高考物理圆周运动经典练习题
物理圆周运动经典习题(含详细答案)
1.在观看双人花式溜冰表演时，观众有时会看到女运动员被男运动员拉着走开冰面在空中做水平方向的匀速圆周运动．已知经过目测预计拉住女运动员的男运动员的手臂和水平冰面的夹角约为45°，重力加快度为g＝ 10 m/s2，若已知女运动员的体重为35 k g，据此可估量该女运动员()A ．遇到的拉力约为350 2 NB ．遇到的拉力约为350 NC．向心加快度约为10 m/s2 D ．向心加快度约为10 2 m/s2图 4－2－111.分析：此题考察了匀速圆周运动的动力学剖析．以女运动员为研究对象，受力剖析如图．依据题意有 G＝mg＝ 350 N；则由图易得女运动员遇到的拉力约为350 2 N，A 正确；向心加快度约为10 m/s2，C 正确．答案：AC2.中央电视台《今天说法》栏目近来报导了一同发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故．家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭受了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲入李先生家，造成三死一伤和房子严重损毁的血腥惨案．经公安部门和交通部门合力调查，画出的现场表示图如图4－2－ 12 所示．交警依据图示作出以下判断，你以为正确的选项是()A．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动B．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动C．公路在设计上可能内 (东 )高外 (西 )低D．公路在设计上可能外 (西) 高内 (东 )低图 4－2－12 2分析：由题图可知发惹祸故时，卡车在做圆周运动，从图能够看出卡车冲入民宅时做离心运动，故选项 A 正确，选项 B 错误；假如外侧高，卡车所受重力和支持力供给向心力，则卡车不会做离心运动，也不会发惹祸故，应选项 C 正确．答案： AC3. (2010 湖·北部分要点中学联考)如图 4－ 2－ 13 所示，质量为m 的小球置于正方体的圆滑盒子中，盒子的边长略大于球的直径．某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R 的匀速圆周运动，已知重力加快度为 g，空气阻力不计，要使在最高点时盒子与小球之间恰巧无作使劲，则()A ．该盒子做匀速圆周运动的周期必定小于2πR gB．该盒子做匀速圆周运动的周期必定等于2πR gC．盒子在最低点时盒子与小球之间的作使劲大小可能小于2mgD．盒子在最低点时盒子与小球之间的作使劲大小可能大于2mg图 4－2－133 分析： 要使在最高点时盒子与小球之间恰巧无作使劲，则有mg ＝ mv 2R ，解得该盒子做匀速圆周运动的速2πR R度 v ＝ gR ，该盒子做匀速圆周运动的周期为T ＝ v＝ 2πg .选项 A 错误， B 正确；在最低点时，盒子mv2与小球之间的作使劲和小球重力的合力供给小球运动的向心力，由F － mg ＝ R ，解得 F ＝ 2mg ，选项 C 、D 错误． 答案： B4.图示所示 , 为某一皮带传动装置．主动轮的半径为r 1 ，从动轮的半径为 r 2.已知主动轮做顺时针转动，转速为 n ，转动过程中皮带不打滑．以下说法正确的选项是()A ．从动轮做顺时针转动B ．从动轮做逆时针转动C ．从动轮的转速为r1 D ．从动轮的转速为 r 2nnr2r 14 分析： 此题考察的知识点是圆周运动．因为主动轮顺时针转动，从动轮经过皮带的摩擦力带动转动，所以从动轮逆时针转动，选项A 错误B 正确；因为经过皮带传动，皮带与轮边沿接触处的速度相等，n 为频次， 2πn 为角速度，得从动轮的转速为nr 1所以由 2πnr 1＝ 2πn 2r 2 n 2＝ r 2 ，选项 C 正确D 错误． 答案： BC5.质量为 m 的石块从半径为 R 的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，假如摩擦力的作用使得石块的速度大小不变，如图 4－ 2－17 所示，那么 ()A ．因为速率不变，所以石块的加快度为零B ．石块下滑过程中受的合外力愈来愈大C ．石块下滑过程中受的摩擦力大小不变D ．石块下滑过程中的加快度大小不变，方向一直指向球心图 4－2－175 分析：因为石块做匀速圆周运动， 只存在向心加快度， 大小不变， 方向一直指向球心， D 对，A 错．由 F 合＝F向 ＝ma向知合外力大小不变，B 错，又因石块在运动方向(切线方向)上合力为零，才能保证速率不变，在该方向重力的分力不停减小，所以摩擦力不停减小，答案： DC 错．6.2008 年 4 月 28 日清晨，山东境内发生两列列车相撞事故，造成了大批人员伤亡和财富损失．引起事 故的主要原由是此中一列列车转弯时超速行驶．如图 4－ 2－ 18 所示，是一种新式高速列车，当它转弯 时，车厢会自动倾斜， 供给转弯需要的向心力； 假定这类新式列车以 360 km/h 的速度在水平面内转弯， 弯道半径为 1.5 km ，则质量为 75 kg 的乘客在列车转弯过程中所遇到的合外力为 ()A ． 500 NB ．1 000 NC ．500 2 ND ．0图 4－2－ 186 分析：360 km/h ＝ 100 m/s ，乘客在列车转弯过程中所受的合外力供给向心力 F ＝mv 21002r ＝ 75×1.5× 103 N＝ 500 N.答案： A7.如图 4－ 2－ 19 甲所示，一根细线上端固定在 S 点，下端连一小铁球 A ，让小铁球在水平面内做匀速圆周运动，此装置组成一圆锥摆 (不计空气阻力 )．以下说法中正确的选项是 ( )A ．小球做匀速圆周运动时，遇到重力、绳索的拉力和向心力作用gB ．小球做匀速圆周运动时的角速度必定大于 l (l 为摆长 )C ．还有一个圆锥摆，摆长更大一点，二者悬点相同，如图 4－ 2－ 19 乙所示，假如改变两小球的角速 度，使二者恰幸亏同一水平面内做匀速圆周运动，则 B 球的角速度大于 A 球的角速度D ．假如两个小球的质量相等，则在图乙中两条细线遇到的拉力相等图 4－ 2－197 分析： 以以下图所示，小铁球做匀速圆周运动时，只遇到重力和绳索的拉力，而向心力是由重力和拉力的合力供给，故 A 项错误．依据牛顿第二定律和向心力公式可得： mgtan θ＝ml ω2sin θ，即 ω＝ g/lcos θ.当小铁球做匀速圆周运动时， θ必定大于零，即 cos θ必定小于 1，所以，当小铁球做匀速圆周运动时角速度必定大于g/l ，故 B 项正确．设点 S 到点 O 的距离为 h ，则 mgtan θ＝mh ω2tan θ，即 ω＝ g/h ，若两圆锥摆的悬点相同，且二者恰幸亏同一水平面内做匀速圆周运动时，它们的角速度 大小必定相等，即C 项错误．