素养培优课3 生活中的圆周运动-2021-2022学年新教材高中物理必修第二册【名师导航】同步Word练习(人教版)

素养培优课练习(三)　生活中的圆周运动 (教师用书独具) (建议用时：25分钟) 1．如图所示，用轻绳一端拴一小球，绕另一端O在竖直平面内做圆周运动。若绳子可能断，则运动过程中绳子最易断的位置是小球运动到(　　) A．最高点　　　　 B．最低点 C．两侧与圆心等高处 D．无法确定 B　[小球运动到最低点时，小球的速率最大，向心力方向为竖直向上，拉力F＝mg＋m，此处绳子受到的拉力最大，故最易断。选项B正确。] 2．一轻杆下端固定一质量为M的小球，上端连在轴上，并可绕轴在竖直平面内运动，不计空气阻力，在最低点给小球水平速度v0时，刚好能到达最高点，若小球在最低点的瞬时速度从v0不断增大，则可知(　　) A．小球在最高点对杆的作用力不断增大 B．小球在最高点对杆的作用力先减小后增大 C．小球在最高点对杆的作用力不断减小 D．小球在最高点对杆的作用力先增大后减小 B　[杆在最高点对小球的弹力既可能向上又可能向下，因此，小球刚好到达最高点时在最高点的速度为零。当最高点杆对小球的作用力为零时，重力提供向心力，由mg＝可知，临界速度v0＝。随着最低点的瞬时速度从v0不断增大，小球对杆的作用力先是方向向下减小到零，然后方向向上逐渐增大，故B正确。] 3．无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，铁水紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径为R，则下列说法正确的是(　　) A．铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上的 B．模型各个方向上受到的铁水的作用力相同 C．若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力提供向心力 D．管状模型转动的角速度ω最大为 C　[铁水是由于离心作用覆盖在模型内壁上的，模型对它的弹力和重力的合力提供向心力，选项A错误；模型最下部受到铁水的作用力最大，最上方受到的作用力最小，选项B错误；最上部的铁水如果恰好不离开模型内壁，则重力提供向心力，由mg＝mRω2，可得ω＝，故管状模型转动的角速度ω至少为，选项C正确，D错误。] 4. (多选)如图甲所示，一长为R的轻绳，一端系在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动，小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系如图乙所示，图线与纵轴的交点坐标为a，下列判断正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 A．利用该装置可以得出重力加速度，且g＝ B．绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线斜率更大 C．绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大 D．绳长不变，用质量较小的球做实验，图线与纵轴的交点坐标不变 CD　[小球在最高点，由牛顿第二定律得mg＋F＝m，解得v2＝＋gR，由题图乙知，纵轴截距a＝gR，解得重力加速度g＝，故A错误；由v2＝＋gR知，图线的斜率k＝，绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线的斜率更小，故B错误；绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大，故C正确；由v2＝＋gR知，纵轴截距为gR，绳长不变，则图线与纵轴的交点坐标不变，故D正确。] 5．质量为m的小球，用一条绳子系住在竖直平面内做圆周运动，小球到达最高点时的速度为v，到达最低点时的速度变为，则两位置处绳子所受的张力之差是(　　) A．6mg　　　　　 B．5mg C．4mg D．2mg A　[小球在最高点时，由牛顿第二定律可得 F1＋mg＝m，解得F1＝m－mg； 在最低点时，由牛顿第二定律得 F2－mg＝m， 解得F2＝mg＋m； 因此，F2－F1＝6mg，A正确。] 6．如图所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动。当小球运动到最高点时，瞬时速度v＝，L是球心到O点的距离，则球对杆的作用力是(　　) A．拉力，大小为mg B．压力，大小为mg C．0 D．压力，大小为mg B　[当只有重力提供向心力时，球对杆的作用力为零，所以mg＝m，解得v′＝。因为＜，杆对球的作用力是支持力，即mg－FN＝m，解得FN＝mg，由牛顿第三定律，球对杆的作用力是压力，故选B。] 7．(多选)如图所示，质量为M的物体内有光滑圆形轨道，现有一质量为m的小滑块沿该圆形轨道的竖直面做圆周运动，A、C为圆周的最高点和最低点，B、D与圆心O在同一水平线上。小滑块运动过程中，物体始终保持静止，关于物体对地面的压力N和地面对物体的摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．滑块运动到A点时，N＞Mg，摩擦力方向向左 B．滑块运动到B点时，N＝Mg，摩擦力方向向右 C．滑块运动到C点时，N>(M＋m)g，物体与地面间无摩擦力 D．滑块运动到D点时，N＝(M＋m)g，摩擦力方向向左 BC　[小滑块在A点时，小滑