高考物理一轮复习 专题4-14 竖直面内或斜面内的圆周运动的杆模型千题精练.doc

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1、1 / 10【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 专题专题 4-144-14 竖直面内或斜面内竖直面内或斜面内的圆周运动的杆模型千题精练的圆周运动的杆模型千题精练一选择题1. （2018 北京密云质检）如图所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为 R，下列说法正确的是( )A甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力B乙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最

2、低点时，安全带一定给人向上的力C丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力D丁图中，轨道车过最高点的最小速度为gR【参考答案】.BC【名师解析】甲图中，由 mg=m 可知，当轨道车以一定的速度 v=通过轨道最高点时，座椅给人向上的力为零，选项 A 错误；乙图中，由 F-mg=m 可知，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力 F= mg+m，选项 B 正确；丙图中，由 F-mg=m 可知，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力 F= mg+m，选项 C 正确；由于过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，丁

3、图中，轨道车过最高点的最小速度可以为零，选项 D 错误。2v R2v R2v R2v R2v R2 / 102. (2017辽宁铁岭联考)飞机由俯冲到拉起时，飞行员处于超重状态，此时座椅对飞行员的支持力大于飞行员所受的重力，这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员四肢沉重，大脑缺血，暂时失明，甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受 9 倍重力的影响。g 取 10 m/s2，则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲、拉起的速度为 100 m/s 时，圆弧轨道的最小半径为( )图 10A.100 m B.111 mC.125 m D.250 m【参考答案】C3.(2017山东青岛期末) (多选)如图

4、11 所示，内壁光滑的大圆管，用一细轻杆固定在竖直平面内；在管内有一小球(可视为质点)做圆周运动。下列说法正确的是( )图 11A.小球通过最低点时，小球对圆管的压力向下B.小球通过最高点时，小球对圆管可能无压力C.细杆对圆管的作用力一定大于圆管的重力大小D.细杆对圆管的作用力可能会大于圆管和小球的总重力大小【参考答案】ABD4.（2018 合肥八中质检）如图所示，A 和 B 两个小球固定在一根轻杆的两端，A球的质量为 m，B 球的质量为 2m，此杆可绕穿过 O 点的水平轴无摩擦地转动。现使轻杆从水平位置由静止释放，则在杆从释放到转过 90的过程中，下列说法正确的是( )3 / 10AA 球的

5、机械能增加B杆对 A 球始终不做功CB 球重力势能的减少量等于 B 球动能的增加量DA 球和 B 球组成系统的总机械能守恒【参考答案】AD【名师解析】杆从释放到转过 90的过程中，A 球“拖累”B 球的运动，杆对 A球做正功，A 球的机械能增加，选项 A 正确，B 错误；杆对 B 球做负功，B 球的机械能减少，总的机械能守恒，选项 D 正确，C 错误。5. （2018 河南名校联考）太阳神车由四脚的支架吊着一个巨大的摆锤摆动，游客被固定在摆下方的大圆盘 A 上，如图所示摆锤的摆动幅度每边可达 120。6 台大功率的异步驱动电机同时启动，为游客创造 4.3 g 的加速度，最高可飞跃至 15 层楼

6、高的高空。如果不考虑圆盘 A 的自转，根据以上信息，以下说法中正确的是A当摆锤摆至最高点的瞬间，游客受力平衡B当摆锤摆至最高点时，游客可体验最大的加速度C当摆锤在下摆的过程中，摆锤的机械能一定不守恒D当摆锤上下摆动摆至最低点的过程中，游客一定处于超重体验中【参考答案】D6.(2016河南洛阳高三月考)如图所示，螺旋形光滑轨道竖直放置，P、Q 为对应的轨道最高点，一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，且能过轨道最高点 P，则下列说法正确的是( )A小球恰能过轨道最高点 P 的速度为零B轨道对小球不做功，小球在 P 点的角速度大于在 Q 点的角速度4 / 10C小球在 Q 点的向心加速度大于在