如右上图所示，细线遇到的拉力大小为F T ＝mg，当两个小球的质量相cos θ等时，因为 θABABB 球遇到的拉力，从而能够判断两条＜ θ，即 cos θ＞ cos θ，所示 A 球遇到的拉力小于细线遇到的拉力大小不相等，故 D 项错误． 答案： B8．汽车甲和汽车乙质量相等，以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧．两车沿 半径方向遇到的摩擦力分别为 Ff 甲 和 Ff 乙． 以下说法正确的选项是 ( )A ． Ff 甲 小于 Ff 乙B ．Ff 甲 等于 Ff 乙C ． Ff 甲大于 Ff 乙D ． Ff 甲和 Ff 乙 大小均与汽车速率没关8 分析： 此题要点考察的是匀速圆周运动中向心力的知识．依据题中的条件可知，两车在水平面做匀速圆周运动，则地面对车的摩擦力来供给其做圆周运动的向心力，则F 向＝ f ，又有向心力的表达式F mv 2向＝ ，因为两车的质量相同， r两车运转的速率相同， 所以轨道半径大的车的向心力小，即摩擦力小，A 正确．答案： A9. 在高速公路的拐弯处，往常路面都是外高内低．如图 4－ 2－ 20 所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右边的路面低一些．汽车的运动可看作是做半径为R 的圆周运动．设内外路面高度差为 h ，路 基的水平宽度为 d ，路面的宽度为 L.已知重力加快度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于行进方向 )等于零，则汽车转弯时的车速应等于 ()A.gRhB.gRh C.gRL D.gRdLdhh图 4－2－ 209 分析： 考察向心力公式．汽车做匀速圆周运动，向心力由重力与斜面对汽车的支持力的合力供给，且向心力的方向水平，向心力大小F 向＝ mgtan θ，依据牛顿第二定律：F 向＝m v2hv ＝gRh R ， tan θ＝ ，解得汽车转弯时的车速d，B 对．d答案： B 10.如图 4－ 2－ 24 所示，一个竖直搁置的圆锥筒可绕此中心 OO ′转动，筒内壁粗拙，筒口半径和筒高分别为 R 和 H ，筒内壁 A 点的高度为筒高的一半． 内壁上有一质量为m 的小物块随圆锥筒一同做匀速转动，则以下说法正确的选项是 ( ) A ．小物块所受合外力指向 O 点B ．当转动角速度ω＝ 2gH时，小物块不受摩擦力作用RC ．当转动角速度ω>2gH 时，小物块受摩擦力沿AO 方向RD ．当转动角速度ω<2gH 时，小物块受摩擦力沿AO 方向R图 4－2－2410 分析： 匀速圆周运动物体所受合外力供给向心力，指向物体圆周运动轨迹的圆心， A 项错；当小物块在 A 点随圆锥筒做匀速转动，且其所遇到的摩擦力为零时，小物块在筒壁 A 点时遇到重力和支持力的作用，它们的合力供给向心力，设筒转动的角速度为2R，由几何关系得： tan θω，有： mgtan θ＝ m ω ·2＝ H R ，联立以上各式解得 ω＝ 2gH R ， B 项正确；当角速度变大时，小物块所需向心力增大，故摩擦力沿 AO 方向，其水平方向分力供给部分向心力，C 项正确；当角速度变小时，小物块所需向心力减小，故摩擦力沿 OA 方向，抵消部分支持力的水均分力， D 项错．答案： BC11. 如图 4－ 2－ 25 所示，一水平圆滑、距地面高为h 、边长为 a 的正方形 MNPQ 桌面上，用长为 L 的不行伸长的轻绳连结质量分别为m A 、m B 的 A 、B 两小球，两小球在绳索拉力的作用下，绕绳索上的某点 O 以不一样的线速度做匀速圆周运动， 圆心 O 与桌面中心重合， 已知 m A ＝ 0.5 kg ，L ＝ 1.2 m ，L AO ＝ 0.8 m ，a ＝ 2.1 m ， h ＝ 1.25 m ， A 球的速度大小 v A ＝ 0.4 m/s ，重力加快度 g 取 10 m/s 2，求：(1) 绳索上的拉力 F 以及 B 球的质量 m B ；(2) 若当绳索与 MN 平行时忽然断开，则经过 1.5 s 两球的水平距离； （与地面撞击后。
圆周运动高考题(含答案)
匀速圆周运动二、匀速圆周运动的描述1．线速度、角速度、周期和频率的概念(1)线速度v 是描述质点沿圆周运动快慢的物理量，是矢量，其大小为Tr t s v π2==; 其方向沿轨迹切线，国际单位制中单位符号是m/s ；（2）角速度ω是描述质点绕圆心转动快慢的物理量，是矢量，其大小为Tt πφω2==； 在国际单位制中单位符号是rad ／s ；(3）周期T 是质点沿圆周运动一周所用时间，在国际单位制中单位符号是s ；（4）频率f 是质点在单位时间内完成一个完整圆运动的次数，在国际单位制中单位符号是 Hz ；（5）转速n 是质点在单位时间内转过的圈数，单位符号为r ／s ，以及r ／min ．2、速度、角速度、周期和频率之间的关系线速度、角速度、周期和频率各量从不同角度描述质点运动的快慢，它们之间有关系v ＝r ω．f T 1=，Tv π2=，f πω2=。
由上可知，在角速度一定时，线速度大小与半径成正比；在线速度一定时，角速度大小与半径成反比．三、向心力和向心加速度1．向心力（1）向心力是改变物体运动方向，产生向心加速度的原因．（2）向心力的方向指向圆心，总与物体运动方向垂直，所以向心力只改变速度的方向．2．向心加速度（1）向心加速度由向心力产生，描述线速度方向变化的快慢，是矢量．（2）向心加速度方向与向心力方向恒一致，总沿半径指向圆心；向心加速度的大小为22224T r r rv a n πω=== 公式：1.线速度V ＝s/t ＝2πr/T2.角速度ω＝Φ/t ＝2π/T ＝2πf3.向心加速度a ＝V 2/r ＝ω2r ＝(2π/T)2r4.向心力F 心＝mV 2/r ＝m ω2r ＝mr(2π/T)2＝m ωv=F 合5.周期与频率：T ＝1/f6.角速度与线速度的关系：V ＝ωr7.角速度与转速的关系ω＝2πn (此处频率与转速意义相同)8.主要物理量及单位：弧长s:米(m)；角度Φ：弧度（rad ）；频率f ：赫（Hz ）；周期T ：秒（s ）；转速n ：r/s ；半径r ：米（m ）；线速度V ：（m/s ）；角速度ω：（rad/s ）；向心加速度：（m/s 2）。
高考专题复习：圆周运动(最新整理)
一端固定在
A，
一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴
和
另一端固定
匀速转动
求转盘转动的
2。
处有一个小孔，用细绳穿过小孔，绳两端各细一个小球A
球保持静止状态，
A
O
F N
A．6.0 N拉力
7、A、B两球质量分别为
相连，置于水平光滑桌面上，
的匀速圆周运动，空气对飞机作用力的大小等于( )
所示．已知小球
的小球，甩动手腕，
后落地，如图所示．已知，忽略手的运动半径和空气阻力．
的小滑块。
当圆盘转动
段斜面倾角为53°，BC段斜
R 1R 2R 3A B
C
D
v
第一圈轨道
第二圈轨道
第三圈轨道
L
L
L 1
在轨道最低处第n 次碰撞刚结束时各自。
高考物理圆周运动经典练习题
圆周运动水平圆周运动【例题】如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。
