高考物理曲线运动专题训练答案

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

高考物理曲线运动专题训练答案

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.O 为圆心,OA 和OB 之间的夹角为α,sinα=

3

5

,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 mg

α=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

2

v F m R

=③

由①②③式和题给数据得

03

4

F mg =④

5gR

v =

(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

220111

22

mg 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 1232

m 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

2

12

v 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.如图所示,水平屋顶高H =5 m ,围墙高h =3.2 m ,围墙到房子的水平距离L =3 m ,围墙外空地宽x =10 m ,为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的空地上,g 取10 m/s 2.求: (1)小球离开屋顶时的速度v 0的大小范围; (2)小球落在空地上的最小速度.

【答案】(1)5 m/s≤v 0≤13 m/s ; (2)55m/s ; 【解析】 【分析】 【详解】

(1)若v 太大,小球落在空地外边,因此,球落在空地上,v 的最大值v max 为球落在空地最右侧时的平抛初速度,

如图所示,小球做平抛运动,设运动时间为t 1. 则小球的水平位移:L+x=v max t 1, 小球的竖直位移:H=gt 12 解以上两式得

v max=(L+x)=(10+3)×=13m/s.

若v太小,小球被墙挡住,因此,

球不能落在空地上,v的最小值v min

为球恰好越过围墙的最高点P落在空地上时的平抛初速度,设小球运动到P点所需时间为t2,

则此过程中小球的水平位移:L=v min t2

小球的竖直方向位移:H﹣h=gt22

解以上两式得v min=L=3×=5m/s

因此v0的范围是v min≤v0≤v max,

即5m/s≤v0≤13m/s.

(2)根据机械能守恒定律得:mgH+=

解得小球落在空地上的最小速度:v min′===5m/s

3.如图所示,一箱子高为H.底边长为L,一小球从一壁上沿口A垂直于箱壁以某一初速度向对面水平抛出,空气阻力不计。设小球与箱壁碰撞前后的速度大小不变,且速度方向与箱壁的夹角相等。

(1)若小球与箱壁一次碰撞后落到箱底处离C点距离为,求小球抛出时的初速度v0;(2)若小球正好落在箱子的B点,求初速度的可能值。

【答案】(1)(2)

【解析】

【分析】

(1)将整个过程等效为完整的平抛运动,结合水平位移和竖直位移求解初速度;(2)若小球正好落在箱子的B点,则水平位移应该是2L的整数倍,通过平抛运动公式列式求解初速度可能值。

【详解】

(1)此题可以看成是无反弹的完整平抛运动,

则水平位移为:x==v0t

竖直位移为:H =gt 2 解得:v 0=

(2)若小球正好落在箱子的B 点,则小球的水平位移为:x′=2nL (n =1.2.3……) 同理:x′=2nL =v′0t ,H =gt′2 解得:

(n =1.2.3……)

4.光滑水平面AB 与竖直面内的圆形导轨在B 点连接,导轨半径R =0.5 m ,一个质量m =2 kg 的小球在A 处压缩一轻质弹簧,弹簧与小球不拴接.用手挡住小球不动,此时弹簧弹性势能Ep =49 J ,如图所示.放手后小球向右运动脱离弹簧,沿圆形轨道向上运动恰能通过最高点C ,g 取10 m/s 2.求:

(1)小球脱离弹簧时的速度大小; (2)小球从B 到C 克服阻力做的功;

(3)小球离开C 点后落回水平面时的动能大小. 【答案】(1)7/m s (2)24J (3)25J 【解析】 【分析】 【详解】

(1)根据机械能守恒定律 E p =211m ?2

v ① v 12Ep

m

=7m/s ② (2)由动能定理得-mg ·2R -W f =

22

211122

mv mv - ③ 小球恰能通过最高点,故22

v mg m R

= ④ 由②③④得W f =24 J

(3)根据动能定理:

2

2122

k mg R E mv =-

解得:25k E J =

故本题答案是:(1)7/m s (2)24J (3)25J

相关文档
最新文档