高考物理曲線運(yùn)動(dòng)及其解題技巧及練習(xí)題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高考物理曲線運(yùn)動(dòng)及其解題技巧及練習(xí)題(含答案)一、高中物理精講專題測(cè)試曲線運(yùn)動(dòng)1有一水平放置的圓盤，上面放一勁度系數(shù)為k的彈簧，如圖所示，彈簧的一端固定于軸O上，另一端系一質(zhì)量為m的物體A，物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，開始時(shí)彈簧未發(fā)生形變，長(zhǎng)度為l設(shè)最大靜摩擦力大小等于滑動(dòng)摩擦力求：（1）盤的轉(zhuǎn)速0多大時(shí)，物體A開始滑動(dòng)？（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速緩慢增大到20時(shí)，A仍隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，彈簧的伸長(zhǎng)量x是多少？【答案】（1） （2）【解析】【分析】（1）物體A隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，若圓盤轉(zhuǎn)速較小，由靜摩擦力提供向心力；當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速較大時(shí)，彈力與摩擦力的合力提供向心力物體A剛開始滑動(dòng)時(shí)

2、，彈簧的彈力為零，靜摩擦力達(dá)到最大值，由靜摩擦力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求解角速度0（2）當(dāng)角速度達(dá)到20時(shí)，由彈力與摩擦力的合力提供向心力，由牛頓第二定律和胡克定律求解彈簧的伸長(zhǎng)量x【詳解】若圓盤轉(zhuǎn)速較小，則靜摩擦力提供向心力，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速較大時(shí)，彈力與靜摩擦力的合力提供向心力（1）當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速為n0時(shí)，A即將開始滑動(dòng)，此時(shí)它所受的最大靜摩擦力提供向心力，則有：mgml02，解得：0=即當(dāng)0時(shí)物體A開始滑動(dòng)（2）當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速達(dá)到20時(shí)，物體受到的最大靜摩擦力已不足以提供向心力，需要彈簧的彈力來(lái)補(bǔ)充，即：mg+kxmr12，r=l+x解得：【點(diǎn)睛】當(dāng)物體相對(duì)于接觸物體剛要滑動(dòng)時(shí)，靜摩擦力達(dá)到最大

3、，這是經(jīng)常用到的臨界條件本題關(guān)鍵是分析物體的受力情況2一宇航員登上某星球表面，在高為2m處，以水平初速度5m/s拋出一物體，物體水平射程為5m，且物體只受該星球引力作用求：（1）該星球表面重力加速度（2）已知該星球的半徑為為地球半徑的一半，那么該星球質(zhì)量為地球質(zhì)量的多少倍【答案】（1）4m/s2；（2）； 【解析】（1）根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：xv0t得 由hgt2得： （2）根據(jù)星球表面物體重力等于萬(wàn)有引力：地球表面物體重力等于萬(wàn)有引力：則點(diǎn)睛：此題是平拋運(yùn)動(dòng)與萬(wàn)有引力定律的綜合題，重力加速度是聯(lián)系這兩個(gè)問(wèn)題的橋梁；知道平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法和星球表面的物體的重力等于萬(wàn)有引力3如圖所示，將一小球從傾

4、角=60斜面頂端，以初速度v0水平拋出，小球落在斜面上的某點(diǎn)P，過(guò)P點(diǎn)放置一垂直于斜面的直桿(P點(diǎn)和直桿均未畫出)。已知重力加速度大小為g，斜面、直桿處在小球運(yùn)動(dòng)的同一豎直平面內(nèi)，求：(1)斜面頂端與P點(diǎn)間的距離； (2)若將小球以另一初速度v從斜面頂端水平拋出，小球正好垂直打在直桿上，求v的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）；【解析】本題考查平拋與斜面相結(jié)合的問(wèn)題，涉及位移和速度的分解。（1）小球從拋出到P點(diǎn)，做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)拋出點(diǎn)到P點(diǎn)的距離為L(zhǎng)小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有：在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，有：聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)解得：（2）設(shè)小球垂直打在直桿上時(shí)豎直方向的分速度為vy，有：在

