,前一个过程的末速 度是后一个过程的初速度。
B.小球到达b点时对轨道的g压R 力为5mg
C.小球在直轨道上的落点d与b点的距离为2R
D.小球从c点落到d点所需时间为
2R g
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【解析】选A、C、D。小球在c点时由牛顿第二定律得：mg=
定mRv律c2，得v：c A项gR正，确；小小球球由在bb到点c，过由程牛中顿，第由二机定械律能得守：恒
，
R 如2 h ，图所示。由几何关系，g R2＋x2＝r2，可得：h=
g 选项A正确。
g r2 R 2 ， 22R 2
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2.(多选)(2014·邯郸模拟)水平光滑直轨道ab与半径为R的竖 直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度v0沿直轨道向右运 动。如图所示，小球进入圆形轨道后刚好能通过c点，然后小 球做平抛运动落在直轨道上的d点，则( ) A.小球到达c点的速度为
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(1)滑块的质量;
(2)滑块与地面间的动摩擦因数;
(3)滑板运动员要想获胜,他飞出时的初速度多大?
【规范解答】(1)滑块沿弧面滑动过程：
滑块在弧形轨道最低点时
mgh 1 mv2 2
wk.baidu.com由以上两式解得：
Fmg mv2
R
(2)滑块在地面上运m动时：FR
R 2hg
滑板运动员在竖直方向H= vat,amgg
联12m 立v解2b得2m FgNR=612mmgv，c2， B项错误；小球由c点平抛，
在FN平m抛g运 动mRv过2b ，程中由运动学公式得：
解得
x=2R，C、D项正确。 xvct,2R12gt2，
t 2 R， g
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3.(2014·三明模拟)如图所示,用内壁光 滑的薄壁细圆管弯的由半圆形APB(圆半 径比细管的内径大得多)和直线BC组成的 轨道固定在水平桌面上,已知半圆形APB 的半径R=1.0m,BC段L=1.5m。弹射装置将一个质量为1kg的小球 (可视为质点)以v0=5m/s的水平初速度从A点弹入轨道,小球从C 点离开轨道随即水平抛出,桌子的高度h=1.25m,不计空气阻 力,g取10m/s2,π取3.14,求： (1)小球在半圆轨道上运动时的向心力大小及从A运动到C点的 时间; (2)小球落地瞬间速度方向与水平方向的夹角。