(物理)物理曲线运动提高训练含解析

1、（物理）物理曲线运动提高训练含解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1 已知某半径与地球相等的星球的第一宇宙速度是地球的1倍地球表面的重力加速度2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)1(2)s2 g0(3)T1s2g星 = gv01 mg04HL4042( H L) L【解析】【分析】【详解】（1）由万有引力等于向心力

2、可知G Mmm v2R2RG MmmgR2v2可得 gR则 g星 1 g0 4（2）由平抛运动的规律： HL1 g星t 22s v0t解得 vs2g004H L2（3）由牛顿定律 ，在最低点时 ： Tmg星 m vL解得 ： T11s2mg042( HL )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 g0；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2 如图所示，在竖直平面内有一绝缘“”型杆放在水平向右的匀强电场中，其中AB、 CD水平且足够长，光滑半圆半径为R，质量为 m、电量为 +q 的带电小球穿在杆上

3、，从距B 点x=5.75R 处以某初速 v0 开始向左运动已知小球运动中电量不变，小球与AB、 CD 间动摩擦因数分别为 12，电场力 Eq=3mg/4，重力加速度为=0.25、 =0.80g， sin37 =0.6， cos37 =0.8求：（ 1）若小球初速度 v0=4 gR ，则小球运动到半圆上 B 点时受到的支持力为多大；（ 2）小球初速度 v0 满足什么条件可以运动过 C 点；（3）若小球初速度v=4 gR ，初始位置变为x=4R，则小球在杆上静止时通过的路程为多大【答案】（ 1） 5.5mg （ 2） v0 4gR （ 3） 44R【解析】【分析】【详解】（1）加速到 B 点： -

4、 1mgx qEx1 mv21 mv0222在 B 点： N mgv2mR解得 N=5.5mgqE（2）在物理最高点F： tanmg解得 =370；过 F 点的临界条件：vF=0从开始到 F 点： -1mgxqE (xR sin)mg ( R R cos ) 01 mv022解得 v04 gR可见要过 C 点的条件为： v0 4gR（3）由于 x=4RvB1，所以小球能通过最高点B此时满足 FN mgm v2R解得 FN1.25 N（3）小球从B 点做平抛运动，有：2R= 1 gt22SAC=vBt得： SAC=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

5、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9 如图所示 ，一质量为m=1kg 的小球从A 点沿光滑斜面轨道由静止滑下，不计通过B 点时的能量损失 ，然后依次滑入两个相同的圆形轨道内侧，其轨道半径R=10cm，小球恰能通过第二个圆形轨道的最高点 ，小球离开圆形轨道后可继续向 E 点运动 ， E 点右侧有一壕沟， E、F 两点的竖直高度 d=0.8m，水平距离 x=1.2m，水平轨道 CD 长为 L1=1m ， DE长为L2=3m 轨道除 CD 和 DE 部分粗糙外 ，其余均光滑 ，小球与 CD 和 DE

6、间的动摩擦因数2（ 1）小球通过第二个圆形轨道的最高点时的速度；（ 2）小球通过第一个圆轨道最高点时对轨道的压力的大小；（3）若小球既能通过圆形轨道的最高点，又不掉进壕沟 ，求小球从 A 点释放时的高度的范围是多少 ？【答案】 (1)1m/s（ 2） 40N (3) 0.45mh 0.8m 或 h 1.25m【解析】小球恰能通过第二个圆形轨道最高点，有：2mgm v2R求得： 2=gR =1m/s在小球从第一轨道最高点运动到第二圆轨道最高点过程中，应用动能定理有：1mv2212- mgL1=-2mv 1222gL1= 5 m/s2求得： 1=2在最高点时，合力提供向心力，即FN+mg= m 1

7、R2求得： FN = m(1- g)= 40NR根据牛顿第三定律知，小球对轨道的压力为：FN =FN=40N若小球恰好通过第二轨道最高点，小球从斜面上释放的高度为h1，在这一过程中应用动能定理有：mgh11122- mgL - mg 2R =mv22求得： h112=0.45m=2R+L+2g若小球恰好能运动到E 点，小球从斜面上释放的高度为h1，在这一过程中应用动能定理有：mgh - mg(L+L)=0- 0212求得： h212=(L+L )=0.8m使小球停在BC 段，应有 h1 hh20.45m h 0.8m，即：若小球能通过E 点，并恰好越过壕沟时，则有12d= 0.4sd =gt2

8、 t =g2EtExx=v=t=3m/s设小球释放高度为h3，从释放到运动E 点过程中应用动能定理有：mgh3 - mg(L1+L 2)=1 mvE2- 0 22求得： h312E=1.25m= (L+L)+2g即小球要越过壕沟释放的高度应满足：h1.25m综上可知，释放小球的高度应满足：0.45mh0.8m或 h1.25m 10 如图所示，水平绝缘轨道AB 长 L=4m，离地高 h=1.8m， A、 B 间存在竖直向上的匀强电场。一质量A 点以 v0=6m/s 的初速m=0.1kg，电荷量 q=-5 105C 的小滑块，从轨道上的度向右滑动，从B 点离开电场后，落在地面上的C 点。已知 C、B 间的水平距离 x=2.4m ，滑块与轨道间的动摩擦因数=0.2，取 g=10m/s 2，求：（ 1）滑块离开 B 点时速度的大小；（ 2）滑块从 A 点运动到 B 点所用的时间；（ 3）匀强电场的场强 E 的大小【答案】（ 1） 4m/s ；（ 2） 0.8s；（ 3） 5103 N/C【解析】【详解