当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（ D ）A 、物体所受弹力增大，摩擦力也增大了B 、物体所受弹力增大，摩擦力减小了C 、物体所受弹力和摩擦力都减小了D 、物体所受弹力增大，摩擦力不变【例题】如图为表演杂技“飞车走壁”的示意图.演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上疾驰,做匀速圆周运动.图中a 、b 两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托,在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹.不考虑车轮受到的侧向摩擦,下列说法中正确的是（ B ）A ．在a 轨道上运动时角速度较大B ．在a 轨道上运动时线速度较大C ．在a 轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大D ．在a 轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力较大【例题】长为L 的细线，拴一质量为m 的小球，一端固定于O 点，让其在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图所示，当摆线L 与竖直方向的夹角是α时，求：（1）线的拉力F ；（2）小球运动的线速度的大小；（3）小球运动的角速度及周期。
★解析：做匀速圆周运动的小球受力如图所示，小球受重力mg 和绳子的拉力F 。
因为小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球受到的合力指向圆心O １，且是水平方向。
由平行四边形法则得小球受到的合力大小为mgtanα，线对小球的拉力大小为F=mg/cosα由牛顿其次定律得mgtanα=mv 2/r 由几何关系得r=Lsinα所以，小球做匀速圆周运动线速度的大小为v =小球运动的角速度v rω===小球运动的周期22T π==ω点评：在解决匀速圆周运动的过程中，弄清物体圆形轨道所在的平面，明确圆心和半径是一个关键环节，同时不行忽视对解题结果进行动态分析，明确各变量之间的制约关系、改变趋势以及结果涉及物理量的确定因素。
1、竖直平面内：（1）、如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的状况：①临界条件：小球达最高点时绳子的拉力（或轨道的弹力）刚好等于零，小球的重力供应其做圆周运动的向心力，即rmv mg 2临界= ⇒rg =临界υ（临界υ是小球通过最高点的最小速度，即临界速度）。
高一物理《圆周运动》六套练习题附答案
高一物理《圆周运动》六套练习题附答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN- 2 -匀速圆周运动练习1．一质点做圆周运动，速度处处不为零，则:①任何时刻质点所受的合力一定不为零,②任何时刻质点的加速度一定不为零,③质点速度的大小一定不断变化,④质点速度的方向一定不断变化其中正确的是（ ）A ．①②③B ．①②④C ．①③④D ．②③④2．火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定.若在某转弯处规定行驶速度为v ，则下列说法中正确的是（ ）①当以速度v 通过此弯路时，火车重力与轨道支持力的合力提供向心力 ②当以速度v 通过此弯路时，火车重力、轨道支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力 ③当速度大于v 时，轮缘挤压外轨 ④当速度小于v 时，轮缘挤压外轨A.①③B.①④C.②③D.②④3．如图所示，在皮带传动装置中，主动轮A 和从动轮B 半径不等，皮带与轮之间无相对滑动，则下列说法中正确的是（ ）A ．两轮的角速度相等B ．两轮边缘的线速度大小相等C ．两轮边缘的向心加速度大小相等D ．两轮转动的周期相同4．用细线拴着一个小球，在光滑水平面上作匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）A ．小球线速度大小一定时，线越长越容易断B ．小球线速度大小一定时，线越短越容易断C ．小球角速度一定时，线越长越容易断D ．小球角速度一定时，线越短越容易断5．长度为0.5m 的轻质细杆OA ，A 端有一质量为3kg 的小球，以O 点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，小球通过最高点时的速度为2m/s ，取g=10m/s 2，则此时轻杆OA 将（ ） A ．受到6.0N 的拉力 B ．受到6.0N 的压力 C ．受到24N 的拉力 D ．受到24N 的压力6．滑块相对静止于转盘的水平面上，随盘一起旋转时所需向心力的来源是（ ）A ．滑块的重力B ．盘面对滑块的弹力AB- 3 -C ．盘面对滑块的静摩擦力D ．以上三个力的合力 7．如图所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A 和B ，在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下说法正确的是（ ）A.V A >V BB.ωA >ωBC.a A >a BD.压力N A >N B 8.一个电子钟的秒针角速度为（ ）A ．πrad/sB ．2πrad/sC ．60πrad/s D ．30πrad/s9．甲、乙、丙三个物体，甲放在广州，乙放在上海，丙放在北京．当它们随地球一起转动时，则（ ）A ．甲的角速度最大、乙的线速度最小B ．丙的角速度最小、甲的线速度最大C ．三个物体的角速度、周期和线速度都相等D ．三个物体的角速度、周期一样，丙的线速度最小10．如图所示，细杆的一端与小球相连，可绕过O 点的水平轴自由转动，现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a 、b 分别表示小球轨道的最低点和最高点。
高考物理生活中的圆周运动题20套(带答案)含解析