5、水平方向上，有：在豎直方向上，有：，由幾何關(guān)系，可得：聯(lián)系以上各式，得：另解：小球沿斜面方向的分運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，初速度為：，加速度為小球垂直打在直桿上，速度為，有：在斜面方向上，由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：聯(lián)立以上各式，得：點(diǎn)睛：物體平拋運(yùn)動(dòng)可分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體；也可分解為沿斜面方向的勻變速直線運(yùn)動(dòng)和垂直斜面的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。4如圖所示，水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)A端固定，B端左右可調(diào)，將彈簧左端與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)固定，右端 有一可視為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為2kg的滑塊緊靠彈簧（未與彈黃連接)，彈簧壓縮量不同時(shí)， 將滑塊彈出去的速度不同.圓弧軌道固定在地面并與一段動(dòng)摩擦因素為0.4的粗糙水平地面相切

6、D點(diǎn)，AB段最長(zhǎng)時(shí)，BC兩點(diǎn)水平距離xBC=0.9m,實(shí)驗(yàn)平臺(tái)距地面髙度h=0.53m，圓弧半徑R=0.4m，=37，已知 sin37 =0.6, cos37 =0.8.完成下列問(wèn)題：（1）軌道末端AB段不縮短，壓縮彈黃后將滑塊彈出，滑塊經(jīng)過(guò)點(diǎn)速度vB=3m/s，求落到C點(diǎn)時(shí)速度與水平方向夾角；（2）滑塊沿著圓弧軌道運(yùn)動(dòng)后能在DE上繼續(xù)滑行2m,求滑塊在圓弧軌道上對(duì)D點(diǎn)的壓力大小：（3）通過(guò)調(diào)整彈簧壓縮量，并將AB段縮短，滑塊彈出后恰好無(wú)碰撞從C點(diǎn)進(jìn)入圓弧 軌道，求滑塊從平臺(tái)飛出的初速度以及AB段縮短的距離.【答案】（1）45（2）100N （3）4m/s、0.3m【解析】（1）根據(jù)題意C點(diǎn)到

7、地面高度從B點(diǎn)飛出后，滑塊做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 化簡(jiǎn)則 根據(jù) 可知 飛到C點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度因此 即落到圓弧C點(diǎn)時(shí)，滑塊速度與水平方向夾角為45（2）滑塊在DE階段做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小 根據(jù) 聯(lián)立兩式則 在圓弧軌道最低處 則 ，即對(duì)軌道壓力為100N（3）滑塊彈出恰好無(wú)碰撞從C點(diǎn)進(jìn)入圓弧軌道，說(shuō)明滑塊落到C點(diǎn)時(shí)的速度方向正好沿著軌跡該出的切線，即 由于高度沒(méi)變，所以 ，因此 對(duì)應(yīng)的水平位移為所以縮短的AB段應(yīng)該是【點(diǎn)睛】滑塊經(jīng)歷了彈簧為變力的變加速運(yùn)動(dòng)、勻減速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、變速圓周運(yùn)動(dòng)，勻減速直線運(yùn)動(dòng)；涉及恒力作用的直線運(yùn)動(dòng)可選擇牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式；而變力作用做曲

8、線運(yùn)動(dòng)優(yōu)先選擇動(dòng)能定理，對(duì)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)還可用運(yùn)動(dòng)的分解利用分運(yùn)動(dòng)結(jié)合等時(shí)性研究5光滑水平軌道與半徑為R的光滑半圓形軌道在B處連接，一質(zhì)量為m2的小球靜止在B處，而質(zhì)量為m1的小球則以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，當(dāng)m1與m2發(fā)生彈性碰撞后，m2將沿光滑圓形軌道上升，問(wèn)：（1）當(dāng)m1與m2發(fā)生彈性碰撞后，m2的速度大小是多少？（2）當(dāng)m1與m2滿足，半圓的半徑R取何值時(shí)，小球m2通過(guò)最高點(diǎn)C后，落地點(diǎn)距離B點(diǎn)最遠(yuǎn)?！敬鸢浮浚?） 2m1v0/(m1+m2) （2） R=v02/2g(1+k)2【解析】【詳解】（1）以兩球組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由動(dòng)量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2

