第六章专题强化练6 平抛运动与圆周运动的综合应用练习2021-2022学年物理必修第二册人教版2019（word含解析）
文档属性
| 名称 | 第六章专题强化练6 平抛运动与圆周运动的综合应用练习2021-2022学年物理必修第二册人教版2019（word含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 63.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-29 04:27:17 | ||
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文档简介
第六章 圆周运动
专题强化练6 平抛运动与圆周运动的综合应用
非选择题
1.(2021云南昭通市直中学高一下第一次联考,)如图所示,竖直平面内的光滑圆弧形轨道半径为R,A端与圆心O等高,AD为与水平方向成45°角的斜面,B端在O的正上方,一个质量为m的小球在A点正上方某处由静止开始释放,自由下落至A点后进入圆弧形轨道并能沿圆弧形轨道到达B点,最后落到斜面上C点,且到达B处时小球对圆弧轨道的压力大小为3mg(忽略空气阻力,重力加速度大小为g)。求:
(1)小球到达B点时的速度v0的大小;
(2)小球从B点运动到C点所用的时间t;
(3)小球离开B后,距离斜面的最远距离d。
2.(2020北京朝阳外国语学校高一下期中,)如图所示,人骑摩托车做腾跃特技表演,沿曲面冲上高0.8 m顶部水平的高台,接着以v=3 m/s的水平速度离开高台,落至地面时,恰能无碰撞地从A点沿圆弧切线方向进入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑。A、B为圆弧两端点,其连线水平。已知圆弧半径为R=1.0 m,人和车的总质量为180 kg,特技表演的全过程中,阻力忽略不计。(计算中取g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)
(1)求从高台飞出至到达A点,人和车运动的水平距离s。
(2)若人和车运动到圆弧轨道最低点O时的速度v'= m/s,求此时对轨道的压力大小。
(3)求人和车从平台飞出到达A点时的速度大小及圆弧轨道对应的圆心角θ。
3.(2021四川南充高级中学高一期中,)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m的小球,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d后落地,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g。忽略手的运动半径和空气阻力。
(1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2。
(2)绳能承受的最大拉力为多大
(3)绳能承受的最大拉力与第(2)小问结果相同的情况下,改变绳长,使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应为多少 球抛出的最大水平距离为多少
答案全解全析
1.答案 (1)2 (2)4 (3)R
解析 (1)小球到达B点,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,有mg+FN=m
解得v0=2
(2)小球离开B点后做平抛运动,落到C点时,根据平抛运动规律得
tan 45°===
解得t=4
(3)小球离开B后,当垂直于斜面方向的速度为零时离斜面最远,沿垂直和平行斜面的方向分解v0,如图所示
则v=,小球垂直于斜面方向的加速度大小a=g cos 45°
离斜面的最远距离d=
解得d=R
2.答案 (1)1.2 m (2)7 740 N (3)5 m/s 106°
解析 (1)人和车从高台飞出至到达A点做平抛运动,竖直方向上有H=g
水平方向上有s=vt1
联立并代入数据解得t1=0.4 s,s=1.2 m。
(2)在圆弧轨道最低点O,由牛顿第二定律得N-mg=m
代入数据解得N=7 740 N
由牛顿第三定律可知,人和车在圆弧轨道最低点O对轨道的压力大小为7 740 N。
(3)人和车到达A点时,竖直方向的分速度vy=gt1=4 m/s
到达A点时的速度vA==5 m/s
设vA与水平方向的夹角为α,则sin α==,解得α=53°,所以θ=2α=106°。
3.答案 (1) (2)mg (3) d
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=gt2
水平方向:d=v1t
解得t=,v1=
球落地时的速度大小v2==
(2)设绳能承受的最大拉力大小为T,这也是球受到绳的最大拉力大小,球做圆周运动的半径为R=d