高考物理生活中的圆周运动题20套(带答案)含解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动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．O 为圆心，OA 和OB 之间的夹角为α，sinα=35，一质量为m 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）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】（15gR（223m gR （3355R g 【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F 0，小球到达C 点时所受合力的大小为F ．由力的合成法则有tan F mgα=① 2220()F mg F =+②设小球到达C 点时的速度大小为v ，由牛顿第二定律得2v F m R=③由①②③式和题给数据得034F mg =④5gRv =（2）设小球到达A 点的速度大小为1v ，作CD PA ⊥，交PA 于D 点，由几何关系得 sin DA R α=⑥(1cos CD R α=+）⑦由动能定理有22011122mg CD F DA mv mv -⋅-⋅=-⑧由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A 点的动量大小为 1232m gR p mv ==⑨ （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212v t gt CD ⊥+=⑩ sin v v α⊥=由⑤⑦⑩式和题给数据得355R t g=点睛 小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型，此题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．已知某半径与地球相等的星球的第一宇宙速度是地球的12倍．地球表面的重力加速度为g ．在这个星球上用细线把小球悬挂在墙壁上的钉子O 上，小球绕悬点O 在竖直平面内做圆周运动．小球质量为m ，绳长为L ，悬点距地面高度为H ．小球运动至最低点时，绳恰被拉断，小球着地时水平位移为S 求：(1)星球表面的重力加速度？(2)细线刚被拉断时，小球抛出的速度多大？ (3)细线所能承受的最大拉力？【答案】(1)01=4g g 星 (2)0024g sv H L=-201[1]42()s T mg H L L =+- 【解析】 【分析】 【详解】（1）由万有引力等于向心力可知22Mm v G m R R =2MmGmg R= 可得2v g R=则014g g 星＝（2）由平抛运动的规律：212H L g t -=星 0s v t =解得0024g s v H L=- （3）由牛顿定律，在最低点时：2v T mg m L-星＝解得：201142()s T mg H L L ⎡⎤=+⎢⎥-⎣⎦【点睛】本题考查了万有引力定律、圆周运动和平抛运动的综合，联系三个问题的物理量是重力加速度g 0；知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键．3．如图所示,固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道,轨道半径R =0.6m,平台上静止放置着两个滑块A 、B ,m A =0.1kg,m B =0.2kg,两滑块间夹有少量炸药,平台右侧有一带挡板的小车,静止在光滑的水平地面上．小车质量为M =0.3kg,车面与平台的台面等高,小车的上表面的右侧固定一根轻弹簧,弹簧的自由端在Q 点,小车的上表面左端点P 与Q 点之间是粗糙的,PQ 间距离为L 滑块B 与PQ 之间的动摩擦因数为μ=0.2,Q 点右侧表面是光滑的．点燃炸药后,A 、B 分离瞬间A 滑块获得向左的速度v A =6m/s,而滑块B 则冲向小车．两滑块都可以看作质点,炸药的质量忽略不计,爆炸的时间极短,爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上,且g=10m/s 2．求:(1)滑块A 在半圆轨道最高点对轨道的压力;(2)若L =0.8m,滑块B 滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能；(3)要使滑块B 既能挤压弹簧,又最终没有滑离小车,则小车上PQ 之间的距离L 应在什么范围内【答案】（1）1N ，方向竖直向上（2）0.22P E J =（3）0．675m ＜L ＜1．35m 【解析】 【详解】(1)A 从轨道最低点到轨道最高点由机械能守恒定律得：2211222A A A A m v m v m g R -=⨯ 在最高点由牛顿第二定律：2A N A v m g F m R+=滑块在半圆轨道最高点受到的压力为：F N =1N由牛顿第三定律得：滑块对轨道的压力大小为1N ，方向向上 （2）爆炸过程由动量守恒定律：A AB B m v m v =解得：v B =3m/s滑块B 冲上小车后将弹簧压缩到最短时，弹簧具有最大弹性势能，由动量守恒定律可知：)B B B m v m M v =+共（由能量关系：2211()-22P B B B B E m v m M v m gL μ=-+共 解得E P =0.22J(3)滑块最终没有离开小车，滑块和小车具有共同的末速度，设为u ，滑块与小车组成的系统动量守恒，有：)B B B m v m M v =+（若小车PQ 之间的距离L 足够大，则滑块还没与弹簧接触就已经与小车相对静止， 设滑块恰好滑到Q 点，由能量守恒定律得：22111()22B B B B m gL m v m M v μ=-+联立解得：L 1=1.35m若小车PQ 之间的距离L 不是很大，则滑块必然挤压弹簧，由于Q 点右侧是光滑的，滑块必然被弹回到PQ 之间，设滑块恰好回到小车的左端P 点处，由能量守恒定律得：222112()22B B B B m gL m v m M v μ=-+ 联立解得：L 2=0.675m综上所述，要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有离开小车，PQ 之间的距离L 应满足的范围是0.675m ＜L ＜1.35m4．如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道，外圆ABCD 光滑，内圆的上半部分B′C′D′粗糙，下半部分B′A′D′光滑．一质量m=0.2kg 的小球从轨道的最低点A 处以初速度v 0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径R=0.2m ，取g=10m/s 2．（1）若要使小球始终紧贴着外圆做完整的圆周运动，初速度v 0至少为多少？ （2）若v 0=3m/s ，经过一段时间小球到达最高点，内轨道对小球的支持力F C =2N ，则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少？（3）若v 0=3.1m/s ，经过足够长的时间后，小球经过最低点A 时受到的支持力为多少？小球在整个运动过程中减少的机械能是多少？（保留三位有效数字） 【答案】（1）0v 10m/s （2）0.1J （3）6N ；0.56J 【解析】 【详解】（1）在最高点重力恰好充当向心力2Cmv mg R= 从到机械能守恒220112-22C mgR mv mv =解得010m/s v =（2）最高点'2-CC mv mg F R= 从A 到C 用动能定理'22011-2--22f C mgR W mv mv =得=0.1J f W（3）由0=3.1m/s<10m/s v 于，在上半圆周运动过程的某阶段，小球将对内圆轨道间有弹力，由于摩擦作用，机械能将减小．