1、考点12平抛与圆周运动组合问题的综合分析例 (17分)如图1所示，一小物块自平台上以速度v0水平抛出，刚好落在邻近一倾角为53的粗糙斜面AB顶端，并恰好沿该斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h0.032 m，小物块与斜面间的动摩擦因数为0.5，A点离B点所在平面的高度H1.2 m有一半径为R的光滑圆轨道与斜面AB在B点相切连接，已知cos 530.6，sin 530.8，g取10 m/s2.求：图1(1)小物块水平抛出的初速度v0是多少；(2)若小物块能够通过圆轨道最高点，圆轨道半径R的最大值解析(1)小物块自平台做平抛运动，由平抛运动知识得：vy m/s0.8 m/s(2分)由于物块恰好沿
2、斜面下滑，则tan 53(3分)得v00.6 m/s.(2分)(2)设小物块过圆轨道最高点的速度为v，受到圆轨道的压力为N.则由向心力公式得：Nmgm(2分)由动能定理得：mg(Hh)mg(RRcos 53)mv2mv(5分)小物块能过圆轨道最高点，必有N0(1分)联立以上各式并代入数据得：R m，即R最大值为 m(2分)答案(1)0.6 m/s(2) m(2015福建21)(19分)如图2所示为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，表面粗糙的AB段轨道与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切点A距水面的高度为H，圆弧轨道BC的半径为R，圆心O恰在水面一质量为m的游客(视为质
3、点)可从轨道AB的任意位置滑下，不计空气阻力图2(1)若游客从A点由静止开始滑下，到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点，OD2R，求游客滑到B点时的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf；(2)某游客从AB段某处滑下，恰好停在B点，又因受到微小扰动，继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道，求P点离水面的高度h.(提示：在圆周运动过程中任一点，质点所受的向心力与其速率的关系为F向m)答案(1)(mgH2mgR)(2)R解析(1)游客从B点做平抛运动，有2RvBtRgt2由式得vB从A到B，根据动能定理，有mg(HR)Wfmv0由式得Wf(mgH2mgR)(2)设OP与OB间夹角为，游客在P
4、点时的速度为vP，受到的支持力为N，从B到P由机械能守恒定律，有mg(RRcos )mv0过P点时，根据向心力公式，有mgcos NmN0cos 由式解得hR强化训练1(2015天津9(1) 半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圆盘边缘上一点在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速度v水平抛出时，半径OA方向恰好与v的方向相同，如图1所示若小球与圆盘只碰一次，且落在A点，重力加速度为g，则小球抛出时距O的高度h_，圆盘转动的角速度大小_.图1答案(n1,2,3，)解析小球做平抛运动，在竖直方向：hgt2在水平方向Rvt由两式可得h小球落在A点的过程中，OA转过的角度2nt(n1,
5、2,3，)由两式得(n1,2,3，)2一长l0.80 m的轻绳一端固定在O点，另一端连接一质量m0.10 kg的小球，悬点O距离水平地面的高度H1.00 m开始时小球处于A点，此时轻绳拉直处于水平方向上，如图1所示让小球从静止释放，当小球运动到B点时，轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂不计轻绳断裂的能量损失，取重力加速度g10 m/s2.求：图2(1)当小球运动到B点时的速度大小；(2)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面上的C点，求C点与B点之间的水平距离；(3)若OP0.6 m，轻绳碰到钉子P时绳中拉力达到所能承受的最大拉力断裂，求轻绳能承受的最大拉力答案(1)4 m/s(2)0.80 m(3)9 N解析(1)设小球运动到B点时的速度大小为vB，由机械能守恒定律得mvmgl解得小球运动到B点时的速度大小vB4 m/s(2)小球从B点做平抛运动，由运动学规律得xvBtyHlgt2解得C点与B点之间的水平距离xvB0.80 m(3)若轻绳碰到钉子时，轻绳拉力恰好达到最大值Fm，由牛顿定律得FmmgmrlOP由以上各式解得Fm9 N版权所有：高考资源网()