2019高考物理三輪沖刺大題提分大題精做4圓周運動問題

大題精做四圓周運動問題精選大題精選大題1．【2018年浙江省模擬】如圖1所示。游樂場的過山車可以底朝上在豎直圓軌道上運行.可抽象為圖2的模型。傾角為45°的直軌道AB、半徑R=10m的光滑豎直圓軌道和傾角為37°的直軌道EF，分別通過過水平光滑街接軌道BC.C‘E平滑連接，另有水平減速直軌道FG與EF平滑連接EG間的水平距離l=40m.現有質量m<500kg的過山車，從高h=40m的A點靜止下滑，經BCDC‘EF最終停在G點，過山車與軌道AB、EF的動摩擦因數均為μ1=0.2與減速直軌道FG的動摩擦因數均為（1）過山車運動至圓軌道最低點C時的速度大??；（2）過山車運動至圓軌道最高點D時對軌道的作用力；（3）減速直軌道FG的長度x（已知sin37°=0.6，cos【解析】(1)過山車到達C點的速度為vc,由動能定理mgh-代入數據可得v(2)過山車到達D點的速度為vD2mgR+由牛頓第二定律mg+聯(lián)立代人數據可得：FD=7000N’D=7000Nmgh-mg(l-x)代人數據可得x=30m故本題答案是：（1）vC=8101．【2019浙江省模擬】三維彈球（3DPinball）是Window里面附帶的一款使用鍵盤操作的電腦游戲，小王同學受此啟發(fā)，在學校組織的趣味運動會上，為大家提供了一個類似的彈珠游戲。如圖所示，將一質量為0.1kg的小彈珠（可視為質點）放在O點，用彈簧裝置將其彈出，使其沿著光滑的半圓形軌道OA和AB運動，BC段為一段長為L=2.0m的粗糙水平面，DEFG為矩形墊子(墊子邊緣的高度忽略不計)。圓弧OA和AB的半徑分別為r=0.2m，R=0.4m，滑塊與BC段的動摩擦因數為μ=0.4，C點離墊子的高度為h=0.8m，水平距離為x=0.6m，墊子的長度EF為1m，求：（1）要使小滑塊恰好不脫離圓弧軌道，在B位置小滑塊受到半圓軌道的支持力;（2）在滿足第⑴問的情況下，小滑塊能否落入墊子？若能，則落入墊子時距左邊緣DE的距離；（3）為了不讓小滑塊飛出墊子，滑塊被彈射離開彈簧時的最大初速度。【解析】（1）對大圓弧AB的A點：mg=A到B的過程機械能守恒：1對B點：F由以上三式可得：F（2）從B至C由動能定理：-μmgL=得到v由平拋運動：h=s=聯(lián)立以上各式解得：s=0.8m>0.6m所以小滑塊能落入盒子中。落入的位置距離E點：Δx=s-x=0.2m（3）由平拋運動：h=x+由O至C用動能定理：mgR-μmgL=解得：v2．【2019四川省成都市模擬】轉動裝置如圖所示，四根輕桿OA、OC、AB和CB與兩小球以及一小環(huán)通過鉸鏈連接，輕桿長均為l，球的質量均為m，環(huán)質量為2m，O端固定在豎直的輕質轉軸上，套在轉軸上的輕質彈簧連接在O與小環(huán)之間，原長為L，裝置靜止時，彈簧長為3L2，轉動該裝置并緩慢增大轉速，小環(huán)緩慢上升。彈簧始終在彈性限度內，忽略一切摩擦和空氣阻力，重力加速度為g，求：(1)彈簧的勁度系數k；(2)AB桿中彈簧長度為L2【解析】(1)裝置靜止時，設OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1，OA桿與轉軸的夾角為小環(huán)受到彈簧的彈力為：F彈1小環(huán)受力平衡，則有：F彈1小球受力平衡，則豎直方向有：F1水平方向有：F1解得：k=6mg(2)彈簧長度為12L時，設OA、AB桿中的彈力分別為F2、T2，小環(huán)受到的彈力為：F彈2小環(huán)受力平衡，有：2T2cos對小球，豎直方向有：F2水平方向有：F2解得：ω=25g3．