高考物理曲线运动题20套(带答案)含解析

1、高考物理曲线运动题20 套( 带答案 ) 含解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1 如图，光滑轨道abcd 固定在竖直平面内，ab水平，bcd 为半圆，在b 处与ab 相切在直轨道ab 上放着质量分别为ma=2kg、 mb=1kg的物块a、 b（均可视为质点），用轻质细绳将a、 b 连接在一起，且a、 b 间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接），其弹性势能ep=12j轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量m =2kg、长 l=0.5m 的小车，小车上表面与ab 等高现将细绳剪断，之后a 向左滑上小车，b 向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点 d 处已知a 与小车之间的动摩擦因数满足 0.1 ，0.

2、3g 取 10m/ s2，求（ 1） a、 b 离开弹簧瞬间的速率 va 、vb；（ 2）圆弧轨道的半径 r；（3） a 在小车上滑动过程中产生的热量q（计算结果可含有）【答案】（ 1） 4m/s（ 2） 0.32m(3) 当满足0.1 0.2 ， q1； 当满足 0.2 0.3时=10时， 1 mav121 (ma m ) v222【解析】【分析】（1）弹簧恢复到自然长度时，根据动量守恒定律和能量守恒定律求解两物体的速度；（2）根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧轨道的半径r；（ 3）根据动量守恒定律和能量关系求解恰好能共速的临界摩擦力因数的值，然后讨论求解热量 q.【详解】（1）设弹

3、簧恢复到自然长度时a、 b 的速度分别为va、 vb， 由动量守恒定律：0= mava mbvb 由能量关系： ep = 1 ma va21 mb vb222解得 va=2m/s ；vb=4m/s（2）设 b 经过 d 点时速度为 vd，在 d 点：mb g mbvd2r由机械能守恒定律：1 mb vb2 = 1 mbvd2mb g 2r22解得 r=0.32m（3）设 =1v,由动量守恒定律：时 a 恰好能滑到小车左端，其共同速度为ma va =(ma m )v 由能量关系： 1ma gl1 ma va21 ma m v222解得1=0.2讨论：（）当满足0.1 0时.2， a 和小车不共速

4、，a 将从小车左端滑落，产生的热量为q1ma gl10（j）（）当满足0.20.a3和小车能共速，产生的热量为时，q11 ma v121ma mv2，解得 q2=2j222 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=0.2kg 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

5、【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f，f(mm) g( mm) v共 2l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

6、 （ 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，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，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1=0.25、 2=0.80，电场力 eq=3mg/4，重力加速度为g，

7、 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： - 1mgx qex1 mv21 mv0222在 b 点： n mgm v2r解得 n=5.5mg（2）在物理最高点f： tanqemg解得 =370；过 f 点的临界条件： vf=0从开始到 f

8、 点： -1mgx qe (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=4rv0可见，滑块从左端到右端做减速运动，加速度为a=3m/s2，根据22vb=va -2al解得 va=7m/s9 游乐场正在设计一个全新的过山车项目，设计模型如图所示， ab 是一段光滑的半径为 r 的四分之一圆弧轨道，后接一个竖直光滑圆轨道，从圆轨道滑下后进入一段长度为 l 的粗糙水平直轨道bd，最后滑上半径为r 圆心角600 的光滑圆弧轨道de现将质量为m的滑块从a 点静止释放，通过安装在竖直圆轨道最高点c 点处的传感器测出

9、滑块对轨道压力为mg，求 ：（ 1）竖直圆轨道的半径 r （ 2）滑块在竖直光滑圆弧轨道最低点b 时对轨道的压力（3）若要求滑块能滑上de 圆弧轨道并最终停在平直轨道上（不再进入竖直圆轨道），平直轨道 bd 的动摩擦因数需满足的条件【答案】 （1） r （ 2）7mg（ 3） rr32ll【解析】(1) 对滑块，从 a 到 c 的过程，由机械能守恒可得：mg( r2r )1 mv22c2mgm vc2r解得：r；r3(2) 对滑块，从 a 到 b 的过程，由机械能守恒可得：mgr1 mvb22在 b 点，有：nmgmvb2r可得：滑块在b 点受到的支持力n=7mg；由牛顿第三定律可得，滑块在b

10、 点对轨道的压力n n 7mg ，方向竖直向下 ；(3) 若滑块恰好停在 d 点，从 b 到 d 的过程，由动能定理可得：mgl1 mv212b可得：1rl若滑块恰好不会从e 点飞出轨道，从b 到 e 的过程，由动能定理可得：2 mgl mgr(1 cos )1mvb22可得：2r2l若滑块恰好滑回并停在b 点，对于这个过程，由动能定理可得：3mg2l1 mvb22综上所述 ， 需满足的条件：rr2ll10 如图所示， abcd是一个地面和轨道均光滑的过山车轨道模型，现对静止在a 处的滑块施加一个水平向右的推力f，使它从 a 点开始做匀加速直线运动，当它水平滑行2.5 m时到达 b 点，此时撤

11、去推力f、滑块滑入半径为 0.5 m 且内壁光滑的竖直固定圆轨道，并恰好通过最高点 c，当滑块滑过水平bd 部分后，又滑上静止在d 处，且与 abd 等高的长木板上，已知滑块与长木板的质量分别为0.2 kg、 0.1 kg，滑块与长木板、长木板与水平地面间的动摩擦因数分别为0.3、，它们之间的最大静摩擦力均等于各自滑动摩擦力，取g10 m/s 2，求：(1)水平推力 f 的大小；(2)滑块到达 d 点的速度大小；(3)木板至少为多长时，滑块才能不从木板上掉下来？在该情况下，木板在水平地面上最终滑行的总位移为多少？【答案】（ 1） 1n（ 2）（ 3） t 1 s ;【解析】【分析】【详解】(1)由于滑块恰好过c 点，则有：m1g m1从 a 到 c 由动能定理得：2fx m1g2r m1 vc 0代入数据联立解得：f 1 n(2)从 a 到 d 由动能定理得：fx m1vd2代入数据解得：vd 5 m/s(3)滑块滑到木板上时，对滑块：1m1g m1a1，解得：a1 1g 3 m/s 2对木板有：1m1g 2(m1 m2)gm2a2，代入数据解得：a2 2 m/s2滑块恰好不从木板上滑下，此时滑块滑到木板的右端时恰好与木板速度相同，有：v 共 vd a1 tv 共 a2t，代入数据解得：t 1 s此时滑块的位移为：x1 vdta1t2 ，木板的位移