高中物理曲線運(yùn)動(dòng)練習(xí)題及答案及解析

1、高中物理曲線運(yùn)動(dòng)練習(xí)題及答案及分析高中物理曲線運(yùn)動(dòng)練習(xí)題及答案及分析一、高中物理精講專題測(cè)試曲線運(yùn)動(dòng)1 .圓滑水平面 AB與豎直面內(nèi)的圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)連結(jié)，導(dǎo)軌半徑 R= 0.5 m , 一個(gè)質(zhì)量m= 2 kg的小球在A處壓縮一輕質(zhì)彈簧，彈簧與小球不拴接.用手擋住小球不動(dòng)，此時(shí)彈 簧彈性勢(shì)能Ep= 49 J,如下圖.松手后小球向右運(yùn)動(dòng)離開彈簧，沿圓形軌道向上運(yùn)動(dòng)恰能經(jīng)過(guò)最高點(diǎn) C, g取10 m/s 2求：| I(1)小球離開彈簧時(shí)的速度大小；小球從B到C戰(zhàn)勝阻力做的功;(3)小球走開C點(diǎn)后落回水平面時(shí)的動(dòng)能大小.【答案】(1) 7m / s ( 2) 24J ( 3) 25J【分析】【剖析】【

2、詳解】(1)依據(jù)機(jī)械能守恒定律Ep =-mv12 ?2=7m/s2Ep弋一m2.2 (2)由動(dòng)能定理得mg - 2R- Wf = 1 mv22 1 mv12 2小球恰能經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)，故mgmv2R由得 Wf =24 J(3)依據(jù)動(dòng)能定理：1mg 2R E k 一2解得：Ek 25J故此題答案是：【點(diǎn)睛】在小球離開彈簧的過(guò)程中只有彈簧彈力做功 定理能夠求出小球的離開彈簧時(shí)的速度v;小球從B到C的過(guò)程中只有重力和阻力做功 在最高點(diǎn)時(shí)的速度，進(jìn)而依據(jù)動(dòng)能定理求解從(3)小球走開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，只有重力做功mv22(1) 7m / s ( 2) 24J(3) 25J，依據(jù)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系和

3、動(dòng)能，依據(jù)小球恰巧能經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的條件獲得小球B至C過(guò)程中小球戰(zhàn)勝阻力做的功；，依據(jù)動(dòng)能定理求小球落地時(shí)的動(dòng)能大小2 .如下圖，帶有 一貝、目貝 '八人的半徑為 R,靜止在圓滑水平面上.滑塊C置于4木板B的右端，A、B、C的質(zhì)量均為 m, A、B底面厚度同樣.現(xiàn) B、C以同樣的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，B與A碰后即粘連在一同，C恰巧能沿A的圓弧軌道滑到與圓心等高處.則：(已知重力加快度為 g)(1)B、C 一同勻速運(yùn)動(dòng)的速度為多少？(2)滑塊C返回到A的底端時(shí) AB整體和C的速度為多少? >，+( WiA. I【答案】(1)v023gR(2)vi2 4gR,V253gR33【分析】此題考察

4、動(dòng)量守恒與機(jī)械能相聯(lián)合的問題.(1)設(shè)B、C的初速度為 v , AB相碰過(guò)程中動(dòng)量守恒，設(shè)碰后AB整體速度u,由0V0mvo 2mu ,解得 u 一 2C滑到最高點(diǎn)的過(guò)程1 mv22 2mu22解得V02I-2 3gRmvo 2mu 3mu3mu 2 mgR2(2)C從底端滑到頂端再?gòu)捻敹嘶烤共康倪^(guò)程中，知足水平方向動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒,有 mvo 2mu mvi 2mv2- mvo2 1 2mu2 - mvi2 1 2mv223 .如下圖，半徑為R的四分之三圓周軌道固定在豎直平面內(nèi)，O為圓軌道的圓心，D為圓軌道的最高點(diǎn)，圓軌道內(nèi)壁圓滑，圓軌道右邊的水平面BC與圓心等高.質(zhì)量為 m的小球從離