9、v2，由機(jī)械能守恒定律得：m1v02=m1v12+m2v22，解得：；（2）小球m2從B點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得：-m2g2R=m2v22-m2v22，解得：；小球m2通過(guò)最高點(diǎn)C后，做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向：2R=gt2，水平方向：s=v2t，解得：，由一元二次函數(shù)規(guī)律可知，當(dāng)時(shí)小m2落地點(diǎn)距B最遠(yuǎn)6如圖所示，大小相同且質(zhì)量均為m的A、B兩個(gè)小球置于光滑的邊長(zhǎng)為H的正方形玻璃板上，B靜止，A由長(zhǎng)為H的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛于O3，靜止時(shí)細(xì)繩剛好拉直，懸點(diǎn)距離玻璃板和玻璃板距離水平地面均為H，玻璃板中心O2位于懸點(diǎn)O3正下方，O3與O2的延長(zhǎng)線和水平地面交于點(diǎn)O1已知重力加速度為g（1）某同學(xué)給A

10、一個(gè)水平瞬時(shí)沖量I，A開始在玻璃板上表面做圓周運(yùn)動(dòng)且剛好對(duì)玻璃板無(wú)壓力，求I滿足的表達(dá)式；（2）A運(yùn)動(dòng)半周時(shí)剛好與靜止的B發(fā)生對(duì)心彈性正碰，B從玻璃板表面飛出落地，求小球B的落點(diǎn)到O1的距離【答案】（1） （2）3H【解析】設(shè)細(xì)繩與豎直方向夾角為(1) ，A圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑為H 由A的受力分析可知： 動(dòng)量定理： (2)A與B發(fā)生彈性正碰解得B球被碰后，在桌面上勻速運(yùn)動(dòng)飛出桌面后平拋，設(shè)平拋的射程為x由幾何關(guān)系得 【點(diǎn)睛】(1)根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)向心力表達(dá)式即可求得；（2）根據(jù)彈性碰撞機(jī)械能守恒動(dòng)量守恒求得B小球的速度，再結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求得距離7游樂(lè)場(chǎng)正在設(shè)計(jì)一個(gè)全新的過(guò)山車項(xiàng)目，設(shè)計(jì)模型如圖所示

11、，AB是一段光滑的半徑為R的四分之一圓弧軌道，后接一個(gè)豎直光滑圓軌道，從圓軌道滑下后進(jìn)入一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的粗糙水平直軌道BD，最后滑上半徑為R圓心角的光滑圓弧軌道DE現(xiàn)將質(zhì)量為m的滑塊從A點(diǎn)靜止釋放，通過(guò)安裝在豎直圓軌道最高點(diǎn)C點(diǎn)處的傳感器測(cè)出滑塊對(duì)軌道壓力為mg，求：（1）豎直圓軌道的半徑（2）滑塊在豎直光滑圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力（3）若要求滑塊能滑上DE圓弧軌道并最終停在平直軌道上（不再進(jìn)入豎直圓軌道），平直軌道BD的動(dòng)摩擦因數(shù)需滿足的條件【答案】（1）（2）7mg（3）【解析】(1) 對(duì)滑塊，從A到C的過(guò)程，由機(jī)械能守恒可得： 解得：；(2) 對(duì)滑塊，從A到B的過(guò)程，由機(jī)械能守恒可得

12、： 在B點(diǎn)，有： 可得：滑塊在B點(diǎn)受到的支持力N=7mg；由牛頓第三定律可得，滑塊在B點(diǎn)對(duì)軌道的壓力，方向豎直向下；(3) 若滑塊恰好停在D點(diǎn)，從B到D的過(guò)程，由動(dòng)能定理可得： 可得： 若滑塊恰好不會(huì)從E點(diǎn)飛出軌道，從B到E的過(guò)程，由動(dòng)能定理可得： 可得： 若滑塊恰好滑回并停在B點(diǎn)，對(duì)于這個(gè)過(guò)程，由動(dòng)能定理可得： 綜上所述，需滿足的條件：8如圖所示，ABCD是一個(gè)地面和軌道均光滑的過(guò)山車軌道模型，現(xiàn)對(duì)靜止在A處的滑塊施加一個(gè)水平向右的推力F，使它從A點(diǎn)開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它水平滑行2.5 m時(shí)到達(dá)B點(diǎn)，此時(shí)撤去推力F、滑塊滑入半徑為0.5 m且內(nèi)壁光滑的豎直固定圓軌道，并恰好通過(guò)最高點(diǎn)C，

