高考物理曲線運(yùn)動(dòng)常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)含解析

1、高考物理曲線運(yùn)動(dòng)常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)含解析一、高中物理精講專題測(cè)試曲線運(yùn)動(dòng)1.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一絕緣 ”型桿放在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，其中 AB、CD 水平且足夠長(zhǎng)，光滑半圓半徑為 R,質(zhì)量為m、電量為+q的帶電小球穿在桿上，從距 B點(diǎn)x=5.75R處以某初速vo開始向左運(yùn)動(dòng).已知小球運(yùn)動(dòng)中電量不變，小球與AB、CD間動(dòng)摩擦因數(shù)分別為田=0.25、2=0.80,電場(chǎng)力Eq=3mg/4,重力加速度為B點(diǎn)時(shí)受到的支持力為多大;(1)若小球初速度 vo=4jgR,則小球運(yùn)動(dòng)到半圓上(2)小球初速度vo滿足什么條件可以運(yùn)動(dòng)過(guò)(3)若小球初速度 v=4 JgR,初始位置變?yōu)?大.

2、C點(diǎn)；x=4R,則小球在桿上靜止時(shí)通過(guò)的路程為多【答案】(1) 5.5mg (2) v0 4屆(3) 44 R【解析】【分析】【詳解】1212(1)加速到 B 點(diǎn)：-1mgx qEx mv mv0 222在 B 點(diǎn)：N mg mv-解得 N=5.5mg, ，qE(2)在物理最圖點(diǎn) F： tanmg解得a=370;過(guò)F點(diǎn)的臨界條件：vf=O從開始到 F點(diǎn)：-1mgx qE(x Rsin )mg(RRcos ) 0 1 mvo2解得Vo 4 , gR可見要過(guò)C點(diǎn)的條件為：v0 4ygR(3)由于x=4R5.75R從開始到F點(diǎn)克服摩擦力、克服電場(chǎng)力做功均小于(2)問，至U F點(diǎn)時(shí)速度不為零，假設(shè)過(guò)C

3、點(diǎn)后前進(jìn)xi速度變?yōu)榱?，?CD桿上由于電場(chǎng)力小于摩擦力，小球速度減為零后不會(huì)返回，則：12-1mgx2mgx1-qE(x-x1) mg 2R 0mv02s x R x1解得：s (44 )R2.如圖所示，半徑R=2.5m的豎直半圓光滑軌道在 B點(diǎn)與水平面平滑連接，一個(gè)質(zhì)量m=0.50kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))靜止在A點(diǎn).一瞬時(shí)沖量使滑塊以一定的初速度從 A點(diǎn)開始 運(yùn)動(dòng)，經(jīng)B點(diǎn)進(jìn)入圓軌道，沿圓軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn) C,并從C點(diǎn)水平飛出，落在水平面上的 D點(diǎn).經(jīng)測(cè)量，D、B間的距離s1=10m,A、B間的距離s2=15m,滑塊與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù) 以 = 020 , 重力加速度9二10必$二求：(1

4、)滑塊通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)滑塊剛進(jìn)入圓軌道時(shí)，在B點(diǎn)軌道對(duì)滑塊的彈力；(3)滑塊在A點(diǎn)受到的瞬時(shí)沖量的大小.【答案】(1) |10由國(guó) 45N (3)斷1的血冏【解析】【詳解】(1)設(shè)滑塊從C點(diǎn)飛出時(shí)的速度為 Vc,從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)間為t1滑塊從C點(diǎn)飛出后，做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向：2R2gt2水平方向：S1=Vct解得：Vc=10m/s(2)設(shè)滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為vb,根據(jù)機(jī)械能守恒定律1 12 ,2.,mvB = mvc+2mgR解得：Vb=10 m/s也設(shè)在B點(diǎn)滑塊受軌道的壓力為 N,根據(jù)牛頓第二定律：N-mg=m*解得：N=45N1 1(3)設(shè)滑塊從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為va,

5、根據(jù)動(dòng)能定理；-mgs= mvB22 mvA2解得：VA=16.1m/s設(shè)滑塊在A點(diǎn)受到的沖量大小為I,根據(jù)動(dòng)量定理I=mvA解得：I=8.1kg?m/s;【點(diǎn)睛】本題綜合考查動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒及牛頓第二定律，在解決此類問題時(shí)，要注意分析物 體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，選擇正確的物理規(guī)律求解.3 .水平面上有一豎直放置長(zhǎng)H=1.3m的桿PO, 一長(zhǎng)L= 0.9m的輕細(xì)繩兩端系在桿上 P、Q兩點(diǎn)，PQ間距離為d = 0.3m, 一質(zhì)量為 m= 1.0 kg的小環(huán)套在繩上。桿靜止時(shí)，小環(huán)靠在 桿上，細(xì)繩方向豎直；當(dāng)桿繞豎直軸以角速度3旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖所示，小環(huán)與Q點(diǎn)等高，細(xì)繩恰好被繃斷。重力加速度g = 10m/

