江蘇省2022年高中物理學(xué)業(yè)水平測試復(fù)習(xí) 專題二 平拋運動與圓周運動綜合應(yīng)用（四）沖A集訓(xùn)

江蘇省2022年高中物理學(xué)業(yè)水平測試復(fù)習(xí) 專題二 平拋運動與圓周運動綜合應(yīng)用（四）沖A集訓(xùn)1(2018·鎮(zhèn)江學(xué)測模擬)如圖1所示，一質(zhì)量為M、半徑為R的光滑大圓環(huán)，用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)；套在大環(huán)上質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點)，從大環(huán)的最高點處由靜止滑下重力加速度為g.圖1(1)求小環(huán)滑到大環(huán)最低點處時的動能Ek；(2)求小環(huán)滑到大環(huán)最低點處時的角速度；(3)有同學(xué)認(rèn)為，當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點處時，大環(huán)對輕桿的作用力與大環(huán)的半徑R無關(guān)，你同意嗎？請通過計算說明你的理由2(2018·連云港學(xué)測模擬)如圖2所示，傾角為45°的直導(dǎo)軌與半徑為R的圓環(huán)軌道相切，切點為B，整個軌道處在豎直平面內(nèi)一質(zhì)量為m的小滑塊(可視為質(zhì)點)從導(dǎo)軌上的A處無初速度下滑進入圓環(huán)軌道接著小滑塊從圓環(huán)最高點D水平飛出，恰好擊中導(dǎo)軌上與圓心O等高的P點，不計一切阻力，重力加速度為g，求：圖2(1)滑塊運動到D點時速度的大小；(2)滑塊運動到最低點C時對軌道壓力的大?。?3)AC兩點的豎直高度3(2018屆南通學(xué)測模擬)中國女排在2016年奧運會上奪得冠軍如圖3所示為排球場地示意圖，排球場長18.0 m，寬9.0 m某運動員跳起將球垂直網(wǎng)面水平扣出，扣球點離地面的高度為2.45 m，離球場中線的水平距離為1.0 m，排球直接落到距端線3.0 m處的界內(nèi)排球的質(zhì)量為260 g，可視為質(zhì)點，空氣阻力不計取地面為零勢能面，重力加速度g10 m/s2，求：圖3(1)扣球時，排球水平飛出的速度大小v0；(2)排球落地前瞬間的機械能E；(3)排球落地前瞬間重力的功率P.4如圖4所示，一輛卡車沿平直公路行駛，司機發(fā)現(xiàn)障礙物后在A點開始剎車，卡車做勻減速直線運動，最終停在B點，開始剎車時，車身上距離路面高h處有一顆松動的零件(質(zhì)量為m)沿正前方水平飛出，落地點為C點已知剎車過程中卡車受到的阻力是其重力的k倍，零件初速度為v0，不計空氣阻力，重力加速度為g.圖4(1)求零件落地時重力的功率P；(2)若C在B的前方，求卡車開始剎車時速度v的范圍；(3)在(2)問所述情況下，求C、B間距離的最大值xm.答案精析1(1)2mgR(2)2 (3)見解析解析(1)根據(jù)動能定理得2mgREk0解得Ek2mgR(2)由公式Ekmv2得v2又vR得2(3)在最低點對小環(huán)由向心力公式有FNmgm得FN5mg由牛頓第三定律得大環(huán)受到的壓力F5mg設(shè)輕桿對大環(huán)的作用力為F則FMg5mg由牛頓第三定律知大環(huán)對輕桿的作用力為Mg5mg，說明大環(huán)對輕桿的作用力與大環(huán)半徑R無關(guān)2(1)(2)6mg(3)R解析(1)小滑塊從D點飛出后做平拋運動，水平速度為vD豎直方向Rgt2水平方向RvDt解得vD(2)小滑塊在最低點C時速度為v由機械能守恒定律得mv2mg·2RmvD2解得v根據(jù)牛頓第二定律得FCmgm解得FC6mg由牛頓第三定律得滑塊在最低點C時對軌道的壓力為6mg.(3)不計一切阻力，A到C過程滿足機械能守恒定律mghmv2，則hR.3(1)10 m/s(2)19.37 J(3)18.2 W解析(1)由題意知排球運動的水平位移為x7.0 m水平方向有xv0t豎直方向有hgt2聯(lián)立解得v010 m/s，t0.7 s(2)排球運動過程中機械能守恒，則Emghmv02解得E19.37 J(3)設(shè)排球落地前瞬間的速度在豎直方向的分量為vy，則vygt排球落地前瞬間重力的功率Pmgvy聯(lián)立解得P18.2 W.4(1)mg(2)v<2k(3)kh解析(1)零件做平拋運動，設(shè)運動時間為t，hgt2落地時，豎直方向的分速度vygt解得vy重力的功率Pmg·vy解得Pmg(2)設(shè)卡車質(zhì)量為M，剎車時加速度大小為a牛頓第二定律得kMgMa由勻變速直線運動規(guī)律有2axABv2解得xAB零件拋出的水平距離xACvt解得xACv由xAC>xAB，解得v<2k(3)C在B前方的距離xBCv(vk)2kh當(dāng)vk時，xBC有最大值解得xmkh.