高中物理专题三:力与曲线运动专题练习题

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高中物理 曲线运动 大题 解答题专题练习(含答案)

高中物理 曲线运动 大题 解答题专题练习(含答案)

曲线运动大题练习学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、解答题1.某同学设计了一个粗测玩具小车经过凹形桥模拟器最低点时的速度的实验。

所用器材有:玩具小车(可视为质点)、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m)。

将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图所示,托盘秤的示数为1.00kg;将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数为1.40kg;将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧,此过程中托盘秤的最大示数为1.80kg,凹形桥模拟器与托盘间始终无相对滑动。

取重力加速度g=10 m/s2,求:凹形桥模拟器托盘秤(1)玩具小车的质量m;(2)玩具小车经过凹形桥模拟器最低点时对其压力的大小F;(3)玩具小车经过最低点时速度的大小v。

2.如图所示,细绳的一端固定在竖直杆MN的M点,另一端系一质量为m的小球,绳长为L.第一次对杆施加水平向右的恒力,可使细绳与竖直杆间的夹角θ1保持不变;第二次使小球绕轴线在水平面内做匀速圆周运动,细绳与竖直杆间的夹角也为θ1后,继续使转速加大,可使细线与竖直杆间的夹角为θ2(θ2>θ1),此时小球在另一个水平面做稳定的圆周运动.求:(1)杆向右运动的加速度;(2)小球做圆周运动,细绳与竖直杆间的夹角也为θ1时,小球的动能;(3)在第二次做圆周运动的过程中,对小球做的功.3.如图所示,小球A质量为m,固定在长为L的轻细直杆一端,并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动.当小球经过最高点时,速度大小为1v=求:(1)小球到达最高时杆对球的作用力1F;(2)当小球经过最低点时,杆对球的作用力的大小27F mg=,求小球线速度的大小2v.4.如图:直杆上O1O2两点间距为L,细线O1A2A长为L,A端小球质量为m,要使两根细线均被拉直,杆应以多大的角速度ω转动.5.如图所示,质量m=1kg的小球用细线拴住,线长l=0.5m,细线所受拉力达到18F=N时就会被拉断。

高中物理曲线运动答题技巧及练习题(含答案)

高中物理曲线运动答题技巧及练习题(含答案)

高中物理曲线运动答题技巧及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.如图,在竖直平面内,一半径为R 的光滑圆弧轨道ABC 和水平轨道PA 在A 点相切.BC 为圆弧轨道的直径.O 为圆心,OA 和OB 之间的夹角为α,sinα=35,一质量为m 的小球沿水平轨道向右运动,经A 点沿圆弧轨道通过C 点,落至水平轨道;在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小球还一直受到一水平恒力的作用,已知小球在C 点所受合力的方向指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零.重力加速度大小为g .求:(1)水平恒力的大小和小球到达C 点时速度的大小; (2)小球到达A 点时动量的大小; (3)小球从C 点落至水平轨道所用的时间. 【答案】(15gR(223m gR (3355R g 【解析】试题分析 本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点,意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力.解析(1)设水平恒力的大小为F 0,小球到达C 点时所受合力的大小为F .由力的合成法则有tan F mgα=① 2220()F mg F =+②设小球到达C 点时的速度大小为v ,由牛顿第二定律得2v F m R=③由①②③式和题给数据得034F mg =④5gRv =(2)设小球到达A 点的速度大小为1v ,作CD PA ⊥,交PA 于D 点,由几何关系得 sin DA R α=⑥(1cos CD R α=+)⑦由动能定理有22011122mg CD F DA mv mv -⋅-⋅=-⑧由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得,小球在A 点的动量大小为 1232m gR p mv ==⑨ (3)小球离开C 点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动,加速度大小为g .设小球在竖直方向的初速度为v ⊥,从C 点落至水平轨道上所用时间为t .由运动学公式有212v t gt CD ⊥+=⑩ sin v v α⊥=由⑤⑦⑩式和题给数据得355R t g=点睛 小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型,此题将小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动有机结合,经典创新.2.有一水平放置的圆盘,上面放一劲度系数为k 的弹簧,如图所示,弹簧的一端固定于轴O 上,另一端系一质量为m 的物体A ,物体与盘面间的动摩擦因数为μ,开始时弹簧未发生形变,长度为l .设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.求:(1)盘的转速ω0多大时,物体A 开始滑动?(2)当转速缓慢增大到2ω0时,A 仍随圆盘做匀速圆周运动,弹簧的伸长量△x 是多少? 【答案】(1) glμ(2)34mglkl mgμμ-【解析】 【分析】(1)物体A 随圆盘转动的过程中,若圆盘转速较小,由静摩擦力提供向心力;当圆盘转速较大时,弹力与摩擦力的合力提供向心力.物体A 刚开始滑动时,弹簧的弹力为零,静摩擦力达到最大值,由静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律求解角速度ω0. (2)当角速度达到2ω0时,由弹力与摩擦力的合力提供向心力,由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量△x . 【详解】若圆盘转速较小,则静摩擦力提供向心力,当圆盘转速较大时,弹力与静摩擦力的合力提供向心力.(1)当圆盘转速为n 0时,A 即将开始滑动,此时它所受的最大静摩擦力提供向心力,则有: μmg =ml ω02, 解得:ω0= glμ.即当ω0=glμ时物体A 开始滑动.(2)当圆盘转速达到2ω0时,物体受到的最大静摩擦力已不足以提供向心力,需要弹簧的弹力来补充,即:μmg +k △x =mr ω12, r=l+△x 解得:34mglx kl mgμμ-V =【点睛】当物体相对于接触物体刚要滑动时,静摩擦力达到最大,这是经常用到的临界条件.本题关键是分析物体的受力情况.3.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4.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 。