【2019四川省瀘州市模擬】如圖所示，長為l的輕質細線固定在O1點，細線的下端系一質量為m的小球，固定點O1l處的P點可以垂直于豎直平面插入一顆釘子，現將小球從細線處于水平狀態(tài)由靜止釋放，此時釘子還未插入P點，在B點右下方水平地面上固定有一半徑為R=516l的光滑圓弧形槽，槽的圓心在O2，D點為最低點，且∠CO2D=37°，重力加速度為g，不計空氣阻力(已知sin37°=0.6，cos37°=0.8)(1)小球運動到B點時的速度大小(3)在第(2)問的情況下，小球恰好從槽的C點無碰撞地進入槽內，求整個過程中小球對槽的最大壓力。【解析】(1)小球從A到B運動過程中，根據機械能守恒有：mgl=12mv小球運動到B點時的速度vB=(2)插入釘子后，小球再次經過B點時有：F-mg=mvvB=解得繩子能承受的最大拉力F=5mg(3)小球從B點開始做平拋運動，在C點時速度方向巧好沿軌道切線方向，即：vC=小球沿槽運動到最低點時對軌道的壓力最大，小球從C到D過程中機械能守恒有：mgR(1-cos370)=12mvD在D點有：FN-mg=mv解得槽對小球的支持力FN由牛頓第三定律得小球對槽的最大壓力為FN′=11.4mg，方向豎直向下。4．【2019吉林省長春市模擬】有一水平放置的圓盤面水平放一勁度系數為k的彈簧，如圖所示，彈簧的一端固定于軸O上，另一端連接一個可視為質點，質量為m的物體A，物體與盤面間的動摩擦因數為μ（已知μ≤kl02mg（1）物體A能與轉盤相對靜止，求圓盤轉動角速度的最大值ω0；（2）使彈簧的長度變?yōu)?2【解析】(1)圓盤轉動角速度取最大值ω0μmg=m解得：ω0(2)因為kl02k解得：ω角速度取最大值ω2k解得：ω所以kl5．【2018廣東省模擬】如圖所示，物體A、B之間有一根被壓縮鎖定的輕彈簧，整個裝置靜止在光滑軌道abc上，其中bc是半徑為R=0．1m的半圓形軌道。長為L=0．4m的傳送帶順時針轉動的速度為v=2m/s，忽略傳送帶的d端與軌道c點之間的縫隙寬度，物體B與傳送帶之間的動摩擦因數為μ=0．5。已知物體A、B可以看成質點，質量分別為2kg、1kg。彈簧解除鎖定后，A獲得的速度大小為vA=1.5m/s，試分析物體B能否到達e點，如果不能請說明理由；如果能請求出物體B飛出后的落地點到e點間的水平距離。(g=10m/s2【解析】解除彈簧的鎖定后，設B獲得的速度大小為vB，對A、B和彈簧系統(tǒng)機械能守恒，得代入數據：6.75=12假設物體B能通過半圓形軌道最高點c點并到達e點，設物體B運動至c點時的速度為vc，運動至e點時速度為ve，由圓周運動知識可知，物體B在c點時應有m物體B從彈簧解除鎖定到運動至e點的過程中，根據動能定理得?mBg?2R-μmBgL=12mBv32-6．【2019安徽省模擬】如圖所示，一光滑直桿上套了A、B兩個質量均為m的圓環(huán)，OB＝L，OA＝2L．桿的一端O有固定銨鏈，可自由轉動．現在使桿繞豎直軸做勻速轉動．試證明：A、B兩環(huán)不可能同時隨桿穩(wěn)定轉動，并說明，若B環(huán)能隨桿穩(wěn)定轉動，則A環(huán)沿桿有怎樣的運動現象？【解析】對小圓環(huán)受力分析，其受重力、支持力，如圖所示：FNsinθ=mgFNcosθ=mω2r則a=gcotθ=ω2Lsinθ解得：ω=1cosL越大，對應的ω越小，L與ω存在著一一對應，光滑桿具有確定的角速度只能有唯一的圓環(huán)與它共同運動。若B環(huán)能隨桿穩(wěn)定轉動，則A環(huán)將沿光滑桿一直向上滑動，直至滑離。7．【2018江蘇省模擬】如圖所示，ABDO是處于豎直平面內的光滑軌道，AB是半徑為R=15m的1/4圓周軌道，半徑OA處于水平位置，BDO是半徑為r=7.5m的半圓軌道，D為BDO軌道的中央。一個小球從A點正上方距A點H=10m處的P點自由落下，經A點進入豎直平面內的軌道，取g=10m/s2，不計空氣阻力。（1）求小球經過D點時對軌道的壓力的大小是重力的多少倍？（2）試討論此球能否到達BDO軌道的O點，并說明理由。（3）小球沿軌道運動后再次落到軌道上的速度的大小是多少？【解析】(1)從P到D由動能定理得：mg(H+r)=由圓周運動知識