6、s2,忽略一切摩擦。求：(1)桿靜止時(shí)細(xì)繩受到的拉力大小T;(2)細(xì)繩斷裂時(shí)桿旋轉(zhuǎn)的角速度大小3；(3)小環(huán)著地點(diǎn)與O點(diǎn)的距離D。(3) 1.6m【答案】(1) 5N(2) 573rad /s(1)桿靜止時(shí)環(huán)受力平衡，有2T= mg得：T= 5N(2)繩斷裂前瞬間，環(huán)與 Q點(diǎn)間距離為r,有r2+d2= (L-r)dr環(huán)到兩系點(diǎn)連線的夾角為0,有sin, cos繩的彈力為 Ti,有T1sinamgTicos 葉 T1 = m 32r得 5、, 3rad / s(3)繩斷裂后，環(huán)做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向s= vt一、-12豎直方向：H d gt環(huán)做平拋的初速度：v= wr小環(huán)著地點(diǎn)與桿的距離：D2=r

7、2+s2得 D= 1.6m【點(diǎn)睛】本題主要是考查平拋運(yùn)動(dòng)和向心力的知識(shí)，解答本題的關(guān)鍵是掌握向心力的計(jì)算公式，能 清楚向心力的來(lái)源即可。4 .如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定有兩個(gè)很靠近的同心圓形軌道，外圓 ABCD光滑，內(nèi)圓的上半部分B C粗糙，下半部分 B A光滑.一質(zhì)量 m=0.2kg的小球從軌道的最低點(diǎn) A處以初速度vo向右運(yùn)動(dòng)，球的直徑略小于兩圓間距，球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R=0.2m,取2 g=10m/s .(1)若要使小球始終緊貼著外圓做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，初速度vo至少為多少？(2)若vo=3m/s,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間小球到達(dá)最高點(diǎn)，內(nèi)軌道對(duì)小球的支持力Fc=2N,則小球在這段時(shí)間內(nèi)克服摩擦力做的功

8、是多少？(3)若vo=3.1m/s,經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)A時(shí)受到的支持力為多少？小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中減少的機(jī)械能是多少？(保留三位有效數(shù)字)【答案】(1) V0 = J10m/s (2) 0.1J (3) 6N; 0.56J【解析】【詳解】(1)在最高點(diǎn)重力恰好充當(dāng)向心力2 mvc mg T從到機(jī)械能守恒2mgR -mv2-mvC22vo. 10m/s解得(2)最高點(diǎn)2mvc mg - Fc從A到C用動(dòng)能定理-2mgR-Wf212mvC - mv022得 Wf =0.1J(3)由v0=3.1m/s&0m/s于，在上半圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程的某階段，小球?qū)?duì)內(nèi)圓軌道間有彈力，由于摩擦作用，機(jī)

9、械能將減小.經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，小球?qū)H在半圓軌道內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng).設(shè)此時(shí)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的速度為Va ,受到的支持力為FamgR 1mvAFa - mg2mvA得 Fa=6N整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球減小的機(jī)械能E 1mv2-mgR得 E=0.56Jh,將水連續(xù)不斷地以5 .如圖是節(jié)水灌溉工程中使用噴水龍頭的示意圖。噴嘴離地面高為恒定速度水平噴出，其噴灌的水平射程為10h,噴嘴橫截面積為 S (設(shè)同一橫截面上各點(diǎn)水流速度大小均相同)，水的密度為P，空氣阻力忽略不計(jì)。重力加速度為g。(1)求空中水的體積V;m的水滴，不計(jì)水滴間的相互影響，求它從噴嘴水p;(2)假如我們只研究其中一個(gè)質(zhì)量為 平噴出后在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程

10、中的動(dòng)量變化量(3)假如水擊打在水平地面上速度立即變?yōu)榱?，求水擊打地面時(shí)豎直向下的平均作用力大 小F?！敬鸢浮?1) 10hs(2) m72gh (3) 10phSg 則空中水的體積： V= V0S =10hs10h(1)水噴出時(shí)速度:Vo2h2h5, 2gh g(2)由動(dòng)量定理得： = mgt = mg 12h = m J2gh v g10hS. 2gh(3)向下為正，在豎直向?qū)τ蓜?dòng)量定理：F=-顧 =-10phSg (因時(shí)間短,V g則與地面作用時(shí)間內(nèi)重力可略)則由牛頓第三定律可得對(duì)地面的力為10 P hSg6 .如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量為m的物塊，用長(zhǎng)為2L的輕質(zhì)細(xì)繩將物塊連接在轉(zhuǎn)

11、軸上，細(xì)繩與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角0= 30,此時(shí)細(xì)繩伸直但無(wú)張力，物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間動(dòng)摩擦因數(shù)為內(nèi)設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，重力加速 度為g,求：(1)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)角速度 31為多大時(shí)，細(xì)繩開始有張力出現(xiàn)；(2)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)角速度 32為多大時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊支持力為零；(3)轉(zhuǎn)臺(tái)從靜止開始加速到角速度3的過(guò)程中，轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊做的功【答案】(1) 1 -g (2) 2 Jg (3)2 V3 mgL【解析】【分析】【詳解】(1)當(dāng)最大靜摩擦力不能滿足所需要向心力時(shí)，細(xì)繩上開始有張力： mg m 1 2Lsin代入數(shù)據(jù)得1 J(2)當(dāng)支持力為零時(shí)，物塊所需要的向心力由重力和細(xì)繩拉力的合力提

