高考物理曲线运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

1、高考物理曲线运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试曲线运动1.如图所示，在竖直平面内有一绝缘 ”型杆放在水平向右的匀强电场中，其中 AB、CD 水平且足够长，光滑半圆半径为 R,质量为m、电量为+q的带电小球穿在杆上，从距 B点x=5.75R处以某初速vo开始向左运动.已知小球运动中电量不变，小球与AB、CD间动摩擦因数分别为田=0.25、2=0.80,电场力Eq=3mg/4,重力加速度为B点时受到的支持力为多大;(1)若小球初速度 vo=4jgR,则小球运动到半圆上(2)小球初速度vo满足什么条件可以运动过(3)若小球初速度 v=4 JgR,初始位置变为 大.

2、C点；x=4R,则小球在杆上静止时通过的路程为多【答案】(1) 5.5mg (2) v0 4届(3) 44 R【解析】【分析】【详解】1212(1)加速到 B 点：-1mgx qEx mv mv0 222在 B 点：N mg mv-解得 N=5.5mg, ，qE(2)在物理最图点 F： tanmg解得a=370;过F点的临界条件：vf=O从开始到 F点：-1mgx qE(x Rsin )mg(RRcos ) 0 1 mvo2解得Vo 4 , gR可见要过C点的条件为：v0 4ygR(3)由于x=4R5.75R从开始到F点克服摩擦力、克服电场力做功均小于(2)问，至U F点时速度不为零，假设过C

3、点后前进xi速度变为零，在 CD杆上由于电场力小于摩擦力，小球速度减为零后不会返回，则：12-1mgx2mgx1-qE(x-x1) mg 2R 0mv02s x R x1解得：s (44 )R2.如图所示，半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在 B点与水平面平滑连接，一个质量m=0.50kg的小滑块(可视为质点)静止在A点.一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从 A点开始 运动，经B点进入圆轨道，沿圆轨道运动到最高点 C,并从C点水平飞出，落在水平面上的 D点.经测量，D、B间的距离s1=10m,A、B间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数 以 = 020 , 重力加速度9二10必$二求：(1

4、)滑块通过C点时的速度大小；(2)滑块刚进入圆轨道时，在B点轨道对滑块的弹力；(3)滑块在A点受到的瞬时冲量的大小.【答案】(1) |10由国 45N (3)断1的血冏【解析】【详解】(1)设滑块从C点飞出时的速度为 Vc,从C点运动到D点时间为t1滑块从C点飞出后，做平抛运动，竖直方向：2R2gt2水平方向：S1=Vct解得：Vc=10m/s(2)设滑块通过B点时的速度为vb,根据机械能守恒定律1 12 ,2.,mvB = mvc+2mgR解得：Vb=10 m/s也设在B点滑块受轨道的压力为 N,根据牛顿第二定律：N-mg=m*解得：N=45N1 1(3)设滑块从A点开始运动时的速度为va,

5、根据动能定理；-mgs= mvB22 mvA2解得：VA=16.1m/s设滑块在A点受到的冲量大小为I,根据动量定理I=mvA解得：I=8.1kg?m/s;【点睛】本题综合考查动能定理、机械能守恒及牛顿第二定律，在解决此类问题时，要注意分析物 体运动的过程，选择正确的物理规律求解.3 .水平面上有一竖直放置长H=1.3m的杆PO, 一长L= 0.9m的轻细绳两端系在杆上 P、Q两点，PQ间距离为d = 0.3m, 一质量为 m= 1.0 kg的小环套在绳上。杆静止时，小环靠在 杆上，细绳方向竖直；当杆绕竖直轴以角速度3旋转时，如图所示，小环与Q点等高，细绳恰好被绷断。重力加速度g = 10m/

6、s2,忽略一切摩擦。求：(1)杆静止时细绳受到的拉力大小T;(2)细绳断裂时杆旋转的角速度大小3；(3)小环着地点与O点的距离D。(3) 1.6m【答案】(1) 5N(2) 573rad /s(1)杆静止时环受力平衡，有2T= mg得：T= 5N(2)绳断裂前瞬间，环与 Q点间距离为r,有r2+d2= (L-r)dr环到两系点连线的夹角为0,有sin, cos绳的弹力为 Ti,有T1sinamgTicos 叶 T1 = m 32r得 5、, 3rad / s(3)绳断裂后，环做平抛运动，水平方向s= vt一、-12竖直方向：H d gt环做平抛的初速度：v= wr小环着地点与杆的距离：D2=r

