高考物理生活中的圆周运动(一)解题方法和技巧及练习题(1)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高考物理生活中的圆周运动(一)解题方法和技巧及练习题(1)
一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动
1.如图所示,带有1
4
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)123gR
v =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0
2
v u =
C 滑到最高点的过程: 023mv mu mu +='
2220111
23222
mv 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 +=+
22220121111222222
mv mu mv mv +⋅=+⋅ 解得:123gR
v =
253gR v =
2.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。
(1)求小球在最低点时的速度大小;
(2)如果在小球通过最低点时,突然在空间产生竖直向下的匀强电场,若使小球在后面的运动中,绳出现松软状态,求电场强度可能的大小。
【答案】(1)18v gL =2)335mg mg
E q q
≤≤ 【解析】 【详解】
(1)在最低点,由向心力公式得:
2
1mv F mg L
-= 解得:18v gL =(2)果在小球通过最低点时,突然在空间产生竖直向下的匀强电场,若使小球在后面的运动中,绳出现松软状态,说明小球能通过与圆心等的水平面,但不能通过最高点。 则小球不能通过最高点, 由动能定理得:
2212112222
mg L Eq L mv mv ⋅+=
- 且
2
2
v Eq mg m L
+=
则35mg
E q
=
也不可以低于O 水平面
2
12
mv mgL EqL += 则3mg
E q
=
所以电场强度可能的大小范围为
335mg mg
E q q
≤≤
3.如图所示,A 、B 两球质量均为m ,用一长为l 的轻绳相连,A 球中间有孔套在光滑的足够长的水平横杆上,两球处于静止状态.现给B 球水平向右的初速度v 0,经一段时间后B 球第一次到达最高点,此时小球位于水平横杆下方l /2处.(忽略轻绳形变)求:
(1)B 球刚开始运动时,绳子对小球B 的拉力大小T ; (2)B 球第一次到达最高点时,A 球的速度大小v 1;
(3)从开始到B 球第一次到达最高点的过程中,轻绳对B 球做的功W .
【答案】(1)mg+m 20v l (2)2012
v gl v -=(3)204mgl mv - 【解析】 【详解】
(1)B 球刚开始运动时,A 球静止,所以B 球做圆周运动
对B 球:T-mg =m 2
v l
得:T =mg +m 20
v l
(2)B 球第一次到达最高点时,A 、B 速度大小、方向均相同,均为v 1
以A 、B 系统为研究对象,以水平横杆为零势能参考平面,从开始到B 球第一次到达最高点,根据机械能守恒定律,
2220111112222
l mv mgl mv mv mg -=+- 得:2
012
v gl v -=
(3)从开始到B 球第一次到达最高点的过程,对B 球应用动能定理 W -mg
221011222
l mv mv =- 得:W =20
4
mgl mv -
4.如图所示,在竖直平面内有一“∞”管道装置,它是由两个完全相同的圆弧管道和两直管道组成。直管道和圆弧管道分别相切于1A 、2A 、1B 、2B ,1D 、2D 分别是两圆弧管道的最高点,1C 、2C 分别是两圆弧管道的最低点,1C 、2C 固定在同一水平地面上。两直管道略微错开,其中圆弧管道光滑,直管道粗糙,管道的粗细可忽略。圆弧管道的半径均为
R ,111111222222B O D AO C B O D A O C α∠=∠=∠=∠=。一质量为m 的小物块以水平向左的速度0v 从1C 点出发沿管道运动,小物块与直管道间的动摩擦因数为μ。设
012/v m s =,m=1kg ,R=1.5m ,0.5μ=,37α=︒(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)小物块从1C 点出发时对管道的作用力; (2)小物块第一次经过2C 点时的速度大小; (3)小物块在直管道12B A 上经过的总路程。 【答案】(1)106N ,方向向下(2)7(3)534
m 【解析】 【详解】
(1)物块在C 1点做圆周运动,由牛顿第二定律有:
2
v N mg m R
-=
可得:20
106N v N mg m R
=+=
由牛顿第三定律可知,小物块对管道的作用力大小为106N ,方向向下 (2)由几何知识易有:21122cos 4m sin R l A B A B α
α
===
= 从C 1到C 2由动能定理可得:22
2011cos 22
mgl mv mv μα-=
- 可得:2
202cos 47m /s v v gl μα=-=
(3)以C 1C 2水平线作为重力势能的参考平面,则小物块越过D 1、D 2点时的机械能需满足:
0230J E E mgR >==
由于直管道的摩擦,物块每完整经历直管道一次,机械能的减少量满足:
cos 16J f E W mgl μα∆===
设n 为从第一次经过D 1后,翻越D 1和D 2的总次数,则有:
2
0012
mv n E E -∆>,