高考物理曲線運動試題經(jīng)典及解析

1、高考物理曲線運動試題經(jīng)典及解析一、高中物理精講專題測試曲線運動1 如圖所示，在風洞實驗室中，從a 點以水平速度 v0 向左拋出一個質最為m 的小球，小球拋出后所受空氣作用力沿水平方向，其大小為f，經(jīng)過一段時間小球運動到a 點正下方的 b 點 處，重力加速度為 g，在此過程中求（ 1）小球離線的最遠距離；（ 2） a、 b 兩點間的距離；（ 3）小球的最大速率 vmax【答案】 （1）mv22m2 gv2（ 3）v0f24m2g20 （2）0f2ff 2【解析】【分析】（ 1）根據(jù)水平方向的運動規(guī)律，結合速度位移公式和牛頓第二定律求出小球水平方向的速度為零時距墻面的距離；（ 2）根據(jù)水平方向向左

2、和向右運動的對稱性，求出運動的時間，抓住等時性求出豎直方向a、 b 兩點間的距離；（3）小球到達b 點時水平方向的速度最大，豎直方向的速度最大，則b 點的速度最大，根據(jù)運動學公式結合平行四邊形定則求出最大速度的大?。弧驹斀狻浚?1）將小球的運動沿水平方向沿水平方向和豎直方向分解水平方向： fmax2v0 2axxm解得： xm mv022f（2）水平方向速度減小為零所需時間t1 v0ax總時間 t 2t1豎直方向上： y 1 gt 2 2m2 gv022f 2（3）小球運動到b 點速度最大vx=v0vy=gtvmax vx2vy2 v0f 24m2g 2f【點睛】解決本題的關鍵將小球的運動的運

3、動分解，搞清分運動的規(guī)律，結合等時性，運用牛頓第二定律和運動學公式進行求解2 如圖所示，一根長為0.1 m的細線，一端系著一個質量是0.18kg 的小球，拉住線的另一端，使球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運動，當小球的轉速增加到原轉速的3 倍時，細線斷裂，這時測得線的拉力比原來大40 n求：（ 1）線斷裂的瞬間，線的拉力；（ 2）這時小球運動的線速度；（ 3）如果桌面高出地面 0.8 m，線斷裂后小球沿垂直于桌子邊緣的方向水平飛出去落在離桌面的水平距離【答案】（ 1）線斷裂的瞬間，線的拉力為45n；（ 2）線斷裂時小球運動的線速度為5m/s ；（ 3）落地點離桌面邊緣的水平距離 2m【解析】【分

4、析】【詳解】(1) 小球在光滑桌面上做勻速圓周運動時受三個力作用;重力 mg 、桌面彈力fn 和細線的拉力 f,重力 mg 和彈力 fn 平衡，線的拉力提供向心力，有：fn=f=m 2r，設原來的角速度為0,線上的拉力是 f0,加快后的角速度為 ,線斷時的拉力是 f1，則有：f1:f0=2: 02 =9:1，又 f1=f0+40n，所以 f0 =5n,線斷時有： f1=45n.(2) 設線斷時小球的線速度大小為v,由 f1= m v2 ，r代入數(shù)據(jù)得： v=5m/ s.(3) 由平拋運動規(guī)律得小球在空中運動的時間為：t=2h20.8 s =0.4s，g10則落地點離桌面的水平距離為：x=vt=

5、50.4=2m.3 兒童樂園里的彈珠游戲不僅具有娛樂性還可以鍛煉兒童的眼手合一能力。某彈珠游戲可簡化成如圖所示的豎直平面內oabcd透明玻璃管道，管道的半徑較小。為研究方便建立平面直角坐標系， o 點為拋物口，下方接一滿足方程y5x2 的光滑拋物線形狀管道oa；9ab、bc是半徑相同的光滑圓弧管道，cd 是動摩擦因數(shù)0.8 的粗糙直管道；各部分管道在連接處均相切。 a、b、c、d 的橫坐標分別為 xa1.20m 、 xb 2.00m 、xc 2.65m 、 xd3.40m。已知，彈珠質量 m 100g，直徑略小于管道內徑。 e 為 bc管道的最高點，在 d 處有一反彈膜能無能量損失的反彈彈珠，

6、sin37 0.6， sin53 0.8， g10m/s 2，求：（1）若要使彈珠不與管道oa 觸碰，在 o 點拋射速度 0 應該多大；（2）若要使彈珠第一次到達e 點時對軌道壓力等于彈珠重力的3 倍，在 o 點拋射速度 v0應該多大；（3）游戲設置 3 次通過 e 點獲得最高分，若要獲得最高分在o 點拋射速度 0的范圍。【答案】（ 1） 3m/s （2） 22 m/s（ 3） 2 3 m/s 0 2 6 m/s【解析】【詳解】5（1）由 y9x2 得： a 點坐標（ 1.20m ，0.80m ）由平拋運動規(guī)律得：xav0t，ya1 gt 22代入數(shù)據(jù)，求得t 0.4s， v03m/s ；（