球在最低点有T-mg=
解得T=mg
(3)设绳长为l,绳断时球的速度大小为v3,绳能承受的最大拉力不变,球在最低点有T-mg=m
解得v3=
绳断后球做平抛运动,竖直位移为d-l,设水平位移为x,运动时间为t1,水平方向有x=v3t1
竖直方向有d-l=g
解得x=4
当l=时,x有最大值,xmax=d
专题强化练6 平抛运动与圆周运动的综合应用
非选择题
1.(2021云南昭通市直中学高一下第一次联考,)如图所示,竖直平面内的光滑圆弧形轨道半径为R,A端与圆心O等高,AD为与水平方向成45°角的斜面,B端在O的正上方,一个质量为m的小球在A点正上方某处由静止开始释放,自由下落至A点后进入圆弧形轨道并能沿圆弧形轨道到达B点,最后落到斜面上C点,且到达B处时小球对圆弧轨道的压力大小为3mg(忽略空气阻力,重力加速度大小为g)。求:
(1)小球到达B点时的速度v0的大小;
(2)小球从B点运动到C点所用的时间t;
(3)小球离开B后,距离斜面的最远距离d。
2.(2020北京朝阳外国语学校高一下期中,)如图所示,人骑摩托车做腾跃特技表演,沿曲面冲上高0.8 m顶部水平的高台,接着以v=3 m/s的水平速度离开高台,落至地面时,恰能无碰撞地从A点沿圆弧切线方向进入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑。A、B为圆弧两端点,其连线水平。已知圆弧半径为R=1.0 m,人和车的总质量为180 kg,特技表演的全过程中,阻力忽略不计。(计算中取g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)
(1)求从高台飞出至到达A点,人和车运动的水平距离s。
(2)若人和车运动到圆弧轨道最低点O时的速度v'= m/s,求此时对轨道的压力大小。
(3)求人和车从平台飞出到达A点时的速度大小及圆弧轨道对应的圆心角θ。
3.(2021四川南充高级中学高一期中,)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m的小球,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d后落地,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g。忽略手的运动半径和空气阻力。
(1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2。
(2)绳能承受的最大拉力为多大
(3)绳能承受的最大拉力与第(2)小问结果相同的情况下,改变绳长,使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应为多少 球抛出的最大水平距离为多少
答案全解全析
1.答案 (1)2 (2)4 (3)R
解析 (1)小球到达B点,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,有mg+FN=m
解得v0=2
(2)小球离开B点后做平抛运动,落到C点时,根据平抛运动规律得
tan 45°===
解得t=4
(3)小球离开B后,当垂直于斜面方向的速度为零时离斜面最远,沿垂直和平行斜面的方向分解v0,如图所示
则v=,小球垂直于斜面方向的加速度大小a=g cos 45°
离斜面的最远距离d=
解得d=R
2.答案 (1)1.2 m (2)7 740 N (3)5 m/s 106°
解析 (1)人和车从高台飞出至到达A点做平抛运动,竖直方向上有H=g
水平方向上有s=vt1
联立并代入数据解得t1=0.4 s,s=1.2 m。
(2)在圆弧轨道最低点O,由牛顿第二定律得N-mg=m
代入数据解得N=7 740 N
由牛顿第三定律可知,人和车在圆弧轨道最低点O对轨道的压力大小为7 740 N。
(3)人和车到达A点时,竖直方向的分速度vy=gt1=4 m/s
到达A点时的速度vA==5 m/s
设vA与水平方向的夹角为α,则sin α==,解得α=53°,所以θ=2α=106°。
3.答案 (1) (2)mg (3) d
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=gt2
水平方向:d=v1t
解得t=,v1=
球落地时的速度大小v2==
(2)设绳能承受的最大拉力大小为T,这也是球受到绳的最大拉力大小,球做圆周运动的半径为R=d
球在最低点有T-mg=
解得T=mg
(3)设绳长为l,绳断时球的速度大小为v3,绳能承受的最大拉力不变,球在最低点有T-mg=m
解得v3=
绳断后球做平抛运动,竖直位移为d-l,设水平位移为x,运动时间为t1,水平方向有x=v3t1
竖直方向有d-l=g
解得x=4
当l=时,x有最大值,xmax=d