《（优化探究）2016年高三物理一轮复习（课件+知能检测）第四章 曲线运动 万有引力与航天 章末专题突破》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（优化探究）2016年高三物理一轮复习（课件+知能检测）第四章 曲线运动 万有引力与航天 章末专题突破（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、圆周运动和平抛运动是两种典型的曲线运动 ， 圆周运动与平抛运动相结合的综合问题 ， 是高考的热点 ， 也是高考的重点 此类综合问题主要是水平面内的圆周运动与平抛运动的综合考查和竖直面内圆周运动与平抛运动的综合考查 圆周运动与平抛运动的综合问题 1 此类问题往往是物体先做水平面内的匀速圆周运动 ， 后做平抛运动 ， 有时还要结合能量关系分析求解 ， 多以选择题或计算题考查 2 解题关键 (1)明确水平面内匀速圆周运动的向心力来源 ， 根据牛顿第二定律和向心力公式列方程 (2)平抛运动一般是沿水平方向和竖直方向分解速度或位移 (3)速度是联系前后两个过程的关键物理量 ， 前一个过程的末速度是后一个
2、过程的初速度 水平面内的圆周运动与平抛运动的综合问题 【 典例 1】 (2014年珠海模拟 )如图所示 ， 在圆柱形房屋天花板中心 的细绳 ， 绳的下端挂一个质量为 已知绳能承受的最大拉力为 2小球在水平面内做圆周运动 ， 当速度逐渐增大到绳断裂后 ， 小球恰好以速度 到墙脚边 求： (1)绳断裂瞬间的速度 (2)圆柱形房屋的高度 规范解答 ( 1) 小球在绳断前瞬间受力如图所示： 由牛顿第二定律得： 竖直方向： 0 水平方向： n r L si n 解得 ： 2) 小球从抛出到落地 ， 由机械能守恒定律得 ： 12m m g 2m h1g114L 又 c 2， 则 60 H L c 13 x
3、 ， 如图所示 水平方向： x 竖直方向： 2R R 3 L 答案 ( 1) 3 ( 2) 13 3 L 1 此类问题有时物体先做竖直面内的变速圆周运动 ， 后做平抛运动 ， 有时物体先做平抛运动 ， 后做竖直面内的变速圆周运动 ， 往往要结合能量关系求解 ， 多以计算题考查 2 解题关键 (1)竖直面内的圆周运动首先要明确是 “ 轻杆模型 ” 还是 “ 轻绳模型 ” ， 然后分析物体能够到达圆周最高点的临界条件 (2)速度也是联系前后两个过程的关键物理量 竖直面内的圆周运动与平抛运动的综合问题 【 典例 2】 (2014年安庆模拟 )如图所示 ， 水平轨道上轻弹簧左端固定 ， 弹簧处于自然状
4、态时 ， 其右端位于 现用一质量 m 0.1 可视为质点 )将弹簧压缩后释放 ， 物块经过 16 m/s， 经过水平轨道右端 最后物块经轨道最低点 点 ， 若物块与水平轨道间的动摩擦因数 R 1.6 m， 的长度 l 3.1 m， 的竖直高度 h m， 取 g 10 m/(1)求物块到达 (2)判断物块经过 (3)求物块水平抛出的位移大小 规范解答 ( 1) 设物块到达 Q 点时的速度为 v 1 ，由动能定理得： m 12m 12m 解得： v 1 15 m /s ( 2) 设物块刚好经过圆周最高点，由牛顿第二定律得： v 4 m /s15 m /s 故物块能沿圆周轨道运动 ( 3) 设物块到
5、达半圆轨道最低点 A 时的速度 机械能守恒定律得： 12m 2 R 12m 点开始做平抛运动： h 12x 解得： x 8.5 m 答案 ( 1) 15 m /s ( 2) 见规范解答 ( 3) m 1 小明站在水平地面上 ， 手握不可伸长的轻绳一端 ， 绳的另一端系有质量为 甩动手腕 ， 使球在竖直平面内做圆周运动 当球某次运动到最低点时 ， 绳突然断掉 ， 球飞行水平距离 如图所示 已知握绳的手离地面高度为 d， 手与球之间的绳长为 d， 重力加速度为 (1)求绳断时球的速度大小 (2)问绳能承受的最大拉力多大 ？ 解析： ( 1) 设绳断后球飞行时间为 t，由平抛运动规律， 竖直方向 d