高考必备物理曲线运动技巧全解及练习题(含答案)及解析

高考必备物理曲线运动技巧全解及练习题(含答案)及解析

高考必备物理曲线运动技巧全解及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.一宇航员登上某星球表面,在高为2m 处,以水平初速度5m/s 抛出一物体,物体水平射程为5m ,且物体只受该星球引力作用求: (1)该星球表面重力加速度(2)已知该星球的半径为为地球半径的一半,那么该星球质量为地球质量的多少倍. 【答案】(1)4m/s 2;(2)110; 【解析】(1)根据平抛运动的规律:x=v 0t 得0515x t s s v === 由h =12gt 2 得:2222222/4/1h g m s m s t ⨯=== (2)根据星球表面物体重力等于万有引力:2G M mmg R 星星= 地球表面物体重力等于万有引力:2G M mmg R '地地=则222411=()10210M gR M g R '⨯=星星地地= 点睛:此题是平抛运动与万有引力定律的综合题,重力加速度是联系这两个问题的桥梁;知道平抛运动的研究方法和星球表面的物体的重力等于万有引力.2.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.3.如图所示,光滑的水平平台上放有一质量M =2kg ,厚度d =0.2m 的木板,木板的左端放有一质量m =1kg 的滑块(视为质点),现给滑块以水平向右、的初速度,木板在滑块的带动下向右运动,木板滑到平台边缘时平台边缘的固定挡板发生弹性碰撞,当木板与挡板发生第二次碰撞时,滑块恰好滑到木板的右端,然后水平飞出,落到水平地面上的A点,已知木板的长度l=10m,A点到平台边缘的水平距离s=1.6m,平台距水平地面的高度h=3m,重力加速度,不计空气阻力和碰撞时间,求:(1)滑块飞离木板时的速度大小;(2)第一次与挡板碰撞时,木板的速度大小;(结果保留两位有效数字)(3)开始时木板右端到平台边缘的距离;(结果保留两位有效数字)【答案】(1) (2)v=0.67m/s (3)x=0.29m【解析】【分析】【详解】(1)滑块飞离木板后做平抛运动,则有:解得(2)木板第一次与挡板碰撞后,速度方向反向,速度大小不变,先向左做匀减速运动,再向右做匀加速运动,与挡板发生第二次碰撞,由匀变速直线运动的规律可知木板两次与挡板碰撞前瞬间速度相等.设木板第一次与挡板碰撞前瞬间,滑块的速度大小为,木板的速度大小为v由动量守恒定律有:,木板第一与挡板碰后:解得:v=0.67m/s(3)由匀变速直线运动的规律:,,由牛顿第二定律:解得:x=0.29m.【点睛】对于滑块在木板上滑动的类型,常常根据动量守恒定律和能量守恒定律结合进行研究.也可以根据牛顿第二定律和位移公式结合求出运动时间,再求木板的位移.4.如图所示,ABCD是一个地面和轨道均光滑的过山车轨道模型,现对静止在A处的滑块施加一个水平向右的推力F,使它从A点开始做匀加速直线运动,当它水平滑行2.5 m时到达B点,此时撤去推力F、滑块滑入半径为0.5 m且内壁光滑的竖直固定圆轨道,并恰好通过最高点C,当滑块滑过水平BD部分后,又滑上静止在D处,且与ABD等高的长木板上,已知滑块与长木板的质量分别为0.2 kg、0.1 kg,滑块与长木板、长木板与水平地面间的动摩擦因数分别为0.3、,它们之间的最大静摩擦力均等于各自滑动摩擦力,取g=10 m/s2,求:(1)水平推力F的大小;(2)滑块到达D点的速度大小;(3)木板至少为多长时,滑块才能不从木板上掉下来?在该情况下,木板在水平地面上最终滑行的总位移为多少?【答案】(1)1N(2)(3)t=1 s ;【解析】【分析】【详解】(1)由于滑块恰好过C点,则有:m1g=m1从A到C由动能定理得:Fx-m1g·2R=m1v C2-0代入数据联立解得:F=1 N(2)从A到D由动能定理得:Fx=m1v D2代入数据解得:v D=5 m/s(3)滑块滑到木板上时,对滑块:μ1m1g=m1a1,解得:a1=μ1g=3 m/s2对木板有:μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a2,代入数据解得:a2=2 m/s2滑块恰好不从木板上滑下,此时滑块滑到木板的右端时恰好与木板速度相同,有:v共=v D-a1tv共=a2t,代入数据解得:t =1 s此时滑块的位移为:x 1=v D t -a 1t 2,木板的位移为:x 2=a 2t 2,L =x 1-x 2,代入数据解得:L =2.5 m v 共=2 m/s x 2=1 m达到共同速度后木板又滑行x ′,则有:v 共2=2μ2gx ′,代入数据解得:x ′=1.5 m木板在水平地面上最终滑行的总位移为:x 木=x 2+x ′=2.5 m点睛:本题考查了动能定理和牛顿第二定律、运动学公式的综合运用,解决本题的关键理清滑块和木板在整个过程中的运动规律,选择合适的规律进行求解.5.地面上有一个半径为R 的圆形跑道,高为h 的平台边缘上的P 点在地面上P′点的正上方,P′与跑道圆心O 的距离为L (L >R ),如图所示,跑道上停有一辆小车,现从P 点水平抛出小沙袋,使其落入小车中(沙袋所受空气阻力不计).问:(1)当小车分别位于A 点和B 点时(∠AOB=90°),沙袋被抛出时的初速度各为多大? (2)要使沙袋落在跑道上,则沙袋被抛出时的初速度在什么范围内?(3)若小车沿跑道顺时针运动,当小车恰好经过A 点时,将沙袋抛出,为使沙袋能在B 处落入小车中,小车的速率v 应满足什么条件?【答案】(1)()2A gv L R h =-22()2B g L R v h+=(2)0((L R v L R -≤≤+(3)1(41)0,1,2,3...)2v n n π=+= 【解析】 【分析】 【详解】(1)沙袋从P 点被抛出后做平抛运动,设它的落地时间为t ,则h=12gt 2解得t =(1) 当小车位于A 点时,有x A =v A t=L-R (2)解(1)(2)得v A =(L-R当小车位于B 点时,有B B x v t ==3)解(1)(3)得Bv (2)若小车在跑道上运动,要使沙袋落入小车,最小的抛出速度为v 0min =v A =(L-R 4) 若当小车经过C 点时沙袋刚好落入,抛出时的初速度最大,有x c =v 0max t="L+R" (5)解(1)(5)得 v 0max =(L+R所以沙袋被抛出时的初速度范围为(L-R ≤v 0≤(L+R (3)要使沙袋能在B 处落入小车中,小车运动的时间应与沙袋下落时间相同 t AB =(n+14)2Rv π(n=0,1,2,3…)(6)所以t AB解得v=12(4n+1)n=0,1,2,3…). 【点睛】本题是对平抛运动规律的考查,在分析第三问的时候,要考虑到小车运动的周期性,小车并一定是经过14圆周,也可以是经过了多个圆周之后再经过14圆周后恰好到达B 点,这是同学在解题时经常忽略而出错的地方.6.如图所示,粗糙水平地面与半径 1.6m R =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, B O D 、、三点在同一竖直线上,质量2kg m =的小物块(可视为质点)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AB 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10m AB x =,小物块与水平地面间的动摩擦因数=0.2μ,重力加速度大小210m/s g =.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时,小物块对轨道作用力的大小; (3)小物块离开最高点后落回到地面上的位置与B 点之间的距离. 【答案】(1)140J (2)25N (3)4.8m 【解析】(1)设压缩弹簧的弹性势能为P E ,从A 到B 根据能量守恒,有212P B AB E mv mgx μ=+ 代入数据得140J P E =(2)从B 到D ,根据机械能守恒定律有2211222B D mv mv mg R =+⋅ 在D 点,根据牛顿运动定律有2Dv F mg m R+=代入数据解得25N F =由牛顿第三定律知,小物块对轨道作用力大小为25N (3)由D 点到落地点物块做平抛运动竖直方向有2122R gt = 落地点与B 点之间的距离为D x v t = 代入数据解得 4.8m x =点睛:本题是动能定理、牛顿第二定律和圆周运动以及平抛运动规律的综合应用,关键是确定运动过程,分析运动规律,选择合适的物理规律列方程求解.7.如图所示,表面光滑的长方体平台固定于水平地面上,以平台外侧的一边为x 轴,在平台表面建有平面直角坐标系xoy ,其坐标原点O 与平台右侧距离为d=1.2m 。

高中物理曲线运动经典练习题全集(含答案)

高中物理曲线运动经典练习题全集(含答案)

《曲线运动》超经典试题1、关于曲线运动,下列说法中正确的是( AC )A. 曲线运动一定是变速运动B. 变速运动一定是曲线运动C. 曲线运动可能是匀变速运动D. 变加速运动一定是曲线运动【解析】曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向,一定是变化的,所以曲线运动一定是变速运动。

变速运动可能是速度的方向不变而大小变化,则可能是直线运动。

当物体受到的合力是大小、方向不变的恒力时,物体做匀变速运动,但力的方向可能与速度方向不在一条直线上,这时物体做匀变速曲线运动。

做变加速运动的物体受到的合力可能大小不变,但方向始终与速度方向在一条直线上,这时物体做变速直线运动。

2、质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,若突然撤去F1,而保持F2、F3不变,则质点( A )A.一定做匀变速运动B.一定做直线运动C.一定做非匀变速运动D.一定做曲线运动【解析】质点在恒力作用下产生恒定的加速度,加速度恒定的运动一定是匀变速运动。

由题意可知,当突然撤去F1而保持F2、F3不变时,质点受到的合力大小为F1,方向与F1相反,故一定做匀变速运动。

在撤去F1之前,质点保持平衡,有两种可能:一是质点处于静止状态,则撤去F1后,它一定做匀变速直线运动;其二是质点处于匀速直线运动状态,则撤去F1后,质点可能做直线运动(条件是F1的方向和速度方向在一条直线上),也可能做曲线运动(条件是F1的方向和速度方向不在一条直线上)。

3、关于运动的合成,下列说法中正确的是( C )A. 合运动的速度一定比分运动的速度大B. 两个匀速直线运动的合运动不一定是匀速直线运动C. 两个匀变速直线运动的合运动不一定是匀变速直线运动D. 合运动的两个分运动的时间不一定相等【解析】根据速度合成的平行四边形定则可知,合速度的大小是在两分速度的和与两分速度的差之间,故合速度不一定比分速度大。

两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动。

两个匀变速直线运动的合运动是否是匀变速直线运动,决定于两初速度的合速度方向是否与合加速度方向在一直线上。

高中物理曲线运动技巧(很有用)及练习题

高中物理曲线运动技巧(很有用)及练习题

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型题及答案

高中物理曲线运动典型题及答案

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。

曲线运动的性质与条件------高中物理模块典型题归纳(含详细答案)

曲线运动的性质与条件------高中物理模块典型题归纳(含详细答案)

