发布时间 : 星期三 文章最新物理生活中的圆周运动练习题含答案更新完毕开始阅读d895ce2731687e21af45b307e87101f69f31fb6b
最新物理生活中的圆周运动练习题含答案
一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动
1．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＝1.0kg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ω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／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ω； （3）小环着地点与O点的距离D。
【答案】（1）5N （2）53rad/s （3）1.6m 【解析】 【详解】
（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）2 环到两系点连线的夹角为θ，有sin??绳的弹力为T1，有T1sinθ＝mg T1cosθ＋T1＝mω2r 得??53rad/s
（3）绳断裂后，环做平抛运动，水平方向s＝vt
dr，cos?? L?rL?r12gt 2环做平抛的初速度：v＝ωr
竖直方向：H?d?小环着地点与杆的距离：D2＝r2＋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。
2．如图所示，用绝缘细绳系带正电小球在竖直平面内运动，已知绳长为L，重力加速度g，小球半径不计，质量为m，电荷q．不加电场时，小球在最低点绳的拉力是球重的9
倍。
(1)求小球在最低点时的速度大小；
(2)如果在小球通过最低点时，突然在空间产生竖直向下的匀强电场，若使小球在后面的运动中，绳出现松软状态，求电场强度可能的大小。
3mg3mg?E?【答案】（1）v1?8gL（2） 5qq【解析】 【详解】
（1）在最低点，由向心力公式得：
mv12 F?mg?L解得：v1?8gL （2）果在小球通过最低点时，突然在空间产生竖直向下的匀强电场，若使小球在后面的运动中，绳出现松软状态，说明小球能通过与圆心等的水平面，但不能通过最高点。 则小球不能通过最高点， 由动能定理得：
mg?2L?Eq2L?且
1212mv1?mv2 222v2Eq?mg?m
L则E?3mg 5qmv12 mgL?EqL?2也不可以低于O水平面
则E?3mg q
3mg3mg?E?所以电场强度可能的大小范围为 5qq
3．游乐场正在设计一个全新的过山车项目，设计模型如图所示，AB是一段光滑的半径为R的四分之一圆弧轨道，后接一个竖直光滑圆轨道，从圆轨道滑下后进入一段长度为L的粗糙水平直轨道BD，最后滑上半径为R圆心角??60的光滑圆弧轨道DE．现将质量为m的滑块从A点静止释放，通过安装在竖直圆轨道最高点C点处的传感器测出滑块对轨道压力为mg，求：
0
（1）竖直圆轨道的半径r．
（2）滑块在竖直光滑圆弧轨道最低点B时对轨道的压力．
（3）若要求滑块能滑上DE圆弧轨道并最终停在平直轨道上（不再进入竖直圆轨道），平直轨道BD的动摩擦因数?需满足的条件． 【答案】（1）【解析】
(1) 对滑块，从A到C的过程，由机械能守恒可得：
RRR??? （2）7mg（3）2LL312mg(R?2r)?mvC
22vC2mg?m
r解得：r?R； 3(2) 对滑块，从A到B的过程，由机械能守恒可得：
mgR?12mvB 2在B点，有：
2vBN?mg?m
r可得：滑块在B点受到的支持力 N=7mg；
由牛顿第三定律可得，滑块在B点对轨道的压力
N??N?7mg，方向竖直向下；
(3) 若滑块恰好停在D点，从B到D的过程，由动能定理可得：
12??1mgL??mvB
2可得：?1?R L若滑块恰好不会从E点飞出轨道，从B到E的过程，由动能定理可得：
12??2mgL?mgR(1?cos?)??mvB
2可得：
R?2?
2L若滑块恰好滑回并停在B点，对于这个过程，由动能定理可得：
12??3mg·2L??mvB
2综上所述，?需满足的条件：
RR???． 2LL
4．一轻质细绳一端系一质量为m =0.05吻的小球儿另一端挂在光滑水平轴O上，O到小球的距离为L= 0.1m，小球跟水平面接触，但无相互作用，在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板，如图所示水平距离s=2m，动摩擦因数为μ=0.25.现有一滑块B，质量也为m=0.05kg，从斜面上高度h=5m处滑下，与 小球发生弹性正碰，与挡板碰撞时不损失机械能.若不计空气阻力，并将滑块和小球都视为质点，（g取10m/s2，结果用根号表示），试问：
（1）求滑块B与小球第一次碰前的速度以及碰后的速度. （2）求滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力.
（3）滑块B与小球碰撞后，小球在竖直平面内做圆周运动，求小球做完整圆周运动的次数.
【答案】（1）滑块B与小球第一次碰前的速度为95m/s，碰后的速度为0；（2）滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力48N；（3）小球做完整圆周运动的次数为10次。 【解析】 【详解】
（1）滑块将要与小球发生碰撞时速度为v1，碰撞后速度为v1′，小球速度为v2 根据能量守恒定律，得：
mgh=
12smv1??mg 22