物理试卷物理曲线运动题分类汇编及解析.docx

《物理试卷物理曲线运动题分类汇编及解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理试卷物理曲线运动题分类汇编及解析.docx（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、（物理）物理试卷物理曲线运动题分类汇编及解析一、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 ， sin = ，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 ）小球到达 A 点时动量的大小；（

2、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F0tanmgF 2(mg )2F02 设小球到达C 点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得v2FmR由式和题给数据得F03 mg 4v 5gR 2（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DAR sinCD

3、R(1cos）由动能定理有mg CDF0DA1 mv21 mv12 22由式和题给数据得，小球在A 点的动量大小为pmv1m23gR 2（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v t1gt 2CD 2vvsin由式和题给数据得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 一质量 M =0.8kg 的小物块，用长 l=0.8m 的细绳悬挂在天花板上，处于静止状态一质量 m=0.2k

4、g 的粘性小球以速度 v0=10m/s 水平射向小物块，并与物块粘在一起，小球与小物块相互作用时间极短可以忽略不计空气阻力，重力加速度g 取 10m/s 2求：（ 1）小球粘在物块上的瞬间，小球和小物块共同速度的大小；（ 2）小球和小物块摆动过程中，细绳拉力的最大值；（ 3）小球和小物块摆动过程中所能达到的最大高度【答案】（ 1） v共 =2.0 m / s（ 2） F=15N (3)h=0.2m【解析】（1）因为小球与物块相互作用时间极短，所以小球和物块组成的系统动量守恒mv0(Mm)v共得 : v共 =2.0 m / s（2）小球和物块将以v共 开始运动时，轻绳受到的拉力最大，设最大拉力为

5、F，F(M m) g ( Mv共2m)L得 : F 15N（3）小球和物块将以v共 为初速度向右摆动，摆动过程中只有重力做功，所以机械能守恒，设它们所能达到的最大高度为h，根据机械能守恒：（ m+M ) gh 1 ( m M )v共 22解得 : h0.2m综上所述本题答案是: （ 1） v共 =2.0 m / s （ 2） F=15N(3)h=0.2m点睛 :（ 1）小球粘在物块上，动量守恒由动量守恒，得小球和物块共同速度的大小（ 2）对小球和物块合力提供向心力，可求得轻绳受到的拉力（ 3）小球和物块上摆机械能守恒由机械能守恒可得小球和物块能达到的最大高度3 如图所示 ,半径 R=2.5m

6、的竖直半圆光滑轨道在B 点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg 的小滑块 (可视为质点 )静止在 A 点 .一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A 点开始运动 ,经 B 点进入圆轨道,沿圆轨道运动到最高点C,并从 C 点水平飞出 ,落在水平面上的D 点 .经测量 ,D、B 间的距离s1=10m,A、B 间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数重力加速度.求 :,(1)滑块通过 C 点时的速度大小 ;(2)滑块刚进入圆轨道时 ,在 B 点轨道对滑块的弹力 ;(3)滑块在 A 点受到的瞬时冲量的大小 .【答案】（ 1）（2） 45N（3）【解析】【详解】（1）设滑块从C 点飞出时的速度为v

7、c，从 C 点运动到D 点时间为t滑块从 C 点飞出后，做平抛运动，竖直方向：2R= gt2水平方向： s1=vct解得： vc=10m/s（2）设滑块通过B 点时的速度为vB，根据机械能守恒定律mvB2= mv c2+2mgR解得： vB=10m/s设在 B 点滑块受轨道的压力为解得： N=45NN，根据牛顿第二定律： N-mg=m（3）设滑块从 A 点开始运动时的速度为22vA，根据动能定理 ； - mgs2= mv B- mvA解得： vA=16.1m/s设滑块在 A 点受到的冲量大小为I，根据动量定理 I=mvA解得： I=8.1kg?m/s ；【点睛】本题综合考查动能定理、机械能守恒