曲线运动的性质与条件------高中物理模块典型题归纳(含详细答案)一、单选题1.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶,速度逐渐减小,下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向,你认为正确的是()A. B. C. D.2.如图所示,一物体在水平恒力的作用下沿光滑水平面做曲线运动,当物体从M点运动到N 点时,其速度方向恰好改变了90°,则物体从M点到N点的运动过程中,物体的速度将()A.不断增大B.不断减小C.先增大后减小D.先减小后增大3.关于曲线运动,下面叙述正确的是()A.曲线运动一定是变速运动B.变速运动一定是曲线运动C.物体做曲线运动时,所受外力的合力一定是变力D.物体做曲线运动时,所受外力的合力可能与速度方向在同一直线上4.关于物体做曲线运动的条件,下列说法正确的是()A.物体在恒力作用下不可能做曲线运动B.物体在变力作用下一定做曲线运动C.做曲线运动的物体所受的力的方向一定是变化的D.合力方向与物体速度方向既不相同、也不相反时,物体一定做曲线运动5.关于曲线运动,下列说法正确的是()A.曲线运动不一定是变速运动B.做曲线运动的物体可以没有加速度C.曲线运动可以是匀速率运动D.做曲线运动的物体加速度一定恒定不变6.一个物体在光滑水平面上沿曲线MN运动,如图所示,其中A点是曲线上的一点,虚线1、2分别是过A点的切线,已知该过程中物体所受到的合外力是恒力,则当物体运动到A点时,合外力的方向可能是()A.沿F1或F5的方向B.沿F2或F4的方向C.沿F2的方向D.不在MN曲线所决定的水平面内7.物体在几个力的作用下处于平衡状态,若撤去其中某一个力而其余力的性质(大小、方向、作用点)不变,物体的运动情况可能是()A.静止B.匀加速直线运动C.匀速直线运动D.匀速圆周运动8.如图所示,一质点做曲线运动从M点到N点速度逐渐减小,当它通过P点时,其速度和所受合外力的方向关系可能正确的是()A. B. C. D.9.若已知物体的速度方向和它所受合力的方向,如图所示,可能的运动轨迹是()A. B. C. D.10.物体在几个力作用下做匀速直线运动,今将一个力撤掉,关于质点运动的说法:()A.物体一定做匀变速运动B.物体可能做匀速直线运动C.物体做曲线运动D.物体一定做变速直线运动11.关于曲线运动,下列说法正确的是()A.曲线运动不一定是变速运动B.曲线运动可以是匀速运动C.做曲线运动的物体一定有加速度D.做曲线运动的物体加速度一定恒定不变12.如图所示,若已知物体运动初速度v0的方向及该物体受到的恒定合外力F的方向,图中虚线表示物体的运动轨迹,下列正确的是()A. B.C. D.13.下列有关曲线运动的说法错误的是()A.做匀速圆周运动的物体所受的合外力方向一定与速度方向垂直B.速度方向发生变化的运动一定是曲线运动C.曲线运动的加速度可以保持恒定D.速率保持不变的运动可以是曲线运动14.在弯道上高速行驶的赛车,突然后轮脱离赛车,关于脱离的后轮的运动情况,以下说法正确的是( )A.仍然沿着汽车行驶的弯道运动B.沿着与弯道垂直的方向飞出C.沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动,离开弯道D.上述情况都有可能15.下列说法正确的是()A.竖直平面内做匀速圆周运动的物体,其合外力可能不指向圆心B.匀速直线运动和自由落体运动的合运动一定是曲线运动C.曲线运动的物体所受合外力一定为变力D.火车超过限定速度转弯时,车轮轮缘将挤压铁轨的外轨16.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶,速度逐渐减小.如图所示,分别画出了汽车转弯时所受合力的四种方向,你认为正确的是()A. B. C. D.二、多选题17.质量为m的物体,在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动,保持F1、F2不变,仅将F3的方向改变90°(大小不变)后,物体可能做()A.加速度大小为的匀变速直线运动B.加速度大小为的匀变速直线运动C.匀速圆周运动D.加速度大小为的匀变速曲线运动18.如图所示,平面直角坐标系xOy与水平面平行,在光滑水平面上一做匀速直线运动的质点以速度v通过坐标原点O,速度方向与x轴正方向的夹角为α,与此同时给质点加上沿x 轴正方向的恒力F x和沿y轴正方向的恒力F y,则此后()A.因为有F x,质点一定做曲线运动B.如果F y<F x,质点相对原来的方向向y轴一侧做曲线运动C.如果F y=F x tan α,质点做直线运动D.如果F x>F y cot α,质点相对原来的方向向x轴一侧做曲线运动19.下列关于曲线运动的说法,正确的是()A.曲线运动的加速度可能为零B.曲线运动可以是匀速运动C.曲线运动可以是匀变速运动D.曲线运动一定是变速运动20.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶.图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的方向,可能正确的是()A. B. C. D.21.若已知物体的速度方向和它所受合力的方向,如图所示,可能的运动轨迹是()A. B. C. D.22.一质点以水平向右的恒定速度v通过P点时受到一个恒力F的作用,则此后该质点的运动轨迹可能是图中的()A.aB.bC.cD.d23.如图所示为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图,已知在B点时的速度与加速度相互垂直,则下列说法中正确的是()A.D点的速率比C点的速率小B.A点的加速度与速度的夹角大于90°C.A点的加速度比D点的加速度大D.从A到D加速度与速度的夹角一直减小24.关于曲线运动下列说法中正确的是()A.某点瞬时速度的方向就在曲线上该点的切线上B.曲线运动一定是变速运动C.做曲线运动的物体的速度方向时刻改变D.曲线运动不一定是变速运动25.关于曲线运动的速度,下列说法正确的是()A.速度的大小与方向都在时刻变化B.速度的方向不断发生变化,速度的大小不一定发生变化C.速度的大小不断发生变化,速度的方向不一定发生变化D.质点在某一点的速度方向是在曲线的这一点的切线方向26.物体受到几个外力的作用而做匀速直线运动,如果撤去其中的一个力而保持其余的力的大小方向都不变,则物体可能做()A.匀减速直线运动B.匀速圆周运动C.匀加速直线运动D.匀加速曲线运动答案一、单选题1.【答案】C【解析】【解答】解:汽车从M点运动到N,曲线运动,必有些力提供向心力,向心力是指向圆心的;汽车同时减速,所以沿切向方向有与速度相反的合力;向心力和切线合力与速度的方向的夹角要大于90°,所以选项ABD错误,选项C正确.故答案为C.【分析】汽车在水平的公路上转弯,所做的运动为曲线运动,故在半径方向上合力不为零且是指向圆心的;又是做减速运动,故在切线上合力不为零且与瞬时速度的方向相反,分析这两个力的合力,即可看出那个图象时对的.2.【答案】D【解析】【解答】曲线运动的轨迹在速度方向与合力方向之间,对M、N点进行分析可知开始时恒力与速度夹角为钝角,后来夹角为锐角,则物体的速度先减小后增大,D符合题意。

高中物理曲线运动解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析

高中物理曲线运动解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析

高中物理曲线运动解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.有一水平放置的圆盘,上面放一劲度系数为k的弹簧,如图所示,弹簧的一端固定于轴O上,另一端系一质量为m的物体A,物体与盘面间的动摩擦因数为μ,开始时弹簧未发生形变,长度为l.设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.求:(1)盘的转速ω0多大时,物体A开始滑动?(2)当转速缓慢增大到2ω0时,A仍随圆盘做匀速圆周运动,弹簧的伸长量△x是多少?【答案】(1)glμ(2)34mglkl mgμμ-【解析】【分析】(1)物体A随圆盘转动的过程中,若圆盘转速较小,由静摩擦力提供向心力;当圆盘转速较大时,弹力与摩擦力的合力提供向心力.物体A刚开始滑动时,弹簧的弹力为零,静摩擦力达到最大值,由静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律求解角速度ω0.(2)当角速度达到2ω0时,由弹力与摩擦力的合力提供向心力,由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量△x.【详解】若圆盘转速较小,则静摩擦力提供向心力,当圆盘转速较大时,弹力与静摩擦力的合力提供向心力.(1)当圆盘转速为n0时,A即将开始滑动,此时它所受的最大静摩擦力提供向心力,则有:μmg=mlω02,解得:ω0=g l μ即当ω0=glμA开始滑动.(2)当圆盘转速达到2ω0时,物体受到的最大静摩擦力已不足以提供向心力,需要弹簧的弹力来补充,即:μmg+k△x=mrω12,r=l+△x解得:34mgl xkl mgμμ-V=【点睛】当物体相对于接触物体刚要滑动时,静摩擦力达到最大,这是经常用到的临界条件.本题关键是分析物体的受力情况.2.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(332R h R ≤≤)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)03F mg ≤'≤;(3)()()21221R d R ≤≤【解析】 【分析】 【详解】(1)当小球刚好通过最高点时应有:2Dmv mg R =由机械能守恒可得:()22Dmv mg h R -=联立解得32h R =,因为h 的取值范围为332R h R ≤≤,小球能到达D 点; (2)设小球在D 点受到的压力为F ,则2Dmv F mg R ='+ ()22Dmv mg h R ='- 联立并结合h 的取值范围332R h R ≤≤解得:03F mg ≤≤ 据牛顿第三定律得小球在最高点对轨道的压力范围为:03F mg ≤'≤(3)由(1)知在最高点D 速度至少为min D v gR =此时小球飞离D 后平抛,有:212R gt =min min D x v t =联立解得min 2x R R =>,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:2max 3Dv mg mg m R+=解得max 2D v gR = 小球飞离D 后平抛212R gt =', max max D x v t ='联立解得max 22x R =故落点与B 点水平距离d 的范围为:()()21221R d R -≤≤-3.如图所示,一位宇航员站一斜坡上A 点,沿水平方向以初速度v 0抛出一个小球,测得小球经时间t 落到斜坡上另一点B ,斜坡倾角为α,已知该星球的半径为R ,引力常量为G ,求:(1)该星球表面的重力加速度g ; (2)该星球的密度ρ . 【答案】(1)02tan v t α (2)03tan 2v RtGαπ 【解析】试题分析:平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据平抛运动的规律求出星球表面的重力加速度.根据万有引力等于重力求出星球的质量,结合密度的公式求出星球的密度.(1)小球做平抛运动,落在斜面上时有:tanα===所以星球表面的重力加速度为:g=.(2)在星球表面上,根据万有引力等于重力,得:mg=G解得星球的质量为为:M=星球的体积为:V=πR 3. 则星球的密度为:ρ= 整理得:ρ=点晴:解决本题关键为利用斜面上的平抛运动规律:往往利用斜面倾解的正切值进行求得星球表面的重力加速度,再利用mg=G和ρ=求星球的密度.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2R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:2BN 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:221122BC C B mgL mv mv μ-=- 解得:222B C BCv v L gμ-= 从C 点到落地的时间:020.8ht s g== B 到P 的水平距离:2202B CC v v L v t gμ-=+ 代入数据,联立并整理可得:214445C C L v v =-+ 由数学知识可知,当 1.6/C v m s =时,P 到B 的水平距离最大,为:L=3.36m【点睛】该题结合机械能守恒考查平抛运动以及竖直平面内的圆周运动,解题的关键就是对每一个过程进行受力分析,根据运动性质确定运动的方程,再根据几何关系求出最大值.5.高台滑雪以其惊险刺激而闻名,运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观赏性。