7、2）由速度關系，可得 53求得 ab、bc 圓弧的半徑 r 0.5m oe 過程由動能定理得：mgyamgr（1cos53 ）1 mve21 mv0222解得 v0 2 2 m/s ；（3） sin 2.65 2.000.400.5， 300.5cd 與水平面的夾角也為 30設 3 次通過 e 點的速度最小值為v1 由動能定理得mgyamgr（1cos53 ）2mgxcdcos30 01 mv122解得 v1 2 3 m/s設 3 次通過 e 點的速度最大值為v2 由動能定理得mgyamgr（1cos53 ）4 mgxcdcos30 01 mv222解得 v2 6m/s考慮 2 次經(jīng)過 e 點

8、后不從 o 點離開，有122mgxmv3cdcos30 02解得 v326 m/s故 2 3 m/s 0 2 6 m/s4 如圖所示，在豎直平面內固定有兩個很靠近的同心圓形軌道，外圓 abcd光滑，內圓的上半部分 bc粗d糙，下半部分 ba光d一質量滑 m=0.2kg 的小球從軌道的最低點 a 處以初速度 v0 向右運動，球的直徑略小于兩圓間距，球運動的軌道半徑2g=10m/s r=0.2m，取（1）若要使小球始終緊貼著外圓做完整的圓周運動，初速度v0 至少為多少？（2）若 v0c=3m/s ，經(jīng)過一段時間小球到達最高點，內軌道對小球的支持力f =2n，則小球在這段時間內克服摩擦力做的功是多少

9、？（3）若 v0=3.1m/s ，經(jīng)過足夠長的時間后，小球經(jīng)過最低點a 時受到的支持力為多少？小球在整個運動過程中減少的機械能是多少？（保留三位有效數(shù)字）【答案】（ 1） v 0 =10m/s（2） 0.1j （ 3） 6n； 0.56j【解析】【詳解】（1）在最高點重力恰好充當向心力mg從到機械能守恒mvc2r2mgr1 mv02 - 1 mvc222解得v010m/s（2）最高點mvc2mg - fcr從 a 到 c 用動能定理-2mgr - wf1 mvc2- 1 mv0222得 w f =0.1j（ 3）由 v0 =3.1m/svb1，所以小球能通過最高點bv2此時滿足fn mg mr

10、解得 fn1.25 n（3）小球從b 點做平拋運動，有：2r= 1 gt22sac=vbt得： sac=1.2m【點睛】解決多過程問題首先要理清物理過程，然后根據(jù)物體受力情況確定物體運動過程中所遵循的物理規(guī)律進行求解；小球能否到達最高點，這是我們必須要進行判定的，因為只有如此才能確定小球在返回地面過程中所遵循的物理規(guī)律7 如圖所示， p 為彈射器， pa、 bc為光滑水平面分別與傳送帶ab 水平相連， cd為光滑半圓軌道，其半徑r=2m，傳送帶ab 長為 l=6m，并沿逆時針方向勻速轉動現(xiàn)有一質量m=1kg 的物體（可視為質點）由彈射器p 彈出后滑向傳送帶經(jīng)bc緊貼圓弧面到達d 點，已知彈射器

11、的彈性勢能全部轉化為物體的動能，物體與傳送帶的動摩擦因數(shù)為=0.2取g=10m/s2，現(xiàn)要使物體剛好能經(jīng)過d 點，求：（ 1）物體到達 d 點速度大?。唬?2）則彈射器初始時具有的彈性勢能至少為多少【答案】（ 1） 25 m/s ；（ 2） 62j【解析】【分析】【詳解】（1）由題知，物體剛好能經(jīng)過d 點，則有：v2mgmd解得： vdgr25m/s（2）物體從彈射到d 點，由動能定理得：wmgl2mgr1mvd202wep解得： ep62j8 如圖 1 所示是某游樂場的過山車，現(xiàn)將其簡化為如圖2 所示的模型：傾角=37、l=60cm 的直軌道ab 與半徑 r=10cm 的光滑圓弧軌道bcde

12、f在 b 處平滑連接，c、 f 為圓軌道最低點， d 點與圓心等高， e 為圓軌道最高點；圓軌道在f 點與水平軌道 fg平滑連接，整條軌道寬度不計，其正視圖如圖3 所示現(xiàn)將一質量m=50g 的滑塊 ( 可視為質點 ) 從 a端由靜止釋放已知滑塊與ab 段的動摩擦因數(shù) 12=0.25，與 fg 段的動摩擦因數(shù) =0.5，sin37 =0.6， cos37 =0.8，重力加速度g=10m/s 2（ 1） 求滑塊到達 e 點時對軌道的壓力大小 fn；（ 2）若要滑塊能在水平軌道 fg上停下，求 fg 長度的最小值 x；（3）若改變釋放滑塊的位置，使滑塊第一次運動到d 點時速度剛好為零，求滑塊從釋放到

