曲線運(yùn)動(dòng)典型例題(精.選)

1、、選擇題1、一石英鐘的分針和時(shí)針的長(zhǎng)度之比為3 : 2,均可看作是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則（）A.分針和時(shí)針轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間之比為1 : 60B.分針和時(shí)針的針尖轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度之比為 40 : 1C.分針和時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比為12 : 1D.分針和時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的周期之比為 1 :62、有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺(tái)形表演臺(tái)的內(nèi)側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng).如圖所示中虛線圓表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h.下列說(shuō)法中正確的是（）A. h越高，摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力將越大B . h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大C. h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越大D . h越高，摩托車做圓周

2、運(yùn)動(dòng)的向心力將越大3、 A、B兩小球都在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球的軌道半徑是 B球的軌道半徑的2倍，A的轉(zhuǎn)速為30 r/min , B的轉(zhuǎn)速為I。百r/min ,則兩球的向心加速度之比為：（）A. 1: 1B , 6: 1C. 4: 1D. 2: 14、兩個(gè)質(zhì)量相同的小球 a、b用長(zhǎng)度不等的細(xì)線拴在天花板上的同一點(diǎn)并在空中同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則a、b兩小球具有相同的A.角速度B .線速度 C.向心力 D .向心加速度5、關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B .平拋運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化是不均勻的C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是線速度不變的圓周運(yùn)

3、動(dòng)D .做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受外力的合力做功不為零6、在水平面上轉(zhuǎn)彎的摩托車，如圖所示，提供向心力是A.重力和支持力的合力B .靜摩擦力C,滑動(dòng)摩擦力 D .重力、支持力、牽引力的合力ab為7、如圖所示，在粗糙水平板上放一個(gè)物體，使水平板和物體一起在豎直平面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)， 水平直徑，cd為豎直直徑，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中木板始終保持水平，物塊相對(duì)木板始終靜止，則（）A.物塊始終受到三個(gè)力作用B.只有在a、b、c、d四點(diǎn)，物塊受到合外力才指向圓心 word.C.從a到b,物體所受的摩擦力先減小后增大 態(tài)D.從b到a,物塊處于失重狀8、如圖所示，拖拉機(jī)后輪的半徑是前輪半徑的兩倍，A和B是前

4、輪和后輪邊緣上的點(diǎn)，若車行進(jìn)時(shí)輪與路面沒(méi)有滑動(dòng)，則 )word.A.A點(diǎn)和B點(diǎn)的線速度大小之比為1:2 B .前輪和后輪的角速度之比為2:C. 兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相等D. A點(diǎn)和B點(diǎn)的向心加速度相等9、用一根細(xì)線一端系一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，另一端固定在一光滑錐頂上，如圖所示，設(shè)小球在水平面內(nèi)作勻速圓周 運(yùn)動(dòng)的角速度為3,線的張力為T,則T隨3 2變化的圖象是()10、如圖所示，放于豎直面內(nèi)的光滑金屬細(xì)圓環(huán)半徑為 端系于球上，另一端系于圓環(huán)最低點(diǎn)，繩的最大拉力為R,質(zhì)量為m的帶孔小球穿于環(huán)上，同時(shí)有一長(zhǎng)為R的細(xì)繩一2mg.當(dāng)圓環(huán)以角速度3繞豎直直徑轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小球受三個(gè)力作用.則3可能為(二、計(jì)算題1

5、1、如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤上，沿半徑方向放置著用輕繩相連的質(zhì)量分別為2m, m的兩個(gè)小物體 A, B (均可視為質(zhì)點(diǎn))，A離轉(zhuǎn)軸r 1=20cm, B離轉(zhuǎn)軸r 2=40cm, A B與圓盤表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4,重力加速度g=10m/s2,求：(1)輕繩上無(wú)張力時(shí)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度3的范圍？(2) A、B與圓盤之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度3的最大值？(3) A、B與圓盤之間剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，燒斷輕繩，則 A B將怎樣運(yùn)動(dòng)?13、汽車試車場(chǎng)中有一個(gè)檢測(cè)汽車在極限狀態(tài)下的車速的試車道，試車道呈錐面(漏斗狀)，如圖所示.測(cè)試的汽車質(zhì)量m=1t,車道轉(zhuǎn)彎半徑 R=150m路面傾

