高考物理曲线运动提高训练.docx

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1、高考物理曲线运动提高训练一、高中物理精讲专题测试曲线运动1．如图所示，倾角为45的粗糙平直导轨与半径为r的光滑圆环轨道相切，切点为b，整个轨道处在竖直平面内.一质量为速下滑进入圆环轨道，接着小滑块从最高点m的小滑块从导轨上离地面高为H=3ra水平飞出，恰好击中导轨上与圆心的d处无初O等高的c点.已知圆环最低点为e点，重力加速度为g，不计空气阻力.求：（1）小滑块在a点飞出的动能；（）小滑块在e点对圆环轨道压力的大小；（3）小滑块与斜轨之间的动摩擦因数.（计算结果可以保留根号）【答案】（1）142mgr；（）

2、′；（）Ek2=6mg2F314【解析】【分析】【详解】（1）小滑块从a点飞出后做平拋运动：水平方向：2rvat竖直方向：r1gt22解得：vagr小滑块在a点飞出的动能Ek1mva21mgr22（2）设小滑块在e点时速度为vm，由机械能守恒定律得：1mvm21mva2mg2r22在最低点由牛顿第二定律：Fmgmvm2r由牛顿第三定律得：F′=F解得：F′=6mg（3）bd之间长度为L，由几何关系得：L221r从d到最低点e过程中，由动能定理mgHmgcosL1mvm22解得42142．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B

3、上，木板小球A静止在木板B上圆形轨道的左侧．一质量为B固定在水平地面上，一个质量为m的子弹以速度v0水平射入小球并停3m留在其中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为R，木板B和圆形轨道总质量为12m，重力加速度为g，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求：(1)子弹射入小球的过程中产生的内能；(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力；(3)为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围．32mv02(3)v042gR或45gRv082

4、gR【答案】(1)mv0(2)16mg4R8【解析】本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题．(1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：mv0(m3m)v1由能量守恒定律得：Q1mv0214mv1222代入数值解得：Q3mv028(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式(m3m)v12得F1(m3m)gR以木板为对象受力分析得F212mgF1根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F2木板对水平面的压力的大小F216mgmv024R(3)小球不脱离圆形轨有两种可能性

5、：①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R由机械能守恒定律得：1m3mv12m3mgR2解得：v042gR②若小球能通过圆形轨道的最高点小球能通过最高点有：(m3m)v(m3m)gR22由机械能守恒定律得：1(m3m)v122(m3m)gR1(m3m)v2222代入数值解得：v045gR要使木板不会在竖直方向上跳起，木板对球的压力：F312mg(m3m)v在最高点有：F3(m3m)gR23由机械能守恒定律得：1(m3m)v122(m3m)gR1(m3m)v3222解得：v082gR综上所述为保证小球不脱离圆形轨道，且木

6、板不会在竖直方向上跳起，子弹速度的范围是v042gR或45gRv082gR3．如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点．D点位于水平桌面最右端，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R＝0.45m的圆环剪去左上角127°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离为R，P点到桌面右侧边缘的水平距离为1.5R．若用质量m1＝0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点，用同种材料、质量为m2＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点

7、后其位移与时间的关系为x＝4t﹣2t2，物块从D点飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道．g＝10m/s2，求：（1）质量为m2的物块在D点的速度；（2）判断质量为m2＝0.2kg的物块能否沿圆轨道到达M点：（3）质量为m2＝0.2kg的物块释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功.【答案】（1）2.25m/s（2）不能沿圆轨道到达M点（3）2.7J【解析】【详解】（1）设物块由D点以初速度vD做平抛运动，落到P点时其竖直方向分速度为：vy2gR2100.45m/s＝3m/svy4tan53°vD3所以：vD＝2.25m

8、/s（2）物块在内轨道做圆周运动，在最高点有临界速度，则2mg＝mv，R解得：vgR32m/s2物块到达P的速度：vPvD2vy2322.252m/s＝3.75m/s若物块能沿圆弧轨道到达M点，其速度为vM，由D到M的机械能守恒定律得：1m2vM21m2vP2m2g1cos53R22可得：vM20.3375，这显然是