6、 34d 12 水平方向 d 联立解得 2 由机械能守恒定律，有12m 2m d 34d 解得 2 ( 2) 设绳能承受的最大拉力大小为 也是球受到绳的最大拉力大小 球做圆周运动的半径为 R 34d 由圆周运动向心力公式，在其圆周运动的最低点， 有 m T113由牛顿第三定律知绳能承受的最大拉力为113 答案： ( 1) 2 52 ( 2) 113 2 (2012年高考福建理综卷 )如图 ， 置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动 ， 当转速达到某一数值时 ， 物块恰好滑离转台开始做平抛运动 现测得转台半径 R 0.5 m 离水平地面的高度 H 0.8 m， 物块平抛落地过程水平位移的大小
7、 x 0.4 m 设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 ， 取重力加速度 g 10 m/ (1)物块做平抛运动的初速度大小 (2)物块与转台间的动摩擦因数 . 解析： ( 1) 物块做平抛运动， 在竖直方向上有 H 12 在水平方向上有 x v 0 t 由 式解得 v 0 1 m /s 答案： (1)1 m/s (2) 2) 物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有 F F F N m g 由 式解得 3 在娱乐节目中 ， 选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上 ， 小明和小阳观看后对此进行了讨论 如图所示 ， 他们将选手简化为质量 m 60 选手抓住绳由静止开始摆动 ， 此时绳与竖
8、直方向夹角 53 ， 绳的悬挂点 3 m 不考虑空气阻力和绳的质量 ， 浮台露出水面的高度不计 ， 水足够深 ， 取重力加速度 g 10 m/3 3 (1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小 F； (2)若绳长 l 2 m， 选手摆到最高点时松手落入水中 设水对选手的平均浮力 800 N， 平均阻力 700 N， 求选手落入水中的深度 d； (3)若选手摆到最低点时松手 ， 小明认为绳越长 ， 在浮台上的落点距岸边越远；小阳认为绳越短 ， 落点距岸边越远 ， 请通过推算说明你的观点 解析： ( 1) 选手下摆的过程由动能定理 得： m g l (1 c ) 12m F F (3 2c ) 1 0
9、80 N 由牛顿第三定律得选手对绳的拉力： F F 1 080 N 答案： (1)1 080 N (2)1.2 m (3)见解析 ( 2) 由动能定理得： H l c d ) ( d 0 解得： d H l c 1.2 m ( 3) 选手从最低点开始做平抛运动，则： x v t H l12x 2 l H l 1 c 当 lx 有最大值，解得： l 1.5 m 因此两人的看法均不正确，当绳子越接近 1.5 m 时，落点距岸边越远 4 (2014年宣城模拟 )如图所示 ， 一质量为 M 5.0 平板车的上表面距离地面高 h 0.8 m， 其右侧足够远处有一固定障碍物 m 2.0 以 8 m/ 同时
10、对平板车施加一水平向右 、 大小为 5 两者恰好相对静止 此时撤去恒力 F， 当平板车碰到障碍物 滑块水平飞离平板车后 ， 恰能无碰撞地沿圆弧切线从 并沿轨道下滑 已知滑块与平板车间的动摩擦因数 圆弧半径为 R 1.0 m， 圆弧所对的圆心角 106 .取 g 10 m/3 3 (1)平板车的长度 (2)障碍物 的水平距离 (3)滑块运动到圆弧轨道最低点 解析： ( 1) 滑块与平板车间的滑动摩擦力 m g ， 对滑块，由牛顿第二定律得： g 5 m /牛顿第二定律得： 3 m /块与平板车相对静止， 共 同速度 v ，则： v x1x2l l 4 m ( 2) 设滑块从平板车上滑出后做平抛运动的时间为 ： h 12 v 与圆弧左端 B 的水平距离： 1.2 m 答案： (1)4 m (2)1.2 m (3)86 N ( 3) 对滑块，从离开平板车到 C 点，由动能定理得： m g h m g R (1 c ) 12m 2m 点由牛顿第二定律得： 解得： 86 N 由牛顿第三定律得滑块运动到圆弧轨道最低点 C 时对轨道压力的大小为 86 N . 本小节结束 请按
