2011高考物理一轮复习典例精析课件：第五章 曲线运动 万有引力定律和航天.ppt

第五章 曲线运动 万有引力定律与航天 2. (2010·威海模拟)质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供,不含重力).今测得当飞机在水平方向的位移为l时,它的上升高度为h,求: (1)飞机受到的升力大小; (2)飞机在高度h处的动能 解析：(1)飞机水平速度不变l=v0t,y方向加速度恒定h=1/2at2,两式联立消去t即得a=2h/l2v02,由牛顿第二定律得F=mg+ma=mg（1+2h/gl2v02）. (2)在h处vt=at=2ah1/2=2hv0/l,Ek=1/2m(v02+vt2)= 1/2mv20(1+4h2/l2). 【点拨】(1)正确分析物体A、B的运动状态. (2)正确分析物体A向心力的来源. (3)正确分析角速度最大、最小时物体A的受力情况. 【解析】要使B静止，A必须相对于转盘静止，即具有与转盘相同的角速度．A需要的向心力由绳拉力和静摩擦力提供.角速度取最大值时，A有离心趋势，静摩擦力指向圆心O；角速度取最小值时，A有向心运动的趋势，静摩擦力背离圆心O． 对于B，FT=mg, 对于A，角速度取最大值时有FT+Ff=Mrω21, 解得ω1=6.5 rad/s. 角速度取最小值时有FT-Ff=Mrω22, 解得ω2=2.9 rad/s. 所以2.9 rad/s≤ω≤6.5 rad/s. 2. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动.当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是 ( ) A. 物体所受弹力增大，摩擦力也增大了 B. 物体所受弹力增大，摩擦力减小了 C. 物体所受弹力和摩擦力都减小了 D. 物体所受弹力增大，摩擦力不变 【解析】物体受重力、弹力、摩擦力三个力的作用，其中重力和摩擦力平衡，两者大小相等,弹力指向圆心提供向心力，有FN=mω2r,故弹力随角速度的增大而增大.故D正确. 【答案】D 例3.(2009·潍坊模拟)游乐场的过山车的运动过程可以抽象为如图所示模型.弧形轨道下端与圆轨道相接，使小球从弧形轨道上端A点静止滑下，进入圆轨道后沿圆轨道运动，最后离开.试分析A点离地面的高度h至少要多大，小球才可以顺利通过圆轨道最高点(已知圆轨道的半径为R，不考虑摩擦等阻力). 【点拨】确定临界条件→求出最高点的速度→根据机械能守恒→求出A点最小高度 【解析】由机械能守恒定律得： mgh＝2mgR＋1/2mv2 ① 在圆轨道最高处：mg＝mv20/R ② v＝v0 ③ 由①②③可得h＝5R/2. 3. 如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动.现给小球一初速度使它做圆周运动，图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是( ) ①a处为拉力，b处为拉力 ②a处为拉力，b处为推力 ③a处为推力，b处为拉力 ④a处为推力，b处为推力 A. ①②B. ①④C. ②③D. ②④ 【解析】小球在竖直平面内做圆周运动，在最低点时，小球受力除重力外，还受杆的作用力，只有杆对小球向上拉时，小球才能绕O点做圆周运动，故杆对小球只能是拉力.小球在最高点的速度大小不能确定，由前面分析可知，杆对小球可能是向下的拉力，也可能是向上的推力，故①②正确. 【答案】A 例.如图所示，某圆筒绕中心轴线沿顺时针方向做匀速圆周运动，筒壁上有两个位于同一圆平面内的小孔A、B，A、B与轴的垂直连线之间的夹角为θ，一质点(质量不计)在某时刻沿A孔所在直径方向匀速射入圆筒，恰从B孔穿出，若质点匀速运动的速度为v，圆筒半径为R．求圆筒转动的角速度. 【错解】圆筒转过的角度为φ=π+θ 对圆筒有φ=ωt，对质点有2R=vt， 解得ω=（θ+π）v/2R 【剖析】对于此类问题，往往涉及多解，故答案不唯一. 【正解】由于圆周运动的周期性，圆筒转过的角度可能为φ=θ+π+2nπ(n＝0,1，2…)对圆筒有φ=ωt对质点有2R=vt 解得：ω=[(2n+1)π+θ] v/2R (n＝0,1，2…) 【答案】 ω=[(2n+1)π+θ] v/2R (n＝0,1，2…) 第4节 万有引力与航天 例1. 据美联社报道,天文学家在太阳系的八大行星之外,又发现了一颗比地球小得多的新行星,而且还测得它绕太阳公转的周期约为288年.若把它和地球绕太阳公转的轨道都看成圆.问它与太阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍.(用根式表示) 【点拨】地球和新行星均绕太阳运转,应用开普