8、及牛顿第二定律，在解决此类问题时，要注意分析物体运动的过程，选择正确的物理规律求解4 如图所示，一轨道由半径R2m 的四分之一竖直圆弧轨道AB 和水平直轨道 BC在 B 点平滑连接而成现有一质量为m1Kg 的小球从 A 点正上方 R 处的 O 点由静止释放，小2球经过圆弧上的 B 点时，轨道对小球的支持力大小FN18 N ，最后从 C 点水平飞离轨道，落到水平地面上的P.B点与地面间的高度 h3.2m ，小球与BC段轨道间的动点 已知摩擦因数0.2 ，小球运动过程中可视为质点. (不计空气阻力，g 取 10 m/s 2). 求：（1）小球运动至 B 点时的速度大小 vB（2）小球在圆弧轨道 A

9、B 上运动过程中克服摩擦力所做的功W f（3）水平轨道 BC 的长度 L 多大时，小球落点P 与 B 点的水平距最大【答案】（ 1） vB4?m / s （ 2） W f 22?J（3） L 3.36m【解析】试题分析： （ 1）小球在 B 点受到的重力与支持力的合力提供向心力，由此即可求出B 点的速度；（ 2）根据动能定理即可求出小球在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功；（3）结合平抛运动的公式，即可求出为使小球落点P 与 B 点的水平距离最大时BC 段的长度 （1）小球在 B 点受到的重力与支持力的合力提供向心力，则有： FNmgm vB2R解得： vB4m / s（2）从 O 到 B 的过程中

10、重力和阻力做功，由动能定理可得：mg RRWf1 mvB2022解得： Wf22J（3）由 B 到 C 的过程中，由动能定理得：mgLBC1 mvC21 mvB222解得： LBCvB2vC22g从 C 点到落地的时间：t02h0.8sgB 到 P 的水平距离： LvB2vC22vC t0g代入数据，联立并整理可得：124L 44vC5vC由数学知识可知，当vC1.6m / s时， P 到 B 的水平距离最大，为：L=3.36m【点睛】该题结合机械能守恒考查平抛运动以及竖直平面内的圆周运动，解题的关键就是对每一个过程进行受力分析，根据运动性质确定运动的方程 ，再根据几何关系求出最大值5 高台滑

11、雪以其惊险刺激而闻名，运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观赏性。某滑雪轨道的完整结构可以简化成如图所示的示意图。其中AB 段是助滑坡，倾角=37， BC段是水平起跳台， CD 段是着陆坡，倾角=30， DE 段是停止区， AB 段与 BC段平滑相连，轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为=0.03，图中轨道最高点 A 处的起滑台距起跳台 BC的竖直高度 h=47m 。运动员连同滑雪板的质量m=60kg，滑雪运动员从A 点由静止开始起滑，通过起跳台从 C 点水平飞出，运动员在着陆坡CD上的着陆位置与C 点的距离l=120m 。设运动员在起跳前不使用雪杖助滑，忽略空气阻力的影响，取重力加速度 g=10

12、m/s2 ，sin37 =0.6， cos37 =0.8。求：（ 1）运动员在助滑坡 AB 上运动加速度的大小；（ 2）运动员在 C 点起跳时速度的大小；（ 3）运动员从起滑台 A 点到起跳台 C 点的过程中克服摩擦力所做的功。【答案】（ 1）（ 2）（ 3）【解析】【 解】（1）运 在助滑坡AB 上运 ，根据牛 第二定律得： mgsin - mgcos =ma解得 ： a=g（ sin -cos） =10（ 0.6-0.03 0）.8 =5.76m/s 2（2） 运 从C 点起跳后到落到着 坡上的 t， C 点到着 坡上着 点的距离 L运 从C 点起跳后做平抛运 ， 有 直方向： Lsin

13、=gt2水平方向： Lcos=v0t 由 ： 得： tan =解得 t=2s， v0=30m/s（3）运 从起滑台A 点到起跳台C 点的 程，根据 能定理得mgh-Wf = mv 02解得克服摩擦力所做的功 Wf =mgh- mv02=60 10 47- 60230=1200J 【点睛】本 要分析清楚运 的运 情况，知道运 先做匀加速运 ，后做匀减速运 ，最后平抛运 ，是 能定理和平抛运 的 合，要善于运用斜面的 角研究平抛运 两个分位移之 的关系，求出 6 如 所示， 量 m=3kg 的小物 以初速度 v0=4m/s 水平向右抛出，恰好从A 点沿着 弧的切 方向 入 弧 道。 弧 道的半径