6、斜角0 =45° ,路面與車胎的動(dòng)摩擦因數(shù)以為0.25,設(shè)路面與車胎的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，( g取10m/s2)求(1)若汽車恰好不受路面摩擦力，則其速度應(yīng)為多大？(2)汽車在該車道上所能允許的最小車速.14、如圖所示，輕桿長(zhǎng)為3L,在桿的A、B兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和球B,桿上距球 A為L(zhǎng)處的點(diǎn)O裝在光滑的水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，桿和球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，已知球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，球 B對(duì)桿恰好無(wú)作用力.求：(1)球B在最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì) A球的作用力大小.(20(2)若:B轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí) B的速度vb=V 5蕓，桿對(duì)球A和球B的作用力分別是多大？ A球?qū)U的作用力方向如何？15、如圖所示

7、，光滑桿 AB長(zhǎng)為L(zhǎng), B端固定一根勁度系數(shù)為 k、原長(zhǎng)為lo的輕彈簧，質(zhì)量為與彈簧的上端連接。 OO為過(guò)B點(diǎn)的豎直軸，桿與水平面間的夾角始終為0 o則：(1)桿保持靜止?fàn)顟B(tài)，讓小球從彈簧的原長(zhǎng)位置靜止釋放，求小球釋放瞬間的加速度大小的壓縮量4 11；(2)當(dāng)球隨桿一起繞 OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為12,求勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ；m的小球套在光滑桿上并a及小球速度最大時(shí)彈簧、如圖所示，兩繩系一質(zhì)量為0.1kg的小球，兩繩的另一端分別固定于軸的A、B兩處，上面繩長(zhǎng)2m,兩繩拉直時(shí)與軸的夾角分別為30°和45° ,問(wèn)球的角速度在什么范圍內(nèi)兩繩始終有張力？ ( g取10m/s 2

8、)參考答案、選擇題1、解：A、DX分針的周期為 T分= 1h,時(shí)針的周期為T時(shí)二12h,兩者周期之比為T分:T時(shí)=1: 12,故A錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤;27XrB、分針的周期為 T分=1h,時(shí)針的周期為 T時(shí)二12h,兩者周期之比為 T分：T時(shí)=1: 12,由v= T 研究得知，分 針的線速度是時(shí)針的18倍，故B錯(cuò)誤；2 nC、分針的周期為 T公=1h,時(shí)針的周期為 T時(shí)二12h,兩者周期之比為 T分:T時(shí)=1: 12,由3 = T研究得知，分針的角速度是時(shí)針的 12倍，故C正確； 故選C.2、解：A、摩托車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是重力mg和支持力F的合力，作出力圖.設(shè)圓臺(tái)側(cè)壁與豎直方向

9、的夾角為a,側(cè)壁對(duì)摩托車的支持力F=sin 口 不變，則摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力不變.故 A錯(cuò)誤.B、根據(jù)牛頓第二定律得 Fn=mT , h越高，r越大，F(xiàn)n不變，則v越大.故B正確.4 7T 2C、根據(jù)牛頓第二定律得Fn=m T r, h越局，r越大，F(xiàn)n不變，則T越大.故C正確.D、如圖向心力 Fn=mgcot a , m, a不變，向心力大小不變.故 D錯(cuò)誤.故選：BC/mg3、B4、A5、A6、B7、C8、B9、考點(diǎn)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)；向心力.分析：分析小球的受力，判斷小球隨圓錐作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力的大小，進(jìn)而分析丁隨3 2變化的關(guān)系，但是要注意的是，當(dāng)角速度超過(guò)某一個(gè)值的時(shí)候，小球會(huì)飄起來(lái)，離

10、開(kāi)圓錐，從而它的受力也會(huì)發(fā)生變化，T與3 2的關(guān)系也就變了.解答： 解：設(shè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng),錐面與豎直方向夾角為0,當(dāng)3=0時(shí)，小球靜止，受重力mgb支持力N和繩的拉力T而平衡，T=mgcos8 w 0,所以A項(xiàng)、B項(xiàng)都不正確； 3增大時(shí)，T增大，N減小，當(dāng)N=0時(shí)，角速度為3 0.當(dāng)0時(shí)，由牛頓第二定律得， Tsin 0 Ncos 0 =mw 2Lsin 0 ,Tcos 0 +Nsin 0 =mg解得 T=mo 2Lsin 2 0 +mgcos 0 ；當(dāng)3 >3 0時(shí)，小球離開(kāi)錐子，繩與豎直方向夾角變大，設(shè)為0,由牛頓第二定律得 Tsin 0 =mw 2Lsin 0 ,所以 T=mLw 2,可