13、它第 5 次返回軌道ab 上離 b 點最遠時，它在ab 軌道上運動的總路程s【答案】（1） fn=0.1n（ 2） x=0.52m （ 3）s93m160【解析】【詳解】（1）滑塊從a 到 e，由動能定理得：mg l sinr 1 cos2 r1mgl cos1 mve22代入數(shù)據(jù)得： ve30 m/s5滑塊到達 e 點： mgfnm ve2r代入已知得： fn=0.1n（2）滑塊從 a 下滑到停在水平軌道 fg 上，有mgl sinr 1cos1mgl cos2mgx0代入已知得：x=0.52m（3）若從距b 點 l0 處釋放，則從釋放到剛好運動到d 點過程有：mg l0 sin+r(1 c

14、os )r1mgl0 cos0代入數(shù)據(jù)解得： l0=0.2m從釋放到第一次返回最高點過程，若在軌道ab 上上滑距離為l1，則：mg l0l1sin1mg l0l1 cos 0解得： l1sin1 cosl01 l0sin1 cos2同理，第二次返回最高點過程，若在斜軌上上滑距離為l2，有：2l2sin1 cosl11 l11l0sin1 cos2215故第 5 次返回最高點過程，若在斜軌上上滑距離為l5，有：l0l52所以第5 次返回軌道 ab 上離 b 點最遠時，它在ab 軌道上運動的總路程s l02l1 2l22l32l4l593 m1609如圖所示，某同學在一輛車上蕩秋千，開始時車輪被鎖

15、定，車的右邊有一個和地面相平的沙坑，且右端和沙坑的左邊緣平齊；當同學擺動到最大擺角=60時，車輪立即解除鎖定，使車可以在水平地面無阻力運動，該同學此后不再做功，并可以忽略自身大小，已知秋千繩子長度l=4.5m，該同學和秋千支架的質量m=200kg ，重力加速度g=10m/s 2，試求：（1）該同學擺到最低點時的速率；（ 2）在擺到最低點的過程中，繩子對該同學做的功；（ 3）該同學到最低點時，順勢離開秋千板，他落入沙坑的位置距離左邊界多遠？已知車輛長度 s=3.6m，秋千架安裝在車輛的正中央，且轉軸離地面的高度h=5.75m.【答案】（ 1） 6m/s ；（ 2） -225j；（ 3） 0.42

16、1m【解析】（1）人向下運動的過程中，人與車在水平方向的動量守恒，選取向右為正方向，則：人向下運動的過程中系統(tǒng)的機械能守恒，則：代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立得：（2）對人向下運動的過程中使用動能定理，得：代入數(shù)據(jù)解得：（3）人在秋千上運動的過程中，人與車組成的系統(tǒng)在水平方向的平均動量是守恒的，則：由于運動的時間相等，則：又：，聯(lián)立得：，即車向左運動了人離開秋千后做平拋運動，運動的時間為：人沿水平方向的位移為：所以人的落地點到沙坑邊緣的距離為：代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立得：。點睛：該題中涉及的過程多，用到的知識點多，在解答的過程中要注意對情景的分析，尤其要注意人在秋千上運動的過程中，車不是靜止的，而是向左運動。10 攝制

17、組在某大樓邊拍攝武打片，要求特技演員從地面飛到屋頂，為此導演在某房頂離地高 h=8m 處架設了輕質輪軸如題圖所示，連汽車的輕質鋼纜繞在軸上，連演員的輕質鋼纜繞在輪上，輪和軸固連在一起可繞中心固定點無摩擦轉動汽車從圖中a 處由靜止開始加速運動，前進s=6m 到 b 處時速度為v=5m/s 人和車可視為質點，輪和軸的直徑之比為 3： 1，輪軸的大小相對于h 可忽略，鋼纜與輪軸之間不打滑，g 取 10m/s 2提示：連接汽車的鋼纜與連接演員的鋼纜非同一根鋼纜試求：(1)汽車運動到b 處時演員的速度大小：(2)汽車從 a 運動到 b 的過程演員上升的高度；(3)若汽車質量m=1500kg ，特技演員的質量m=60kg，且在該過程中汽車受地面阻力大小恒為 1000n，其余阻力不計，求汽車從a 運動到【答案】 (1)9m/s（ 2）6m（ 3） 30780jb 的過程中汽車發(fā)動機所做的功【解析】 （1）將汽車的速度v 分解為如圖所示的情況，有：，解得： =37則得繩子的伸長速度v1=vsin37 =5 0.6=3m/s，由于輪軸的角速度