5、 B點(diǎn)高度為h處(3 R h 3R )的A點(diǎn)由靜止開始著落，從B點(diǎn)進(jìn)入圓軌道,重力加快度為g ) .(1)小球可否抵達(dá)D點(diǎn)？試經(jīng)過(guò)計(jì)算說(shuō)明；(2)求小球在最高點(diǎn)對(duì)軌道的壓力范圍；(3)經(jīng)過(guò)計(jì)算說(shuō)明小球從D點(diǎn)飛出后可否落在水平面BC上，若能，求落點(diǎn)與B點(diǎn)水平距離d的范圍.【答案】(1)小球能抵達(dá) D點(diǎn)；(2) 0 F 3mg ; ( 3)2 1 R d 2 2 1 R(1)當(dāng)小球恰巧經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)應(yīng)有:mgmvD2R由機(jī)械能守恒可得：mg h rmv2233聯(lián)立解得h -R，由于h的取值范圍為一 R h22(2)設(shè)小球在 D點(diǎn)遇到的壓力為F，則mvD2F mgR -mvD2mg h R23R，小球

6、能抵達(dá)D點(diǎn);聯(lián)立弁聯(lián)合h的取值范圍，3 R h 3R解得：0 F 3mg 2據(jù)牛頓第三定律得小球在最高點(diǎn)對(duì)軌道的壓力范圍為：0 F 3mg(3)由(1)知在最高點(diǎn) D速度起碼為Vd min V gR此時(shí)小球飛離 D后平拋，有：R Mgt22min D min聯(lián)立解得.一xmin 2R R ,故能落在水平面BC上，當(dāng)小球在最高點(diǎn)對(duì)軌道的壓力為3mg時(shí)，有：mg 3mg mv2maxR解得一VD max 2 1 gR小球飛離D后平拋R 1 gt 2 ,2max D max聯(lián)立解得Xmax 2 2R故落點(diǎn)與b點(diǎn)水平距離d的范圍為:2 1 R d 2 2 1 R4.如下圖，在圓滑的圓錐體頂部用長(zhǎng)為L(zhǎng)

7、=那，的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為因錐體固定在水平面上，其軸線沿豎直方向，母線與軸線之間的夾角為步尸墉的小球，37",物體繞軸線在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球靜止時(shí)細(xì)線與母線給好平行，已知重力加快度g取1若北小球運(yùn)動(dòng)的角速度:求此時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力大小?！痉治觥俊酒饰觥恳罁?jù)牛頓第二定律求出支持力為零時(shí)，小球的線速度的大小，進(jìn)而確立小球有無(wú)走開圓錐 體的斜面，若走開錐面，依據(jù)豎直方向上協(xié)力為零，水平方向協(xié)力供給向心力爭(zhēng)出線對(duì)小 球的拉力大小。【詳解】若小球恰巧走開圓錐面，則小球所受重力與細(xì)線拉力的協(xié)力供給向心力，有:此時(shí)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為:為:"解得小球運(yùn)動(dòng)的角速度大小H 代入數(shù)據(jù)

8、得:若小球運(yùn)動(dòng)的角速度為:小球?qū)A錐體有壓力，設(shè)此時(shí)細(xì)線的拉力大小為F,小球受圓錐面的支持力為,則水平方向上有:豎直方向上有:聯(lián)立方程求得:FsinS - F= m3二 r尸嗨S01 +杓畫n瞽.mg【點(diǎn)睛】 解決此題的重點(diǎn)知道小球圓周運(yùn)動(dòng)向心力的根源，聯(lián)合牛頓第二定律進(jìn)行求解，依據(jù)牛頓 第二定律求出臨界速度是解決此題的重點(diǎn)。5.水平面上有一豎直擱置長(zhǎng) H= 1.3m的桿PO, 一長(zhǎng)L= 0.9m的輕微繩兩頭系在桿上 P、Q兩點(diǎn),PQ間距離為d = 0.3m, 一質(zhì)量為m= 1.0kg的小環(huán)套在繩上。桿靜止時(shí)，小環(huán)靠在桿上，細(xì)繩方向豎直；當(dāng)桿繞豎直軸以角速度3旋轉(zhuǎn)時(shí)，如下圖，小環(huán)與Q點(diǎn)等高，細(xì)

9、繩恰巧被繃斷。重力加快度g=10m/ s2,忽視全部摩擦。求:(1)桿靜止時(shí)細(xì)繩遇到的拉力大小 T;(2)細(xì)繩斷裂時(shí)桿旋轉(zhuǎn)的角速度大小00 ；(3)小環(huán)著地址與 O點(diǎn)的距離Do【答案】 (1) 5N ( 2) 5 J3rad / s( 3) 1.6m【分析】【詳解】(1)桿靜止時(shí)環(huán)受力均衡，有 2T= mg得：T=5N(2)繩斷裂前瞬時(shí)，環(huán)與db, cosL rQ點(diǎn)間距離為r,有r2+ d2 = ( L- r)環(huán)到兩系點(diǎn)連線的夾角為。，有sin繩的彈力為 Ti,有Ti sin。= mg2T1 cos 6 + Ti = m w r得 5、3rad / s(3)繩斷裂后，環(huán)做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向s=