12、供2mg tan m 2 2Lsin代入數(shù)據(jù)得3g 3L2(X,物塊已經(jīng)離開轉(zhuǎn)臺(tái)在空中做圓周運(yùn)動(dòng).設(shè)細(xì)繩與豎直方向夾角為,2mg tan m 3 2Lsin代入數(shù)據(jù)得60轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊做的功等于物塊動(dòng)能增加量與重力勢(shì)能增加量的總和即1 o.2oo、W m( 3 2Lsin 60 ) mg(2Lcos30 2 L cos60 )2代入數(shù)據(jù)得：1 一W ( .3)mgL2【點(diǎn)睛】本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律和功能關(guān)系在圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用，注意臨界條件的分析，至繩中出現(xiàn)拉力時(shí)，摩擦力為最大靜摩擦力；轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊支持力為零時(shí)，N=0, f=0.根據(jù)能量守恒定律求轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊所做的功.7.如圖所示，大小相同且質(zhì)量均為 m

13、的A、B兩個(gè)小球置于光滑的邊長(zhǎng)為 2J2 H的正方 形玻璃板上，B靜止，A由長(zhǎng)為J2 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 。2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) Oi.已知重力加速度為 g .(1)某同學(xué)給A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【答案】(1) I mjgH (2) 3H【解析】設(shè)細(xì)繩與豎直方向夾角為0H(1)cos 145, A圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑為 Hh2

14、由A的受力分析可知：mg tan 詈動(dòng)量定理：I mv0I mgH(2)A與B發(fā)生彈性正碰 miV miM m2V2121212m1Vo-miV1 m2 V2222解得V2gHB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xH Igt22x V2t由幾何關(guān)系得 01P,H2 (2、H x)201P 3H【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.8.如圖所示，圓弧軌道 AB是在豎直平面內(nèi)的 二圓周，B點(diǎn)離地面的高度h=0.8m,該處切4線是水平的，一質(zhì)量為 m=200g的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))自 A

15、點(diǎn)由靜止開始沿軌道下滑(不 計(jì)小球與軌道間的摩擦及空氣阻力)，小球從B點(diǎn)水平飛出，最后落到水平地面上的D點(diǎn).已知小物塊落地點(diǎn) D到C點(diǎn)的距離為x=4m ,重力加速度為g=10m/s2.求：(1)圓弧軌道的半徑(2)小球滑到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力.【答案】(1)圓弧軌道的半徑是 5m.(2)小球滑到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為 6N,方向豎直向下.【解析】(1)小球由B到D做平拋運(yùn)動(dòng)，有:h=- gt22X=VBt解得：vB1 10,1 2 0.810m/ sA至1J B過(guò)程，由動(dòng)能定理得：mgR= mvB2-02解得軌道半徑 R=5m2(2)在B點(diǎn)，由向心力公式得：N mg mR解得：N=6N根據(jù)牛頓第三

16、定律，小球?qū)壍赖膲毫=N=6N,方向豎直向下點(diǎn)睛：解決本題的關(guān)鍵要分析小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，把握每個(gè)過(guò)程和狀態(tài)的物理規(guī)律，掌握?qǐng)A 周運(yùn)動(dòng)靠徑向的合力提供向心力，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法進(jìn)行研究平拋運(yùn)動(dòng).9 .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,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

17、板、長(zhǎng)木板與水平地面21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g = 10 m/s 2,求:(1)水平推力F的大小;(2)滑塊到達(dá)D點(diǎn)的速度大??；(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)t = 1 s ; 2.5m【解析】(1)由于滑塊恰好過(guò) C點(diǎn)，則有:m1g= m從A到C由動(dòng)能定理得:代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得:(2)從A到D由動(dòng)能定理得:代入數(shù)據(jù)解得:(3)滑塊滑到木板上時(shí)，對(duì)滑塊:解得:對(duì)木板有:Fx mig2R= mivc20F= 1 N2Fx= m ivdv

18、d= 5 m/spimig= miai,2ai=四ig= 3 m/s以mig一 區(qū)（mi+m2）g = m2a2,代入數(shù)據(jù)解得:2a2= 2 m/s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=vd ait代入數(shù)據(jù)解得:t= i s此時(shí)滑塊的位移為:Xi = VDt ait2,木板的位移為:1X2 =L= Xi X2,.23a2t ,代入數(shù)據(jù)解得:L= 2.5 mv 共=2 m/sx2= i m達(dá)到共同速度后木板又滑行x；則有：v 共 2= 2 p2gx Z,代入數(shù)據(jù)解得:x= i.5 m木板在水平地面上最終滑行的總位移為：x 木=X2 + x=2.5 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