11、知T- 3 2圖線的斜率變大，所以 C項(xiàng)正確，D錯(cuò)誤. 故選：C.點(diǎn)評(píng)：本題很好的考查了學(xué)生對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析，在轉(zhuǎn)的慢和快的時(shí)候，物體的受力會(huì)變化，物理量之間的關(guān)系也就會(huì)變化. 10、考點(diǎn)：向心力；牛頓第二定律. 專題：牛頓第二定律在圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用.分析：因?yàn)閳A環(huán)光滑，所以這三個(gè)力肯定是重力、環(huán)對(duì)球的彈力、繩子的拉力，細(xì)繩要產(chǎn)生拉力，繩要處于拉升狀態(tài)，根據(jù)幾何關(guān)系及向心力基本格式求出剛好不受拉力時(shí)的角速度，此角速度為最小角速度，只要大于此角速度就受三個(gè)力. 解答： 解：因?yàn)閳A環(huán)光滑，所以這三個(gè)力肯定是重力、環(huán)對(duì)球的彈力、繩子的拉力，細(xì)繩要產(chǎn)生拉力，繩要處于 拉升狀態(tài)，根據(jù)幾何關(guān)系可知，此

12、時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角為60。，當(dāng)圓環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小球繞豎直軸做圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由三個(gè)力在水平方向的合力提供，其大小為：F=mco 2r,根據(jù)幾何關(guān)系，其中 r=Rsin60 一定，所以當(dāng)角速度越大時(shí)，所需要的向心力越大，繩子拉力越大，所以對(duì)應(yīng)的第一個(gè)臨界條件是小球在此位置剛好不受拉力，此時(shí)角速度最小，需要的向心力最小，對(duì)小球進(jìn)行受力分析得： Fmin=2mgsin60 ° ,即 2mgsin60 ° =mw min Rsin60 °解得：3 min= J R .當(dāng)繩子拉力達(dá)到 2mg時(shí)，此時(shí)角速度最大，對(duì)小球進(jìn)行受力分析得： 豎直方向： Nsin30 °(

13、 2mg) sin30 ° mg=0水平方向： Ncos30 + (2mg) cos30 =m 血小兩解得：3 max= ' | 故AC比昔誤，B正確； 故選：B.點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式的應(yīng)用以及同學(xué)們受力分析的能力，要求同學(xué)們能找出臨界狀態(tài)并結(jié)合幾何關(guān)系解題，難度適中. 二、計(jì)算題11、考點(diǎn)：向心力.專題：勻速圓周運(yùn)動(dòng)專題.分析：(1)當(dāng)小球的加速度為零時(shí)，速度最大，結(jié)合平衡求出彈簧的壓縮量.(2)根據(jù)牛頓第二定律求出小球做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)距離B點(diǎn)的距離，求出此時(shí)小球的動(dòng)能，結(jié)合最高點(diǎn)的動(dòng)能，運(yùn)用動(dòng)能定理求出桿對(duì)小球做功的大小. 解答： 解：(1)當(dāng)小球加速度為零

14、時(shí)，速度最大，此時(shí)受力平衡，則有：mgsin 0 =kAl1,解得彈簧的壓縮量為：I= k-= _100 "U， 口(2)當(dāng)桿繞OO軸以角速度3 0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)小球距離 B點(diǎn)L0,此時(shí)有：word.-|inetanB F?？?1匚口5 9word.Etn=T-10( nlcos 6 )"二l§Lsin°此時(shí)小球的動(dòng)能為：K0 204.跖廣m( nLeg HJ二mgLsin +卬v J小球在最高點(diǎn)a離開(kāi)桿瞬間的動(dòng)能為：KA 2 ay 后2 y .根據(jù)動(dòng)能定理有：W mg (L-l ) sin 0=國(guó)-3,5 r . c , 12解得：w與2y.答：(1)

