《（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 微專題31 豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動加練半小時（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 微專題31 豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動加練半小時（含解析）（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動 [方法點撥]　“拱橋”模型特點：下有支撐，上無約束；“繩－球”模型特點：下無支撐，上有約束；“桿－球”模型特點：下有支撐，上有約束. 1.(2018·湖北省荊州市質(zhì)檢)如圖1所示，在質(zhì)量為M的物體內(nèi)有光滑的圓形軌道，有一質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)沿圓軌道做圓周運(yùn)動，A與C兩點分別是軌道的最高點和最低點，B、D兩點與圓心O在同一水平面上.在小球運(yùn)動過程中，物體M靜止于地面，則關(guān)于物體M對地面的壓力FN和地面對物體M的摩擦力方向，下列說法正確的是(　　) 圖1 A.小球運(yùn)動到A點時，F(xiàn)N＞Mg，摩擦力方向向左 B.小球運(yùn)動到B點時，F(xiàn)N＝Mg，摩擦力方向向右 C

2、.小球運(yùn)動到C點時，F(xiàn)N＜(M＋m)g，地面對M無摩擦 D.小球運(yùn)動到D點時，F(xiàn)N＝(M＋m)g，摩擦力方向向右 2.如圖2所示，三個輪子的半徑均為R＝0.20m，且均由電動機(jī)驅(qū)動以角速度ω＝8.0rad/s逆時針勻速轉(zhuǎn)動，輪子的轉(zhuǎn)動軸在同一水平面上，軸心相距d＝1.6m，現(xiàn)將一塊均勻木板平放在輪子上，開始時木板的重心恰好在O2輪的正上方，已知木板的長度L＞2d，木板與輪子間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.16，則木板的重心恰好運(yùn)動到O1輪正上方所需的時間是(　　) 圖2 A.1sB.0.5sC.1.5sD.2s 3.(多選)(2018·廣東省揭陽一中月考)如圖3所示，將長為3L的輕桿穿

3、過光滑水平轉(zhuǎn)軸O，兩端分別固定質(zhì)量為2m的球A和質(zhì)量為3m的球B，A到O的距離為L.現(xiàn)使桿在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，當(dāng)球B運(yùn)動到最高點時，球B恰好對桿無作用力，兩球均可視為質(zhì)點，重力加速度為g.則球B在最高點時，下列說法正確的是(　　) 圖3 A.球B的速度大小為 B.球A的速度大小為 C.球A對桿的作用力大小為2.5mg D.水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力為3mg 4.如圖4所示，豎直環(huán)A半徑為r，固定在木板B上，木板B放在水平地面上，B的左右兩側(cè)各有一擋板固定在地上，B不能左右運(yùn)動，在環(huán)的最低點靜置一小球C，A、B、C的質(zhì)量均為m，現(xiàn)給小球一水平向右的瞬時速度v，小球會在環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動，為

4、保證小球能通過環(huán)的最高點，且不會使環(huán)在豎直方向上跳起(不計小球與環(huán)之間的摩擦阻力)，則瞬時速度v必須滿足(　　) 圖4 A.最小值2 B.最大值 C.最小值 D.最大值 5.(多選)如圖5甲所示，輕桿的一端固定在O點，另一端固定一小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動.小球運(yùn)動到最高點時，受到的彈力為F，速度大小為v，其F－v2圖象如圖乙所示，則(　　) 圖5 A.小球的質(zhì)量為 B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮? C.v2＝c時，小球?qū)U的彈力方向向下 D.v2＝2b時，小球受到的彈力與重力大小相等 6.(多選)(2018·遼寧省沈陽鐵路實驗中學(xué)模擬)某娛樂項目中，

5、參與者拋出一小球去撞擊觸發(fā)器，從而進(jìn)入下一關(guān).現(xiàn)在將這個娛樂項目進(jìn)行簡化，假設(shè)參與者從觸發(fā)器的正下方以速率v豎直上拋一小球，小球恰好擊中觸發(fā)器.若參與者仍在剛才的拋出點，沿A、B、C、D四個不同的光滑軌道分別以速率v拋出小球，如圖所示.則小球能夠擊中觸發(fā)器的可能是(　　) 7.(多選)(2019·福建省廈門市模擬)如圖6所示，兩根等長的細(xì)線拴著兩個小球在豎直平面內(nèi)各自做圓周運(yùn)動，某一時刻小球1運(yùn)動到自身軌道的最低點，小球2恰好運(yùn)動到自身軌道的最高點，這兩點高度相同，此時兩小球速度大小相同，若兩小球質(zhì)量均為m，忽略空氣阻力的影響，則下列說法正確的是(　　) 圖6 A.此刻兩根細(xì)線拉

6、力大小相同 B.運(yùn)動過程中，兩根線上拉力的差值最大為2mg C.運(yùn)動過程中，兩根線上拉力的差值最大為10mg D.若相對同一零勢能面，小球1在最高點的機(jī)械能等于小球2在最低點的機(jī)械能 答案精析 1.B　[小球在A點時，系統(tǒng)在水平方向不受力的作用，所以地面對M沒有摩擦力的作用，A項錯誤；小球在B點時，需要的向心力向右，所以M對小球有向右的支持力的作用，對M受力分析可知，由于小球?qū)有向左的壓力的作用，地面要對M有向右的摩擦力的作用，在豎直方向上，由于沒有加速度，M受力平衡，所以物體M對地面的壓力FN＝Mg，B項正確；小球在C點時，小球的向心力向上，所以物體M對小球的支持力要大于小球