13、當(dāng)滑塊滑過(guò)水平BD部分后，又滑上靜止在D處，且與ABD等高的長(zhǎng)木板上，已知滑塊與長(zhǎng)木板的質(zhì)量分別為0.2 kg、0.1 kg，滑塊與長(zhǎng)木板、長(zhǎng)木板與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為0.3、 ，它們之間的最大靜摩擦力均等于各自滑動(dòng)摩擦力，取g10 m/s2，求：(1)水平推力F的大小；(2)滑塊到達(dá)D點(diǎn)的速度大小；(3)木板至少為多長(zhǎng)時(shí)，滑塊才能不從木板上掉下來(lái)？在該情況下，木板在水平地面上最終滑行的總位移為多少？【答案】（1）1N（2） （3）t1 s ;【解析】【分析】【詳解】(1)由于滑塊恰好過(guò)C點(diǎn)，則有：m1gm1 從A到C由動(dòng)能定理得：Fxm1g2Rm1vC20代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：F1 N

14、(2)從A到D由動(dòng)能定理得：Fxm1vD2 代入數(shù)據(jù)解得：vD5 m/s(3)滑塊滑到木板上時(shí)，對(duì)滑塊：1m1gm1a1，解得：a11g3 m/s2 對(duì)木板有：1m1g2(m1m2)gm2a2，代入數(shù)據(jù)解得：a22 m/s2滑塊恰好不從木板上滑下，此時(shí)滑塊滑到木板的右端時(shí)恰好與木板速度相同，有：v共vDa1tv共a2t， 代入數(shù)據(jù)解得：t1 s 此時(shí)滑塊的位移為：x1vDta1t2， 木板的位移為：x2a2t2，Lx1x2，代入數(shù)據(jù)解得：L2.5 m v共2 m/sx21 m 達(dá)到共同速度后木板又滑行x，則有：v共222gx，代入數(shù)據(jù)解得：x1.5 m 木板在水平地面上最終滑行的總位移為：x木

15、x2x2.5 m點(diǎn)睛：本題考查了動(dòng)能定理和牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用，解決本題的關(guān)鍵理清滑塊和木板在整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇合適的規(guī)律進(jìn)行求解9如圖甲所示，長(zhǎng)為4m的水平軌道AB與半徑為R=1m的豎直半圓弧管道BC在B處平滑連接，一質(zhì)量為1kg可看作質(zhì)點(diǎn)的滑塊靜止于A點(diǎn)，某時(shí)刻開始受水平向右的力F作用開始運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)進(jìn)入管道做圓周運(yùn)動(dòng)，在C點(diǎn)脫離管道BC，經(jīng)0.2s又恰好垂直與傾角為45的斜面相碰。已知F的大小隨位移變化的關(guān)系如圖乙所示，滑塊與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.3，取g=10m/s2。求：（1）滑塊在C點(diǎn)的速度大??；（2）滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)管道的壓力；（3）滑塊從A到C的過(guò)程中

16、因摩擦而產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮?1) 2m/s(2) 106N，方向向下(3) 38J 【解析】(1)滑塊從C離開后做平拋運(yùn)動(dòng)，由題意知：又：解得： vC=2m/s(2)滑塊從A到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：設(shè)在B點(diǎn)物塊受到的支持力為N，由牛頓第二定律有：滑塊對(duì)圓弧管道的壓力，由牛頓第三定律有： 聯(lián)立以上方程，解得：=106N，方向向下；(3) 滑塊從A到B的過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生的熱量：12J滑塊從B到C的過(guò)程中，由能量守恒定律有：又： 綜上解得：Q=38J。點(diǎn)睛：本題是一道力學(xué)綜合題，分析清楚滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用牛頓第二定律、動(dòng)能定理與能量守恒定律即可解題。10如圖所示，水平絕緣軌道AB長(zhǎng)L=4m，離地高h(yuǎn)=1.8m，A、B間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量m=0.1kg，電荷量q=-5105C的小滑塊，從軌道上的A點(diǎn)以v0=6m/s的初速度向右滑動(dòng)，從B點(diǎn)離開電場(chǎng)后，