10、 vt豎直方向：H d 1 gt 22環(huán)做平拋的初速度：V= 3小環(huán)著地址與桿的距離：D2= r2+ s2得 D = 1.6m【點(diǎn)睛】 此題主假如考察平拋運(yùn)動(dòng)和向心力的知識(shí)，解答此題的重點(diǎn)是掌握向心力的計(jì)算公式，能 清楚向心力的根源即可。PPA BCABCD6 .如下圖，為彈射器，、為圓滑水平面分別與傳遞帶水平相連，為圓滑半圓軌道，其半徑 R=2m ,傳遞帶AB長(zhǎng)為L(zhǎng)=6m ,弁沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)有一質(zhì)量m=1kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))由彈射器 P彈出后滑向傳遞帶經(jīng)BC緊貼圓弧面抵達(dá)D點(diǎn)，已知彈射器的彈性勢(shì)能所有轉(zhuǎn)變?yōu)槲矬w的動(dòng)能，物體與傳遞帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.2.取g=10m/s2,現(xiàn)要

11、使物體恰巧能經(jīng)過(guò)D點(diǎn)，求：(1)物體抵達(dá)D點(diǎn)速度大小；(2)則彈射器初始時(shí)擁有的彈性勢(shì)能起碼為多少.尸I個(gè)州vC43 j【答案】(1) 25 m/s ; (2) 62J【分析】【剖析】【詳解】(1)由題知，物體恰巧能經(jīng)過(guò)D點(diǎn)，則有：一V2mgm D R解得:VDm/s物體從彈射到D點(diǎn)，由動(dòng)能定理得:W mgL 2mgR 1 mv202W Ep解得：Ep 62J7 . 一輕質(zhì)細(xì)繩一端系一質(zhì)量為m =0.05吻的小球兒另一端掛在圓滑水平軸O上，O到小球的距離為 L= 0.1m，小球跟水平面接觸，但無(wú)互相作用，在球的雙側(cè)等距離處罰別固定一個(gè)圓滑的斜面和一個(gè)擋板，如下圖水平距離s=2m,動(dòng)摩擦因數(shù)為=

12、0.25.現(xiàn)有一滑塊 B,質(zhì)量也為m=0.05kg ,從斜面上高度h=5m處滑下，與 小球發(fā)生彈性正碰，與擋板碰撞時(shí)不損失時(shí)械能.若不計(jì)空氣阻力，并將滑塊和小球都視為質(zhì)點(diǎn)，(g取10m/s 2,結(jié)果用根號(hào)表示)，試問：(1)求滑塊 B與小球第一次碰前的速度以及碰后的速度(2)求滑塊 B與小球第一次碰后瞬時(shí)繩索對(duì)小球的拉力(3)滑塊B與小球碰撞后，小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求小球做完好圓周運(yùn)動(dòng)的次 數(shù).【答案】(1)滑塊B與小球第一次碰前的速度為J95 m/s ,碰后的速度為0; ( 2)滑塊B與小球第一次碰后瞬時(shí)繩索對(duì)小球的拉力48N; ( 3)小球做完好圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)為 10次。【分析】【

13、詳解】(1)滑塊將要與小球發(fā)生碰撞時(shí)速度為 依據(jù)能量守恒定律，得：V1 ,碰撞后速度為V1 ',小球速度為v2mgh= - mv12 mg -22解得:vi= 95m/sA、B發(fā)生彈性碰撞，由動(dòng)量守恒，獲得mvi=mvi+ mv2由能量守恒定律，獲得:mv121mv11 mv22解得:=0 , v =/95 m/s2即滑塊B與小球第一次碰前的速度為495 m/s ,碰后的速度為(2)碰后瞬時(shí)，有:2T-mg=m- v2L解得:T=48N即滑塊B與小球第一次碰后瞬時(shí)繩索對(duì)小球的拉力48N。(3)小球剛能達(dá)成一次完好的圓周運(yùn)動(dòng)，它到最高點(diǎn)的速度為V0,則有:2mg=m v0L小球從最低點(diǎn)到

