2019高考物理三轮冲刺大题提分大题精做4圆周运动问题.docx

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1、大题精做四圆周运动问题精选大题1．【2018年浙江省模拟】如图1所示。游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行.可抽象为图2的模型。倾角为45°的直轨道AB、半径R=10m的光滑竖直圆轨道和倾角为37°的直轨道EF，分别通过过水平光滑街接轨道BC.C‘E平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接EG间的水平距离l=40m.现有质量m<500kg的过山车，从高h=40m的A点静止下滑，经BCDC‘EF最终停在G点，过山车与轨道AB、EF的动摩擦因数均为μ1=0.2与减速直轨道FG的动摩擦因数均为μ2=0.75，过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，求（1）过山车运动至圆轨道最低

2、点C时的速度大小；（2）过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力；（3）减速直轨道FG的长度x（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）【解析】(1)过山车到达C点的速度为vc,由动能定理mgh-μ1mgcos45°hcos45°=12mvC2代入数据可得vC=810m/s(2)过山车到达D点的速度为vD,由机械能守恒定律2mgR+12mvC2=12mvC2由牛顿第二定律mg+FD=mvD2R联立代人数据可得：FD=7000N由牛顿第三定律可知.轨道受到的力F’D=7000N(3)过山车从A到达G点.由动能定理可得mgh-mg(l-x)tan37°-μ1mghcot45

3、°-μ1mg(l-x)-μ2mgx=0代人数据可得x=30m故本题答案是：（1）vC=810m/s；（2）7000N；（3）x=30m1．【2019浙江省模拟】三维弹球（3DPinball）是Window里面附带的一款使用键盘操作的电脑游戏，小王同学受此启发，在学校组织的趣味运动会上，为大家提供了一个类似的弹珠游戏。如图所示，将一质量为0.1kg的小弹珠（可视为质点）放在O点，用弹簧装置将其弹出，使其沿着光滑的半圆形轨道OA和AB运动，BC段为一段长为L=2.0m的粗糙水平面，DEFG为矩形垫子(垫子边缘的高度忽略不计)。圆弧OA和AB的半径分别为r=0.2m，R=0.4m，滑块

4、与BC段的动摩擦因数为μ=0.4，C点离垫子的高度为h=0.8m，水平距离为x=0.6m，垫子的长度EF为1m，求：（1）要使小滑块恰好不脱离圆弧轨道，在B位置小滑块受到半圆轨道的支持力;（2）在满足第⑴问的情况下，小滑块能否落入垫子？若能，则落入垫子时距左边缘DE的距离；（3）为了不让小滑块飞出垫子，滑块被弹射离开弹簧时的最大初速度。【解析】（1）对大圆弧AB的A点：mg=mvA2RA到B的过程机械能守恒：12mvA2+2mgR=12mvB2对B点：FN-mg=mvB2R由以上三式可得：FN=6N（2）从B至C由动能定理：-μmgL=12mvC2-12mvB2得到vC=2m/s

5、由平抛运动：h=12gt2s=vCt联立以上各式解得：s=0.8m>0.6m所以小滑块能落入盒子中。落入的位置距离E点：Δx=s-x=0.2m（3）由平抛运动：h=12gt2x+xEF=vC't由O至C用动能定理：mgR-μmgL=12mvC'2-12mv02解得：v0=26m/s2．【2019四川省成都市模拟】转动装置如图所示，四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球以及一小环通过铰链连接，轻杆长均为l，球的质量均为m，环质量为2m，O端固定在竖直的轻质转轴上，套在转轴上的轻质弹簧连接在O与小环之间，原长为L，装置静止时，弹簧长为3L2，转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升。弹

6、簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g，求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)AB杆中弹簧长度为L2时，装置转动的角速度。【解析】(1)装置静止时，设OA、AB杆中的弹力分别为F1、T1，OA杆与转轴的夹角为θ1。小环受到弹簧的弹力为：F弹1=k⋅L3，小环受力平衡，则有：F弹1=mg+2T1cosθ1，小球受力平衡，则竖直方向有：F1cosθ1+T1cosθ1=mg，水平方向有：F1sinθ1=T1sinθ1，解得：k=6mgL；(2)弹簧长度为12L时，设OA、AB杆中的弹力分别为F2、T2，OA杆与转轴的夹角为θ2。小环受到的弹力为：F弹2=12kL=3mg

7、，小环受力平衡，有：2T2cosθ2=mg+F弹2，且cosθ2=L4l，对小球，竖直方向有：F2cosθ2=T2cosθ2+mg，水平方向有：F2sinθ2+T2sinθ2=mω2lsinθ2，解得：ω=25gL．3．【2019四川省泸州市模拟】如图所示，长为l的轻质细线固定在O1点，细线的下端系一质量为m的小球，固定点O1的正下方0.5l处的P点可以垂直于竖直平面插入一颗钉子，现将小球从细线处于水平状态由静止释放，此时钉子还未插入P点，在B点右下方水平地面上固定有一半径为R=