高中物理曲线运动经典练习题全集(答案)

高中物理曲线运动经典练习题全集(答案)

《曲线运动》超经典试题1、关于曲线运动,下列说法中正确的是(AC )A. 曲线运动一定是变速运动B. 变速运动一定是曲线运动C. 曲线运动可能是匀变速运动D. 变加速运动一定是曲线运动【解析】曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向,一定是变化的,所以曲线运动一定是变速运动。

变速运动可能是速度的方向不变而大小变化,则可能是直线运动。

当物体受到的合力是大小、方向不变的恒力时,物体做匀变速运动,但力的方向可能与速度方向不在一条直线上,这时物体做匀变速曲线运动。

做变加速运动的物体受到的合力可能大小不变,但方向始终与速度方向在一条直线上,这时物体做变速直线运动。

2、质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,若突然撤去F1,而保持F2、F3不变,则质点(A )A.一定做匀变速运动B.一定做直线运动C.一定做非匀变速运动D.一定做曲线运动【解析】质点在恒力作用下产生恒定的加速度,加速度恒定的运动一定是匀变速运动。

由题意可知,当突然撤去F1而保持F2、F3不变时,质点受到的合力大小为F1,方向与F1相反,故一定做匀变速运动。

在撤去F1之前,质点保持平衡,有两种可能:一是质点处于静止状态,则撤去F1后,它一定做匀变速直线运动;其二是质点处于匀速直线运动状态,则撤去F1后,质点可能做直线运动(条件是F1的方向和速度方向在一条直线上),也可能做曲线运动(条件是F1的方向和速度方向不在一条直线上)。

3、关于运动的合成,下列说法中正确的是(C )A. 合运动的速度一定比分运动的速度大B. 两个匀速直线运动的合运动不一定是匀速直线运动C. 两个匀变速直线运动的合运动不一定是匀变速直线运动D. 合运动的两个分运动的时间不一定相等【解析】根据速度合成的平行四边形定则可知,合速度的大小是在两分速度的和与两分速度的差之间,故合速度不一定比分速度大。

两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动。

两个匀变速直线运动的合运动是否是匀变速直线运动,决定于两初速度的合速度方向是否与合加速度方向在一直线上。

(物理)高考物理曲线运动试题(有答案和解析)

(物理)高考物理曲线运动试题(有答案和解析)

(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°。

高中物理曲线运动试题(有答案和解析)及解析

高中物理曲线运动试题(有答案和解析)及解析

高中物理曲线运动试题(有答案和解析)及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.儿童乐园里的弹珠游戏不仅具有娱乐性还可以锻炼儿童的眼手合一能力。

某弹珠游戏可简化成如图所示的竖直平面内OABCD 透明玻璃管道,管道的半径较小。

为研究方便建立平面直角坐标系,O 点为抛物口,下方接一满足方程y 59=x 2的光滑抛物线形状管道OA ;AB 、BC 是半径相同的光滑圆弧管道,CD 是动摩擦因数μ=0.8的粗糙直管道;各部分管道在连接处均相切。

A 、B 、C 、D 的横坐标分别为x A =1.20m 、x B =2.00m 、x C =2.65m 、x D =3.40m 。

已知,弹珠质量m =100g ,直径略小于管道内径。

E 为BC 管道的最高点,在D 处有一反弹膜能无能量损失的反弹弹珠,sin37°=0.6,sin53°=0.8,g =10m/s 2,求:(1)若要使弹珠不与管道OA 触碰,在O 点抛射速度ν0应该多大;(2)若要使弹珠第一次到达E 点时对轨道压力等于弹珠重力的3倍,在O 点抛射速度v 0应该多大;(3)游戏设置3次通过E 点获得最高分,若要获得最高分在O 点抛射速度ν0的范围。

【答案】(1)3m/s (2)2m/s (3)3m/s <ν0<6m/s 【解析】 【详解】 (1)由y 59=x 2得:A 点坐标(1.20m ,0.80m ) 由平抛运动规律得:x A =v 0t ,y A 212gt =代入数据,求得 t =0.4s ,v 0=3m/s ; (2)由速度关系,可得 θ=53° 求得AB 、BC 圆弧的半径 R =0.5m OE 过程由动能定理得: mgy A ﹣mgR (1﹣cos53°)2201122E mv mv =- 解得 v 0=2m/s ;(3)sinα 2.65 2.000.400.5--==0.5,α=30°CD 与水平面的夹角也为α=30°设3次通过E 点的速度最小值为v 1.由动能定理得mgy A ﹣mgR (1﹣cos53°)﹣2μmgx CD cos30°=02112mv - 解得 v 1=23m/s设3次通过E 点的速度最大值为v 2.由动能定理得 mgy A ﹣mgR (1﹣cos53°)﹣4μmgx CD cos30°=02212mv - 解得 v 2=6m/s考虑2次经过E 点后不从O 点离开,有﹣2μmgx CD cos30°=02312mv -解得 v 3=26m/s 故 23m/s <ν0<26m/s2.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2R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:2BN 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:221122BC C B mgL mv mv μ-=- 解得:222B C BCv v L gμ-= 从C 点到落地的时间:020.8ht s g== B 到P 的水平距离:2202B CC v v L v t gμ-=+ 代入数据,联立并整理可得:214445C C L v v =-+ 由数学知识可知,当 1.6/C v m s =时,P 到B 的水平距离最大,为:L=3.36m【点睛】该题结合机械能守恒考查平抛运动以及竖直平面内的圆周运动,解题的关键就是对每一个过程进行受力分析,根据运动性质确定运动的方程,再根据几何关系求出最大值.3.如图所示,物体A 置于静止在光滑水平面上的平板小车B 的左端,物体在A 的上方O 点用细线悬挂一小球C(可视为质点),线长L =0.8m .现将小球C 拉至水平无初速度释放,并在最低点与物体A 发生水平正碰,碰撞后小球C 反弹的速度为2m/s .已知A 、B 、C 的质量分别为m A =4kg 、m B =8kg 和m C =1kg ,A 、B 间的动摩擦因数μ=0.2,A 、C 碰撞时间极短,且只碰一次,取重力加速度g =10m/s 2.(1)求小球C 与物体A 碰撞前瞬间受到细线的拉力大小; (2)求A 、C 碰撞后瞬间A 的速度大小;(3)若物体A 未从小车B 上掉落,小车B 的最小长度为多少? 【答案】(1)30 N (2)1.5 m/s (3)0.375 m 【解析】 【详解】(1)小球下摆过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:m 0gl 12=m 0v 02 代入数据解得:v 0=4m/s ,对小球,由牛顿第二定律得:F ﹣m 0g =m 020v l代入数据解得:F =30N(2)小球C 与A 碰撞后向左摆动的过程中机械能守恒,得:212C mv mgh = 所以:22100.22C v gh ==⨯⨯=m/s小球与A 碰撞过程系统动量守恒,以小球的初速度方向为正方向, 由动量守恒定律得:m 0v 0=﹣m 0v c +mv A 代入数据解得:v A =1.5m/s(3)物块A 与木板B 相互作用过程,系统动量守恒,以A 的速度方向为正方向, 由动量守恒定律得:mv A =(m+M )v 代入数据解得:v =0.5m/s由能量守恒定律得:μmgx 12=mv A 212-(m+M )v 2 代入数据解得:x =0.375m ;4.如图所示,水平转台上有一个质量为m 的物块,用长为2L 的轻质细绳将物块连接在转轴上,细绳与竖直转轴的夹角θ=30°,此时细绳伸直但无张力,物块与转台间动摩擦因数为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.物块随转台由静止开始缓慢加速转动,重力加速度为g ,求:(1)当转台角速度ω1为多大时,细绳开始有张力出现; (2)当转台角速度ω2为多大时,转台对物块支持力为零; (3)转台从静止开始加速到角速度3gLω=的过程中,转台对物块做的功.【答案】(1)1g Lμω=(2)233g Lω=(3)132mgL⎛ ⎝ 【解析】 【分析】 【详解】(1)当最大静摩擦力不能满足所需要向心力时,细绳上开始有张力:212sin mg m L μωθ=⋅代入数据得1g Lμω=(2)当支持力为零时,物块所需要的向心力由重力和细绳拉力的合力提供22tan 2sin mg m L θωθ=⋅代入数据得233g Lω=(3)∵32ωω>,∴物块已经离开转台在空中做圆周运动.设细绳与竖直方向夹角为α,有23tan 2sin mg m L αωα=⋅代入数据得60α=︒转台对物块做的功等于物块动能增加量与重力势能增加量的总和即231(2sin 60)(2cos302cos60)2W m L mg L L ω=⋅+-o o o 代入数据得:1(3)2W mgL =+【点睛】本题考查牛顿运动定律和功能关系在圆周运动中的应用,注意临界条件的分析,至绳中出现拉力时,摩擦力为最大静摩擦力;转台对物块支持力为零时,N=0,f=0.根据能量守恒定律求转台对物块所做的功.5.如图甲所示,粗糙水平面与竖直的光滑半圆环在N 点相切,M 为圈环的最高点,圆环半径为R =0.1m ,现有一质量m =1kg 的物体以v 0=4m/s 的初速度从水平面的某点向右运动并冲上竖直光滑半圆环,取g =10m/s 2,求:(1)物体能从M 点飞出,落到水平面时落点到N 点的距离的最小值X m(2)设出发点到N 点的距离为S ,物体从M 点飞出后,落到水平面时落点到N 点的距离为X ,作出X 2随S 变化的关系如图乙所示,求物体与水平面间的动摩擦因数μ(3)要使物体从某点出发后的运动过程中不会在N 到M 点的中间离开半固轨道,求出发点到N 点的距离S 应满足的条件【答案】(1)0.2m ;(2)0.2;(3)0≤x ≤2.75m 或3.5m ≤x <4m . 【解析】 【分析】(1)由牛顿第二定律求得在M 点的速度范围,然后由平抛运动规律求得水平位移,即可得到最小值;(2)根据动能定理得到M 点速度和x 的关系,然后由平抛运动规律得到y 和M 点速度的关系,即可得到y 和x 的关系,结合图象求解;(3)根据物体不脱离轨道得到运动过程,然后由动能定理求解. 【详解】(1)物体能从M 点飞出,那么对物体在M 点应用牛顿第二定律可得:mg ≤2M mv R,所以,v M1m /s ;物体能从M 点飞出做平抛运动,故有:2R =12gt 2,落到水平面时落点到N 点的距离x =v M t2R =0.2m ; 故落到水平面时落点到N 点的距离的最小值为0.2m ;(2)物体从出发点到M 的运动过程作用摩擦力、重力做功,故由动能定理可得:−μmgx −2mgR =12mv M 2−12mv 02; 物体从M 点落回水平面做平抛运动,故有:2R =12gt 2,M y v t === 由图可得:y 2=0.48-0.16x ,所以,μ=0.160.8=0.2; (3)要使物体从某点出发后的运动过程中不会在N 到M 点的中间离开半圆轨道,那么物体能到达的最大高度0<h≤R 或物体能通过M 点;物体能到达的最大高度0<h≤R 时,由动能定理可得:−μmgx −mgh =0−12mv 02, 所以,2200122mv mghv h x mg g μμμ--==,所以,3.5m≤x <4m ;物体能通过M 点时,由(1)可知v M1m /s ,由动能定理可得:−μmgx−2mgR=12mv M2−12mv02;所以22221124222MMmv mv mgR v v gRxmg gμμ----==,所以,0≤x≤2.75m;【点睛】经典力学问题一般先对物体进行受力分析,求得合外力及运动过程做功情况,然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解.6.如图所示,半径为R的四分之三光滑圆轨道竖直放置,CB是竖直直径,A点与圆心等高,有小球b静止在轨道底部,小球a自轨道上方某一高度处由静止释放自A点与轨道相切进入竖直圆轨道,a、b小球直径相等、质量之比为3∶1,两小球在轨道底部发生弹性正碰后小球b经过C点水平抛出落在离C点水平距离为22R的地面上,重力加速度为g,小球均可视为质点。