7、的重力，故M受到的小球的壓力大于mg，那么M對地面的壓力就要大于(M＋m)g，系統(tǒng)在水平方向上不受力，則地面對M沒有摩擦力，C項錯誤；小球在D點和B點的受力類似，M對小球的彈力向左，則小球?qū)的彈力向右，則M受到地面的摩擦力方向向左，在豎直方向上，根據(jù)平衡條件知，F(xiàn)N＝Mg，D項錯誤.] 2.C　[輪子的線速度v＝Rω＝0.2×8m/s＝1.6m/s，木板的加速度a＝μg＝1.6m/s2，當(dāng)木板達(dá)到輪子線速度所經(jīng)過的位移x＝＝m＝0.8m＜1.6m，故木板先做勻加速直線運(yùn)動再做勻速直線運(yùn)動，勻加速直線運(yùn)動的時間t1＝＝s＝1s，位移為0.8m，則勻速直線運(yùn)動的位移x2＝(1.6－0.8) m

8、＝0.8m，勻速直線運(yùn)動的時間t2＝＝s＝0.5s，所以運(yùn)動的總時間t＝t1＋t2＝1.5s，故C正確，A、B、D錯誤.] 3.BD　[當(dāng)球B運(yùn)動到最高點時，球B恰好對桿無作用力，即重力恰好提供向心力，有3mg＝3m，解得v＝，故A錯誤；由于A、B兩球的角速度相等，則球A的速度大小v′＝，故B正確；球B到最高點時，對桿無作用力，此時球A受到的重力和拉力的合力提供其做圓周運(yùn)動的向心力，有F－2mg＝2m，解得F＝3mg，故C錯誤，D正確.] 4.D　[要保證小球能通過環(huán)的最高點，在最高點最小速度滿足mg＝m，對小球從最低點運(yùn)動到最高點的過程應(yīng)用機(jī)械能守恒得mv＝mg·2r＋mv02，可得小球

9、在最低點瞬時速度的最小值為，A、C錯誤；為了不會使環(huán)在豎直方向上跳起，則在最高點球有最大速度時，對環(huán)的壓力為2mg，滿足3mg＝m，從最低點到最高點由機(jī)械能守恒得mv＝mg·2r＋mv12，可得小球在最低點瞬時速度的最大值為，B錯誤，D正確.] 5.AD　[由題圖乙可知，當(dāng)v2＝b時，桿對球的彈力恰好為零，此時只受重力，重力提供向心力，mg＝m＝m，即重力加速度g＝，故B錯誤；當(dāng)v2＝0時，向心力為零，桿對球的彈力恰好與球的重力等大反向，F(xiàn)彈＝mg＝a，即小球的質(zhì)量m＝＝，故A正確；根據(jù)圓周運(yùn)動的規(guī)律，當(dāng)v2＝b時桿對球的彈力為零，當(dāng)v2＜b時，mg－F彈＝m，桿對球的彈力方向向上，當(dāng)v2＞

10、b時，mg＋F彈＝m，桿對球的彈力方向向下，v2＝c＞b，桿對小球的彈力方向向下，根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)U的彈力方向向上，故C錯誤；當(dāng)v2＝2b時，mg＋F彈＝m＝m，又g＝，F(xiàn)彈＝m－mg＝mg，故D正確.] 6.CD　[假設(shè)拋出點到觸發(fā)器的高度為h，小球恰好擊中觸發(fā)器時，根據(jù)動能定理有mgh＝mv2，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得，小球到達(dá)h高度處時，動能減為0，即速度為0.假設(shè)小球能上升到圓弧軌道最高點，則小球在最高點，滿足mg＋FN＝，解得v1＝，而根據(jù)能量守恒定律，到達(dá)h高度時小球的動能為0，前后不符，故A項錯誤；小球離開斜面后斜向上做斜拋運(yùn)動，由機(jī)械能守恒定律知，小球在同一高度具有相同

11、的動能，即速度大小相等，而B中小球豎直分速度小于v，故小球不能到達(dá)h高度，故B項錯誤；根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，小球上升到最高點時速度剛好等于零，可以擊中觸發(fā)器，故C項正確；小球在雙軌中做圓周運(yùn)動時，在最高點速度可以為0，因此可以擊中觸發(fā)器，故D項正確.] 7.CD　[題圖位置，球1加速度向上，處于超重狀態(tài)；球2加速度向下，處于失重狀態(tài)，故球1受到的拉力較大，故A錯誤；球1在最高點，有：F1＋mg＝m，球2在最低點，有：F2－mg＝m，兩個球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，設(shè)兩球在題圖位置的速度為v，因v1＜v＜v2，對球1：mv2＝mv12＋2mgR，對球2：mv2＝mv22－2mgR，聯(lián)立解得：F1＝m－5mg，F(xiàn)2＝m＋5mg，故F2－F1＝10mg，故B錯誤，C正確；兩個球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，而題圖位置兩個球的機(jī)械能相等，故兩個球的機(jī)械能一直是相等的，故D正確.] 6