高考物理培優(yōu)(含解析)之臨界狀態(tài)的假設(shè)解決物理試題及詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-04-05 04:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 脫離圓軌道，故上升到最高點(diǎn)的速度均位列零，最大高度相同為h，A正確；B．若h＝R，根據(jù)機(jī)械能守恒，甲乙丁都能上升到右側(cè)高度R處而不會(huì)越過(guò)圓弧的四分之一軌道，而丙圖中小球做斜上拋運(yùn)動(dòng)離開(kāi)軌道，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)還有水平的速度，最大高度小于R，B錯(cuò)誤；C．若，甲、丁兩圖中的小球不會(huì)脫離圓軌道，最高點(diǎn)的速度不為零，丙圖小球離開(kāi)軌道，最高點(diǎn)速度也不為零，乙圖離開(kāi)軌道，上升到最高點(diǎn)的速度為零，根據(jù)機(jī)械能守恒知，圖乙中小球到達(dá)的高度最大，故C正確；D．若，圖甲中小球到達(dá)的最大高度為2R，根據(jù)機(jī)械能守恒得，得最高點(diǎn)的速度為對(duì)于圖丙，設(shè)小球離開(kāi)軌道時(shí)的速度為v1，根據(jù)機(jī)械能守恒得，而到達(dá)最高點(diǎn)的速度v=v1cos60176。，聯(lián)立解得最高點(diǎn)的速度則兩球到達(dá)最高點(diǎn)的速度相等，根據(jù)機(jī)械能守恒得，甲、丙圖中小球到達(dá)的最大高度相等，故D正確；故選ACD?！军c(diǎn)睛】本題考查機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，通過(guò)機(jī)械能守恒定律建立方程分析不同情況下上升的最大高度；解題的關(guān)鍵在于丙圖的情況，小球離開(kāi)軌道做斜上拋運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)的速度不為0。8．如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，圓形管道半徑為，管道內(nèi)徑略大于小球直徑，且遠(yuǎn)小于，則下列說(shuō)法正確的是（ ）A．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度B．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度C．小球在水平線以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力D．小球在水平線以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力【答案】BC【解析】【詳解】AB．小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)屬于輕桿模型，小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為零，故A錯(cuò)誤，B正確；C．小球在水平線以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿半徑方向的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力，而內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無(wú)作用力，故C正確；D．小球在水平線以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿半徑方向的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，當(dāng)速度非常大時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁沒(méi)有作用力，此時(shí)外側(cè)管壁有作用力，當(dāng)速度比較小時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁有作用力，外側(cè)管壁對(duì)小球無(wú)作用力，故D錯(cuò)誤。故選BC。9．如圖所示,在光滑的圓錐頂用長(zhǎng)為 的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m的物體,圓錐體固定在水平面上不動(dòng),其軸線沿豎直方向,細(xì)線與軸線之間的夾角為 ,物體以速度v繞圓錐體軸線做水平勻速圓周運(yùn)動(dòng).（1）當(dāng) 時(shí),求繩對(duì)物體的拉力. （2）當(dāng) ,求繩對(duì)物體的拉力.【答案】(1) （2） 【解析】【分析】求出物體剛要離開(kāi)錐面時(shí)的速度，此時(shí)支持力為零，根據(jù)牛頓第二定律求出該臨界速度，當(dāng)速度大于臨界速度，則物體離開(kāi)錐面，當(dāng)速度小于臨界速度，物體還受到支持力，根據(jù)牛頓第二定律，物體在豎直方向上的合力為零，水平方向上的合力提供向心力，求出繩子的拉力；【詳解】當(dāng)物體恰好離開(kāi)錐面時(shí)，此時(shí)物體與錐面接觸但是沒(méi)有彈力作用，如圖所示：則：豎直方向：，水平方向：， 解得；（1）當(dāng)時(shí)，物體沒(méi)有離開(kāi)錐面時(shí)，此時(shí)物體與錐面之間有彈力作用，如圖所示：則在水平方向：，豎
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