高考物理曲线运动试题经典及解析.docx

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1、高考物理曲线运动试题经典及解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如图所示，在风洞实验室中，从A点以水平速度v0向左抛出一个质最为m的小球，小球抛出后所受空气作用力沿水平方向，其大小为F，经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处，重力加速度为g，在此过程中求（1）小球离线的最远距离；（2）A、B两点间的距离；（3）小球的最大速率vmax．【答案】（1）mv22m2gv2（3）v0F24m2g20（2）0F2FF2【解析】【分析】（1）根据水平方向的运动规律，结合速度位移公式和牛顿第二定律求出小球水平方向的速度为零时距墙面的距离；（2）根据水平方向向左和

2、向右运动的对称性，求出运动的时间，抓住等时性求出竖直方向A、B两点间的距离；（3）小球到达B点时水平方向的速度最大，竖直方向的速度最大，则B点的速度最大，根据运动学公式结合平行四边形定则求出最大速度的大小；【详解】（1）将小球的运动沿水平方向沿水平方向和竖直方向分解水平方向：F＝max2v0＝2axxm解得：xm＝mv022F（2）水平方向速度减小为零所需时间t1＝v0ax总时间t＝2t1竖直方向上：y＝1gt2＝2m2gv022F2（3）小球运动到B点速度最大vx=v0Vy=gtvmax＝vx2vy2＝v0F24m2g2F【点睛】解决本题的关键将小球

3、的运动的运动分解，搞清分运动的规律，结合等时性，运用牛顿第二定律和运动学公式进行求解．2．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度为5m/s；（3）落

4、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=ω2:02=9:1，又F1=F0+40N，所以F0=5N,线断时有：F1=45N.(2)设线断时小球的线速度大小为v,由F1=mv2，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的时间为：t=2h20.8s=0.4s，g10则落

5、地点离桌面的水平距离为：x=vt=5×0.4=2m.3．儿童乐园里的弹珠游戏不仅具有娱乐性还可以锻炼儿童的眼手合一能力。某弹珠游戏可简化成如图所示的竖直平面内OABCD透明玻璃管道，管道的半径较小。为研究方便建立平面直角坐标系，O点为抛物口，下方接一满足方程y5x2的光滑抛物线形状管道OA；9AB、BC是半径相同的光滑圆弧管道，CD是动摩擦因数μ＝0.8的粗糙直管道；各部分管道在连接处均相切。A、B、C、D的横坐标分别为xA＝1.20m、xB＝2.00m、xC＝2.65m、xD＝3.40m。已知，弹珠质量m＝100g，直径略小于管道内径。E为BC管道的

6、最高点，在D处有一反弹膜能无能量损失的反弹弹珠，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8，g＝10m/s2，求：（1）若要使弹珠不与管道OA触碰，在O点抛射速度ν0应该多大；（2）若要使弹珠第一次到达E点时对轨道压力等于弹珠重力的3倍，在O点抛射速度v0应该多大；（3）游戏设置3次通过E点获得最高分，若要获得最高分在O点抛射速度ν0的范围。【答案】（1）3m/s（2）22m/s（3）23m/s＜ν0＜26m/s【解析】【详解】5（1）由y9x2得：A点坐标（1.20m，0.80m）由平抛运动规律得：xA＝v0t，yA1gt22代入数据，求得t＝0.

7、4s，v0＝3m/s；（2）由速度关系，可得θ＝53°求得AB、BC圆弧的半径R＝0.5mOE过程由动能定理得：mgyA﹣mgR（1﹣cos53）°1mvE21mv0222解得v0＝22m/s；（3）sinα2.652.000.400.5，α＝30°0.5CD与水平面的夹角也为α＝30°设3次通过E点的速度最小值为v1．由动能定理得mgyA﹣mgR（1﹣cos53）﹣°2μmgxCDcos30＝°01mv122解得v1＝23m/s设3次通过E点的速度最大值为v2．由动能定理得mgyA﹣mgR（1﹣cos53）﹣°4μmgxCDcos30＝°01mv22

8、2解得v2＝6m/s考虑2次经过E点后不从O点离开，有12﹣2μmgxmv3CDcos30°＝