经足够长时间后，小球将仅在半圆轨道内做往复运动．设此时小球经过最低点的速度为A v ，受到的支持力为A F212A mgR mv =2-AA mv F mg R= 得=6N A F整个运动过程中小球减小的机械能201-2E mv mgR ∆=得=0.56J E ∆5．如图甲所示，轻质弹簧原长为2L ，将弹簧竖直放置在水平地面上，在其顶端将一质量为5m 的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为L ．现将该弹簧水平放置，如图乙所示．一端固定在A 点，另一端与物块P 接触但不连接．AB 是长度为5L 的水平轨道，B 端与半径为L 的光滑半圆轨道BCD 相切，半圆的直径BD 在竖直方向上．物块P 与AB 间的动摩擦因数0.5μ=，用外力推动物块P ，将弹簧压缩至长度为L 处，然后释放P ，P 开始沿轨道运动，重力加速度为g ．（1）求当弹簧压缩至长度为L 时的弹性势能p E ；（2）若P 的质量为m ，求物块离开圆轨道后落至AB 上的位置与B 点之间的距离； （3）为使物块P 滑上圆轨道后又能沿圆轨道滑回，求物块P 的质量取值范围．【答案】(1)5P E mgL = (2) 22S L = (3)5532m M m ＃ 【解析】 【详解】（1）由机械能守恒定律可知：弹簧长度为L 时的弹性势能为（2）设P 到达B 点时的速度大小为，由能量守恒定律得：设P 到达D 点时的速度大小为，由机械能守恒定律得：物体从D 点水平射出，设P 落回到轨道AB 所需的时间为θ θ 22S L =（3）设P 的质量为M ，为使P 能滑上圆轨道，它到达B 点的速度不能小于零 得54mgL MgL μ> 52M m <要使P 仍能沿圆轨道滑回，P 在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C ，得212BMv MgL '≤ 2142p BE Mv MgL μ='+6．如图所示，半径R=0.40m 的光滑半圆环轨道处于竖起平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A ．一质量m=0.10kg 的小球，以初速度V 0=7.0m/s 在水平地面上向左做加速度a=3.0m/s 2的匀减速直线运动，运动4.0m 后，冲上竖直半圆环，最后小球落在C 点．求（1）小球到A 点的速度 （2）小球到B 点时对轨道是压力（3）A 、C 间的距离（取重力加速度g=10m/s 2）．【答案】（1） 5/A V m s = （2） 1.25N F N = （3）S AC =1.2m 【解析】 【详解】（1）匀减速运动过程中，有：2202A v v as -=解得：5/A v m s =（2）恰好做圆周运动时物体在最高点B 满足： mg=m 21Bv R，解得1B v =2m/s假设物体能到达圆环的最高点B ，由机械能守恒：12mv 2A =2mgR+12mv 2B 联立可得：v B =3 m/s因为v B >v B1，所以小球能通过最高点B ．此时满足2N v F mg m R+=解得 1.25N F N =（3）小球从B 点做平抛运动，有：2R=12gt 2 S AC =v B ·t得：S AC =1.2m ． 【点睛】解决多过程问题首先要理清物理过程，然后根据物体受力情况确定物体运动过程中所遵循的物理规律进行求解；小球能否到达最高点，这是我们必须要进行判定的，因为只有如此才能确定小球在返回地面过程中所遵循的物理规律．7．如图所示，长为3l 的不可伸长的轻绳，穿过一长为l 的竖直轻质细管，两端分别拴着质量为m 、2m 的小球A 和小物块B ，开始时B 静止在细管正下方的水平地面上。
高中物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)及解析
高中物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘3.2m 处放着一质量为0.1kg 的小铁球（可看作质点），铁球与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2．现用水平向右推力F =1.0N 作用于铁球，作用一段时间后撤去。
铁球继续运动，到达水平桌面边缘A 点飞出，恰好落到竖直圆弧轨道BCD 的B 端沿切线进入圆弧轨道，碰撞过程速度不变，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D ．已知∠BOC =37°，A 、B 、C 、D 四点在同一竖直平面内，水平桌面离B 端的竖直高度H =0.45m ，圆弧轨道半径R =0.5m ，C 点为圆弧轨道的最低点，求：（取sin37°=0.6，cos37°=0.8）(1)铁球运动到圆弧轨道最高点D 点时的速度大小v D ；(2)若铁球以v C =5.15m/s 的速度经过圆弧轨道最低点C ，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小F C ；（计算结果保留两位有效数字） (3)铁球运动到B 点时的速度大小v B ； (4)水平推力F 作用的时间t 。
【答案】(1)铁球运动到圆弧轨道最高点D 5；(2)若铁球以v C =5.15m/s 的速度经过圆弧轨道最低点C ，求此时铁球对圆弧轨道的压力大小为6.3N ；(3)铁球运动到B 点时的速度大小是5m/s ； (4)水平推力F 作用的时间是0.6s 。
【解析】 【详解】(1)小球恰好通过D 点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得：2Dmv mg R=可得：D 5m /s v =(2)小球在C 点受到的支持力与重力的合力提供向心力，则：2Cmv F mg R-=代入数据可得：F =6.3N由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力：F C =F =6.3N(3)小球从A 点到B 点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有：2y 2gh v = 得：v y =3m/s小球沿切线进入圆弧轨道，则：35m/s 370.6y B v v sin ===︒(4)小球从A 点到B 点的过程中做平抛运动，水平方向的分速度不变，可得：3750.84/A B v v cos m s =︒=⨯=小球在水平面上做加速运动时：1F mg ma μ-=可得：218/a m s =小球做减速运动时：2mg ma μ=可得：222/a m s =-由运动学的公式可知最大速度：1m v a t =；22A m v v a t -= 又：222m m A v v vx t t +=⋅+⋅ 联立可得：0.6t s =2．