2019高考物理三輪沖刺 大題提分 大題精做4 圓周運(yùn)動(dòng)問題.docx
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大題精做四 圓周運(yùn)動(dòng)問題精選大題1【2018年浙江省模擬】如圖1所示。游樂場(chǎng)的過山車可以底朝上在豎直圓軌道上運(yùn)行.可抽象為圖2的模型。傾角為45的直軌道AB、半徑R=10m的光滑豎直圓軌道和傾角為37的直軌道EF,分別通過過水平光滑街接軌道BC.CE平滑連接,另有水平減速直軌道FG與EF平滑連接EG間的水平距離l=40m.現(xiàn)有質(zhì)量m0.6m所以小滑塊能落入盒子中。落入的位置距離E點(diǎn):x=s-x=0.2m(3)由平拋運(yùn)動(dòng):h=12gt2x+xEF=vCt由O至C用動(dòng)能定理:mgR-mgL=12mvC2-12mv02解得:v0=26m/s2【2019四川省成都市模擬】轉(zhuǎn)動(dòng)裝置如圖所示,四根輕桿OA、OC、AB和CB與兩小球以及一小環(huán)通過鉸鏈連接,輕桿長(zhǎng)均為l,球的質(zhì)量均為m,環(huán)質(zhì)量為2m,O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上,套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間,原長(zhǎng)為L(zhǎng),裝置靜止時(shí),彈簧長(zhǎng)為3L2,轉(zhuǎn)動(dòng)該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速,小環(huán)緩慢上升。彈簧始終在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦和空氣阻力,重力加速度為g,求:(1)彈簧的勁度系數(shù)k;(2)AB桿中彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)2時(shí),裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。【解析】(1)裝置靜止時(shí),設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1,OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為1。小環(huán)受到彈簧的彈力為:F彈1=kL3,小環(huán)受力平衡,則有:F彈1=mg+2T1cos1,小球受力平衡,則豎直方向有:F1cos1+T1cos1=mg,水平方向有:F1sin1=T1sin1,解得:k=6mgL;(2)彈簧長(zhǎng)度為12L時(shí),設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F2、T2,OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為2。小環(huán)受到的彈力為:F彈2=12kL=3mg,小環(huán)受力平衡,有:2T2cos2=mg+F彈2,且cos2=L4l,對(duì)小球,豎直方向有:F2cos2=T2cos2+mg,水平方向有:F2sin2+T2sin2=m2lsin2,解得:=25gL3【2019四川省瀘州市模擬】如圖所示,長(zhǎng)為l的輕質(zhì)細(xì)線固定在O1點(diǎn),細(xì)線的下端系一質(zhì)量為m的小球,固定點(diǎn)O1的正下方0.5l處的P點(diǎn)可以垂直于豎直平面插入一顆釘子,現(xiàn)將小球從細(xì)線處于水平狀態(tài)由靜止釋放,此時(shí)釘子還未插入P點(diǎn),在B點(diǎn)右下方水平地面上固定有一半徑為R=516l的光滑圓弧形槽,槽的圓心在O2,D點(diǎn)為最低點(diǎn),且CO2D=37,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力(已知sin37=0.6,cos37=0.8) (1)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小(2)如果釘子插入P點(diǎn)后,小球仍然從A點(diǎn)靜止釋放,到達(dá)B點(diǎn)時(shí),繩子恰好被拉斷,求繩子能承受的最大拉力;(3)在第(2)問的情況下,小球恰好從槽的C點(diǎn)無碰撞地進(jìn)入槽內(nèi),求整個(gè)過程中小球?qū)Σ鄣淖畲髩毫?。【解析?1)小球從A到B運(yùn)動(dòng)過程中,根據(jù)機(jī)械能守恒有:mgl=12mvB2-0小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度vB=2gl(2)插入釘子后,小球再次經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)有:F-mg=mvB20.5lvB=2gl解得繩子能承受的最大拉力F=5mg(3)小球從B點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng),在C點(diǎn)時(shí)速度方向巧好沿軌道切線方向,即:vC=vBcos370小球沿槽運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力最大,小球從C到D過程中機(jī)械能守恒有:mgR(1-cos370)=12mvD2-12mvC2在D點(diǎn)有:FN-mg=mvD2R解得槽對(duì)小球的支持力FN=11.4mg由牛頓第三定律得小球?qū)Σ鄣淖畲髩毫镕N=11.4mg,方向豎直向下。4【2019吉林省長(zhǎng)春市模擬】有一水平放置的圓盤面水平放一勁度系數(shù)為k的彈簧,如圖所示,彈簧的一端固定于軸O上,另一端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量為m的物體A,物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(已知kl02mg),開始時(shí)彈簧未發(fā)生形變,長(zhǎng)度為l0,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦,重力加速度為g求:(1)物體A能與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止,求圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的最大值0;(2)使彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?2l0,為使物體A能與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止,求圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)滿足的條件?!