7、 P 点的向心加速度D小球在 Q 点对轨道的压力大于在 P 点对轨道的压力【参考答案】CD 【名师解析】小球在 P 点做圆周运动，至少重力提供向心力，故 mg，故 P 点速度不为零，A 错误；由于支持力始终与速度方向垂直，所以支持力不做功即轨道对小球不做功，仅有重力做功，小球机械能守恒，则 P 点的速度小于 Q 点速度，且 P 点的半径大于 Q 点的半径，所以小球通过 P 点的角速度小于通过 Q 点的，B 错误；根据 a得，小球在 P 点的向心加速度小于 Q 点的，故 C 正确；根据牛顿第二定律可知，小球在 P 点的向心力小于 Q 点的，而向心力是由重力与轨道对它的支持力提供，因此小球在 P

8、点的支持力小于 Q 点的，即小球对轨道的压力 P 点小于 Q 点的，故 D 正确。7.如图甲所示，轻杆一端固定在 O 点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为 R 的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为FN，小球在最高点的速度大小为 v，其 FNv2 图象如图乙所示。则( )A.小球在质量为aR bB.当地的重力加速度大小为R bC.v2c 时，在最高点杆对小球的弹力方向向上D.v22b 时，在最高点杆对小球的弹力大小为 2a【参考答案】A 5 / 108.(2016东区模拟)长为 L 的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内做圆周运动，

9、关于小球在最高点的速度 v，下列说法中正确的是( )A.当 v 的值为时，杆对小球的弹力为零B.当 v 由逐渐增大时，杆对小球的拉力逐渐增大C.当 v 由逐渐减小时，杆对小球的支持力逐渐减小D.当 v 由零逐渐增大时，向心力也逐渐增大【参考答案】ABD 9.(2016山西吕梁模拟)如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为 R，小球半径为 r，则下列说法正确的是( )A.小球通过最高点时的最小速度vming（Rr）B.小球通过最高点时的最小速度 vmin0C.小球在水平线 ab 以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力D.小球在水平线 ab 以上的管道中运动时，外侧

10、管壁对小球一定有作用力【参考答案】BC 【名师解析】在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于 0 时，内管对小球产生弹力，大小为 mg，故最小速度为 0，故 A 错误，B 正确；小球在水平线 ab 以下管道运动时，由于沿半径方向的合力提供小球做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，而内侧管壁对小球一定无作用力，故 C 正确；小球在水平线 ab 以上管道运动时，由于沿半径方6 / 10向的合力提供小球做圆周运动的向心力，可能外侧壁对小球有作用力，也可能内侧壁对小球有作用力，故 D 错误。10.(2016安徽芜湖高三月考)如图所示，长为 L 的轻杆，一端固定着

11、一个小球，另一端可绕光滑的水平轴转动，使小球在竖直平面内运动。设小球在最高点的速度为 v，则( )Av 的最小值为gLBv 若增大，此时所需的向心力将减小C当 v 由逐渐增大时，杆对球的弹力也逐渐增大D当 v 由逐渐减小时，杆对球的弹力也逐渐减小【参考答案】C 11(2016连云港六校联考)如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物 M，长杆的一端放在地面上通过铰链连接形成转动轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方 O 点处，在杆的中点 C 处拴一细绳，通过滑轮后挂上重物M，C 点与 O 点的距离为 L，现在杆的另一端用力，使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度 缓慢转至水平(转过了 90

12、角)下列有关此过程的说法中正确的是( )A重物 M 做匀速直线运动B重物 M 做变速直线运动C重物 M 的最大速度是 LD重物 M 的速度先减小后增大【参考答案】BC7 / 1012. 如图所示，在竖直放置的离心浇铸装置中，电动机带动两个支撑轮同向转动，管状模型放在这两个支承轮上靠摩擦带动，支承轮与管状模型间不打滑铁水注入之后，由于离心作用，铁水紧紧靠在模型的内壁上，从而可得到密实的铸件，浇铸时支承轮转速不能过低，否则，铁水会脱离模型内壁，产生次品已知管状模型内壁半径为 R，支承轮的半径为 r，重力加速度为 g，则支承轮转动的最小角速度 为A Bg RgR rC D2g R2gR r【参考答案