14、R= 3.75m，B 点是 弧 道的最低点， 弧 道与水平 道 BD 平滑 接， A 与 心D 的 与 直方向成 37 角， MN 是一段粗糙的水平 道，小物 与MN 的 摩擦因数=0.1， 道其他部分光滑。最右 是一个半径 r =0.4m 的半 弧 道， C 点是 弧 道的最高点，半 弧 道与水平 道BD 在 D点平滑 接。已知重力加速度g=10m/s 2， sin37=0.6， cos37=0.8。（ 1）求小物 B 点 道的 力大小；（ 2）若 MN 的 度 L0=6m，求小物 通 C 点 道的 力大小；（3）若小物 恰好能通 C 点，求 MN 的 度 L。【答案】（ 1） 62N（ 2

15、） 60N（ 3）10m【解析】【 解】（1）物块做平抛运动到A 点时，根据平抛运动的规律有：v0 vA cos37v045m / s解得： vAm / scos370.8小物块经过 A 点运动到 B 点，根据机械能守恒定律有：1 mvA2mg R Rcos371 mvB222小物块经过 B 点时，有： FNBmg m vB2R解得： FNB mg32cos37m vB262NR根据牛顿第三定律，小物块对轨道的压力大小是62N（2）小物块由 B 点运动到 C 点，根据动能定理有：mgL0mg 2r1mvC21mvB222在 C 点，由牛顿第二定律得：FNC mgm vC2r代入数据解得： FN

16、C60N根据牛顿第三定律，小物块通过C 点时对轨道的压力大小是60N（3）小物块刚好能通过C 点时，根据 mgm vC22r解得： vC 2gr100.4m / s 2m / s小物块从 B 点运动到C 点的过程，根据动能定理有：mgLmg 2r1 mvC22 1 mvB222代入数据解得：L=10m7 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。(1)求小球在最低点时的速度大小；(2)如果在小球通过最低点时，突然在空间产生竖直向下的匀强电场，若使小球在后面的运动中，绳出现松软状态，

17、求电场强度可能的大小。【答案】（ 1）23mg3mgv18gL） 5qE（q【解析】【详解】（1）在最低点，由向心力公式得：Fmgmv12L解得： v18gL（ 2）果在小球通过最低点时，突然在空间产生竖直向下的匀强电场，若使小球在后面的运动中，绳出现松软状态，说明小球能通过与圆心等的水平面，但不能通过最高点。则小球不能通过最高点，由动能定理得：mg 2L Eq2L1mv121mv2222且Eqmgm3mg则 E5q也不可以低于O 水平面v22L2mgLEqLmv13mg则 Eq3mg3mg所以电场强度可能的大小范围为E5qq8 地面上有一个半径为R 的圆形跑道，高为h 的平台边缘上的P 点在

18、地面上P点的正上方， P与跑道圆心O 的距离为 L（L R），如图所示，跑道上停有一辆小车，现从P 点水平抛出小沙袋，使其落入小车中（沙袋所受空气阻力不计）问：（1）当小 分 位于A 点和 B 点 （ AOB=90 ），沙袋被抛出 的初速度各 多大？（2）要使沙袋落在跑道上， 沙袋被抛出 的初速度在什么范 内？（3）若小 沿跑道 运 ，当小 恰好 A 点 ，将沙袋抛出， 使沙袋能在B 落入小 中，小 的速率v 足什么条件？【答案】 （1）gg ( L2R2 )vA(L)vBR2h2h（2） ( L R)gv0g2h( L R)2h（3） v1Rg0,1,2,3.)(4 n 1)(n22h【解析