15、當(dāng)桿保持靜止?fàn)顟B(tài)，在彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，靜止釋放小球，小球速度最大時(shí)彈簧的壓縮量li為0.06m；(2)保持3 0不變，小球受輕微擾動(dòng)后沿桿上滑，到最高點(diǎn)一上 以鼻sLsinS+右心2A時(shí)其沿桿對(duì)其所做的功 皿42 y點(diǎn)評(píng)：本題考查了動(dòng)能定理、胡克定律與圓周運(yùn)動(dòng)的綜合，知道小球做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靠徑向的合力提供向心力，由靜 止釋放時(shí)，加速度為零時(shí)速度最大，難度適中.12、考點(diǎn)：向心力.專題：勻速圓周運(yùn)動(dòng)專題.分析： (1)由題意可知當(dāng)細(xì)線上沒(méi)有張力時(shí)，B與盤間的靜摩擦力沒(méi)有達(dá)到最大靜摩擦力，故由靜摩擦力充當(dāng)向心力，由向心力公式可求得角速度；(2)當(dāng)A、B所受靜摩擦力均達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，圓盤的角速度達(dá)

16、到最大值3m,超過(guò)3 m時(shí)，A、B將相對(duì)圓盤滑動(dòng).分別對(duì)兩個(gè)物體，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式列式，即可求得最大角速度.(3)根據(jù)離心的知識(shí)分析燒斷細(xì)線后A B的運(yùn)動(dòng)情況.解答： 解：(1)當(dāng)B所需向心力FBFfmax時(shí)，細(xì)線上的張力為 0,即：m32r2心mg,解得： 即當(dāng)V10rad/s5細(xì)線上不會(huì)有張力.(2)當(dāng)A、B所受靜摩擦力均達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，圓盤的角速度達(dá)到最大值3m,超過(guò)3 m時(shí)，A、B將相對(duì)圓盤滑動(dòng).設(shè)細(xì)線中的張力為 Ft.根據(jù)牛頓第二定律得：2對(duì) A: 2 a mg FT=2miw mr 1對(duì) B：心 mg+Fr=mw m2r2,得 co m=-二 rad/s(3)燒斷細(xì)

17、線時(shí)，A做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力FA=2mw m2r1=0.6mg,又最大靜摩擦力為 0.4mg ,則A做離心運(yùn)動(dòng).B此時(shí)所需向心力 FB=mw m2r2=0.6mg ,大于它的最大靜摩擦力0.4mg ,因此B將做離心運(yùn)動(dòng).答：(1)若細(xì)線上沒(méi)有張力，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度3應(yīng)滿足的條件是3 <3.7 rad/s .(2)欲使A、B與圓盤面間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為4.0 rad/s .(3) A都做離心運(yùn)動(dòng).點(diǎn)評(píng)：對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，分析受力情況，確定向心力由什么力提供是解題的關(guān)鍵.本題還要抓住物體剛要滑動(dòng)的臨界條件：靜摩擦力達(dá)到最大值.13、解：（1）汽車恰好不受路面摩擦力

18、時(shí)，由重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：Ntan S r解得:v=二.二.一 :二工一-'（2）當(dāng)車道對(duì)車的摩擦力沿車道向上且等于最大靜摩擦力時(shí)，車速最小，根據(jù)牛頓第二定律得:Nsin 0 fcosNcos 0 +fsin 0 mg=0 f= a N_ j產(chǎn)in 9 - U eg8解得：Y" cos 9 4- fl sin010X150 X (J- - -30B/S1+0- 25答：（1）若汽車恰好不受路面摩擦力，則其速度應(yīng)為38.7m/s ;（2）汽車在該車道上所能允許的最小車速為30m/s .14、解：（1）球B在最高點(diǎn)時(shí)速度為 V0,有2 _ _ VD 哈,得:因?yàn)锳 B兩球的角速度相等，根據(jù) v=rco知,窕L此時(shí)球 A的速度為：（苧設(shè)此時(shí)桿對(duì)球 A的作用力為 Fa,則F a mg=m L解得：FA=1.5mg（2）若球B轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí) B的速度vb=解得：FB=3.6mg1國(guó)陛L > L此時(shí)A球的速度va=2vb=2丫 5 ,則“ 4名L則桿對(duì)A