2017-2018学年高考物理二轮复习题型限时专练5平抛运动与圆周运动的综合考查

1、题型限时专练5平抛运动与圆周运动的综合考查热点跟踪专练1.球抛出,（多选）如图所示，在半径为 R的水平圆盘中心轴正上方水平抛出一小球，圆盘以角做匀速转动，当圆盘半径Ob恰好转到与小球初速度方向相同且平行的位置时,将小要使小球与圆盘只碰一次，且落点为b,重力加速度为g,小球抛点a距圆盘的高度h和小球的初速度V0可能应满足（A.2g兀 h =3Reo v0=2TB.h33ReoV0=4兀C.h虹h =2"3Reov0=6TD.32 % 2gh=-23ReoV0=- 8兀解析由平抛运动规律，R= v°th=2gt2,要使小球与圆盘只碰一次，且落点为b,需要满足n2兀=3 t(n=

2、 1,2,3 ,)22、口 2gn 兀 3 R,联立斛得：h=2-, Vo=(n= 1,2,3 ,).当32n兀2co R 、“一t , 8g 兀aR 、“一 一”vo= " ,选项 A错庆；当 n=2时，h=, vo= ,选项 B正确;2兀34兀当n= 3时,18gTl 2232vo = o ,选项C错误；当n = 4时，h = -9 26兀3正确.答案BD2.如图所示,靠在一起的MN两转盘靠摩擦传动，两盘均绕过圆心的竖直轴转动,盘的半径为r,N盘的半径R=2r.A为M盘边缘上白一点，B、C为N盘直径的两个端点.当O'、A、BC共线时，从O'的正上方P点以初速度V0

3、沿OO方向水平抛出一小球.小球落至圆盘C点，重力加速度为g则下列说法正确的是（）A.B.2O'的高度为累271V0若M盘转动角速度=丁,则小球抛出时到一一2gr271V0若小球抛出时到O的图度为为，则M盘转动的角速度必为3=-r2n兀V0*C.只要M盘转动角速度满足a=一1（neN）,小球就可能落至C点D.只要小球抛出时到O的高度恰当，小球就可能落至C点解析小球能落在C点，运动时间有两种可能：当C点离O'最近时，r=V0ti；当C12gr2点离O最远时，5r=v0t2.在这两种情况下，小球抛出时离O的图度应满足hi=-gt2=|23mr=3nR,因此M盘的角速度是N盘或h2=2

4、gt2=合脂.由于两盘边缘线速度大小相等,22n+1兀22n+1%vo2-2门兀的两倍，对应的角速度应满足31=7=(neN)和32=11r124nVo-（nCN）,当n=0时，A选项正确；B选项只Z出了n=0的情况，因此B项错误；对5r比32可知C选项错误；在满足小球抛出时离O'的高度的情况下，还应满足M盘转动的角速度关系，才能保证小球落在C点，D项错误.答案A1 R3 .（多选）如图所示，半径为R的4圆弧轨道与半径为2的光滑半圆弧轨道通过图示方式组合在一起，A、B分别为半圆弧轨道的最高点和最低点，O为半圆弧的圆心.现让一可视为,一一,、,一,一，一一1一一质点的小球从B点以一定的初

5、速度沿半圆弧轨道运动，恰好通过最高点A后落在4圆弧轨道上的C点，不计空气阻力，重力加速度为g,则下列说法中正确的是（A.B.C.D.小球运动到 A点时所受合力为零小球从B点出发时的初速度大小为 /5gR3RC点与A点的局度差为至小球到达C点时的动能为2平;1 mgR解析由于小球刚好能通过半圆弧轨道的最高点A,故小球在A点由重力提供其做圆周运动的向心力，选项A错误；在A点时，有:vA . , R mg= m,其中r = 5,解得:由机械能守恒定律可得:2mB = mgIR- 2m，代入数据可解得:VB =：gR选项B正确;由平抛运动规律可得：X = VAt,12, ，一 ry=2gt2,由几何关

6、系可得:x2 + y2= R2,联立求解得:R、后一1 R-，故C点与A点的高度差为Rr选项C错误；由动能定理可知:EkC =1 2 2mv+ mgy解得：&c= +-1 mgR选项D正确.答案BD4 .（多选）如下图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球,小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过0.3 s后又恰好垂直与倾角为45。的斜面相碰.已知半圆形管道的半径为R=1m,小球可看作质点且其质量为m=1kg,g取10m/s25U()A.B.C.D.小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9m小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距

7、离是1.9m小球经过管道的B点时，受到管道的作用力Fnb的大小是1N小球经过管道的B点时，受到管道的作用力Fnb的大小是2N解析根据平抛运动的规律，小球在C点的竖直分速度vy=gt=3m/s,水平分速度Vx=Vytan45°=3m/s,则B点与C点的水平距离为x=vxt=0.9m,选项A正确，B错误；2VB在B点设官道对小球的作用力万向向下，根据牛顿第二te律，有FNB+mg=咔,vb=vx=3m/s,解得Fnb=1N,负号表示管道对小球的作用力方向向上，选项C正确，D错误.答案AC5 .如图所示，半径为R=1m,内径很小的粗糙半圆管竖直放置，一直径略小于半圆管.一一.250.一.内