19、】【分析】【 解】（1）沙袋从 P 点被抛出后做平抛运 ， 它的落地 t， h= 1gt22解得 t2h（ 1）g当小 位于A 点 ，有xA=vAt=L-R（2）解（ 1）（ 2）得 vA=（ L-R）g2h当小 位于 B 点 ，有 xBvB tL2R 2 （ 3）g L2R2解（ 1）（ 3）得 vB2h（2）若小 在跑道上运 ，要使沙袋落入小 ，最小的抛出速度 v0min=v =（ L-R）Ag （ 4）2h若当小 C 点 沙袋 好落入，抛出 的初速度最大，有xc=v0maxt=L+R （ 5）解（ 1）（ 5）得 v0max=（ L+R）g2h所以沙袋被抛出 的初速度范 （L-R）g v

20、0（ L+R） g2h2h（3）要使沙袋能在 B 落入小 中，小 运 的 与沙袋下落 相同 t AB=（n+ 1 ） 2 R （n=0 ，1， 2， 3）（ 6）4 v2h所以 tAB=t=g解得 v= 1 （ 4n+1） R g（ n=0， 1， 2， 3）22h【点睛】本 是 平抛运 律的考 ，在分析第三 的 候，要考 到小 运 的周期性，小 并一定是 1 周，也可以是 了多个 周之后再 1 周后恰好到达 B 点， 是44同学在解 常忽略而出 的地方9 如 所示， 定滑 ，一端 接物 A，另一端 接在滑 C 上，物 A 的下端用 簧与放在地面上的物 B 接， A、B 两物 的 量均 m，滑

21、 C的 量 M，开始 接滑 C 部分 于水平， 好拉直且无 力，滑 到杆的距离 L，控制滑 4C，使其沿杆 慢下滑，当C 下滑L ， 放滑 C， 果滑 C 好 于静止，此 B3 好要离开地面，不 一切摩擦，重力加速度 g(1)求 簧的 度系数；(2)若由静止 放滑 C，求当物 B 好要离开地面 ，滑 C 的速度大小【答案】（ 1） 3mg（ 2） 10(2 Mm) gLL48m75M【解析】【 解】（1） 开始 簧的 量 x， kx=mg设 B 物 好要离开地面， 簧的伸 量 x， kx=mg因此 x x mgk由几何关系得 2xL216 L22 L- L93求得 x= L3得 k= 3mgL

22、（2）弹簧的劲度系数为k，开始时弹簧的压缩量为mgLx13k当 B 刚好要离开地面时，弹簧的伸长量mgLx23k因此 A 上升的距离为h x1+x22L3C 下滑的距离 H(Lh)2L2 4L3根据机械能守恒1 m(vH)21 Mv 2MgH - mgh 2H 2L22(2 Mm)gL求得 v 1075M48m10 如图所示，四分之一光滑圆弧轨道AO 通过水平轨道OB 与光滑半圆形轨道BC 平滑连接， B、 C 两点在同一竖直线上，整个轨道固定于竖直平面内，以O 点为坐标原点建立直角坐标系 xOy。一质量m=1kg 的小滑块从四分之一光滑圆弧轨道最高点A 的正上方E 处由静止释放， A、 E

23、间的高度差h=2.7m ，滑块恰好从A 点沿切线进入轨道，通过半圆形轨道BC的最高点 C 时对轨道的压力F=150N，最终落到轨道上的D 点 (图中未画出 )。已知四分之一圆弧轨道 AO 的半径 R=1.5m，半圆轨道 BC 的半径 r=0.4m，水平轨道 OB 长 l=0.4m ，重力加速度 g=10m/s2 。求：(1)小滑块运动到C 点时的速度大小；(2)小滑块与水平轨道OB 间的动摩擦因数；(3)D 点的位置坐标.【答案】 (1) vC8m/s(2)0.5 (3) x1.2m , y0.6m【解析】【详解】（1）滑块在C 点时，对滑块受力分析，有Fmgm vC2r解得： vC8m / s（2）滑块从E 点到 C 点过程，由动能定理可知：mghR2rmgl1 mvc22解得：0.5（3）小滑块离开C 点后做平抛运动，若滑块落到水平轨道，则2r1 gt 2 ， svCt2解得： s3.2m l 0.4m所以滑块落到四分之一圆弧轨道上，设落点坐标为x, y ，则有：2ry1gt 22lx vCtx2R2R2y解得： x1.2m， y0.6m