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专题强化平抛运动与圆周运动的综合问题VIP免费

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第四章专题强化二〔专题强化训练〕1.(2017·湖南郴州一模)(多选)如图所示,BC是半径为R=1m的竖直面内的圆弧轨道,轨道末端C在圆心O的正下方,∠BOC=60°,将质量为m=1kg的小球,从与O等高的A点水平抛出,小球恰好从B点沿圆弧切线方向进入轨道,由于小球与圆弧之间有摩擦,能够使小球从B到C做匀速圆周运动,重力加速度大小g取10m/s2,则下列说法正确的是导学号21992280(BC)A.从B到C,小球与轨道之间的动摩擦因数可能保持不变B.从B到C,小球克服摩擦力做功为5JC.A、B两点间的距离为712mD.小球从B到C的全过程中,小球对轨道的压力不变[解析]小球从A到B做平抛运动,在B点,小球速度方向偏转角θ=60°,则tan60°=vyvA,vy=gt,竖直方向的位移y=Rcos60°=12gt2,水平方向的位移x=vAt,解得x=33m,则A、B两点间的距离xAB=x2+y2=712m,C正确;在B点时小球的速度大小v=v2A+v2y=2330m/s,小球从B到C做匀速圆周运动,则由能量守恒定律可知,小球克服摩擦力做的功等于重力做的功,即Wf=WG=mg(R-Rcos60°)=12mgR=5J,B正确;从B到C,小球对轨道的压力变大,而小球重力沿轨道切向上的分力变小,小球做匀速圆周运动,沿轨道切线方向受力平衡,则所受摩擦力变小,则小球与轨道之间的动摩擦因数变小,A、D错误。2.(2017·江苏苏北四市联考)如图所示,高H=0.8m的桌面上固定一半径R=0.45m的四分之一光滑圆弧轨道AB,轨道末端B与桌面边缘水平相切,地面上的C点位于B点的正下方。将一质量m=0.04kg的小球由轨道顶端A处由静止释放,g取10m/s2。求:导学号21992281(1)小球运动到B点时对轨道的压力大小;(2)小球落地点距C点的距离;(3)若加上如图所示的恒定水平风力,将小球由A处静止释放,要使小球恰落在C点,作用在小球上的风力应为多大?答案:(1)1.2N(2)1.2m(3)0.3N[解析](1)小球由A点运动到B点,由机械能守恒定律,有mgR=12mv20在B点由牛顿第二定律,有FN-mg=mv20R根据牛顿第三定律,小球运动到B点时对轨道的压力大小F′N=FN解得F′N=1.2N(2)小球从B点飞出做平抛运动竖直方向有H=12gt2,水平方向有x=v0t,解得x=1.2m(3)设风力大小为F,小球从A点运动到B点,由动能定理,有mgR-FR=12mv21小球从B点运动到C点,水平位移x1=0,x1=v1t-12a1t2水平方向有F=ma1,解得F=0.3N3.(2017·山东济南一中模拟)如图所示,M是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过其圆心的竖直轴匀速转动,规定经过圆心O点且水平向右为x轴正方向。在O点正上方距盘面高h=2.5m处有一个可间断滴水的容器,从t=0时刻开始,容器沿水平轨道向x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动。已知t=0时刻滴下第一滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面时再滴下一滴水。g取10m/s2。(结果可用根式表示)导学号21992282(1)求每一滴水从离开容器到滴落至盘面的时间t。(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上,求圆盘的角速度ω应满足的条件。(3)当圆盘的角速度ω′=22π3rad/s时,第二滴水与第三滴水在盘面上落点间的距离d=97m,求容器的加速度a。答案:(1)22s(2)ω=2kπrad/s,其中k=1,2,3,⋯(3)4m/s2[解析](1)离开容器后,每一滴水在竖直方向上做自由落体运动,则每一滴水滴落到盘面上所用时间t=2hg=22s。(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上,则圆盘在t时间内转过的弧度为kπ,k为不为零的正整数。由ωt=kπ得ω=kπg2h=2kπrad/s,其中k=1,2,3,⋯(3)第二滴水离O点的距离为x1=12at2+(at)t=34a第三滴水离O点的距离为x2=12a(2t)2+(a·2t)t=2a又Δθ=ω′t=23π所以x21+x22-2x1x2cos23π=x2即(34a)2+(2a)2-2×34a×2a×(-12)=(97)2,解得a=4m/s2

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