高考物理生活中的圆周运动试题(有答案和解析)及解析.docx

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1、高考物理生活中的圆周运动试题(有答案和解析)及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，一根长为0.1m的细线，一端系着一个质量是0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，当小球的转速增加到原转速的3倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来大40N．求：（1）线断裂的瞬间，线的拉力；（2）这时小球运动的线速度；（3）如果桌面高出地面0.8m，线断裂后小球沿垂直于桌子边缘的方向水平飞出去落在离桌面的水平距离．【答案】（1）线断裂的瞬间，线的拉力为45N；（2）线断裂时小球运动的线速

2、度为5m/s；（3）落地点离桌面边缘的水平距离2m．【解析】【分析】【详解】(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用;重力mg、桌面弹力FN和细线的拉力F,重力mg和弹力FN平衡，线的拉力提供向心力，有：FN=F=mω2R，设原来的角速度为ω0,线上的拉力是F0,加快后的角速度为ω,线断时的拉力是F1，则有：F1:F0=ω2:2=9:1，0又F1=F0+40N，所以F0=5N,线断时有：F1=45N.2(2)设线断时小球的线速度大小为v,由F1=mv，R代入数据得：v=5m/s.(3)由平抛运动规律得小球在空中运动

3、的时间为：t=2h20.8s=0.4s，g10则落地点离桌面的水平距离为：x=vt=5×0.4=2m.2．如图所示，水平长直轨道AB与半径为R=0.8m的光滑1竖直圆轨道BC相切于B，BC4与半径为r=0.4m的光滑1竖直圆轨道CD相切于C，质量m=1kg的小球静止在A点，现用4F=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/s2．求：（1）小球在D点的速度vD大小；（2）小球在B点对圆轨道的压力NB大小；（3）A、B两点间的距离x．【答案】(

4、1)vD2m/s（2）45N(3)2m【解析】【分析】【详解】（1）小球恰好过最高点D，有：2mgmvDr解得：vD2m/s（2）从B到D，由动能定理：mg(Rr)1mvD21mvB222设小球在B点受到轨道支持力为N，由牛顿定律有：NmgmvB2RNB=N联解③④⑤得：N=45N（3）小球从A到B，由动能定理：Fxmgx1mvB222解得：x2m故本题答案是：(1)vD2m/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

5、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mAmB1kg两组线长均为L0.25m．细线能承受的最大拉力均为F8N．A与转盘间的动摩擦因数为m10.5，B与转盘间的动摩擦因数为20.1，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10m/s2．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

6、）试通过计算写出传感器读数F随转盘角速度变化的函数关系式，并在图乙的坐标系中作出F2图象．【答案】（1）12rad/s（2）222rad/s（3）m252rad/s2【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：2mBg2mB12L代入数据计算得出：12rad/s（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：1mAgTmA22LT2mBg2mB22L代入数据计算得出：222rad/s（3）①当28rad/s2时，F02②当28rad2/s2，且AB细线未拉断时

7、，有：F1mAgTmA2LT2mBg2mB2LT8N所以：F326；8rad2/s2218rad2/s24③当218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：1mAgmAw2L所以：18rad2/s2220rad2/s2时，F0当220rad2/s2时，有F1mAgmA2LF8N所以：F125；20rad2/s2252rad2/s24若FFm8N时，角速度为：22/s2m52rad做出F2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

8、，通过牛顿第二定律进行求解．4．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的1光滑圆弧轨道AB，与水平地面相切于B4点。现将AB锁定，让质量为m的小滑块P（视为质点）从A点由静止释放沿轨道AB滑下，最终停在地面上的C点，C、B两点间的距离为2R．已知轨道AB的质量为2m，P与点右侧地面间