14、最高點(diǎn)的過(guò)程機(jī)械能守恒，設(shè)小球在最低點(diǎn)速度為v,依據(jù)機(jī)械能守恒有:1 mv2 2mgL 1 mv222解得:高中物理曲線運(yùn)動(dòng)練習(xí)題及答案及分析s',依據(jù)能量守恒有滑塊和小球最后一次碰撞時(shí)速度起碼為解得：小球做完好圓周圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)：v= 5 m/sv=邪m/s ,滑塊經(jīng)過(guò)的行程為mgh= mV2 mgs2s' =19m解得即小球做完好圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)為8.如下圖，水平絕緣軌道場(chǎng)。一質(zhì)量 m=0.1kg ,電荷量s sn= -2s10次。=10次1AB長(zhǎng)L=4m ,離地高q=-5 X 105C的小滑塊, 落在地面上的C向右滑動(dòng)，從 B點(diǎn)走開電場(chǎng)后,h=1.8m , A、B間存在豎直

15、向上的勻強(qiáng)電從軌道上的0A點(diǎn)以v =6m/s的初速度點(diǎn)。已知 C、B間的水平距離 x=2.4m ,滑2,求:(1)滑塊走開B點(diǎn)時(shí)速度的大??；(2)滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間;(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng) E的大小.(3) 5 103 N/C【答案】(1)4m/s ; ( 2) 0.8s ;【分析】【詳解】(1)從B到C過(guò)程中，有1h = gt2X= VBt解得(2)從A到B過(guò)程中，有vb= 4m/sVA VBXAB =t'解得t'= 0.8s(3)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受力如圖由牛頓第二定律，得由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有解得m m mg + Eq) =m aVB2 VA2 = 2ax3E= 5

16、X 10N/C9.如下圖，AB是圓滑的水平軌道，B端與半彳仝為l的圓滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，將彈簧水平擱置，一端固定在A點(diǎn).現(xiàn)使質(zhì)量為m的小滑塊從 D點(diǎn)以速度V0= V甌'進(jìn)入軌道 DCB ,而后沿著 BA運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，彈簧壓縮最短時(shí)小滑塊處于P點(diǎn)，重力加快度大小為 g,求：(1)在D點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小滑塊的作使勁大小Fn ;(2)彈簧壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能Ep；(3)若水平軌道 AB粗拙，小滑塊從 P點(diǎn)靜止開釋，且 PB= 5l,要使得小滑塊能沿著軌道BCD運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不離開軌道，求小滑塊與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)w的范圍.【答案】(1)2mg(3)/0.2 或 0.5

17、0 0.7【分析】(1)解得(2)依據(jù)機(jī)械能守恒I1；用="如 21 +(it/陋室一點(diǎn)1 11 口 E®* 3U J(3)小滑塊恰能能運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)Ef 川聞琬解得L = 0.7小滑塊恰能沿著軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)解得L = 0.5因此0.5 w - 0.7小滑塊恰能沿著軌道運(yùn)動(dòng)D點(diǎn)因此<0.2綜上 仙 00.2 或 0.5 <0.710.如下圖， AB為傾角 37的斜面軌道，BP為半徑 R=1m的豎直圓滑圓弧軌道，O為圓心，兩軌道相切于B點(diǎn)，P、O兩點(diǎn)在同一豎直線上，輕彈簧一端固定在A點(diǎn)，另一端在斜面上 C點(diǎn)處，軌道的 AC部分圓滑，CB部分粗拙，CB長(zhǎng)L= 1.25m ,物塊與斜面間的 動(dòng)摩擦因數(shù)為 =0.25 ,現(xiàn)有一質(zhì)量m=2kg的物塊在外力作用下將彈簧遲緩壓縮到D點(diǎn)后開釋(不栓接)，物塊經(jīng)過(guò) B點(diǎn)后抵達(dá) P點(diǎn)，在P點(diǎn)物塊對(duì)軌道的壓力大小為其重力的1.5倍，sin37 0.6,cos370.8 , g=10m/s 2.求：(1)物塊抵達(dá) P點(diǎn)時(shí)的速度大小VP；(2)物塊走開彈簧時(shí)的速度大小vc ;(3)若要使物塊一直不離開軌道運(yùn)動(dòng)，則物塊走開彈簧時(shí)速度的最大值vm.【答案】(1) vp 5m/s (2) vc=9m/