如图所示，水平长直轨道AB 与半径为R =0.8m 的光滑14竖直圆轨道BC 相切于B ，BC 与半径为r =0.4m 的光滑14竖直圆轨道CD 相切于C ，质量m =1kg 的小球静止在A 点，现用F =18N 的水平恒力向右拉小球，在到达AB 中点时撤去拉力，小球恰能通过D 点．已知小球与水平面的动摩擦因数μ=0.2，取g =10m/s 2．求： （1）小球在D 点的速度v D 大小； （2）小球在B 点对圆轨道的压力N B 大小； （3）A 、B 两点间的距离x ．【答案】(1)2/D v m s = （2）45N (3)2m 【解析】 【分析】 【详解】（1）小球恰好过最高点D ，有：2Dv mg m r=解得：2m/s D v = （2）从B 到D ，由动能定理：2211()22D B mg R r mv mv -+=- 设小球在B 点受到轨道支持力为N ，由牛顿定律有：2Bv N mg m R-=N B =N联解③④⑤得：N =45N （3）小球从A 到B ，由动能定理：2122B x Fmgx mv μ-= 解得：2m x =故本题答案是：(1)2/D v m s = （2）45N (3)2m 【点睛】利用牛顿第二定律求出速度，在利用动能定理求出加速阶段的位移，3．如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上放着A 、B 两个物块，转盘中心O 处固定一力传感器，它们之间用细线连接．已知1kg A B m m ==两组线长均为0.25m L =．细线能承受的最大拉力均为8m F N =．A 与转盘间的动摩擦因数为10.5μ=，B 与转盘间的动摩擦因数为20.1μ=，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两物块和力传感器均视为质点，转盘静止时细线刚好伸直，传感器的读数为零．当转盘以不同的角速度勾速转动时，传感器上就会显示相应的读数F ，g 取210m/s ．求：（1）当AB 间细线的拉力为零时，物块B 能随转盘做匀速转动的最大角速度； （2）随着转盘角速度增加，OA 间细线刚好产生张力时转盘的角速度；（3）试通过计算写出传感器读数F 随转盘角速度ω变化的函数关系式，并在图乙的坐标系中作出2F ω-图象．【答案】（1）12/rad s ω= （2）222/rad s ω= （3）2252/m rad s ω=【解析】对于B ，由B 与转盘表面间最大静摩擦力提供向心力，由向心力公式有：2212B B m g m L μω=代入数据计算得出：12/rad s ω=（2）随着转盘角速度增加，OA 间细线中刚好产生张力时，设AB 间细线产生的张力为T ，有：212A A m g T m L μω-=2222B B T m g m L μω+=代入数据计算得出：222/rad s ω= （3）①当2228/rad s ω≤时，0F =②当2228/rad s ω≥，且AB 细线未拉断时，有：21A A F m g T m L μω+-= 222B B T m g m L μω+=8T N ≤所以：2364F ω=-；222228/18/rad s rad s ω≤≤ ③当218ω>时，细线AB 断了，此时A 受到的静摩擦力提供A 所需的向心力，则有：21A A m g m w L μ≥所以：2222218/20/rad s rad s ω<≤时，0F =当22220/rad s ω>时，有21A A F m g m L μω+=8F N ≤所以：2154F ω=-；2222220/52/rad s rad s ω<≤ 若8m F F N ==时，角速度为：22252/m rad s ω=做出2F ω-的图象如图所示；点睛：此题是水平转盘的圆周运动问题，解决本题的关键正确地确定研究对象，搞清向心力的来源，结合临界条件，通过牛顿第二定律进行求解．4．如图所示，用绝缘细绳系带正电小球在竖直平面内运动，已知绳长为L ，重力加速度g ，小球半径不计，质量为m ，电荷q ．不加电场时，小球在最低点绳的拉力是球重的9倍。
高考物理生活中的圆周运动专项训练100(附答案)
高考物理生活中的圆周运动专项训练100(附答案)一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，在竖直平面内有一半径为R 的14光滑圆弧轨道AB ，与水平地面相切于B点。
现将AB 锁定，让质量为m 的小滑块P （视为质点）从A 点由静止释放沿轨道AB 滑下，最终停在地面上的C 点，C 、B 两点间的距离为2R ．已知轨道AB 的质量为2m ，P 与B 点右侧地面间的动摩擦因数恒定，B 点左侧地面光滑，重力加速度大小为g ，空气阻力不计。
（1）求P 刚滑到圆弧轨道的底端B 点时所受轨道的支持力大小N 以及P 与B 点右侧地面间的动摩擦因数μ；（2）若将AB 解锁，让P 从A 点正上方某处Q 由静止释放，P 从A 点竖直向下落入轨道，最后恰好停在C 点，求：①当P 刚滑到地面时，轨道AB 的位移大小x 1；②Q 与A 点的高度差h 以及P 离开轨道AB 后到达C 点所用的时间t 。
【答案】（1）P 刚滑到圆弧轨道的底端B 点时所受轨道的支持力大小N 为3mg ，P 与B 点右侧地面间的动摩擦因数μ为0.5；（2）若将AB 解锁，让P 从A 点正上方某处Q 由静止释放，P 从A 点竖直向下落入轨道，最后恰好停在C 点，①当P 刚滑到地面时，轨道AB 的位移大小x 1为3R ；②Q 与A 点的高度差h 为2R，P 离开轨道AB 后到达C 点所用的时间t 1326R g【解析】 【详解】（1）滑块从A 到B 过程机械能守恒，应用机械能守恒定律得：mgR =212B mv ， 在B 点，由牛顿第二定律得：N -mg =m 2Bv R，解得：v B 2gR N =3mg ，滑块在BC 上滑行过程，由动能定理得：-μmg •2R =0-212B mv ， 代入数据解得：μ=0.5；（2）①滑块与轨道组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得： mv 1-2mv 2=0m1R x t --2m 1xt=0， 解得：x 1=3R； ②滑块P 离开轨道AB 时的速度大小为v B ，P 与轨道AB 组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv B -2mv =0， 由机械能守恒定律得：mg （R +h ）=2211222B mv mv +⋅， 解得：h =2R； P 向右运动运动的时间：t 1=1Bx v ，P 减速运动的时间为t 2，对滑片，由动量定理得：-μmgt 2=0-mv B ， 运动时间：t =t 1+t 2， 解得：t =1326Rg；2．如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B 点脱离后做平抛运动，经过0.3s 后又恰好与倾角为045的斜面垂直相碰．