13、】B【名师解析】经过最高点的铁水要紧压模型内壁，临界情况是重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律，有：mg=m,解得：v=.支承轮与模型是同缘传动，边缘点线速度相等，故支承轮边缘点的线速度也为 v=.故支承轮转动的最小角速度 为：=v/r=，选项 B 正确。2v RgRgRgR r13. (2015湖南四校联考)如图所示,在粗糙水平板上放一个物体,使水平板和物体一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动,ab 为水平直径,cd 为竖直直径,在运动过程中木板始终保持水平,物块相对木板始终静止,则( )A. 物块始终受到三个力作用8 / 10B. 只有在 a、b、c、d 四点,物块受到合外力才指向圆

14、心C.从 a 到 b,物体所受的摩擦力先增大后减小D. 从 b 到 a,物块处于超重状态【参考答案】.D 二计算题1如图所示，质量 m2.0104 kg 的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为 60 m假定桥面承受的压力不超过 3.0105 N，则：(g 取 10 m/s2)(1)汽车允许的最大速度是多少？(2)若以(1)中所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？【参考答案】(1)10 m/s (2)1.0105 N【名师解析】如图甲所示，汽车驶至凹形桥面的底部时，所受合力向上，此时车对桥面的压力最大；如图乙所示，汽车驶至凸形桥面的顶部时，合力向下，此时车对桥面的

15、压力最小当汽车以 10 m/s 的速率经过凸形桥顶部时，因 10 m/s10 m/s，故在凸形桥最高点上不会脱离桥面，所以最大速度为 10 m/s.(2)汽车在凸形桥顶部时，由牛顿第二定律得mgFN2mv2 r解得 FN21.0105 N.由牛顿第三定律得，在凸形桥顶部汽车对桥面的压力为 1.0105 N，即为最小压力9 / 102游乐园的小型“摩天轮”上对称站着质量均为 m 的 8 位同学如图 4 所示，“摩天轮”在竖直平面内逆时针匀速转动，若某时刻转到顶点 a 上的甲同学让一小重物做自由落体运动，并立即通知下面的同学接住，结果重物掉落时正处在 c 处(如图)的乙同学恰好在第一次到达最低点

16、b 处时接到，已知“摩天轮”半径为 R，重力加速度为 g(人和吊篮的大小及重物的质量可忽略)求：图 4(1)接住前重物下落的时间 t；(2)人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度 v 的大小；(3)乙同学在最低点处对地板的压力 FN.(2)sR，由 v得 vgR(3)设最低点处地板对乙同学的支持力为 FN，由牛顿第二定律得 FNmgmv2 R则 FN(1)mg由牛顿第三定律得 FN(1)mg，方向竖直向下3. 如图所示,质量为 m 的小球置于正方体的光滑硬质盒子中,盒子的边长略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为 R 的匀速圆周运动,已知重力加速度为 g,空气阻力不计.问:(1) 要使

17、盒子在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则该盒子做匀速圆周运动的周期为多少?(2) 若盒子以(1)中周期的做匀速圆周运动,则当盒子运动到图示球心与 O 点位于同一水平面位置时,小球对盒子的哪些面有作用力?作用力为多大?10 / 10【参考答案】. (1) 2 (2) 对右侧面压力为 4mg,对下侧面压力为 mgR g(2) 设此时盒子的运动周期为 T,则此时小球的向心加速度为 an=224R T由(1) 知 g=22 04R T且 T=T0/2,由上述三式知 an=4g.设小球受盒子右侧面的作用力为 F,受上侧面的作用力为 FN,根据牛顿运动定律知在水平方向上:F=man=4mg,在竖直方向上:FN+mg=0,即 FN=-mg,因为 F 为正值、FN 为负值,由牛顿第三定律知,小球对盒子的右侧面和下侧面有作用力,分别为 4mg 和 mg.