江蘇省高中物理學(xué)業(yè)水平測(cè)試復(fù)習(xí) 專題二 平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)綜合應(yīng)用三沖A集訓(xùn)

平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)綜合應(yīng)用(三)1(2018屆蘇州學(xué)測(cè)模擬)如圖1所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧左端固定，用質(zhì)量為m1 kg的小物塊壓緊彈簧，從A處由靜止釋放后的物塊，在彈簧彈力的作用下沿水平桌面向右運(yùn)動(dòng)，物體離開(kāi)彈簧后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)桌面邊緣B后，落在水平地面C點(diǎn)C點(diǎn)與B點(diǎn)的水平距離x1 m，桌面高度為h1.25 m，AB長(zhǎng)度為s1.5 m，物體與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，小物塊可看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，取g10 m/s2.求：圖1(1)物塊在水平桌面上運(yùn)動(dòng)到桌面邊緣B處的速度大小；(2)物塊落地時(shí)速度大小及速度與水平方向夾角的正切值；(3)彈簧彈力對(duì)物塊做的功2(2018揚(yáng)州學(xué)測(cè)模擬)如圖2甲所示，一長(zhǎng)為l1 m的輕繩，一端穿在過(guò)O點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量為m0.2 kg的小球，整個(gè)裝置繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)給系統(tǒng)輸入能量，使小球通過(guò)最高點(diǎn)的速度不斷加快，通過(guò)測(cè)量作出小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力F與小球在最高點(diǎn)動(dòng)能Ek的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g10 m/s2，不考慮摩擦和空氣阻力，請(qǐng)分析并回答以下問(wèn)題：圖2(1)若要小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)小球過(guò)最高點(diǎn)的速度有何要求？(2)請(qǐng)根據(jù)題目及圖象中的條件，求出圖乙中b點(diǎn)所示狀態(tài)小球的動(dòng)能；(3)當(dāng)小球到達(dá)圖乙中b點(diǎn)所示狀態(tài)時(shí)，立刻停止能量輸入之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在繩中拉力達(dá)到最大值的位置時(shí)輕繩繃斷，求繃斷瞬間繩中拉力的大小3(2018鹽城學(xué)測(cè)模擬)如圖3所示是某一通關(guān)游戲的示意圖，安裝在長(zhǎng)為l的豎直軌道AB上可上下移動(dòng)的彈射器，能水平射出質(zhì)量為m、速度大小可調(diào)節(jié)的彈丸(可視為質(zhì)點(diǎn))，彈丸射出口在B點(diǎn)的正上方，豎直面內(nèi)的半圓弧軌道BCD的半徑為R，直徑BD水平且與軌道AB處在同一豎直面內(nèi)、小孔P和圓心O連線與水平方向夾角為.只有彈丸垂直P(pán)點(diǎn)圓弧切線方向射入小孔P，游戲才能進(jìn)入下一關(guān)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g.求：圖3(1)能射到P的彈丸重力勢(shì)能變化的最大值；(2)能射到P的彈丸射出時(shí)初速度的最大值；(3)要使游戲進(jìn)入下一關(guān)，彈射器離B點(diǎn)的高度4(2018泰州中學(xué)學(xué)測(cè)模擬)宇航員在某星球表面做了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4甲所示，豎直平面內(nèi)的光滑軌道由傾斜軌道AB和圓弧軌道BC組成將質(zhì)量m0.2 kg的小球，從軌道AB上高H處的點(diǎn)由靜止釋放，用壓力傳感器測(cè)出小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為F，改變H的大小，可測(cè)出F隨H的變化關(guān)系如圖乙所示求：圖4(1)圓軌道的半徑；(2)星球表面的重力加速度；(3)作出小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能隨H的變化關(guān)系EkH圖象答案精析1(1)2 m/s(2) m/s2.5(3)8 J解析(1)物塊離開(kāi)桌子邊緣后做平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上有hgt2，解得t0.5 s水平方向上有xvBt，解得vB2 m/s(2)平拋過(guò)程由機(jī)械能守恒定律得mghmvB2mvC2解得vC m/s物塊落地時(shí)水平方向vxvB2 m/s豎直方向上vygt5 m/s則tan 2.5.(3)從A到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有W彈mgsmvB20解得W彈8 J.2(1)v m/s(2)3.0 J(3)16 N解析(1)小球剛好通過(guò)最高點(diǎn)做完整圓周運(yùn)動(dòng)，要求在最高點(diǎn)受力滿足mgm因此小球過(guò)最高點(diǎn)的速度要滿足v m/s.(2)小球在最高點(diǎn)時(shí)有mgFm將m0.2 kg、l1 m、F4.0 N代入，可求得vb m/s則Ekbmvb23.0 J(3)在停止能量輸入之后，小球在重力和輕繩拉力作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，繩中拉力達(dá)到最大值設(shè)小球在最低點(diǎn)的速度為vm，對(duì)從b狀態(tài)開(kāi)始至到達(dá)最低點(diǎn)的過(guò)程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律，有mg2lEkbmvm2設(shè)在最低點(diǎn)繩中拉力為Fm，由牛頓第二定律有Fmmgm聯(lián)立解得Fm16 N，即繃斷瞬間繩中拉力的大小為16 N.3見(jiàn)解析解析(1)從軌道頂端A射出的彈丸射到P點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能變化最大Epmmghmg(lRsin )(2)從軌道底端B射出的彈丸射到P點(diǎn)時(shí)，彈丸射出時(shí)初速度最大Rsin gt2Rcos Rv0t得v0(1cos ) (3)設(shè)彈射器在離B點(diǎn)h高處以初速度v0發(fā)射的彈丸恰好垂直P(pán)點(diǎn)圓弧切線方向射入小孔P.Rsin hgt12Rcos Rv0t1tan .聯(lián)立解得hR(tan sin )4(1)0.2 m(2)5 m/s2(3)見(jiàn)解析圖解析(1)由牛頓第二定律和牛頓第三定律，小球過(guò)C點(diǎn)時(shí)有：Fmgm由動(dòng)能定理得：mg(H2r)mvC2得FH5mg由題圖乙可以知道：當(dāng)H10.5 m時(shí)，F(xiàn)10得r0.2 m(2)當(dāng)H21.0 m時(shí)，F(xiàn)15 N得g5 m/s2(3)由動(dòng)能定理得：mg(H2r)mvC2則Ekmg(H2r)H0.4(H0.5 m)6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375