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1、第四章第 3 讲圆周运动2年高考模拟 31.(2017全国卷 n)如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直,一小物块以速度V从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度为g)导学号 21992273(B)2VA16gVC4g解析设轨道半径为 R,小物块从轨道上端飞出时的速度为2V1,由于轨道光滑,根据机械能守恒定律有mgx2R=;mV-;mV,小物块从轨道上端飞出后做平抛运动,对运动分解有:x=V1t,2R=:gt:求得x=A/-16R7T+2,因此当R2=0,即R=-时,x2,8g4g8g8g
2、2取得最大值,B 项正确,A、C、D 项错误。2.(2017江苏卷)如图所示,一小物块被夹子夹紧,夹子通过轻绳悬挂在小环上,小环套在水平光滑细杆上,物块质量为M到小环的距离为L,其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F。小环和物块以速度v向右匀速运动,小环碰到杆上的钉子P后立刻停止,物块向上摆动。整个过程中,物块在夹子中没有滑动。小环和夹子的质量均不计,重力加速度为go卜列说法正确的是导学号 21992274(D)百A.物块向右匀速运动时,绳中的张力等于 2F2v2C.物块上升的最大高度为g2F-MgL,MD.速度v不能超过B.小环碰到钉子P时,绳中的张力大于 2F解析物块向右匀速运动时,绳中的张
3、力等于物块的重力Mg因为 2F为物块与夹子间的最大静摩擦力,当物块向上摆动做圆周运动时,所需向心力大于Mg说明物块做匀速运动时所受的静摩擦力小于 2F,A 项错误;当小环碰到钉子P时,由于不计夹子的质量,因此绳中的张力等于夹子与物块间的静摩擦力,即小于或等于 2F,B 项错误;如果物块上升的最大高度不超过细杆,则根据机械能守恒可知,Mg、2M也即上升的最大高度h=-V1,C项错误;当物块向上摆动的瞬时,如果物块与夹子间的静摩擦力刚好为 2F,此时的速度v是最大v2F-MgL.一一速度,则 2F-Mg=此,解得丫=、/二一M,D 项正确。3.(2016全国卷 n)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在
4、天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点导学号 21992275(C)A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的动能一定小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度解析小球从释放到最低点的过程中,只有重力彳机功,由机械能守恒定律可得,mgL=;mv,v=42gL,绳长L越长,小球到最低点时的速度越大,A 项错误;由于P球的质量大于Q球的质量,由 EcnTm4 可知,不能确定两球动能的大小关系,B 项错误;在最低点,根v2据牛顿第二定律
5、可知,F-mg=HL,求得 F=3mg由于P球的质量大于Q球的质量,因此 C2项正确;由 a=2g 可知,两球在最低点的向心加速度相等,D 项错误。4.(2016 浙江理综)(多选)如图所示为赛车场的一个“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R=90m 的大圆弧和r=40m 的小圆弧,直道与弯道相切。大、小圆弧圆心 QO距离L=100nl 赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的 2.25 倍。假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动。要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大,重力加速度 g=10m/s:兀=3.14),则赛车|导学号 2199227
6、6(AB)A.在绕过小圆弧弯道后加速B.在大圆弧弯道上的速率为C.在直道上的加速度大小为D.通过小圆弧弯道的时间为解析因赛车在圆弧弯道上做匀速圆周运动,由向心力公式得CZ)2F=mR,则在大小圆弧弯道上的运动速率分别为30m/s,可知赛车在绕过小圆弧弯道后做加速运动,则 A、B 项正确;由几何关系得直道长度为=衽二Rr2=50/m,由运动学公式旅v2、=2ad,得赛车在直道上的加速度大小为 a=6.50m/s2,则 C 项错误;赛车在小圆弧弯道上运动时间 t=2=2.79s,则 D 项错误。3v小5.(2017陕西西安一模)(多选)如图所示,一质量为m的小球置于半径为R的光滑竖直圆轨道最低点A
7、处,B为轨道最高点,弹簧一端固定于圆心O点,另一端与小球拴接。已知弹簧的劲度系数k=mg原长L=2R,弹簧始终处于弹性限度内,若在A处给小球一水平初速R度V0,已知重力加速度为g,则导学号 21992277(CD)A.当VO较小时,小球可能会离开圆轨道B.若在aavo4gR小球就能做完整的圆周运动D.只要小球能做完整的圆周运动,则小球与轨道间最大压力与最小压力之差与 vo无关解析因为弹簧的劲度系数卜=m,原长L=2R所以小球始终会受到弹簧的弹力作用,R大小为F=k(LR)=kR=mg方向始终背离圆心,无论小球在CD以上的哪个位置速度为零,重力在沿半径方向上的分量都小于或等于弹簧的弹力(在CD以
8、下,轨道对小球一定有指向圆心的支持力),所以无论V0多大,小球均不会离开圆轨道,故 A、B 错误;小球在运动过程中只有重力做功,弹簧的弹力和轨道的支持力不做功,机械能守恒,当运动到最高点速度为零12时,在取低点的速度取小,有2mwn=2mgR所以只要VoVmm=平限小球就能做元整的圆周运动,故C正确;在最低点时,设小球受到的支持力为2V0+mR,运动到最高点时受到轨道的支持力最小,设为1212恒有,mv=2mgRF?mv,此时合外力提供向心力,有2联立解得N=mR4mg得压力之差AN=N-N=6mg与V。无关,故 D 正确。V20N,有N-kR-mg=mR,解得N=2mgN,设此时白速度为V,由机械能守2NkR+mg=mRV