高中物理曲线运动的技巧及练习题及练习题(含答案)含解析

高中物理曲线运动的技巧及练习题及练习题(含答案)含解析

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)。

物理曲线运动专题练习(及答案)含解析

物理曲线运动专题练习(及答案)含解析

物理曲线运动专题练习(及答案)含解析一、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+)()2m 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.如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A 点,自然状态时其右端位于B 点.D 点位于水平桌面最右端,水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP ,其形状为半径R =0.45m 的圆环剪去左上角127°的圆弧,MN 为其竖直直径,P 点到桌面的竖直距离为R ,P 点到桌面右侧边缘的水平距离为1.5R .若用质量m 1=0.4kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B 点,用同种材料、质量为m 2=0.2kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点释放,物块过B 点后其位移与时间的关系为x =4t ﹣2t 2,物块从D 点飞离桌面后恰好由P 点沿切线落入圆轨道.g =10m/s 2,求:(1)质量为m 2的物块在D 点的速度;(2)判断质量为m 2=0.2kg 的物块能否沿圆轨道到达M 点:(3)质量为m 2=0.2kg 的物块释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功. 【答案】(1)2.25m/s (2)不能沿圆轨道到达M 点 (3)2.7J 【解析】 【详解】(1)设物块由D 点以初速度v D 做平抛运动,落到P 点时其竖直方向分速度为:v y 22100.45gR =⨯⨯m/s =3m/sy Dv v =tan53°43=所以:v D =2.25m/s(2)物块在内轨道做圆周运动,在最高点有临界速度,则mg =m 2v R,解得:v 322gR ==m/s 物块到达P 的速度:22223 2.25P D y v v v =+=+=3.75m/s若物块能沿圆弧轨道到达M 点,其速度为v M ,由D 到M 的机械能守恒定律得:()22222111cos5322M P m v m v m g R =-⋅+︒ 可得:20.3375M v =-,这显然是不可能的,所以物块不能到达M 点(3)由题意知x =4t -2t 2,物块在桌面上过B 点后初速度v B =4m/s ,加速度为:24m/s a =则物块和桌面的摩擦力:22m g m a μ= 可得物块和桌面的摩擦系数: 0.4μ=质量m 1=0.4kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B 点,由能量守恒可弹簧压缩到C 点具有的弹性势能为:p 10BC E m gx μ-=质量为m 2=0.2kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点释放,物块过B 点时,由动能定理可得:2p 2212BC B E m gx m v μ-=可得,2m BC x = 在这过程中摩擦力做功:12 1.6J BC W m gx μ=-=-由动能定理,B 到D 的过程中摩擦力做的功:W 2222201122D m v m v =- 代入数据可得:W 2=-1.1J质量为m 2=0.2kg 的物块释放后在桌面上运动的过程中摩擦力做的功12 2.7J W W W =+=-即克服摩擦力做功为2.7 J .3.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。

高中物理曲线运动解题技巧分析及练习题(含答案)

高中物理曲线运动解题技巧分析及练习题(含答案)

高中物理曲线运动解题技巧分析及练习题 (含答案)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 , —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 1 2 .求:AH(1) 小球脱离弹簧时的速度大小; ⑵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) 7m/s (2) 【解析】 【分析】 【详解】(1) 根据机械能守恒定律1 2E P = mV | ?®21 在小球脱离弹簧的过程中只有弹簧弹力做功 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 在最高点时的速度,从而根据动能定理求解从24J (3)25J2Ep= 7m/s ②m⑵由动能定理得一mg2R —小球恰能通过最高点,故 mg1 2W f = mv 222m V2④ R1 2 mv ③ 2V 1 =由②③④得 W f = 24 J (3) 根据动能定理:1 2 mg2R E kmv 2 2解得:E k 25J,根据弹力做功与弹性势能变化的关系和动能,根据小球恰好能通过最高点的条件得到小球 B 至C 过程中小球克服阻力做的功 ;故本题答案是:(1) 7m/s 【点睛】(2) 24J(3) 25J(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.光滑水平面AB 与一光滑半圆形轨道在 B 点相连,轨道位于竖直面内,其半径为 R,个质量为m 的物块静止在水平面上,现向左推物块使其压紧弹簧,然后放手,物块在弹力作用下获得一速度,当它经 B 点进入半圆形轨道瞬间,对轨道的压力为其重力的 后向上运动经C 点再落回到水平面,重力加速度为g •求:(1) 弹簧弹力对物块做的功;⑵物块离开C 点后,再落回到水平面上时距B 点的距离;(3) 再次左推物块压紧弹簧,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则弹簧弹性势能的 取值范围为多少?(1) 由动能定理得在B 点由牛顿第二定律得: 9mg — mg = m 解得W = 4mgR (2)设物块经C 点落回到水平面上时距 B 点的距离为S,用时为t ,由平抛规律知 S=v c t1 £ 22R= gt 2从B 到C 由动能定理得 -2m£r/? = —mvt -至惘 ul 联立知,S= 4 R (3)假设弹簧弹性势能为EP,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则物块可能在圆轨道的上升高度不超过半圆轨道的中点,则由机械能守恒定律知E p^mgR若物块刚好通过 C 点,则物块从 B 到C 由动能定理得1 . 19倍,之【答案】(1) 【解析】 【详解】(2) 4R ( 3)-- -mvl -戈m诚物块在C点时mg= m '511 7Ep > -mvi则 2联立知:E p > mgR.综上所述,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则弹簧弹性势能的取值范围为5E p^mgR 或 E P 穆mgR.3.水平面上有一竖直放置长 H = 1.3m 的杆P0, —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 = 1.0 kg 的小环套在绳上。

高中物理《曲线运动》练习题(附答案解析)

高中物理《曲线运动》练习题(附答案解析)

高中物理《曲线运动》练习题(附答案解析)学校:___________姓名:___________班级:___________ 一、单选题1.下列关系式中不是利用物理量之比定义新的物理量的是()A.FEq=B.pEqϕ=C.Fam=D.tθω=2.一船以恒定的速率渡河,水速恒定(小于船速)。

要使船垂直河岸到达对岸,则()A.船应垂直河岸航行B.船的航行方向应偏向上游一侧C.船不可能沿直线到达对岸D.河的宽度一定时,船垂直到对岸的时间是任意的3.如图所示,一杂技演员驾驶摩托车沿半径为R的圆周做线速度大小为v的匀速圆周运动。

