1、高考物理生活中的圆周运动真题汇编(含答案)一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动1如图所示，高为 L 的倾斜直轨道 AB、CD 与水平面的夹角均为53，分别与竖直平面内的光滑圆弧轨道相切于 B、D 两点，圆弧的半径也为 L 。质量为m的小滑块从A点由静止下滑后，经轨道 CD 后返回，再次冲上轨道AB至速度为零时，相对于水平线BD的高度为。已知滑块与轨道AB间的动摩擦因数1=0.5，重力加速度为g，(取)求：（1）求滑块第一次经过 B 点的速度大小；（2）滑块第一次经过圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小；（3）滑块与轨道 CD 间的动摩擦因数2。【答案】（1）（2）（3）【解析】【详解】（1）由
2、动能定理：（2）B到最低点由动能定理得：在最低点由牛顿第二定律得：所以，对轨道的压力为（3）从B到CD斜面的最高点由动能定理得：从CD斜面最高点到停止位置由动能定理得：2图示为一过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的光滑圆形轨道组成，BC分别是圆形轨道的最低点和最高点，其半径R=1m，一质量m1kg的小物块（视为质点）从左側水平轨道上的A点以大小v012ms的初速度出发，通过竖直平面的圆形轨道后，停在右侧水平轨道上的D点已知A、B两点间的距离L1575m，物块与水平轨道写的动摩擦因数02，取g10ms2，圆形轨道间不相互重叠，求：（1）物块经过B点时的速度大小vB；（2）物块到达C点时
3、的速度大小vC；（3）BD两点之间的距离L2，以及整个过程中因摩擦产生的总热量Q【答案】(1) (2) (3) 【解析】【分析】【详解】（1）物块从A到B运动过程中，根据动能定理得： 解得：（2）物块从B到C运动过程中，根据机械能守恒得：解得：（3）物块从B到D运动过程中，根据动能定理得：解得：对整个过程，由能量守恒定律有：解得：Q=72J【点睛】选取研究过程，运用动能定理解题动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动知道小滑块能通过圆形轨道的含义以及要使小滑块不能脱离轨道的含义3如图所示，一半径r0.2 m的1/4光滑圆弧形槽底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v04 m/s，长为L1
4、.25 m，滑块与传送带间的动摩擦因数0.2，DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空方形细管，EF段被弯成以O为圆心、半径R0.25 m的一小段圆弧，管的D端弯成与水平传带C端平滑相接，O点位于地面，OF连线竖直一质量为M0.2 kg的物块a从圆弧顶端A点无初速滑下，滑到传送带上后做匀加速运动，过后滑块被传送带送入管DEF，已知a物块可视为质点，a横截面略小于管中空部分的横截面，重力加速度g取10 m/s2求：(1)滑块a到达底端B时的速度大小vB；(2)滑块a刚到达管顶F点时对管壁的压力【答案】（1） （2） 【解析】试题分析：（1）设滑块到达B点的速度为vB，由机械能守恒定律，有解得
5、：vB=2m/s（2）滑块在传送带上做匀加速运动，受到传送带对它的滑动摩擦力，由牛顿第二定律Mg =Ma滑块对地位移为L，末速度为vC，设滑块在传送带上一直加速由速度位移关系式2Al=vC2-vB2得vC=3m/s4m/s，可知滑块与传送带未达共速 ,滑块从C至F，由机械能守恒定律，有得vF=2m/s在F处由牛顿第二定律得FN=12N 由牛顿第三定律得管上壁受压力为12N, 压力方向竖直向上考点：机械能守恒定律；牛顿第二定律【名师点睛】物块下滑和上滑时机械能守恒，物块在传送带上运动时，受摩擦力作用，根据运动学公式分析滑块通过传送带时的速度，注意物块在传送带上的速度分析4如图所示，轨道ABCD的