已知半圆形管道的半径为1R m =，小球可看作质点且其质量为1m kg =，210/g m s =，求：（1）小球在斜面上的相碰点C 与B 点的水平距离； （2）小球通过管道上B 点时对管道的压力大小和方向． 【答案】（1）0.9m ；（2）1N 【解析】 【分析】（1）根据平抛运动时间求得在C 点竖直分速度，然后由速度方向求得v ，即可根据平抛运动水平方向为匀速运动求得水平距离；（2）对小球在B 点应用牛顿第二定律求得支持力N B 的大小和方向． 【详解】（1）根据平抛运动的规律，小球在C 点竖直方向的分速度 v y =gt=10m/s水平分速度v x =v y tan450=10m/s则B 点与C 点的水平距离为：x=v x t=10m （2）根据牛顿运动定律，在B 点N B +mg=m 2v R解得 N B =50N根据牛顿第三定律得小球对轨道的作用力大小N , =N B =50N 方向竖直向上 【点睛】该题考查竖直平面内的圆周运动与平抛运动，小球恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰到是解题的关键，要正确理解它的含义．要注意小球经过B 点时，管道对小球的作用力可能向上，也可能向下，也可能没有，要根据小球的速度来分析．3．如图所示，质量m =3kg 的小物块以初速度秽v 0=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。
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圆周运动水平圆周运动【例题】如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动而未滑动。
当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（Ｄ）A、物体所受弹力增大,摩擦力也增大了Ｂ、物体所受弹力增大，摩擦力减小了C、物体所受弹力和摩擦力都减小了D、物体所受弹力增大,摩擦力不变【例题】如图为表演杂技“飞车走壁”的示意图．演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上飞驰,做匀速圆周运动.图中a、b两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托,在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹.不考虑车轮受到的侧向摩擦,下列说法中正确的是（ B )A.在a轨道上运动时角速度较大B.在a轨道上运动时线速度较大Ｃ.在ａ轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大D．在a轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力较大【例题】长为Ｌ的细线，拴一质量为ｍ的小球,一端固定于O点,让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图所示,当摆线Ｌ与竖直方向的夹角是α时,求：（1）线的拉力F；(2)小球运动的线速度的大小; （３）小球运动的角速度及周期。
★解析:做匀速圆周运动的小球受力如图所示,小球受重力mg 和绳子的拉力F 。
因为小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球受到的合力指向圆心O １,且是水平方向。
由平行四边形法则得小球受到的合力大小为mg ｔａｎα，线对小球的拉力大小为F ＝ｍg/cosα由牛顿第二定律得mgt ａnα=mv ２／r 由几何关系得r ＝Lsi ｎα 所以,小球做匀速圆周运动线速度的大小为v =小球运动的角速度v rω===小球运动的周期22T π==ω点评:在解决匀速圆周运动的过程中,弄清物体圆形轨道所在的平面，明确圆心和半径是一个关键环节，同时不可忽视对解题结果进行动态分析,明确各变量之间的制约关系、变化趋势以及结果涉及物理量的决定因素。
1、竖直平面内：（1)、如图所示,没有物体支撑的小球,在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况:①临界条件：小球达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力）刚好等于零,小球的重力提供其做圆周运动的向心力，即rmv mg 2临界= ⇒rg =临界υ（临界υ是小球通过最高点的最小速度，即临界速度）。
②能过最高点的条件：临界υυ≥。
此时小球对轨道有压力或绳对小球有拉力mg rv m N -=2③不能过最高点的条件:临界υυ<(实际上小球还没有到最高点就已脱离了轨道）。
（2）图所示,有物体支持的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况:①临界条件:由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能达到最高点的临界速度0=临界υ。
②图(ａ）所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力情况是:当ｖ=0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力N ，其大小等于小球的重力，即N=ｍg;当0<v ＜rg 时,杆对小球有竖直向上的支持力rv m mg N 2-=，大小随速度的增大而减小;其取值范围是ｍg>Ｎ>0。
当rg =υ时,Ｎ＝0;当v>rg 时,杆对小球有指向圆心的拉力mg rv m N -=2，其大小随速度的增大而增大。
③图（b)所示的小球过最高点时，光滑硬管对小球的弹力情况是:当v=0时，管的下侧内壁对小球有竖直向上的支持力，其大小等于小球的重力,即N ＝m ｇ。
当0＜v ＜rg 时，管的下侧内壁对小球有竖直向上的支持力rv m mg N 2-=，大小随速度的增大而减小，其取值范围是ｍg>N>0。
当v=gr 时,N=０。
当v ＞gr 时，管的上侧内壁对小球有竖直向下指向圆心的压力mg rv m N -=2,其大小随速度的增大而增大。
④图(c)的球沿球面运动,轨道对小球只能支撑，而不能产生拉力。
在最高点的v 临界=gr 。
当v=gr 时,小球将脱离轨道做平抛运动注意：如果小球带电,且空间存在电场或磁场时，临界条件应是小球所受重力、电场力和洛GF仑兹力的合力等于向心力,此时临界速度gR V 0 。
要具体问题具体分析,但分析方法是相同的【例题】一小球用轻绳悬挂于某固定点。
现将轻绳水平拉直，然后由静止开始释放小球。