若杂技演员和摩托车的总质量为m,其所受向心力大小为()A.mvRB.2mvRC.22mvRD.2mvR4.如图所示,细线一端固定在A点,另一端系着小球。

给小球一个初速度,使小球在水平面内做匀速圆周运动,关于该小球的受力情况,下列说法中正确的是()A.受重力、向心力作用B.受细线拉力、向心力作用C.受重力、细线拉力作用D.受重力、细线拉力和向心力作用5.下列现象或措施中,与离心运动有关的是()A.汽车行驶过程中,乘客要系好安全带B.厢式电梯张贴超载标识C.火车拐弯处设置限速标志D.喝酒莫开车,开车不喝酒6.把地球设想成一个半径为地球半径R=6 400km的拱形桥,如图所示,汽车在最高点时,若恰好对“桥面”压力为0,g=9.8m/s2,则汽车的速度为()A.7.9m/s B.7.9m/h C.7.9km/s D.7.9km/h7.光滑平面上一运动质点以速度v通过原点O,v与x轴正方向成α角(如图所示),与此同时对质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy,则()A.因为有Fx,质点一定做曲线运动B.如果Fy>Fx,质点向y轴一侧做曲线运动C.质点不可能做直线运动D.如果Fy<Fx tanα,质点向x轴一侧做曲线运动8.在2022年2月5日北京冬奥会上,我国选手运动员在短道速滑比赛中的最后冲刺阶段如图所示,设甲、乙两运动员在水平冰面上恰好同时到达虚线PQ,然后分别沿半径为r1和r2(r2>r1)的滑道做匀速圆周运动,运动半个圆周后匀加速冲向终点线。

高中物理曲线运动基础练习题及解析

高中物理曲线运动基础练习题及解析

高中物理曲线运动基础练习题及解析一、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.2.如图所示,竖直圆形轨道固定在木板B 上,木板B 固定在水平地面上,一个质量为3m 小球A 静止在木板B 上圆形轨道的左侧.一质量为m 的子弹以速度v 0水平射入小球并停留在其中,小球向右运动进入圆形轨道后,会在圆形轨道内侧做圆周运动.圆形轨道半径为R ,木板B 和圆形轨道总质量为12m ,重力加速度为g ,不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力.求:(1)子弹射入小球的过程中产生的内能;(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时,木板对水平面的压力;(3)为保证小球不脱离圆形轨道,且木板不会在竖直方向上跳起,求子弹速度的范围.【答案】(1)2038mv (2) 2164mv mg R+(3)042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤【解析】本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题. (1)子弹射入小球的过程,由动量守恒定律得:01(3)mv m m v =+ 由能量守恒定律得:220111422Q mv mv =-⨯ 代入数值解得:2038Q mv =(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时,以小球为研究对象,由牛顿第二定律和向心力公式得211(3)(3)m m v F m m g R+-+=以木板为对象受力分析得2112F mg F =+ 根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F 2木板对水平面的压力的大小202164mv F mg R=+(3)小球不脱离圆形轨有两种可能性:①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R 由机械能守恒定律得:()()211332m m v m m gR +≤+ 解得:042v gR ≤②若小球能通过圆形轨道的最高点小球能通过最高点有:22(3)(3)m m v m m g R++≤由机械能守恒定律得:221211(3)2(3)(3)22m m v m m gR m m v +=+++ 代入数值解得:045v gR ≥要使木板不会在竖直方向上跳起,木板对球的压力:312F mg ≤在最高点有:233(3)(3)m m v F m m g R+++=由机械能守恒定律得:221311(3)2(3)(3)22m m v m m gR m m v +=+++ 解得:082v gR ≤综上所述为保证小球不脱离圆形轨道,且木板不会在竖直方向上跳起,子弹速度的范围是042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤3.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/s 2.求: (1)小球离开屋顶时的速度v 0的大小范围; (2)小球落在空地上的最小速度.【答案】(1)5 m/s≤v 0≤13 m/s ; 5; 【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t 1. 则小球的水平位移:L+x=v max t 1,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/s4.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。

高中物理精品试题: 力与物体的曲线运动

高中物理精品试题: 力与物体的曲线运动

专题3 力与物体的曲线运动一、计算题1、利用万有引力定律可以测量天体的质量.(1)测地球的质量英国物理学家卡文迪许,在实验室里巧妙地利用扭秤装置,比较精确地测量出了引力常量的数值,他把自己的实验说成是“称量地球的质量”.已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G.若忽略地球自转的影响,求地球的质量.(2)测“双星系统”的总质量所谓“双星系统”,是指在相互间引力的作用下,绕连线上某点O做匀速圆周运动的两个星球A和B,如图9所示.已知A、B间距离为L,A、B绕O点运动的周期均为T,引力常量为G,求A、B的总质量.(3)测月球的质量若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成“双星系统”.已知月球的公转周期为T1,月球、地球球心间的距离为L1.你还可以利用(1)、(2)中提供的信息,求月球的质量.图92、神舟十号载人飞船进入近地点距地心为r1、远地点距地心为r2的椭圆轨道正常运行.已知地球质量为M,引力常量为G,地球表面处的重力加速度为g,飞船在近地点的速度为v1,飞船的质量为m.若取距地球无穷远处为引力势能零点,则距地心为r、质量为m的物体的引力势能表达式为E p=-,求:(1)地球的半径;(2)飞船在远地点的速度.3、据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间.照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见.如图所示,假设“天宫一号”正以速度v=7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N间的距离L=20 m,地磁场的磁感应强度垂直于v,MN所在平面的分量B=1.0×10-5 T,将太阳帆板视为导体.图1(1)求M、N间感应电动势的大小E;(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V,0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻.试判断小灯泡能否发光,并说明理由;(3)取地球半径R=6.4×103 km,地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字).4、如图28所示,从A点以v0=4 m/s的水平速度抛出一质量m=1 kg的小物块(可视为质点),当物块运动至B 点时,恰好沿切线方向进入光滑圆弧轨道BC,经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面的长木板上,圆弧轨道C端切线水平,已知长木板的质量M=4 kg,A、B两点距C点的高度分别为H=0.6 m、h=0.15 m,圆弧轨道半径R=0.75 m,物块与长木板之间的动摩擦因数μ1=0.5,长木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2,g取10 m/s2.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:图28(1)小物块运动至B点时的速度大小和方向;(2)小物块滑动至C点时,对圆弧轨道C点的压力;(3)长木板至少为多长,才能保证小物块不滑出长木板.5、某电视台“快乐向前冲”节目中的场地设施如图27所示,AB为水平直轨道,上面安装有电动悬挂器,可以载人运动,水面上漂浮着一个半径为R、角速度为ω,铺有海绵垫的转盘,转盘的轴心离平台的水平距离为L,平台边缘与转盘平面的高度差为H.选手抓住悬挂器,可以在电动机带动下,从A点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零,加速度为a的匀加速直线运动.选手必须做好判断,在合适的位置释放,才能顺利落在转盘上.设人的质量为m(不计身高大小),人与转盘间的最大静摩擦力为μmg,重力加速度为g.图27(1)假设选手落到转盘上瞬间相对转盘速度立即变为零,为保证他落在任何位置都不会被甩下转盘,转盘的角速度ω应限制在什么范围?(2)若已知H=5 m,L=8 m,a=2 m/s2,g取10 m/s2,且选手从某处C点释放能恰好落到转盘的圆心上,则他是从平台出发后多长时间释放悬挂器的?6、如图8所示,滑板运动员从倾角为53°的斜坡顶端滑下,滑下的过程中他突然发现在斜面底端有一个高h =1.4 m、宽L=1.2 m的长方体障碍物,为了不触及这个障碍物,他必须在距水平地面高度H=3.2 m的A点沿水平方向跳起离开斜面(竖直方向的速度变为零).已知运动员的滑板与斜面间的动摩擦因数μ=0.1,忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2.(已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)求:图8(1)运动员在斜面上滑行的加速度的大小;(2)若运动员不触及障碍物,他从斜面上起跳后到落至水平面的过程所经历的时间;(3)运动员为了不触及障碍物,他从A点沿水平方向起跳的最小速度.7、我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.如图1所示,质量m=60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6 m/s2匀加速滑下,到达助滑道末端B时速度v B=24 m/s,A与B的竖直高度差H=48 m.为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧.助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5 m,运动员在B、C间运动时阻力做功W=-1530 J,g取10 m/s2.图1(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力F f的大小;(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大?8、如图1所示,在竖直平面内有由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道,两者在最低点B平滑连接.AB弧的半径为R,BC弧的半径为.一小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落,经A点沿圆弧轨道运动.(1)求小球在B、A两点的动能之比;(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点.图19、在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图19所示.P是一个微粒源,能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒.高度为h的探测屏AB竖直放置,离P点的水平距离为L,上端A与P点的高度差也为h.图19(1)若微粒打在探测屏AB的中点,求微粒在空中飞行的时间;(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围;(3)若打在探测屏A、B两点的微粒的动能相等,求L与h的关系.10、如图16所示,半径为R=1 m内径很小的粗糙半圆管竖直放置,一直径略小于半圆管内径、质量为m=1 kg的小球,在水平恒力F= N的作用下由静止沿光滑水平面从A点运动到B点,A、B两点间的距离x= m,当小球运动到B点时撤去外力F,小球经半圆管道运动到最高点C,此时球对外轨的压力F N=2.6mg,然后垂直打在倾角为θ=45°的斜面上D处(取g=10 m/s2)。

