高考物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)含解析.docx

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1、高考物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动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3α，sinα=，一质量为m5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

2、点落至水平轨道所用的时间．【答案】（1）5gR（2）m23gR（3）35R225g【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F0，小球到达C点时所受合力的大小为F．由力的合成法则有F0tan①mgF2(mg)2F02②设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得v2Fm③R由①②③式和题给数据得F03mg④4v5gR⑤2（2）设小球到达A点的速度大小为v1，作CDPA，交PA于D点，由几何关系得DARsin⑥CDR(1cos）⑦由动能定理有mgCDF0DA1mv21

3、mv12⑧22由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A点的动量大小为pmv1m23gR⑨2（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vt1gt2CD⑩2vvsin由⑤⑦⑩式和题给数据得35Rtg5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．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＝0.5m，一个质量m＝2kg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

4、＝49J，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10m/s2．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）7m/s（2）24J（3）25J【解析】【分析】【详解】(1)根据机械能守恒定律12Ep＝mv1?①v1＝2Ep＝7m/s②m(2)由动能定理得－mg·2R－Wf＝1mv221mv12③22小球恰能通过最高点，故mgmv22④R由②③④得Wf＝24J(3)根据动能定理：mg2REk1mv222解得：Ek25J故本题答案是：（1）7m/s（2）24J（3）25J【点睛】

5、(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3．如图所示，光滑轨道CDEF是一“过山车”的简化模型，最低点D处入、出口不重合，E点是半径为R0.32m的竖直圆轨道的最高点，DF部分水平，末端F点与其右侧的水平传送带平滑连接，传送带以速率v=1m/s逆时针匀速转动，水平部分长度L=1m．

6、物块B静止在水平面的最右端F处．质量为mA1kg的物块A从轨道上某点由静止释放，恰好AB通过竖直圆轨道最高点E，然后与发生碰撞并粘在一起．若的质量是A的k倍，BB、与传送带的动摩擦因数都为0.2，物块均可视为质点，物块A与物块B的碰撞时间极短，取g10m/s2．求：（1）当k3时物块A、B碰撞过程中产生的内能；（2）当k=3时物块A、B在传送带上向右滑行的最远距离；（3）讨论k在不同数值范围时，A、B碰撞后传送带对它们所做的功W的表达式．k22k15【答案】（1）6J（2）0.25m（3）①W2k1J②W12k【解析】（1）设物块A在E的速度为v0，由牛顿第二定律得：mAgmAv02①，R设碰

7、撞前A的速度为v1．由机械能守恒定律得：2mAgR1mAv021mAv12②，22联立并代入数据解得：v14m/s③；设碰撞后A、B速度为v2，且设向右为正方向，由动量守恒定律得mAv1mAm2v2④；解得：v2mAv1141m/s⑤；mAmB13由能量转化与守恒定律可得：Q1mAv121mAmBv22⑥，代入数据解得Q=6J⑦；22（2）设物块AB在传送带上向右滑行的最远距离为s，由动能定理得：