8、径、质量为m=1kg的小球，在水平恒力F=yN的作用下由静止沿光滑水平面从A点一，,、，一17,一一一运动至UB点,A、B间的距离x=-m,当小球运动至UB点时撤去外力F,小球经半圆管道运动到最高点C,此时球对外轨的压力FN=2.6mg然后垂直打在倾角为0=45°的斜面上(g=10m/s2).求：(1)小球在B点时的速度的大小；(2)小球在C点时的速度的大小；(3)小球由B到C的过程中克服摩擦力做的功；(4)D点距地面的高度.1 2解析小球从A到B过程，由动能定理得Fx=2m解得vb=10m/s.2Vc(2)在C点，由牛顿第二定律得mgFn=mR又据题有Fn=2.6mg解得vc=6m

9、/s.1.1.(3)由B至ijC的过程，由动能定理得一mg-2RW=-mC-2md解得克服摩擦力做的功W=12J.(4)设小球从C点到打在斜面上经历的时间为t,D点距地面的高度为h,则在竖直方向上有2Rh=2gt2由小球垂直打在斜面上可知=tan45°Vc联立解得h=0.2m.答案(1)10m/s(2)6m/s(3)12J(4)0.2m6.一长l=0.8m的轻绳一端固定在O点，另一端连接一质量m=0.1kg的小球，悬点O距离水平地面的高度H1m开始时小球处于A点，此时轻绳拉直处于水平方向上，如图所示.让小球从静止释放，当小球运动到B点时，轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂

10、.不计轻绳断裂的能量损失，取重力加速度g=10m/s2.01的：二R”inn评出用承灌督ju用印用揖那h蕾用猫常插(1)求当小球运动到B点时的速度大小；(2)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点，求C点与B点之间的水平距离；(3)若Xo=0.6m,轻绳碰到钉子P时绳中拉力达到所能承受的最大拉力断裂，求轻绳能承受的最大拉力.一一一，.12解析(1)设小球运动到B点时的速度大小为vb,由机械能寸恒te律得-mv?=mgl解得小球运动到B点时的速度大小Vb=12gl=4m/s(2)小球从B点做平抛运动，由运动学规律得x=VBt12y=Hl=2gt解得C点与B点之间的水平距离x=vbA/-=0.8

11、mg若轻绳碰到钉子时，轻绳拉力恰好达到最大值国,2VB由圆周运动规律得Fmmg=咛r=lXop由以上各式解得Fm=9N.答案(1)4m/s(2)0.8m(3)9N7.如图所示，一质量为M=5.0kg的平板车静止在光滑水平地面上，平板车的上表面距离地面高h=0.8m,其右侧足够远处有一固定障碍物A质量为m=2.0kg的滑块(可视为质点)以vo=8m/s的水平初速度从左端滑上平板车，同时对平板车施加一水平向右、大小为5N的恒力F.当滑块运动到平板车的最右端时，两者恰好相对静止.此时撤去恒力F.此后当平板车碰到障碍物A时立即停止运动，滑块水平飞离平板车后，恰能无碰撞地沿圆弧切线从B点进入光滑竖直圆弧

12、轨道，并沿轨道下滑.已知滑块与平板车间的动摩擦因数=0.5,圆弧半径为R=1.0m,圆弧所对的圆心角0=106°,g取10m/s：sin53°=0.8,cos53°=0.6,不计空气阻力，求：平板车的长度；(2)障碍物A与圆弧左端B的水平距离;(3)滑块运动到圆弧轨道最低点C时对轨道压力的大小.解析(1)滑块在平板车上运动时，对滑块，由牛顿第二定律得加速度的大小a1 =M mgm2=g=5m/s对平板车，由牛屯第二定律得a2=F+Mmg=3m/s2设经过时间t1滑块与平板车相对静止，共同速度为v,则有v=voat1=a2t1,解得v=3m/s滑块与平板车在时间11

13、内通过的位移分别为Vo+ V，X2=2t1则平板车的长度为L=X1X2=t1=4m.(2)设滑块从平板车上滑出后做平抛运动的时间为t2,则h=2gt2,XAB=vt2解得xab=1.2m.(3)对滑块，从离开平板车至运动到C点的过程中，由动能定理得106°1212mghmgR1cos2=2mc2mv2Vc在C点，由牛顿第二定律得Fnmg=mR解得Fn=86N由牛顿第三定律可知在C点滑块对轨道的压力大小为Fn'=86N.答案(1)4m(2)1.2m(3)86N8.如图所示，两个半径均为R的四分之一圆弧构成的光滑细圆管轨道ABC竖直放置，且固定在光滑水平面上，圆心连线OO水平.轻

14、弹簧左端固定在竖直挡板上，右端与质量为m的小球接触(不拴接，小球的直径略小于管的内径)，长为R的薄板DE置于水平面上，板的左端D到管道右端C的水平距离为R开始时弹簧处于锁定状态，具有一定的弹性势能，重力加速度为g.解除弹簧锁定，小球离开弹簧后进入管道，最后从C点抛出.已知小球在C点时所受弹力大小为2mg(1)求弹簧在锁定状态下的弹性势能日；(2)若换用质量为m的小球用锁定弹簧发射(弹簧的弹性势能不变)，小球质量m满足什么条件时，从C点抛出的小球才能击中薄板DE?解析(1)从解除弹簧锁定到小球运动到C点的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球12的动能和重力势能，设小球到达C点的速度大小为V1,根据能量守恒定