2020年高三物理选择题特训03 力学中的曲线运动(学生版)

2020年高三物理选择题特训03 力学中的曲线运动(学生版)

2020年高三物理选择题强化训练专题三力学中的曲线运动(原卷版)一、单选题1.(2017·全国卷Ⅰ)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。

速度较大的球越过球网,速度较小的球没有越过球网;其原因是()A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大2.(2018·全国卷Ⅲ,17)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v和v2的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。

甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的()A.2倍B.4倍C.6倍D.8倍3.如图所示,当汽车静止时,车内乘客看到窗外雨滴沿竖直方向OE匀速运动。

现从t=0时汽车由静止开始做甲、乙两种匀加速启动,甲启动后t1时刻,乘客看到雨滴从B处离开车窗,乙启动后t2时刻,乘客看到雨滴从F 处离开车窗,F为AB中点。

则t1∶t2为()A.2∶1B.1∶ 2C.1∶ 3D.1∶(2-1)4.如图所示,三个质量相等的小球A、B、C从图示位置分别以相同的速度v0水平向左抛出,最终都能到达坐标原点O。

不计空气阻力,x轴所在处为地面,则可判断A、B、C三个小球A.在空中运动过程中,重力做功之比为1:2:3B.在空中运动过程中,动量变化率之比为1:2:3C.初始时刻纵坐标之比为1:4:9D.到达O点时,速度方向与水平方向夹角的正切值之比为1:4:95.在水平地面上有相距为L的A、B两点,甲小球以v1=10 m/s的初速度,从A点沿与水平方向成30°角的方向斜向上抛出,同时,乙小球以v2的初速度从B点竖直向上抛出。

若甲在最高点时与乙相遇,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法错误的是A.乙球的初速度v2一定是5 m/sB.相遇前甲球的速度可能小于乙球的速度C.L为2.53mD.甲球与乙球始终在同一水平面上6.如图所示,水平地面上有一光滑弧形轨道与半径为r的光滑圆轨道相连,且固定在同一个竖直面内。

高中物理曲线运动专题训练答案

高中物理曲线运动专题训练答案

高中物理曲线运动专题训练答案一、高中物理精讲专题测试曲线运动1. 小孩乐园里的弹珠游戏不单拥有娱乐性还能够锻炼小孩的眼手合一能力。

某弹珠游戏可 简化成如下图的竖直平面内OABCD 透明玻璃管道,管道的半径较小。

为研究方便成立平面直角坐标系, O 点为抛物口,下方接一知足方程y5x 2 的圆滑抛物线形状管道OA ;9AB 、BC 是半径同样的圆滑圆弧管道, CD 是动摩擦因数 μ=0.8 的粗拙直管道;各部分管道在连结处均相切。

A 、B 、C 、D 的横坐标分别为 x A =1.20m 、 x B = 2.00m 、x C = 2.65m 、 x D =3.40m 。

已知,弹珠质量 m = 100g ,直径略小于管道内径。

E 为 BC 管道的最高点,在 D 处 有一反弹膜能无能量损失的反弹弹珠,sin37 °= 0.6, sin53 °= 0.8, g =10m/s 2,求:(1)若要使弹珠不与管道 OA 触碰,在 O 点抛射速度 ν0 应当多大;(2)若要使弹珠第一次抵达 E 点时对轨道压力等于弹珠重力的3 倍,在 O 点抛射速度 v 0应当多大;(3)游戏设置 3 次经过 E 点获取最高分,若要获取最高分在 O 点抛射速度 ν0的范围。

【答案】( 1) 3m/s (2) 26 m/s2 m/s ( 3) 23 m/s < ν< 2 【分析】 【详解】5 (1)由 y9x 2 得: A 点坐标( 1.20m ,0.80m )由平抛运动规律得: x A =v 0t ,y A1gt 22代入数据,求得 t = 0.4s , v 0=3m/s ;( 2)由速度关系,可得 θ= 53°求得 AB 、BC 圆弧的半径 R = 0.5mOE 过程由动能定理得:mgy A ﹣mgR (1﹣cos53 )°1mv E 21mv 0222解得 v 0= 2 2 m/s ;(3) sin α 2.65 2.000.40 0.5, α= 30°0.5CD 与水平面的夹角也为 α= 30° 设 3 次经过 E 点的速度最小值为v1 .由动能定理得mgy A﹣(﹣cos53)﹣=1mv1 mgR1°2μ mgx CD cos30 °022解得 v1= 2 3 m/s设 3 次经过 E 点的速度最大值为 v2.由动能定理得mgy A﹣mgR(1﹣cos53 )﹣°4μ mgx CD cos30 =°01mv22 2解得 v2= 6m/s考虑 2 次经过 E 点后不从O 点走开,有﹣2μmgx°= 012CD cos302mv3解得 v3=2 6 m/s故 2 3 m/s <ν0< 2 6 m/s2.如下图,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,圆轨道内壁圆滑,圆轨道右边的水平面BC 与圆心等高.质量为m 的小球从离 B 点高度为h 处(3 R2h3R )的 A 点由静止开始着落,从 B 点进入圆轨道,重力加快度为g ).(1)小球可否抵达D点?试经过计算说明;(2)求小球在最高点对轨道的压力范围;(3)经过计算说明小球从 D 点飞出后可否落在水平面距离 d 的范围.BC 上,若能,求落点与 B 点水平【答案】(1)小球能抵达D点;(2)0F3mg;( 3)2 1 R d22 1 R【分析】【剖析】【详解】(1)当小球恰巧经过最高点时应有:mg mv D2R由机械能守恒可得: mg h Rmv D 22联立解得 h3R ,由于 h 的取值范围为 3 R h 3R ,小球能抵达 D 点; 2 2(2)设小球在 D 点遇到的压力为 F ,则Fmgmv D 2Rmg h Rmv D 22联立并联合 h 的取值范围3Rh 3R 解得: 0F 3mg2据牛顿第三定律得小球在最高点对轨道的压力范围为: 0 F 3mg(3)由( 1)知在最高点 D 速度起码为 v D min gR此时小球飞离 D 后平抛,有: R1 gt 22x min v D min t联立解得x min2R R ,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: mg3mgm v D 2 maxR解得v D max2 gR小球飞离 D 后平抛 R1gt 2 ,2xmaxvD max t联立解得x max 2 2R故落点与 B 点水平距离 d 的范围为: 2 1 R d2 2 1 R3. 如下图,一位宇航员站一斜坡上A 点,沿水平方向以初速度v 0 抛出一个小球,测得小球经时间t 落到斜坡上另一点B ,斜坡倾角为α,已知该星球的半径为 R ,引力常量为G ,求:( 1)该星球表面的重力加快度g ;( 2)该星球的密度. 【答案】( 1)2v 0tan( 2)3v 0tant 2 RtG【分析】试题剖析:平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,依据平抛运动的规律求出星球表面的重力加快度.依据万有引力等于重力争出星球的质量,结合密度的公式求出星球的密度.(1)小球做平抛运动,落在斜面上时有:tan α===因此星球表面的重力加快度为:g=.(2)在星球表面上,依据万有引力等于重力,得:mg=G解得星球的质量为为:M=3星球的体积为:V=πR.则星球的密度为:ρ=整理得:ρ=点晴:解决此题重点为利用斜面上的平抛运动规律:常常利用斜面倾解的正切值进行求得星球表面的重力加快度,再利用mg=G和ρ= 求星球的密度.4.高台滑雪以其惊险刺激而有名,运动员在空中的飞腾姿势拥有很强的赏析性。