7、2+s2得 D= 1.6m【点睛】本题主要是考查平抛运动和向心力的知识，解答本题的关键是掌握向心力的计算公式，能 清楚向心力的来源即可。4 .如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道，外圆 ABCD光滑，内圆的上半部分B C粗糙，下半部分 B A光滑.一质量 m=0.2kg的小球从轨道的最低点 A处以初速度vo向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径R=0.2m,取2 g=10m/s .(1)若要使小球始终紧贴着外圆做完整的圆周运动，初速度vo至少为多少？(2)若vo=3m/s,经过一段时间小球到达最高点，内轨道对小球的支持力Fc=2N,则小球在这段时间内克服摩擦力做的功

8、是多少？(3)若vo=3.1m/s,经过足够长的时间后，小球经过最低点A时受到的支持力为多少？小球在整个运动过程中减少的机械能是多少？(保留三位有效数字)【答案】(1) V0 = J10m/s (2) 0.1J (3) 6N; 0.56J【解析】【详解】(1)在最高点重力恰好充当向心力2 mvc mg T从到机械能守恒2mgR -mv2-mvC22vo. 10m/s解得(2)最高点2mvc mg - Fc从A到C用动能定理-2mgR-Wf212mvC - mv022得 Wf =0.1J(3)由v0=3.1m/s&0m/s于，在上半圆周运动过程的某阶段，小球将对内圆轨道间有弹力，由于摩擦作用，机

9、械能将减小.经足够长时间后，小球将仅在半圆轨道内做往复运动.设此时小球经过最低点的速度为Va ,受到的支持力为FamgR 1mvAFa - mg2mvA得 Fa=6N整个运动过程中小球减小的机械能E 1mv2-mgR得 E=0.56Jh,将水连续不断地以5 .如图是节水灌溉工程中使用喷水龙头的示意图。喷嘴离地面高为恒定速度水平喷出，其喷灌的水平射程为10h,喷嘴横截面积为 S (设同一横截面上各点水流速度大小均相同)，水的密度为P，空气阻力忽略不计。重力加速度为g。(1)求空中水的体积V;m的水滴，不计水滴间的相互影响，求它从喷嘴水p;(2)假如我们只研究其中一个质量为 平喷出后在空中运动过程

10、中的动量变化量(3)假如水击打在水平地面上速度立即变为零，求水击打地面时竖直向下的平均作用力大 小F。【答案】(1) 10hs(2) m72gh (3) 10phSg 则空中水的体积： V= V0S =10hs10h(1)水喷出时速度:Vo2h2h5, 2gh g(2)由动量定理得： = mgt = mg 12h = m J2gh v g10hS. 2gh(3)向下为正，在竖直向对由动量定理：F=-顾 =-10phSg (因时间短,V g则与地面作用时间内重力可略)则由牛顿第三定律可得对地面的力为10 P hSg6 .如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为2L的轻质细绳将物块连接在转

11、轴上，细绳与竖直转轴的夹角0= 30,此时细绳伸直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为内设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.物块随转台由静止开始缓慢加速转动，重力加速 度为g,求：(1)当转台角速度 31为多大时，细绳开始有张力出现；(2)当转台角速度 32为多大时，转台对物块支持力为零；(3)转台从静止开始加速到角速度3的过程中，转台对物块做的功【答案】(1) 1 -g (2) 2 Jg (3)2 V3 mgL【解析】【分析】【详解】(1)当最大静摩擦力不能满足所需要向心力时，细绳上开始有张力： mg m 1 2Lsin代入数据得1 J(2)当支持力为零时，物块所需要的向心力由重力和细绳拉力的合力提

12、供2mg tan m 2 2Lsin代入数据得3g 3L2(X,物块已经离开转台在空中做圆周运动.设细绳与竖直方向夹角为,2mg tan m 3 2Lsin代入数据得60转台对物块做的功等于物块动能增加量与重力势能增加量的总和即1 o.2oo、W m( 3 2Lsin 60 ) mg(2Lcos30 2 L cos60 )2代入数据得：1 一W ( .3)mgL2【点睛】本题考查牛顿运动定律和功能关系在圆周运动中的应用，注意临界条件的分析，至绳中出现拉力时，摩擦力为最大静摩擦力；转台对物块支持力为零时，N=0, f=0.根据能量守恒定律求转台对物块所做的功.7.如图所示，大小相同且质量均为 m

