2013高考物理重點(diǎn)難點(diǎn)例析專題3曲線運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問題

專題三曲線運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問重重點(diǎn)難類平拋運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)方程即將第二定律應(yīng)用于圓周運(yùn)動(dòng)，由于向心加速度表示不同，2 2

F=mr=mrω=

ω=T

=4π圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問υRgυ≥Rg時(shí)，υ＜Rg時(shí)，物體還沒有到最高點(diǎn)時(shí)，就脫離了軌道．在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)通過最高點(diǎn)時(shí)，物體通過最高點(diǎn)的速度可以為任何值，即υ≥0．當(dāng)υRg時(shí)，環(huán)、桿或管對物體的作用力方向向下；當(dāng)υ=Rg0＜υ＜Rg時(shí)，作用力方向向上．規(guī)規(guī)律方【例1所示質(zhì)量為m的物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)之間能出現(xiàn)的最大靜摩擦力為物塊重力的k倍，它與轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸OO′相距R，物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時(shí)，物塊即將在為（B1 B．2

1C．

訓(xùn)練題如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中，桿的另一端固定有一個(gè)質(zhì)量為m的小球．使小球在水平面內(nèi)作半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且角速度為ω，則桿的 （C）B．mg2-C．mD．2開始釋放，求小球的擺線運(yùn)動(dòng)到與水平方向成多大角度時(shí)，球獲得最大的豎直分速度?（角函數(shù)表示．【解析】設(shè)小球從線水平開始轉(zhuǎn)過角度θ時(shí)，速度為v，此過程中機(jī)械能恒，則有：mglsinθ1mυ2，得：υ22此時(shí)小球受重力mg和線的拉力FT，如圖所示，在沿繩方向，由第二定2T有：FT-mgsinθmlυ得：FT小球在豎直方向先加速后，當(dāng)小球在豎直方向的加速度為零時(shí)，可獲最大的豎直分速度，即：Fsinθ-mg0，F(xiàn)tsin2θ 33即當(dāng)θ= ）時(shí)，小球獲得豎直方向最大的分速度33機(jī)在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，兩棒與豎直的轉(zhuǎn)軸AB之間夾角為60°，如圖所示，求此時(shí)節(jié)速器的答案【例3】如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放有質(zhì)量均為m的兩小物塊A、B，A離轉(zhuǎn)軸距離為L，A、B間用長為L的細(xì)線相連，開始時(shí)A、B與在同一直線上，線被拉直，A、B與水平轉(zhuǎn)臺(tái)間最μwh當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度達(dá)到多大時(shí)A物塊開始滑動(dòng)【解析線上剛開始出現(xiàn)張力時(shí)，B受的最大靜摩擦力剛好充當(dāng)向心力mω2（2L，由第二定律， 對A有：μmg-F=mω′2LB有：F+μmg由上述兩式有：ω

2L時(shí)，線上開始出現(xiàn)張力，當(dāng)角速度達(dá)

時(shí)，A開訓(xùn)練題M=0.6kgm0.3kgM0.2mM和水平m會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)？（g=10m/s2）答案：2。9r/s≤ω≤6。能能力訓(xùn)大小關(guān)系，正確的是（C） C．形變是為零，速度一定不為零D．速度為零，可能無形變?nèi)鐖D所示，水平轉(zhuǎn)盤上的A、B、C三處有三塊可視為質(zhì)點(diǎn)的由同一種材料做成的正立方體物塊；B、C處物塊的質(zhì)量相等，為m，A處物塊的質(zhì)量為2m；A、B與軸O的距離相等，r，CO2r，轉(zhuǎn)盤以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B、C處的物塊都沒有發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是（ABCA．C處物塊的向心加速度最B．B處物塊受到的靜摩擦力最C．當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，最先滑動(dòng)起來的是C處的D．當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大時(shí)，最后滑動(dòng)起來的是A處的物運(yùn)動(dòng)，以下說法中正確的是（BC 如圖所示，在繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤盤面上，離r=20cm處放置一小物0．5，試求：ω2rad/s若使A與盤面間不發(fā)生相對滑動(dòng)，則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度是多大（gr答案：⑴r

m2r2220.2N1.6N方向?yàn)橹赶驁Amm

如圖一條不可伸長的輕繩長為L，一端用手握住，另一端系一質(zhì)量為m的小球，今使手握的一端在水平桌面上做半徑為R，角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且使繩始終與半徑為RP，求：（1）v=（R2+L2）1/2，光滑水平面上，一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)5s受到一個(gè)沿正東方向大小為4N的水平恒力作用；以第5s未開始改為一個(gè)沿正北方向大小為2N的水平恒力作用了10s，15s15s，答案（1）s=135m，方向東偏北（2）v=14．1m/s方向東偏北鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的．彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其根據(jù)表中數(shù)據(jù)，試導(dǎo)出hr關(guān)系的表達(dá)式，并求出當(dāng)r=440mh的設(shè)計(jì)L=1435mm，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，算出我國火車的轉(zhuǎn)v（km/h）隨著人們生活節(jié)奏加快，對交通的快捷提出了更高的要求．為了提高力，國答案（1）分析表中數(shù)據(jù)可得，每組的hr之乘積均等于1因 h·r=33（或h=33r當(dāng)r=440m時(shí)，有

轉(zhuǎn)彎中當(dāng)內(nèi)外軌對車輪沒有側(cè)向壓力時(shí)火車的受力如圖所示由第二定律得vmgtanrh因?yàn)棣群苄。衪anLLvL代入數(shù)據(jù)得有效措施有：a．適當(dāng)增大內(nèi)外軌的高度差h；b．適當(dāng)增大鐵路彎道的軌道半徑水平放置的木柱，橫截面為邊長等于a的正四邊形ABCD；擺長l=4a的擺A點(diǎn)（如圖1—14，開始時(shí)質(zhì)量為m的擺球處A等高的P點(diǎn)，這時(shí)擺線沿水平方向伸直；已知擺線能承受的最大拉力為7mg；若以初速度v0豎直向下將擺球從P點(diǎn)拋出，為使擺球能始終沿圓弧運(yùn)動(dòng)，并最后A點(diǎn)．求v0的值范圍（不計(jì)空氣阻力．答案球先后以正方形的頂點(diǎn)為圓半徑分別為R1=4aR2=3aR3=2a，R4=a為半徑各作四分之一圓周的圓運(yùn)動(dòng)．當(dāng)擺球P點(diǎn)開始，沿R1=4a運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速根據(jù)動(dòng)量定理1mv21mv2 當(dāng)擺球開始以v1B點(diǎn)以半R2=3a作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺線拉力最大Tmax=7mg，這時(shí)球的運(yùn)動(dòng)方程為Tmaxmg