以下是高一物理圆周运动高考难题及例题:
难题:
在竖直平面内有一个圆周,圆周的直径为2R,圆心处有一个电荷量为+Q的点电荷,质量为m的小物块从圆周的左侧A点无初速释放,沿圆周运动一周后又返回到A点。忽略所有摩擦和空气阻力,下列说法正确的是( )
A.小物块在圆周上运动的过程中,除受重力外还受到一个由+Q产生的指向圆心的电场力作用
B.小物块在圆周上运动的过程中,电场力对小物块做功为零
C.小物块在圆周上运动的过程中,电势能减少了零
D.小物块在圆周上运动到最高点时对圆心的最小压力为零
例题:
如图所示,在竖直平面内有一个半径为R的圆弧轨道,OA段是光滑的,AB段是粗糙的水平轨道,BC是半径为R的半圆形轨道。一个质量为m的小物块从A点由静止开始下滑,沿圆轨道运动一周后又返回到A点。重力加速度为g。求:
(1)小物块经过B点时对轨道的压力;
(2)小物块从A点滑到B点克服摩擦力所做的功。
对于难题:
小物块在圆周上运动的过程中,只受重力作用,在最低点时受到指向圆心的弹力,该弹力大于重力,其他位置弹力均指向轨道外侧。电场力始终不做功。电场力做功多少等于电势能的变化量,电场力不做功,所以小物块电势能不变。在最高点时支持力为零时,重力完全提供向心力,有:mg=mv²/R,由牛顿第三定律可知小物块对轨道的压力为零。因此正确答案为D。
对于例题:
(1)小物块经过B点时对轨道的压力为重力和弹力的合力提供向心力。根据牛顿第二定律有:N-mg=mv²/R,其中N为弹力,方向水平向右。解得N=3mg/2。由牛顿第三定律可知小物块对轨道的压力为3mg/2。方向水平向左。
(2)小物块从A点滑到B点克服摩擦力所做的功等于系统机械能的损失量。根据能量守恒定律有:mgR+Wf=0-0,其中Wf为摩擦力做的功。解得Wf=-2mgR。因此小物块从A点滑到B点克服摩擦力所做的功为-2mgR。
希望以上回答对您有所帮助。
以下是一道高一物理圆周运动高考难题及例题:
难题:一质量为m的物体,在半径为r的圆周上以恒定的速率v运动,某时刻物体的动量大小为p,方向沿切线方向,求此时刻物体的动能和动量的表达式?
例题:一质量为m的小球,在半径为R的竖直圆环内做圆周运动,某时刻小球位于环的最低点,此刻小球受到哪些力的作用?此刻小球的合力方向如何?此刻小球的动能和动量是多少?
解题过程:
1. 最高点时,小球受到重力、支持力和向心力三个力的作用。
2. 最低点时,小球受到重力、拉力(或绳的张力)两个力的作用。
3. 小球的合力方向指向圆心,大小为向心力大小。
4. 小球的动能表达式为E=mv²/2,动量表达式为p=mv。
以上就是高一物理圆周运动高考难题及例题的解答过程。
高一物理圆周运动高考难题
【例1】(2017全国高考理综,山东卷)一质量为$m$的小球,从离地面高为$H$处以初速度$v_{0}$开始下落,运动过程中受到大小恒定的空气阻力作用,小球最终静止在地面上,则小球在整个过程中:
A.重力势能减少了$mgH$
B.动能增大了$\frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
C.机械能减少了$mgH$
D.机械能减少了$\frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
【例2】(2019全国卷理综,天津卷)一质量为$m$的小球,从离地面高为$H$处以初速度$v_{0}$开始下落,运动过程中受到大小恒定的空气阻力作用,小球最终静止在地面上,则小球在整个过程中:
A.重力势能减少了$mgH$
B.动能增大了$\frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
C.机械能减少了$\frac{mv_{0}^{2}}{2}$
D.机械能减少了$\frac{1}{2}mv_{0}^{2} - mgh$
相关例题常见问题
圆周运动是高中物理的重点和难点之一,主要涉及线速度、角速度、向心加速度、向心力等概念,以及离心现象、向心力的来源和计算等问题。在高考中,圆周运动通常以选择题或计算题的形式出现,难度较大。常见问题包括:
1. 圆周运动的线速度方向、角速度方向和向心加速度方向如何判断?
2. 圆周运动的向心力来源是什么?如何计算向心力的大小?
3. 如何判断离心现象和向心现象?如何通过改变向心力的大小或方向来改变运动轨迹?
4. 圆周运动的周期和转速如何计算?它们与什么因素有关?
5. 如何应用向心力的公式进行计算和解题?
6. 如何通过受力分析来确定圆周运动的向心力和摩擦力的大小和方向?
7. 如何处理多半径圆周运动的问题?
8. 如何应用离心现象在实际生活中找到应用场景?
以上问题需要同学们在平时的学习中多加思考和练习,通过不断尝试和总结,提高自己的解题能力和思维能力。
