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高中物理圆周运动与动量综合问题题型总结精讲精练 - 图文

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30.(合肥月考)答案:(1)对小物块,由A到B有:v2y?2gh在B点tan.

?2?vyv1,

所以v1?3m/s

(2)对小物块,由B到O有:mgR(1?sin37)?2?12mv0?212mv2B,

其中vB?3?422?m/s?5m/s ,在O点

N?mg?m?v0R,

所以N=43N,由牛顿第三定律知对轨道的压力为N??43N\\(3)物块沿斜面上滑:

?2??mgsin53??1mgcos53?ma1\\所以a1?10m/s\\物块沿斜面上滑:mgsin53??1mgcos53?ma2

?0.5s \\小物块由最高点回到D点历时由机械能守恒知vc?vB?5m/s小物块由C上升到最高点历时t1?\\a1vct2?0.8s?0.5s?0.3s\\故SCD?vc2t1?212a2t2即SCD?0.98m

\\

2\\(4)小物块在传送带上加速过程:

?2mg?ma3, PA间的距离是SPA?v12a3?1.5m

v0 A B 239.(巢湖六中月考)答案 (1)每个小珠受重力mg和支持力N作用,小珠在θ处有:mgcos??N?mvR机械能守恒:,

即:

12mv2?mgR(1?cos?)得:N?(3cos??2)mg13,

对环分析得:T?2Ncos??Mg23T?Mg?2mg(3co?s?2co?)s当cos??,

2(即??arccos13?70.5)时:Tmin?Mg?23?mg

(2)由上面得到的N的表达式知,当cos??23时,N>0,为压力;只有当cos??时,N<0,为拉力,这是圆环上升的必

要条件。圆环上升的条件是T≤0,即:2Ncos?Mg?0临界状态为3cos??2cos??2M2m?0

上式有实根的条件为

mM?32

23.福建摸底解:(1)设滑离时小球喝滑块的速度分别为v1和v2,由动量守恒mv0?mv1?3mv2,

12mv02?12mv1?2123mv22,

得v1??12v02v032 v2?12v0 ,(2)小球过A点时沿轨道方向两者有共同速度v,沿切向方向

速度为v?

mv0?(m?3m)v12mv0?2123mv2?12得

mv?2v?v???v合?v0v?v?22?134v0

?V

,

tg??23,

25.河南月考解:(1)滑块A从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程中,机械能守恒,设其滑到底面的速度为v1,由机械能守恒定律有mAgh?V

12mAv1①,,解得:v1?22gh②,滑块A与B碰撞的过程,A、B系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有

12v1?122gh ④

共同速度设为v2,由动量守恒定律有mAv1?(mA?mB)v2③,解得:v2?(2)滑块A、B发生碰撞后与滑块C一起压缩弹簧,压缩的过程机械能定恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块A、B、C速度相等,设为速度v3,由动量定恒定律有: mAv1?(mA?mB?mC)v3⑤,v3?Epm?12(mA?mB)v2?2

15v1?152gh⑥,由机械能定恒定律有:

122(mA?mB?mC)v3⑦,

(3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块C脱离弹簧,设滑块A、B速度为v4,滑块C的速度为v5,分别由动量定恒定律和机械能定恒定律有:(mA?mB)v2?(mA?mB)v4?mCv5⑨,得:v4??1102gh,v5?2512(mA?mB)v2?212(mA?mB)v4?212mCv5⑩,解之

