高考物理专题汇编物理生活中的圆周运动(一)及解析.docx

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1、高考物理专题汇编物理生活中的圆周运动(一)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，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

2、的动摩擦因数μ满足0.1≤μ≤，0.3g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μ）．【答案】（1）4m/s（2）0.32m(3)当满足0.1≤μ<0.2，Q1μ；当满足0.2≤μ≤0.3时=10时，1mAv121(mAM)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

3、Q.【详解】（1）设弹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=mAvAmBvB由能量关系：EP=1mAvA21mBvB222解得vA=2m/s；vB=4m/s（2）设B经过d点时速度为vd，在d点：mBgmBvd2R由机械能守恒定律：1mBvB2=1mBvd2mBg2R22解得R=0.32m（3）设μ=1μv,由动量守恒定律：时A恰好能滑到小车左端，其共同速度为mAvA=(mAM)v由能量关系：1mAgL1mAvA21mAMv222解得μ1=0.2讨论：（ⅰ）当满足0.1≤μ<0时.2，A和小车不共速，A将从小车左端滑落，产生的热量为

4、Q1mAgL10（J）（ⅱ）当满足0.2≤μ≤0.A3和小车能共速，产生的热量为时，Q11mAv121mAMv2，解得Q2=2J222．如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点．D点位于水平桌面最右端，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R＝0.45m的圆环剪去左上角127°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离为R，P点到桌面右侧边缘的水平距离为1.5R．若用质量m1＝0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点，用同种材料、质量为m2＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点

5、释放，物块过B点后其位移与时间的关系为x＝4t﹣2t2，物块从D点飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道．g＝10m/s2，求：（1）质量为m2的物块在D点的速度；（2）判断质量为m2＝0.2kg的物块能否沿圆轨道到达M点：（3）质量为m2＝0.2kg的物块释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功.【答案】（1）2.25m/s（2）不能沿圆轨道到达M点（3）2.7J【解析】【详解】（1）设物块由D点以初速度vD做平抛运动，落到P点时其竖直方向分速度为：vy2gR2100.45m/s＝3m/svy4tan53°vD3所以：vD＝2.25m/s（2）物块在内轨道做圆

6、周运动，在最高点有临界速度，则mg＝mv2，R解得：vgR32m/s2物块到达P的速度：vPvD2v2y322.252m/s＝3.75m/s若物块能沿圆弧轨道到达M点，其速度为vM，由D到M的机械能守恒定律得：1m2vM21m2vP2m2g1cos53R22可得：vM20.3375，这显然是不可能的，所以物块不能到达M点（3）由题意知x＝4t-2t2，物块在桌面上过B点后初速度vB＝4m/s，加速度为：a4m/s2则物块和桌面的摩擦力：m2gm2a可得物块和桌面的摩擦系数:0.4质量m10.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B＝点

7、，由能量守恒可弹簧压缩到C点具有的弹性势能为：Epm1gxBC0质量为m2＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点时，由动能定理可得：Epm2gxBC1m2vB22可得，xBC2m在这过程中摩擦力做功：W1m2gxBC1.6J由动能定理，B到D的过程中摩擦力做的功：W21m2vD21m2v0222代入数据可得：W2＝-1.1J质量为m2＝0.2kg的物块释放后在桌面上运动的过程中摩擦力做的功WW1W22.7J即克服摩擦力做功为2.7J.3．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

8、摩擦因数μ=0.2．现用