高一物理 圓周運(yùn)動縱深例題解析

1、圓周運(yùn)動縱深例題解析 能力素質(zhì) 【例1】半徑為R的大圓盤以角速度旋轉(zhuǎn)，如圖401所示，有人站在圓盤邊緣的P點(diǎn)隨盤轉(zhuǎn)動，他想用槍擊中在圓盤中心的目標(biāo)O，若子彈的速度為v0，則 A槍應(yīng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)O射去B槍應(yīng)向PO的右方偏過角射去，而cosR/v0C槍應(yīng)向PO的左方偏過角射去，而tanR/v0D槍應(yīng)向PO的左方偏過角射去，而sinR/v0解析：子彈射出時同時參與兩個運(yùn)動：沿出射方向的勻速運(yùn)動和沿圓盤切線方向的勻速運(yùn)動，要求子彈射中O，它相對于地面運(yùn)動的速度應(yīng)沿PO方向如圖401所示，根據(jù)三角函數(shù)可得sinR/v0正確答案是D點(diǎn)撥：知道子彈在槍管中射出時已經(jīng)具有了與圓盤邊緣相同的線速度是解決本題的關(guān)鍵【

2、例2】如圖402所示，AB為豎直轉(zhuǎn)軸，細(xì)繩AC和BC的結(jié)點(diǎn)C系一質(zhì)量為m的小球，兩繩能承擔(dān)的最大拉力均為2mg，當(dāng)AC和BC均拉直時ABC90， ACB53，ABC能繞豎直軸AB勻速轉(zhuǎn)動，而C球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，求：(1)當(dāng)質(zhì)量為m的小球的線速度增大時，AC和BC哪條繩先斷？(BC1m)(2)一條繩被拉斷后，m的速率繼續(xù)增加，小球的運(yùn)動狀態(tài)會發(fā)生什么變化？點(diǎn)撥：(1)小球線速度增至BC剛被拉直時，可求得AC1.25mg線速度再增大些，TAC不變而TBC增大，BC線先斷；(2)BC線斷后，線速度繼續(xù)增大，小球m作離心運(yùn)動，AC與豎直軸的夾角增大，可以求得當(dāng)60時，TAC2mg，線速度再增

3、大，則AC即斷 點(diǎn)擊思維 【例3】在研究平拋物體運(yùn)動的實(shí)驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長為L1.25 cm若小球在平拋運(yùn)動中先后經(jīng)過的幾個位置如圖403的a、b、c、d所示則小球平拋的初速度的計算式為v0_(用L、g表示)，其值是_(取g9.8m/s2)解析：由圖可知，a、b、c、d四點(diǎn)沿水平方向距離相等因而平拋物體由a到b、b到c、c到d所用時間相等，v02L/t豎直方向上平拋物體作自由落體運(yùn)動，這四點(diǎn)依次相距L、2L、3L；由s將L0.0125 m、g9.8 m/s2代入可得v00.7 m/s點(diǎn)撥：(1)根據(jù)平拋運(yùn)動的兩個方向的分運(yùn)動的規(guī)律，利用逆向思維的特點(diǎn)推導(dǎo)出平拋初速

4、度v0的計算式(2)要注意克服那種認(rèn)為“小球的平拋是從a點(diǎn)開始的”這一思維定勢形成的錯誤判斷【例4】從傾角為的斜面上的A點(diǎn)，以不同初速度v1、v2(v1v2)沿水平方向拋出兩個小球，小球落到斜面前的瞬時速度方向與斜面的夾角分別為1、2，則 A12B12C12D無法確定解析：如圖404所示設(shè)小球拋出后經(jīng)t(s)落到斜面上，這時物體的瞬時速度方向與水平方向的夾角等于()，根據(jù)平拋物體的運(yùn)動式中為已知量，可見與初速度無關(guān)，為一不變量所以應(yīng)選C點(diǎn)撥：根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律，利用綜合發(fā)散的思維方法對該題中決定角大小的因素進(jìn)行綜合分析，得出與初速度無關(guān)的結(jié)論本題還可用綜合發(fā)散的思維方法將圖404中的小球落到斜