6、AB段为一半径R0.2 m的光滑1/4圆形轨道，BC段为高为h5 m的竖直轨道，CD段为水平轨道一质量为0.2 kg的小球从A点由静止开始下滑，到达B点时速度的大小为2 m/s，离开B点做平抛运动(g10 m/s2)，求：(1)小球离开B点后，在CD轨道上的落地点到C点的水平距离；(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力大小；(3)如果在BCD轨道上放置一个倾角45的斜面(如图中虚线所示)，那么小球离开B点后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置距离B点有多远如果不能，请说明理由【答案】(1)2 m(2)6 N(3)能落到斜面上，第一次落在斜面上的位置距离B点1.13 m【解析】.小球
7、离开B点后做平抛运动，解得：所以小球在CD轨道上的落地点到C的水平距离为2m.在圆弧轨道的最低点B，设轨道对其支持力为N由牛二定律可知：代入数据，解得故球到达B点时对圆形轨道的压力为3N由可知，小球必然能落到斜面上根据斜面的特点可知，小球平抛运动落到斜面的过程中，其下落竖直位移和水平位移相等，解得：则它第一次落在斜面上的位置距B点的距离为5如图所示，A、B两球质量均为m，用一长为l的轻绳相连，A球中间有孔套在光滑的足够长的水平横杆上，两球处于静止状态现给B球水平向右的初速度v0，经一段时间后B球第一次到达最高点，此时小球位于水平横杆下方l/2处（忽略轻绳形变）求： (1)B球刚开始运动时，绳子
8、对小球B的拉力大小T；(2)B球第一次到达最高点时，A球的速度大小v1；(3)从开始到B球第一次到达最高点的过程中，轻绳对B球做的功W【答案】（1）mg+m（2）（3）【解析】【详解】（1）B球刚开始运动时，A球静止，所以B球做圆周运动对B球：T-mg=m 得：T=mg+m （2）B球第一次到达最高点时，A、B速度大小、方向均相同，均为v1以A、B系统为研究对象，以水平横杆为零势能参考平面，从开始到B球第一次到达最高点，根据机械能守恒定律， 得： （3）从开始到B球第一次到达最高点的过程，对B球应用动能定理W-mg 得：W=6如图所示为某款弹射游戏示意图,光滑水平台面上固定发射器、竖直光滑圆轨
9、道和粗糙斜面,竖直面和竖直靶板通过轻质拉杆将发射器的弹簧压缩一定距离后释放,滑块从点弹出并从点进人圆轨道,绕转一周后继续在平直轨道上前进,从点沿斜面向上运动,滑块从点射向靶板目标(滑块从水平面滑上斜面时不计能量损失)已知滑块质量,斜面倾角,斜面长,滑块与斜面之间的动摩擦因数,竖直面与靶板间距离为,点离靶板上环中心点的竖直距离,忽略空气阻力,滑块可视为质点已知,取,求:(1)若要使滑块恰好能够到达点,则圆轨道允许的最大半径为多大?(2)在另一次弹射中发现滑块恰能水平击中靶板上的点,则此次滑块被弹射前弹簧被压缩到最短时的弹性势能为多大? (结果保留三位有效数字)(3)若板可沿水平方向左右移动靠近或
10、远高斜面,以保证滑块从点出射后均能水平击中靶板以点为坐标原点,建立水平竖直坐标系(如图) ,则滑块水平击中靶板位置坐标应满足什么条件?【答案】(1) (2) (3)，或，或【解析】【详解】（1）设圆轨道允许的半径最大值为在圆轨道最高点：要使滑块恰好能到达点，即：从圆轨道最高点至点的过程：代入数据可得（2）滑块恰能水平击中靶板上的点，到运动的逆过程为平抛运动从到：代入数据可得：从弹射至点的过程：代入数据可得：（3）同理根据平抛规律可知：即或或7光滑水平面上放着质量mA=1kg的物块A与质量mB=2kg的物块B，A与B均可视为质点，A靠在竖直墙壁上，A、B间夹一个被压缩的轻弹簧(弹簧与A、B均不拴
11、接)，在A、B间系一轻质细绳，细绳长度大于弹簧的自然长度，用手挡住B不动，此时弹簧弹性势能EP=49J。如图所示，放手后B向右运动，绳在短暂时间内被拉断，之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道，其半径R=0.5m，B恰能到达最高点C取g=10m/s2，求:(1)B落地点距P点的距离（墙与P点的距离很远）(2)绳拉断后瞬间B的速度vB的大小(3)绳拉断过程绳对A所做的功W【答案】(1) S=1m (2)vB=5m/s (3)W=8J【解析】试题分析： （1）设B在绳被拉断后瞬间的速度为vB，到达C时的速度为vC，有（2分）（1分）s=vct （1分）解得s= 1m （1分）（2）（3分）代入数