窘馕觥?1) 圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度取最大值0時(shí)A需要的向心力大小等于最大靜摩擦力,則有mg=m02l0解得:0=gl0;(2)因?yàn)閗l02mg,角速度取最小值1時(shí),向心力的大小為彈力與最大靜摩擦力之差,kl02-mg=m123l02解得:1=kl0-2mg3ml0角速度取最大值2時(shí),向心力的大小為彈力與最大摩擦力之和kl02+mg=m223l02解得:2=kl0+2mg3ml0所以kl0-2mg3ml0kl0+2mg3ml0。5【2018廣東省模擬】如圖所示,物體A、B之間有一根被壓縮鎖定的輕彈簧,整個(gè)裝置靜止在光滑軌道abc上,其中bc是半徑為R= 01 m的半圓形軌道。長(zhǎng)為L(zhǎng)=04 m的傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為v=2 m/s,忽略傳送帶的d端與軌道c點(diǎn)之間的縫隙寬度,物體B與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 =05。已知物體A、B可以看成質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量分別為2kg、1kg。彈簧解除鎖定后,A獲得的速度大小為vA =1.5 m/s,試分析物體B能否到達(dá)e點(diǎn),如果不能請(qǐng)說明理由;如果能請(qǐng)求出物體B飛出后的落地點(diǎn)到e點(diǎn)間的水平距離。 (g=10 m/s2,不計(jì)空氣阻力)【解析】解除彈簧的鎖定后,設(shè)B獲得的速度大小為vB,對(duì)A、B和彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒,得EP=12mBvB2+12mAvA2代入數(shù)據(jù):6.75=121vB2+122152,解得vB=3m/s假設(shè)物體B能通過半圓形軌道最高點(diǎn)c點(diǎn)并到達(dá)e點(diǎn),設(shè)物體B運(yùn)動(dòng)至c點(diǎn)時(shí)的速度為vc,運(yùn)動(dòng)至e點(diǎn)時(shí)速度為ve,由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知,物體B在c點(diǎn)時(shí)應(yīng)有mvc2Rmg,即vCgR=1m/s物體B從彈簧解除鎖定到運(yùn)動(dòng)至e點(diǎn)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理得mBg2R-mBgL=12mBv32-12mBvB2解得ve=1m/s,易知vcve,即vc1m/s,故物體B能到達(dá)e點(diǎn)物體B離開c點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向2R=12gt2,水平方向x=vet,聯(lián)立解得x=0.2m物體B再次落到水平軌道ab上時(shí)與e點(diǎn)間的水平距離為0.2m6【2019安徽省模擬】如圖所示,一光滑直桿上套了A、B兩個(gè)質(zhì)量均為m的圓環(huán),OBL,OA2L桿的一端O有固定銨鏈,可自由轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)在使桿繞豎直軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)試證明:A、B兩環(huán)不可能同時(shí)隨桿穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng),并說明,若B環(huán)能隨桿穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng),則A環(huán)沿桿有怎樣的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象?【解析】對(duì)小圓環(huán)受力分析,其受重力、支持力,如圖所示:FNsin=mgFNcos=m2r則a=gcot=2Lsin解得:=1cosgcosL,L越大,對(duì)應(yīng)的越小,L與存在著一一對(duì)應(yīng),光滑桿具有確定的角速度只能有唯一的圓環(huán)與它共同運(yùn)動(dòng)。若B環(huán)能隨桿穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng),則A環(huán)將沿光滑桿一直向上滑動(dòng),直至滑離。7【2018江蘇省模擬】如圖所示,ABDO是處于豎直平面內(nèi)的光滑軌道,AB是半徑為R=15m的1/4圓周軌道,半徑OA處于水平位置,BDO是半徑為r=7.5m的半圓軌道,D為BDO軌道的中央。一個(gè)小球從A點(diǎn)正上方距A點(diǎn)H=10m處的P點(diǎn)自由落下,經(jīng)A點(diǎn)進(jìn)入豎直平面內(nèi)的軌道,取g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力。(1)求小球經(jīng)過D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力的大小是重力的多少倍?(2)試討論此球能否到達(dá)BDO軌道的O點(diǎn),并說明理由。(3)小球沿軌道運(yùn)動(dòng)后再次落到軌道上的速度的大小是多少?【解析】(1)從P到D由動(dòng)能定理得:mg(H+r)=12mvD2由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)得:ND=mvD2r解得:ND=143mg;(2) 設(shè)小球能夠沿豎直半圓軌道運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的最小速度為vc,有:mvC2r=mg小球至少應(yīng)從Hc高處落下,mgHC=12mvC2解得:HC=R4由HHC,小球可以通過O點(diǎn);(3) 小球從O點(diǎn)水平飛出后打在圓弧軌道上時(shí)間為t這個(gè)過程小球的水平位移為x=v0t豎直位移為y=12gt2由幾何知識(shí)得:x2+y2=R2解得t=1s物體豎直方向速度vy=gt=10m/s落在圓弧上速度v=vx2+vy2=103ms。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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