學(xué)年高中物理重難強(qiáng)化練三圓周運(yùn)動(dòng)與能量綜合問題魯科版必修

1、學(xué)年高中物理重難增強(qiáng)練三圓周運(yùn)動(dòng)與能量的綜合問題魯科版必修學(xué)年高中物理重難增強(qiáng)練三圓周運(yùn)動(dòng)與能量的綜合問題魯科版必修PAGE學(xué)年高中物理重難增強(qiáng)練三圓周運(yùn)動(dòng)與能量的綜合問題魯科版必修重難增強(qiáng)練（三）圓周運(yùn)動(dòng)與能量的綜合問題1如圖1所示，長為L的輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，另一端有固定轉(zhuǎn)軸O?，F(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，P為圓周軌道的最高點(diǎn)，若小球經(jīng)過圓周軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為eqr(f(9,2)gL)，則以下判斷中正確的選項(xiàng)是()圖1A小球不能夠到達(dá)P點(diǎn)B小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度大于eqr(gL)C小球能到達(dá)P點(diǎn)，且在P點(diǎn)碰到輕桿向上的彈力D小球能到達(dá)P點(diǎn)，且在P點(diǎn)碰到輕桿向下的彈力剖析：選

2、C由機(jī)械能守恒得eqf(1,2)meqblc(rc)(avs4alco1(r(f(9,2)gL)2mg2Leqf(1,2)mvP2，解得vPeqr(f(1,2)gL)。由輕桿模型可得，0vPeqr(gL)時(shí)，桿對(duì)小球有豎直向上的支持力，故C正確。2.如圖2所示是半徑為r的豎直圓滑圓形軌道，將一玩具小車放到與軌道圓心O處于同一水平面的A點(diǎn)，并給小車一豎直向下的初速度，使小車沿軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)。要使小車不走開軌道，則在A處使小車獲得豎直向下的最小初速度應(yīng)為()圖2A.eqr(7gr)B.eqr(5gr)C.eqr(3gr)D.eqr(2gr)剖析：選C小車恰好不走開軌道的條件是在最高點(diǎn)滿足mgm

3、eqf(v2,r)。小車沿軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒。設(shè)小車在A處獲得的最小初速度為vA，由機(jī)械能守恒定律得eqf(1,2)mvA2mgreqf(1,2)mv2，解得vAeqr(3gr)。應(yīng)選項(xiàng)C正確。3(多項(xiàng)選擇)如圖3所示，半徑為R的eqf(1,4)圓滑圓弧槽固定在小車上，有一小球靜止在圓弧槽的最低點(diǎn)。小車和小球一起以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車碰到阻截物突然停止后，小球上升的高度可能()圖3A等于eqf(v2,2g)B大于eqf(v2,2g)C小于eqf(v2,2g)D與小車的速度v沒關(guān)剖析：選AC設(shè)小球的質(zhì)量為m，上升的高度為h。若是v較小，小車停止運(yùn)動(dòng)后，小球

4、還沒有走開圓弧槽，則依照機(jī)械能守恒定律有eqf(1,2)mv2mgh，可得heqf(v2,2g)，選項(xiàng)A正確；若是v較大，小車停止運(yùn)動(dòng)后，小球能夠跑出圓弧槽，那么小球出了圓弧槽后將做斜拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，其還有水平方向上的速度，所以eqf(1,2)mv2mgh，可得heqf(v2,2g)，選項(xiàng)C正確。4.童非，江西人，中國出名體操運(yùn)動(dòng)員，首次在單杠項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)了“單臂大回環(huán)”：用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖4所示，假設(shè)童非的質(zhì)量為65kg，那么，在完成“單臂大回環(huán)”的過程中，童非的單臂最少要能夠承受多大的力？(g取10m/s2)圖4剖析：童非恰好能經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，重

5、力和支持力相等，臨界速度應(yīng)當(dāng)為零，即v臨0，從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中，由機(jī)械能守恒定律得：mg2reqf(1,2)mv2童非經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得：Fmgmeqf(v2,r)聯(lián)立可得F5mg，代入數(shù)據(jù)得F3250N，即童非單臂最少能承受3250N的力。答案：3250N5游樂園里過山車原理的表示圖如圖5所示。設(shè)過山車的總質(zhì)量為m，由靜止從高為h的斜軌頂端A點(diǎn)開始下滑，到半徑為r的圓形軌道最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒有壓力。求：圖5(1)過山車在圓形軌道最高點(diǎn)B時(shí)的速度大小v。(2)過山車從A到B過程中戰(zhàn)勝阻力所做的功W。剖析：(1)在B點(diǎn)，由牛頓第二定律和向心力公式，有mgmeqf(v2,r)

6、，得veqr(gr)。(2)由動(dòng)能定理有mg(h2r)Weqf(1,2)mv2，得Wmgheqf(5,2)mgr。答案：(1)eqr(gr)(2)mgheqf(5,2)mgr6.如圖6所示，AB是豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形圓滑軌道，下端B與水平直軌道相切。一個(gè)小物塊自A點(diǎn)由靜止開始沿軌道下滑，已知軌道半徑R0.2m，小物塊的質(zhì)量m0.1kg，小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，取g10m/s2。求：圖6(1)小物塊在B點(diǎn)時(shí)碰到的圓弧軌道的支持力大小。(2)小物塊在水平面上滑動(dòng)的最大距離。剖析：(1)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，小物塊機(jī)械能守恒，得mgReqf(1,2)mvB2，在B點(diǎn)有Nmgmeqf(v

7、B2,R)，聯(lián)立以上兩式得支持力N3mg30.110N3N。(2)設(shè)小物塊在水平面上滑動(dòng)的最大距離為s，對(duì)整個(gè)過程由動(dòng)能定理得mgRmgs0，得seqf(R,)eqf(0.2,0.5)m0.4m。答案：(1)3N(2)0.4m7.如圖7所示，長度為l的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m的小球(小球的大小能夠忽略)。圖7(1)在水平拉力F的作用下，輕繩與豎直方向的夾角為。小球保持靜止，畫出此時(shí)小球的受力求，并求力F的大小。(2)由圖示地址無初速釋放小球，求當(dāng)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小及輕繩對(duì)小球的拉力，不計(jì)空氣阻力。剖析：(1)受力求以以下列圖，依照平衡條件，可得Tcosmg，TsinF，則拉

8、力大小Fmgtan。(2)設(shè)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，對(duì)小球由動(dòng)能定理得mgl(1cos)eqf(1,2)mv2，解得veqr(2gl1cos)；小球在最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)小球受力剖析以以下列圖，則Tmgmeqf(v2,l)，解得Tmg(32cos)。答案：(1)受力求見解析mgtan(2)eqr(2gl1cos)mg(32cos)8.如圖8所示，小球沿圓滑的水平面沖上一個(gè)圓滑的半圓形軌道，已知軌道的半徑為R，小球到達(dá)軌道的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小恰好等于小球的重力。求：圖8(1)小球到達(dá)軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)小球落地時(shí)距A點(diǎn)的距離；(3)落地時(shí)速度的大小。剖析：(1)小球到達(dá)軌道的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小恰好等于小球的重力，由牛頓第二定律得：mgN2mgmeqf(v2,R)則小球的速度為veqr(2gR)。(2)小球走開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得，2Reqf(1,2)gt2svt聯(lián)立解得：s2