12、据得 vB=5m/s （2分）（3） 设弹簧恢复到自然长度时B的速度为v1，有（2分）设绳断后A的速度为vA，取水平向右为正方向，有2分2分代入数据得W=8J （2分）考点：牛顿第二定律 平抛运动 机械能守恒 动能定理 动量守恒8如图所示，质量m=0.2kg小物块，放在半径R1=2m的水平圆盘边缘A处，小物块与圆盘的动摩擦因数1=0.8。圆心角为=37.半径R2=2.5m的光滑圆弧轨道BC与水平轨道光滑连接于C点，小物块与水平轨道的动摩擦因数为2=0.5。开始圆盘静止，在电动机的带动下绕过圆心O1的竖直轴缓慢加速转动，某时刻小物块沿纸面水平方向飞出（此时O1与A连线垂直纸面），恰好沿切线进入圆
13、弧轨道B处，经过圆弧BC进入水平轨道CD，在D处进入圆心为O3.半径为R3=0.5m光滑竖直圆轨道，绕过圆轨道后沿水平轨道DF向右运动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2，求： （1）圆盘对小物块m做的功；（2）小物块刚离开圆盘时A、B两点间的水平距离；（3）假设竖直圆轨道可以左右移动，要使小物块能够通过竖直圆轨道，求竖直圆轨道底端D与圆弧轨道底端C之间的距离范围和小物块的最终位置。【答案】（1）1.6J；（2）1.2m；（3）物块停离C位置处。【解析】（1）小物块刚滑出圆盘时： ，得到： 由动能定理得： ，得到： （2）物块切入圆弧面，由平
14、抛运动知识可得：在B处的竖直方向速度为，运动时间AB间的水平距离；（3）物块刚好通过圆轨道最高点E处： 由B到E点由动能定理得到： ，可得： 即DC之间距离不大于时物块可通过竖直圆，最后物块停止，由动能定理可得： 最后物块停离C位置处。故本题答案是：（1）1.6J；（2）1.2m；（3）物块停离C位置处点睛：把握题中的临界条件即摩擦力达到最大时物块即离开平台开始做平抛运动，然后结合题中给的条件求解待求量。9如图所示，质量m0.2kg的金属小球从距水平面h5.0 m的光滑斜面上由静止开始释放，运动到A点时无能量损耗，水平面AB是粗糙平面，与半径为R0.9m的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点，其中
15、圆轨道在竖直平面内，D为轨道的最高点，小球恰能通过最高点D，求：(g10 m/s2)(1)小球运动到A点时的速度大小；(2)小球从A运动到B时摩擦阻力所做的功；【答案】(1) 10m/s (2) 5.5 J【解析】【详解】（1）小球运动到A点时的速度为，根据机械能守恒定律可得 解得=10m/s.（2）小球经过D点时的速度为，则 解得 小球从A点运动到D点克服摩擦力做功为，则 解得 10如图所示，水平传送带以5m/s恒定速率顺时针转动，一质量m=0.5kg的小物块轻轻放在传送带上的A点，随传送带运动到B点，小物块从C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道（已知B、C在同一竖直线上），之后沿CD轨道作
16、圆周运动，离开D点后水平抛出，已知圆弧半径R=0.9m，轨道最低点为D，D点距水平面的高度h=0.8m，（，忽略空气阻力），试求： (1)小物块刚进入圆轨道时速度的最小值；(2)若要让小物块从D点水平抛出后能垂直碰击倾斜挡板底端E点，挡板固定放在水平面上，已知挡板倾角=60，传送带长度AB=1.5m，求物块与传送带间的动摩擦因数。【答案】(1)；(2)=0.4。【解析】【详解】(1)对小物块，在C点能够做圆周运动，由牛顿运动定律可得，则，即(2)小物块从D点抛出后，做平抛运动，则将小物块在E点的速度进行分解可得对小物块，从C到D有：；由于，小物块在传送带上一直加速，则从A到B：其中的解得=0.4
