物理生活中的圆周运动练习题含答案.docx

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1、物理生活中的圆周运动练习题含答案一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，质量m=3kg的小物块以初速度秽v0=4m/s水平向右抛出，恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。圆弧轨道的半径为R=3.75m，B点是圆弧轨道的最低点，圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接，A与圆心D的连线与竖直方向成37角，MN是一段粗糙的水平轨道，小物块与MN间的动摩擦因数μ=0.1，轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为r=0.4m的半圆弧轨道，C点是圆弧轨道的最高点，半圆弧轨道与水平轨道BD在D点平滑连接。已知重力加速度g

2、=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。（1）求小物块经过B点时对轨道的压力大小；（2）若MN的长度为L0=6m，求小物块通过C点时对轨道的压力大小；（3）若小物块恰好能通过C点，求MN的长度L。【答案】（1）62N（2）60N（3）10m【解析】【详解】（1）物块做平抛运动到A点时，根据平抛运动的规律有：v0vAcos37v04m/s5m/s解得：vAcos370.8小物块经过A点运动到B点，根据机械能守恒定律有：1mvA2mgRRcos371mvB222小物块经过B点时，有：FNBmgmv

3、B2R解得：FNBmg32cos37mvB262NR根据牛顿第三定律，小物块对轨道的压力大小是62N（2）小物块由B点运动到C点，根据动能定理有：mgL0mg2r1mvC21mvB222在C点，由牛顿第二定律得：FNCmgmvC2r代入数据解得：FNC60N根据牛顿第三定律，小物块通过C点时对轨道的压力大小是60N（3）小物块刚好能通过C点时，根据mgmvC22r解得：vC2gr100.4m/s2m/s小物块从B点运动到C点的过程，根据动能定理有：mgLmg2r1mvC221mvB222代入数据解得：L=10m2

4、．如图所示，物体A置于静止在光滑水平面上的平板小车B的左端，物体在A的上方O点用细线悬挂一小球C(可视为质点)，线长L＝0.8m．现将小球C拉至水平无初速度释放，并在最低点与物体A发生水平正碰，碰撞后小球C反弹的速度为2m/s．已知A、B、C的质量分别为mA＝4kg、mB＝8kg和mC＝1kg，A、B间的动摩擦因数间极短，且只碰一次，取重力加速度g＝10m/s2.μ＝0.2，A、C碰撞时(1)求小球C与物体A碰撞前瞬间受到细线的拉力大小；(2)求A、C碰撞后瞬间A的速度大小；(3)若物体A未从小车B上掉落，小车

5、B的最小长度为多少？【答案】(1)30N(2)1.5m/s(3)0.375m【解析】【详解】（1）小球下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：m0gl12m0v02代入数据解得：v0＝4m/s，对小球，由牛顿第二定律得：v02F﹣m0g＝m0l代入数据解得：F＝30N（2）小球C与A碰撞后向左摆动的过程中机械能守恒，得：1mvC2mgh2所以：vC2gh2100.22m/s小球与A碰撞过程系统动量守恒，以小球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m000cAv＝﹣mv+mv代入数据解得：vA＝1.5m/s（

6、3）物块A与木板B相互作用过程，系统动量守恒，以A的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mvA＝（m+M）v代入数据解得：v＝0.5m/s由能量守恒定律得：μmgx1mvA21（m+M）v222代入数据解得：x＝0.375m；3．如图所示，竖直平面内的光滑3/4的圆周轨道半径为R，A点与圆心O等高，B点在O的正上方，AD为与水平方向成θ=45°AD长为72R．一个质量为m的小球角的斜面，（视为质点）在A点正上方h处由静止释放，自由下落至A点后进入圆形轨道，并能沿圆形轨道到达B点，且到达B处时小球对圆轨道的压力大小

7、为mg，重力加速度为g，求：(1)小球到B点时的速度大小vB(2)小球第一次落到斜面上C点时的速度大小v(3)改变h，为了保证小球通过B点后落到斜面上，h应满足的条件3【答案】(1)2gR(2)10gR(3)Rh3R2【解析】【分析】【详解】(1)小球经过B点时，由牛顿第二定律及向心力公式，有mgmgmvB2R解得vB2gR(2)设小球离开B点做平抛运动，经时间t，下落高度y，落到C点，则y1gt22ycotvBt两式联立，得2vB24gRyg4Rg对小球下落由机械能守恒定律，有1mvB2mgy1mv222解得

8、vvB22gy2gR8gR10gR(3)设小球恰好能通过B点，过B点时速度为v，由牛顿第二定律及向心力公式，有1mgmv12R又mg(hR)1mv122得h3R2可以证明小球经过B点后一定能落到斜面上设小球恰好落到D点，小球通过B点时速度为v2，飞行时间为t，(72R2R)sin1gt22(72R2R)cosv2t解得v22gR又mg(hR)1mv222可得h3R故h应满