13、的A、B两个小球置于光滑的边长为 2J2 H的正方 形玻璃板上，B静止，A由长为J2 H的轻质细绳悬挂于 O3,静止时细绳刚好拉直，悬点 距离玻璃板和玻璃板距离水平地面均为H,玻璃板中心 。2位于悬点O3正下方，O3与O2的延长线和水平地面交于点 Oi.已知重力加速度为 g .(1)某同学给A一个水平瞬时冲量I, A开始在玻璃板上表面做圆周运动且刚好对玻璃板 无压力，求I满足的表达式；(2) A运动半周时刚好与静止的 B发生对心弹性正碰，B从玻璃板表面飞出落地，求小球【答案】(1) I mjgH (2) 3H【解析】设细绳与竖直方向夹角为0H(1)cos 145, A圆周运动轨道半径为 Hh2

14、由A的受力分析可知：mg tan 詈动量定理：I mv0I mgH(2)A与B发生弹性正碰 miV miM m2V2121212m1Vo-miV1 m2 V2222解得V2gHB球被碰后，在桌面上匀速运动飞出桌面后平抛，设平抛的射程为xH Igt22x V2t由几何关系得 01P,H2 (2、H x)201P 3H【点睛】(1)根据圆周运动向心力表达式即可求得；(2)根据弹性碰撞机械能守恒动量守恒求得B小球的速度，再结合平抛运动的知识求得距离.8.如图所示，圆弧轨道 AB是在竖直平面内的 二圆周，B点离地面的高度h=0.8m,该处切4线是水平的，一质量为 m=200g的小球(可视为质点)自 A

15、点由静止开始沿轨道下滑(不 计小球与轨道间的摩擦及空气阻力)，小球从B点水平飞出，最后落到水平地面上的D点.已知小物块落地点 D到C点的距离为x=4m ,重力加速度为g=10m/s2.求：(1)圆弧轨道的半径(2)小球滑到B点时对轨道的压力.【答案】(1)圆弧轨道的半径是 5m.(2)小球滑到B点时对轨道的压力为 6N,方向竖直向下.【解析】(1)小球由B到D做平抛运动，有:h=- gt22X=VBt解得：vB1 10,1 2 0.810m/ sA至1J B过程，由动能定理得：mgR= mvB2-02解得轨道半径 R=5m2(2)在B点，由向心力公式得：N mg mR解得：N=6N根据牛顿第三

16、定律，小球对轨道的压力N=N=6N,方向竖直向下点睛：解决本题的关键要分析小球的运动过程，把握每个过程和状态的物理规律，掌握圆 周运动靠径向的合力提供向心力，运用运动的分解法进行研究平抛运动.9 .如图所示，ABCD是一个地面和轨道均光滑的过山车轨道模型，现对静止在A处的滑块施加一个水平向右的推力F,使它从A点开始做匀加速直线运动，当它水平滑行2.5 m时到达B点，此时撤去推力 F、滑块滑入半径为 0.5 m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，并恰好通过最高点C,当滑块滑过水平 BD部分后，又滑上静止在 D处，且与ABD等高的长木板上，已知滑块与长木板的质量分别为0.2 kg、0.1 kg,滑块与长木

17、板、长木板与水平地面21间的动摩擦因数分别为0.3、,它们之间的最大静摩擦力均等于各自滑动摩擦力，取g = 10 m/s 2,求:(1)水平推力F的大小;(2)滑块到达D点的速度大小；(3)木板至少为多长时，滑块才能不从木板上掉下来？在该情况下，木板在水平地面上最终 滑行的总位移为多少？【答案】(1) 1N (2)(3)t = 1 s ; 2.5m【解析】(1)由于滑块恰好过 C点，则有:m1g= m从A到C由动能定理得:代入数据联立解得:(2)从A到D由动能定理得:代入数据解得:(3)滑块滑到木板上时，对滑块:解得:对木板有:Fx mig2R= mivc20F= 1 N2Fx= m ivdv

18、d= 5 m/spimig= miai,2ai=四ig= 3 m/s以mig一 区（mi+m2）g = m2a2,代入数据解得:2a2= 2 m/s滑块恰好不从木板上滑下，此时滑块滑到木板的右端时恰好与木板速度相同, 有：v 共=vd ait代入数据解得:t= i s此时滑块的位移为:Xi = VDt ait2,木板的位移为:1X2 =L= Xi X2,.23a2t ,代入数据解得:L= 2.5 mv 共=2 m/sx2= i m达到共同速度后木板又滑行x；则有：v 共 2= 2 p2gx Z,代入数据解得:x= i.5 m木板在水平地面上最终滑行的总位移为：x 木=X2 + x=2.5 m点睛：本题考查了动能定理和牛顿第二定律、运动学公式的综合运用，解决本题的关键理 清滑块和木板在整个过程中的运动规律，选择合适