高考物理生活中的圆周运动题20套(带答案)含解析 VIP免费

高考物理生活中的圆周运动题20套(带答案)含解析一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1．如图所示，粗糙水平地面与半径为R=0.4m的粗糙半圆轨道BCD相连接，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上．质量为m=1kg的小物块在水平恒力F=15N的作用下，从A点由静止开始做匀加速直线运动，当小物块运动到B点时撤去F，小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点，已知A、B间的距离为3m，小物块与地面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2．求：（1）小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小．（2）小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离【答案】（1）160N（2）0.82m【解析】【详解】（1）小物块在水平面上从A运动到B过程中，根据动能定理，有：（F-μmg）xAB=12mvB2-0在B点，以物块为研究对象，根据牛顿第二定律得：2BvNmgmR联立解得小物块运动到B点时轨道对物块的支持力为：N=160N由牛顿第三定律可得，小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小为：N′=N=160N（2）因为小物块恰能通过D点，所以在D点小物块所受的重力等于向心力，即：2DvmgmR可得：vD=2m/s设小物块落地点距B点之间的距离为x，下落时间为t，根据平抛运动的规律有：x=vDt，2R=12gt2解得：x=0.8m则小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离20.82mlx2．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B上，木板B固定在水平地面上，一个质量为3m小球A静止在木板B上圆形轨道的左侧．一质量为m的子弹以速度v0水平射入小球并停留在其中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为R，木板B和圆形轨道总质量为12m，重力加速度为g，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求：(1)子弹射入小球的过程中产生的内能；(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力；(3)为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围．【答案】(1)2038mv(2)20164mvmgR(3)042vgR或04582gRvgR【解析】本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题．(1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：01(3)mvmmv由能量守恒定律得：220111422Qmvmv代入数值解得：2038Qmv(2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式得211(3)(3)mmvFmmgR以木板为对象受力分析得2112FmgF根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F2木板对水平面的压力的大小202164mvFmgR(3)小球不脱离圆形轨有两种可能性：①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R由机械能守恒定律得：211332mmvmmgR解得：042vgR②若小球能通过圆形轨道的最高点小球能通过最高点有：22(3)(3)mmvmmgR由机械能守恒定律得：221211(3)2(3)(3)22mmvmmgRmmv代入数值解得：045vgR要使木板不会在竖直方向上跳起，木板对球的压力：312Fmg在最高点有：233(3)(3)mmvFmmgR由机械能守恒定律得：221311(3)2(3)(3)22mmvmmgRmmv解得：082vgR综上所述为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，子弹速度的范围是042vgR或04582gRvgR3．如图所示,半径为4l,质量为m的小球与两根不可伸长的轻绳a,b连接,两轻绳的另一端分别固定在一根竖直光滑杆的A,B两点上.已知A,B两点相距为l,当两轻绳伸直后A、B两点到球心的距离均为l,重力加速度为g．（1）装置静止时,求小球受到的绳子的拉力大小T；（2）现以竖直杆为轴转动并达到稳定（轻绳a,b与杆在同一竖直平面内）．①小球恰好离开竖直杆时,竖直杆的角速度0多大?②轻绳b伸直时,竖直杆的角速度多大？【答案】(1)41515Tmg(2)①ω0=15215gl②2gl【解析】【详解】(1)设轻绳a与竖直杆的夹角为α15cos4对小球进行受力分析得cosmgT解得：41515Tmg(2)①小球恰好离开竖直杆时，小球与竖直杆间的作用力为零。可知小球做圆周运动的半径为r=4l20tanmgmr解得:ω0=15215gl②轻绳b刚伸直时，轻绳a与竖直杆的夹角为60°，可知小球做圆周运动的半径为sin60rl2tan60mgmr解得:ω=2gl轻绳b伸直时，竖直杆的角速度2g...