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例 6.在竖直平面内有水平向右,场强为 E=1×10 N/C 的匀强电场。在匀强电场中有一根长 L=2m 的绝缘细线,一端固定在 O 点,另一端系一质量为 0.04kg 的带电小球,它静止时悬线 与竖直方向成 37°角,如图所示,若小球恰能绕 O 点在竖直平面内做圆周运动,试求: (1)小球的带电量 Q; (2)小球动能的最小值; (3)小球机械能的最小值。 2 (取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点,cos37°=0.8,g=10m/s )
12.如图 10 所示,在 xOy 平面内,有场强 E=12N/C,方向沿 x 轴正方向的匀强电场和 磁感应强度大小为 B=2T、方向垂直 xOy 平面指向纸里的匀强磁场.一个质量 m=4×10-5kg,
撤去 F1,改为水平向南的力 F2。 ,再经过 2s,物体与原点的位移为 6m,方向为东偏南 30 , 如图所示,试求: (1)力 F1 和 F2 的大小; (2)该时0.内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为 R(比细管的半径大得多) .在 细圆管中有两个直径略小于细圆管管径的小球(可视为质点)A 和 B,质量分别为 m1 和 m2, 它们沿环形圆管(在竖直平面内)顺时针方向运动,经过最低点时的速度都是 v0;设 A 球通 过最低点时 B 球恰好通过最高点,此时两球作用于环形圆管的合力为零,那么 m1、m2、R 和 v0 应满足的关系式是____________.
例 7.初速度为零的带正电荷的粒子经 AB 间电场加速后,从 B 板的小孔射出,当带电粒子
到达 P 点时,长方形 abcd 区域内立即出现磁感应强度 B=4.0T,方向与纸面垂直并交替变化 -2 的磁场(时而垂直纸面向外,时而垂直纸面向内,每 1.57×10 s 变化一次,粒子到达 P 点 时 磁 场 方 向 垂 直 纸 面 向 外 。 在 O 处 有 一 静 止 中 性 粒 子 , PO 垂 直 平 分 ab 、 cd,ab=cd=1.6m, PO =3.0m,带电粒子比荷 q/m=50C/kg,重力不计。试求(极板 A、B 平行于 ad, 3.14) (1)加速电压 U=100V 时,带电粒子能否与中性粒子相碰,画出它的轨迹; (2)欲使带电粒子能与中性粒子相碰,加速电压 U 的最大值为多少?
例 3 如图所示,一带电粒子以竖直向上的初速度 v0 ,自 A 处进入电场强度为 E、方向 水平向右的匀强电场,它受到的电场力恰与重力大小相等。当粒子到达图中 B 处时,速度大 小仍为 v0 ,但方向变为水平向右,那么 A、B 之间的电势差等于多少?从 A 到 B 经历的时间 为多长?
训练题一束一价正离子流垂直于电场方向进入匀强电场, 若它们飞出电场的偏向角相同, 如 图所示,则可以判断它们进入电场时, ( ) A.一定具有相同的质量 B.一定具有相同的速度 C.一定具有相同的动能 D.一定具有相同的动量
4
训练题在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线一端连着一个质量为 m、电量为 +q 的带电小球,另一端固定于 O 点.将小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速释放, 则小球沿圆弧作往复运动.已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为 θ (如图) .求 ⑴匀强电场的场强; ⑵小球经过最低点时细线对小球的拉力。
(1)令距地球无穷远处为重力势能的零点,计算:质量为 1t 的卫星,绕地表飞行,其 总机械能为多大? (2)再补充多少能量可使它脱离地球的引力?
训练题[四川卷]23.(16 分)荡秋千是大家喜爱的一项体育活动。随着科技的迅速发展,将来 的某一天, 同学们也许会在其它星球上享受荡秋千的乐趣。 假设你当时所在星球的质量是 M、 半径为 R,可将人视为质点,秋千质量不计、摆长不变、摆角小于 90°,万有引力常量为 G。 那么, (1) 该星球表面附近的重力加速度 g 星等于多少? (2) 若经过最低位置的速度为 v0,你能上升的最大高度是多少?
11. 据报道:我国航天员在俄国训练时曾经“在 1.5 万米高空,连续飞了 10 个抛物线.俄 方的一个助理教练半途就吐得一塌糊涂, 我们的小伙子是第一次做这种实际飞行实验, 但一 路却神情自若,失重时都纷纷飘起来,还不断做着穿、脱宇航服等操作.”设飞机的运动轨 迹是如图 1-5 所示的一个抛物线接着一段 120 度的圆弧再接着一个抛物线; 飞机的最大速度 是 900km/h,在圆弧段飞机速率保持不变;被训航天员所能承受的最大示重是 8mg.求: (1) 在这十个连续的动作中被训航天员处于完全失重状态的时间是多少?(2)圆弧的最小半径 是多少?(实际上由于飞机在这期间有所调整和休息,所花总时间远大于这个时间,约是一 小时) (3)完成这些动作的总时间至少是多少?(4)期间飞机的水平位移是多少?(提示: 抛物线部分左右对称,上升阶段和下降阶段时间相等,水平位移相等,加速度相同,飞机在 2 抛物线的顶端时速度在水平方向) (取 g=9.75m/s )
训练题 如图 2-1 所示,两个相对斜面的倾角分别为 37°和 53°,在斜面顶点把两个 小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出,小球都落在斜面上。若不计空气阻力, 则 A、B 两个小球的运动时间之比为( ) A、1:1 B、4:3 C、16:9 D、9:16 训练题从空中同一地点沿水平方向同时抛出两个小球, 它们的初速度方向相反、 大小分 别为 v01和v02 ,求经过多长时间两小球速度方向间的夹角为 90°?
专题三、力与曲线运动
【例 1】 河宽 d=60m,水流速度 v1=6m/s,小船在静水中的速度 v2=3m/s,问:(1)要使 它渡河的时间最短,则小船应如何渡河?最短时间是多少?(2)要使它渡河的航程最短,则小 船应如何渡河?最短的航程是多少?
【例 2】 如图所示,墙壁上落有两只飞镖,它们是从同一位置水平射出的,飞镖 A 与竖直 墙壁成 53 角,飞镖 B 与竖直墙壁成 37 角,两者相距为 d,假设飞镖的运动是平抛运动,求 射出点离墙壁的水平距离?(sin37=0.6,cos37=0.8)
训练题卢瑟福的 α 粒子散射实验,建立了原子的核式模型,原子的核式模型又叫做原 子的行星模型,这是因为两者之间有极大的相似之处,带电粒子间遵循库仑定律,而星体之 间遵循万有引力定律,两定律有相同的表达形式.以无穷远处电势为零点,点电荷的电势为
Q u = k ,可推出氢原子基态能级为-13.6eV. r
3. 已知引力常量 G、 月球中心到地球中心的距离 r 和月球绕地球运行的周期 T。 仅利用这三 个数据,可以估算出的物理量有 ( ) A.月球的质量 B.地球的质量 C.地球的半径 D.月球绕地球运行速度的大小 4. 最近, 科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星, 并测得它围绕该恒星运行 一 周所用的时间为 1200 年,它与该恒星的距离为地球到太阳距离的 100 倍。假定该行星绕恒 星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周,仅利用以上两个数据可以求出的量有 A.恒星质量与太阳质量之比 B.恒星密度与太阳密度之比 ( ) C.行星质量与地球质量之比 D.行星运行速度与地球公转速度之比 5. 如图 1-2-3 半径为 R 的大圆盘以角速度 ω 旋转, 如图, 有人站在盘边 P 点上, 随盘转动. 他 想用枪击中在圆盘中心的目标O,若子弹速度为 vo,则 ( ) A. 枪应瞄准目标O射击 B. 应瞄准 PO的右方偏过角射击,且 cos =ω R/v0 C. 应瞄准 PO的左方偏过 θ 角射击,且 tan =ω R/v0 D.应瞄准 PO的左方偏过角射击,且 sin =ω R/v0 6. 如图 1-2-4 所示,半径为 r 的圆形转筒,绕其竖直中心轴 OO 转动,小物块 a 靠在圆 筒的内壁上,它与圆筒间的动摩擦因数为 μ .现使小物块不下落,圆筒转动的角速度至少 为 ( ) A.
2
r mυ r
2
υ B.向心力为 m(g+ )
2
r
C.对球壳的压力为
υ D.受到的摩擦力为 μ m(g+ )
2
r
训练题质量为 m 的物体从半径为 R 的半球形碗的碗口下滑到碗的最低点的过程中, 如果摩擦力的作用使得物体的速度大小不变,如图所示,那么( ) A.因为速率不变,所以物体的加速度为零 B.物体下滑过程中受的合外力越来越大 C.物体下滑过程中的摩擦力大小不变 D.物体下滑过程中的加速度大小不变,方向始终指向球心 【例 5】 “神舟五号”宇宙飞船成功发射,表明了我国的航天和空间科技已经进人世 界先进行列。它的部分数据如下:总长 L=9.2m,总质量,m=7790kg,围绕地球做匀速圆周 -11 运动(近似看作)的周期 T=90min。若已知地球半径 R=6400km,万有引力常量 G=6.67X10 2 2 2 N·m /kg ,地球表面的重力加速度 g 取 10m/s 。请你根据以上的已知量,用所学过的物理 知识,推导出飞船或地球有关的其他物理量的表达式(至少两个)。
训练题如图所示, 坐标系 xoy 在竖直平面内, 空间有沿水平方向垂直于纸面向外的匀强磁场, 磁感应强度大小为 B,在 x < 0 的空间里有沿 x 轴正方向的匀强电场,场强的大小为 E,一个 带正电的小球经过图中 x 轴上的 A 点,沿着与水平方向成 θ = 30°角的斜向下直线做匀速 运动,经过 y 轴上的 B 点进入 x < 0 的区域,要使小球进入 x<0 区域后能在竖直面内做匀速 圆周运动,需在 x<0 区域内另加一匀强电场。若带电小球做圆周运动通过 x 轴上的 C 点,且 OA=OC,设重力加速度为 g,求: (1)小球运动速率的大小。 (2)在 x<0 的区域所加电场大小和方向。 (3)小球从 B 点运动 C 点所用时间及 OA 的长度。
能力训练 一、选择题 1.如图所示,从倾角为 θ 的足够长斜面上的 A 点,先后将同一个小球以不同的初速度 水平向右抛出.第一次初速度为 υ 1,球落到斜面上时瞬时速度方向与斜面夹角为 α 1;第二 次初速度为 υ 2, 球落到斜面上时瞬时速度方向与斜面夹角为 α 2. 不计空气阻力, 若 υ 1>υ 2, 则 α 1 α 2(填>、 = 、<) . 2.如图所示,从倾角为 θ = 30°的斜面顶端以初动能 E = 6J 向下坡方向平抛出一个 小球,则小球落到斜面上时的动能 E′为 J.
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