物理曲线运动易错剖析含解析.docx

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1、物理曲线运动易错剖析含解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动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．3O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，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、；（2）小球到达A点时动量的大小；（3）小球从C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

3、（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mgCDF0DA1mv21mv12⑧22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

4、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．如图，光滑轨道abcd固定在竖直平面内，ab水平，bcd为半圆，在b处与ab相切．在直轨道ab上放着质量分别为mA=2kg、mB=1kg的物块A、B（均可视为质点），用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接），其弹性势能Ep=12J．轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量M=2kg、长L=0.5m的小车，小车上表面与ab等高．现将细绳剪断，之后A向左滑上小车，B向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道

5、的最高点d处．已知A与小车之间的动摩擦因数μ满足0.1≤μ≤，0.3g取10m/s2，求（1）A、B离开弹簧瞬间的速率vA、vB；（2）圆弧轨道的半径R；（3）A在小车上滑动过程中产生的热量Q（计算结果可含有μ）．【答案】（1）4m/s（2）0.32m(3)当满足0.1≤μ<0.2，Q1μ；当满足0.2≤μ≤0.3时=10时，1mAv121(mAM)v222【解析】【分析】（1）弹簧恢复到自然长度时，根据动量守恒定律和能量守恒定律求解两物体的速度；（2）根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧

6、轨道的半径R；（3）根据动量守恒定律和能量关系求解恰好能共速的临界摩擦力因数的值，然后讨论求解热量Q.【详解】（1）设弹簧恢复到自然长度时A、B的速度分别为vA、vB，由动量守恒定律：0=mAvAmBvB由能量关系：EP=1mAvA21mBvB222解得vA=2m/s；vB=4m/s（2）设B经过d点时速度为vd，在d点：mBgmBvd2R由机械能守恒定律：1mBvB2=1mBvd2mBg2R22解得R=0.32m（3）设μ=μ时A恰好能滑到小车左端，其共同速度为v,由动量守恒定律：1mAvA=

7、(mAM)v由能量关系：1mAgL1mAvA21mAMv222解得μ=0.21讨论：（ⅰ）当满足0.1≤μ<0时.2，A和小车不共速，A将从小车左端滑落，产生的热量为Q1mAgL10（J）（ⅱ）当满足0.2≤μ≤时，0.A3和小车能共速，产生的热量为Q11mAv121mAMv2，解得Q2=2J223．如图所示，半径为R的四分之三光滑圆轨道竖直放置，CB是竖直直径，A点与圆心等高，有小球b静止在轨道底部，小球a自轨道上方某一高度处由静止释放自A点与轨道相切进入竖直圆轨道，a、b小球直径相等、质量之

8、比为3∶1，两小球在轨道底部发生弹性正碰后小球b经过C点水平抛出落在离C点水平距离为22R的地面上，重力加速度为g，小球均可视为质点。求(1)小球b碰后瞬间的速度；(2)小球a碰后在轨道中能上升的最大高度。【答案】(1)6gR(2)1R3【解析】【详解】(1)b小球从C点抛出做平抛运动，有：1gt22R2解得t4Rg小球b做平抛运动的水平位移：xvCt22R解得vC2gR根据机械能守恒有：1mbvb21mbvC22mbgR22可知小球b在碰后瞬间的速度：vb6gR(2)a、b两小球相碰，由动量守