考虑小球由静止开始运动到最低位置的过程（AC ） (A)小球在水平方向的速度逐渐增大 (Ｂ）小球在竖直方向的速度逐渐增大 （C ）到达最低位置时小球线速度最大（Ｄ)到达最低位置时绳中的拉力等于小球的重力【例题】如图,细杆的一端与一小球相连，可绕过O 点的水平轴自由转动现给小球一初速度,使它做圆周运动,图中a 、b 分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是（ＡB)Ａ．a 处为拉力,b 处为拉力 B.a 处为拉力，ｂ处为推力 Ｃ.a 处为推力，b 处为拉力 D ．a 处为推力，b 处为推力【例题】如图所示,半径为R ，内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m 的小球A 、Ｂ以不同速率进入管内,Ａ通过最高点C 时,对管壁上部的压力为3ｍg ,B 通过最高点C 时,对管壁下部的压力为0.75mg .求A 、B 两球落地点间的距离.★解析：两个小球在最高点时，受重力和管壁的作用力,这两个力的合力作为向心力，离开轨道后两球均做平抛运动,A 、B 两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差．C OBA对A 球:3mg +ｍg ＝m R v A2 v A =gR 4对Ｂ球：ｍg -０．75mg =m R v B 2 v Ｂ=gR 41s Ａ=v A t ＝ｖＡgR4=4R s B =v B t =ｖBgR4＝R (２分）∴s Ａ－ｓＢ=3R ［点评]竖直面内的非匀速圆周运动往往与其它知识点结合起来进行考查，本题是与平抛运动相结合，解这类题时一定要先分析出物体的运动模型，将它转化成若干个比较熟悉的问题，一个一个问题求解，从而使难题转化为基本题．本题中还要注意竖直面内的非匀速圆周运动在最高点的两个模型:轻杆模型和轻绳模型，它们的区别在于在最高点时提供的力有所不同，轻杆可提供拉力和支持力,而轻绳只能提供拉力;本题属于轻杆模型.【例题】小球A 用不可伸长的细绳悬于O 点,在O 点的正下方有一固定的钉子B,OB=d ，初始时小球Ａ与Ｏ同水平面无初速度释放，绳长为Ｌ,为使小球能绕B 点做完整的圆周运动，如图所示。
试求d 的取值范围。
★解析：为使小球能绕Ｂ点做完整的圆周运动，则小球在D 对绳的拉力F 1应该大于或等于零,即有:dL V m mg D-≤2根据机械能守恒定律可得[])(212d L d mg mV D --= 由以上两式可求得：L d L ≤≤53m答案:L d L ≤≤53【例题】AB 是竖直平面内的四分之一圆弧轨道，在下端B 与水平直轨相切,如图所示。
一小球自A 点起由静止开始沿轨道下滑。
已知圆轨道半径为R ,小球的质量为ｍ,不计各处摩擦。
求⑴小球运动到B 点时的动能;⑵小球下滑到距水平轨道的高度为R ／2时速度的大小和方向；⑶小球经过圆弧轨道的B 点和水平轨道的C 点时,所受轨道支持力N B 、ＮC 各是多大？ ★解析:⑴ＥK ＝ｍgR ⑵v=gR 沿圆弧切线向下,与竖直成3０º ⑶N Ｂ=３ｍg ＮＣ=mg【例题】如图所示,半径R =0．40ｍ的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A 。
一质量m ＝0．１０kg 的小球，以初速度v 0=7.０m/s 在水平地面上向左作加速度a =3.0m ／s 2的匀减速直线运动，运动４．0m 后，冲上竖直半圆环,最后小球落在C 点。
求A 、Ｃ间的距离(取重力加速度g=10ｍ/ｓ２）。
【答案】1.２ｍ【例题】如图所示,位于竖直平面上的１/4圆弧光滑轨道,半径为R ，OB 沿竖直方向,上端A 距地面高度为H ，质量为m 的小球从A 点由静止释放,最后落在水平地面上C 点处，不计空气阻力,求:(１)小球运动到轨道上的B 点时，对轨道的压力多大？ (2)小球落地点C 与B 点水平距离s 是多少?Bv 0R★解析:（1)小球由A →B 过程中,根据机械能守恒定律有： mgR ＝221B mv 小球在Ｂ点时,根据向心力公式有；R vm mg F B N 2=-mg Rvm mg F B N 32=+=ﻩ(２）小球由B →C 过程,水平方向有：s =ｖB ·t 竖直方向有:221gt R H =- 解得R R H s )(2-=【例题】一内壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面内,环的半径为R (比细管的半径大得多).在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点）.A 球的质量为m １，Ｂ球的质量为ｍ2．它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度都为v 0．设A 球运动到最低点时,B 球恰好运动到最高点，若要此时两球作用于圆管的合力为零，那么ｍ1、m 2、R 与v 0应满足的关系式是＿_＿__＿．★解析:这是一道综合运用牛顿运动定律、圆周运动、机械能守恒定律的高考题.Ａ球通过圆管最低点时，圆管对球的压力竖直向上，所以球对圆管的压力竖直向下．若要此时两球作用于圆管的合力为零，B 球对圆管的压力一定是竖直向上的,所以圆管对Ｂ球的压力一定是竖直向下的.由机械能守恒定律,B 球通过圆管最高点时的速度v 满足方程A2222221221v m R g m v m =⋅+ 根据牛顿运动定律对于Ａ球,Rv m g m N 2111=-对于B 球,Rv m g m N 2222=+又 N 1=Ｎ2解得 0)5()(212021=++-g m m Rv m m【例题】如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为Ｒ。
一质量为m 的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。
要求物块能通过圆形最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg (g 为重力加速度)。
求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h 的取值范围。
★解析：2.５R ≤h ≤5Ｒ【例题】如图所示,质量为m 的小球由光滑斜轨道自由下滑后,接着又在一个与斜轨道相连的竖直的光华圆环内侧运动,阻力不计,求⑴小球至少应从多高的地方滑下,才能达到圆环顶端而不离开圆环 ⑵小球到达圆环底端时,作用于环底的压力★解析：⑴小球在下滑的过程中机械能守恒,设地面为零势能面，小球下落的高度为h ，小球能到达环顶端市的速度最小为v 2。
小球到达环顶端而不离开的临界条件为重力恰好全部提供向心力hRRmv mg 2= 即gR v =小球在开始的机械能为E 1=m ｇｈ 小球在环顶端的机械能为221212mv R mg E +⋅= 根据机械能守恒 E 1=E 2整理得:ｈ=2.5Ｒ,即小球至少从离底端２．５R 出滑下才能到达环顶而不离开圆环。
⑵当环从h =２.5R 处下滑到底部速度为v B ，由机械能守恒得mgh mv B =221 即gh v B 2=小球在底端受到重力mg 和支持力Ｎ,小球作圆周运动所需要的向心力由支持力和重力提供,即Rmv mg N B2=-整理得:N =6mg圆环对小球的支持力与小球对圆环的压力是作用力反作用力,所以小球作用于圆环的压力为6m ｇ。