5、面前的瞬時速度v反向延長交于x軸的x/2處，再進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)同樣可以得出正確的判斷 學(xué)科滲透 【例5】飛行員從俯沖狀態(tài)往上拉時，會發(fā)生黑視，第一次是因為血壓降低，導(dǎo)致視網(wǎng)膜缺血，第二次是因為大腦缺血，問：(1)血壓為什么會降低？(2)血液在人體循環(huán)中所起的作用是什么？(3)為了使飛行員適應(yīng)這種情況，要在圖405所示的儀器中對飛行員進(jìn)行訓(xùn)練飛行員坐在一個做勻速圓周運(yùn)動的艙內(nèi)，要使飛行員運(yùn)動的向心加速度a向6g，則運(yùn)動的線速度為多少？(已知圓周半徑R20 m)解析：(1)當(dāng)飛行員往上加速時，血液處于超重狀態(tài)，視重增大，心臟無法像平常一樣運(yùn)輸血液，導(dǎo)致血壓降低(2)血液在循環(huán)中所起的作用為提供氧氣、營

6、養(yǎng)，帶走代謝廢物點(diǎn)撥：本題為生物、物理綜合題，考查超重、勻速圓周運(yùn)動、血液循環(huán)等知識點(diǎn)【例6】某城市的管道煤氣是水煤氣和焦?fàn)t煤氣混合而成的某住宅四樓(高約10m)一居民家廚房發(fā)生管道煤氣泄露爆炸事故，急救人員迅速趕到現(xiàn)場，護(hù)送傷員及煤氣中毒者去醫(yī)院搶救(1)生產(chǎn)水煤氣的化學(xué)方程式是_(2)管道煤氣致人中毒的主要原因是什么？(3)產(chǎn)生的高壓可摧毀門窗及屋內(nèi)其他設(shè)施，調(diào)查人員在損壞的窗外草地上發(fā)現(xiàn)飛得最遠(yuǎn)的玻璃碎片離該墻腳的距離為14 m，試估計氣體爆炸初期的速度(經(jīng)驗表明該速度約是玻璃碎片飛出時最大速度的100倍)解析：(1)生產(chǎn)水煤氣的化學(xué)方程式是CH2OCOH2(2)管道煤氣致人中毒的主要原

7、因是CO奪去人體血液里血紅蛋白中的氧，使人體組織處于缺氧狀態(tài)而中毒1.4 s，玻璃碎片飛出時的速度vs/t10m/s，所以氣體爆炸的初速度為1000m/s點(diǎn)撥：從現(xiàn)實(shí)生活出發(fā)，結(jié)合化學(xué)、生物、物理等知識來解決實(shí)際問題，充分體現(xiàn)了綜合試題的特點(diǎn) 高考巡禮 【例7】(2000年全國高考題)圖406為一空間探測器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個噴氣發(fā)動機(jī)，P1、P3的連線與空間一固定坐標(biāo)系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行，每臺發(fā)動機(jī)開動時，都能向探測器提供推力，但不會使探測器轉(zhuǎn)動開始時，探測器以恒定的速率v0向正x方向平動要使探測器改為向正x偏負(fù)y60的方向以原來的速率v0平動，則可 A

8、先開動P1適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間B先開動P3適當(dāng)時間，再開動P2適當(dāng)時間C開動P4適當(dāng)時間D先開動P3適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間解析：P1、P2、P3、P4都是噴氣式發(fā)動機(jī)，是利用噴氣的反作用力使探測器得到速度的從圖上看出，P1工作時，使探測器得到負(fù)x方向的速度，P4工作時，使探測器得到負(fù)y方向的速度，要使得探測器沿正x偏負(fù)y60的方向以原來的速率v0平動，這時的速度應(yīng)是探測器在正x方向的速度vx與負(fù)y方向的速度vy的合成，合速度的大小是v0，因而必須使正x方向速度減小到適量，使負(fù)y方向速度增加到適量，也就是開動P1適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間，選項A正確點(diǎn)撥：以空間探測器、噴氣發(fā)動機(jī)作為考查運(yùn)動的合成的載體，運(yùn)動方向的描述也與平面直角坐標(biāo)系相聯(lián)系，充分體現(xiàn)了注重考查能力、緊密聯(lián)系實(shí)際【例8】(1999年全國高考題)如圖407所示，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)給小球一初速度，使它在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，圖中a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對球的作用力可能是 Aa處為拉力，b處為拉力Ba處為拉力，b處為推力Ca處為推力，b處為拉力Da處為推力，b處為推力解析：a處一定為拉力小球在最低點(diǎn)時所需向心力沿桿由a指向圓心O，向心力是桿對小球的拉力與小球重力的合力，而重力方向豎直向