212gh(另一组解舍去)⑾,滑块C从桌面边缘飞出后做平抛运动:S?v5t⑿,H?gt2⒀,

2解得之:S?45Hh⒁

26.河北调研解:(1)设物块块由D点以初速vD做平抛,落到P点时其竖直速度为vy?2gRvy,vD?tan45?得

12vD?4m/s,平抛用时为t,水平位移为s,R?gt,s?vDt,得s?2R?1.6m在桌面上过B点后初速

2,v0?6m/s,加速度a?4m/s,减速到vD2,

BD间位移为s1?v0?vD2a12222?2.5m,则BP水平间距为s?s1?4.1m

22(2)若物块能沿轨道到达M点,其速度为vM,

12m2vM?2m2vD?m2gR轨道对物块的压力为FN,则,

FN?m2g?m2vMR2 解得FN?(1?2)m2g?0,

即物块不能到达M点。

释放

(3)设弹簧长为AC时的弹性势能为EP,物块与桌面间的动摩擦因数为?,释放m1时,EP??m1gsCB,

m2时,EP??m2gsCB?1212m2v0且m1?2m2,可EP?m2v0?7.2J,

22,

m2在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为Wf,

则EP?Wf?m2vD。可得W2f?5.6J

27.(开城月考)解:对小球下落到最低点过程,设克服摩擦力做功为Wf,由动能定理得:mg(H+R)-wf=12 mv2-0,从下落到第一

2次飞出达最高点设距地面高为h,由动能定理得:mg(H-h)-2wf= 0-0 ,解之得:h=v2g-H-2R=

1010=

-5-2×0.4=4.2m

设恰好能飞出n次,则由动能定理得:mgH-2nwf= 0-0,解之得:n=mgH2wf=

mgH1?2?2?mg?H?R??mv?2??gH2g?H?R??v2应取:n=6次

=6.25(次),

20.海南月考解析:对子弹和木块应用动量守恒定律:m?0?(m?M)?1 所以 ?1?4m/s对子弹、木块由水平轨道

到最高点应用机械能守恒定律,取水平面为零势能面,设木块到最高点时的速度为

12(m?M)?1?2v2, 有

122(m?M)?2?(m?M)g?2R ,所以 ?2?1216?40R,由平抛运动规律有:2R?gt S??2t

2解①、②两式有 S?4??10R?4R10,

2所以,当R = 0.2m时水平距离最大,最大值Smax = 0.8m。

6.(08天津)答案 (1)5 m/s ,(2)4 N〃s,(3)8 J解析(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mBg=mB

vc2R ①,

12mBvB2=

12mBvC2+2mBgR ②,代入数据得vB=5 m/s ③,

(2)设弹簧恢复到自然长度时B的速度为v1,取水平向右为正方向,有Ep=小为4 N〃s⑥

12mBv12④,I=mBvB-mBv1 ⑤,代入数据得I=-4 N〃s,其大

(3)设绳断后A的速度为vA,取水平向右为正方向,有mBv1=mBvB+mAvA ⑦ W=

12mAvA2 ⑧ ,代入数据得W=8 J ⑨

8.(08广东)答(1)0.8 m/s

2

(2)1.9 m0.695 m解(1)将N、P1看作整体,根据牛顿第二定律得:μ2mg=(M+m)a①

m/s2=0.8 m/s2 ②(2)设P1到达B点的速度为v,P1从A点到达B点的过程中,根据动能定

a=

? mg2M?m?12? mg24m?mmv2-

?0.4?105理有:mgR=

12mv02 ③,代入数据得v=5 m/s ④,因P1、P2质量相等且发生弹性碰撞,所以碰后P1、P2交换速度,即碰后P2

在B点的速度为:vB=5 m/s ⑤,设P2在C点的速度为vC,P2从C点到D点过程中根据动能定理得:-mgR=-

12mvC2 ⑥

代入数据得vC=3 m/s ⑦,P2从B点到C点的过程中,N、P1、P2作为一个系统所受合外力为零,系统动量守恒,设P2到达C点时N和P1的共同速度为v′.根据动量守恒定律得:mvB=mvC+(M+m)v′⑧,v′为滑板与槽的右端粘连前滑板和P1的共同速度.由动能定理-μ2mgL2=

12mvC2-

12mvB2 ⑨,μ2mgLN=

12(M+m)v′2

⑩,L2和LN分别为P2和滑板对地移动的距离,联立⑧⑨⑩得BC长度

l=L2-LN=1.9 m 滑板与槽粘连后,P1在BC上移动的距离为l1-μ1mgl1=0-mgR=μ2mgl210.答案:(1)212mv1

2

P2在D点滑下后,在BC上移动的距离l2

联立 得系统完全静止时P1与P2的间距Δl=l-l1-l2=0.695 m.

Rg,(2)22gR 解析:(1)粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动,竖直方向分运动为自由落体运动,有

2gt ①,解得 t?2R② 2g (2)设球A的质量为m,碰撞前速度大小为v1,把球A冲进轨道最低点时的重力势能定为0,由机械能守恒定律知

2R?1mv1?2mgR③,设碰撞后粘合在一起的两球速度大小为v2,由动量守恒定律知 mv1?2mv2④,飞出轨道后做平

22

抛运动,水平方向分运动为匀速直线运动,有 2R?v2t⑤,综合②③④⑤式得 v2?22gR

36.(12广东)36、解:(1)设连杆的水平位移为x 取水平向右的方向为正则:求导得:符mv?合图像b 当x=0时,A与连杆分离,此时:

V0=

①,AB相碰由动量守恒得:mv0=2mv

②,AB系

1212

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