2023届高考物理一轮复习训练：生活中的圆周运动 竖直和水平圆周运动

高考一轮复习-生活中的圆周运动 竖直面内和水平面内圆周运动 1、 竖直平面内的圆周或圆弧运动 绳—球模型 杆—球模型 实例 如球与绳连接、沿内轨道运动的球等 如球与杆连接、球在内壁光滑的圆管内运动等 图示 最高点无支撑 最高点有支撑 最高点 受力特征 重力、弹力，弹力方向向下或等于零 重力、弹力，弹力方向向下、等于零或向上 受力示意图 力学特征 mg＋FN＝m mg±FN＝m 临界特征 FN＝0，vmin＝ 竖直向上的FN＝mg，v＝0 过最高点条件 v≥ v≥0 速度和弹力关系讨论分析 ①能过最高点时，v≥，FN＋mg＝m，绳、轨道对球产生弹力FN ②不能过最高点时，v<，在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道做斜抛运动 ①当v＝0时，FN＝mg，FN为支持力，沿半径背离圆心 ②当0<v<时，－FN＋mg＝m，FN背离圆心，随v的增大而减小 ③当v＝时，FN＝0 ④当v>时，FN＋mg＝m，FN指向圆心并随v的增大而增大 一、选择题 1． 如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（　　） A．车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来 B．人在最高点时对座位不可能产生压力 C．人在最低点时对座位的压力等于mg D．人在最低点时对座位的压力大于mg 2．如图所示，细线一端拴一个小球，另一端固定在O点，小球沿弧线ABC来回摆动，B点是悬线的最低点，则（　　） A．小球摆到B点时，速度为水平方向，加速度为零 B．小球摆到A点时，速度为零，且处于平衡状态 C．小球在整个运动过程中一定有一个位置处于平衡状态 D．小球摆到B点时，细线对小球的拉力最大 3．如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子C，O、C的距离为，把悬线另一端的小球A拉到跟悬点在同一水平面处无初速度释放，小球运动到悬点正下方，悬线碰到钉子瞬间（　　） A．小球的线速度突然增大为原来的2倍 B．小球的加速度突然增大为原来的2倍 C．小球受的拉力突然增大为原来的2倍 D．小球的向心力突然增大为原来的4倍 4．如图所示，轻杆的一端固定在O点，另一端固定一个小球，小球随轻杆在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动。则（　　） A．小球在运动过程中机械能守恒 B．小球在运动过程中加速度大小不变 C．小球运动到A点时，杆对小球作用力方向指向圆心 D．小球运动到C点时，杆对小球的作用力不可能为0 5．如图1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圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为，小球在最高点的速度大小为v，其 图像如图2所示，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．小球的质量为 B．轻杆的长度为 C．若小球质量不变，换用更长的轻杆做实验，图2中a点的位置不变 D．时，在最高点杆对小球的弹力大小为3b 6．如图所示，质量为m的小球置于内表面光滑的正方体盒子中，盒子的棱长略大于球的直径。某同学拿着这个盒子在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动，盒子在运动过程中不发生转动，已知重力加速度为g，盒子经过最高点A时与小球间恰好无作用力。以下说法正确的是（　　） A．该盒子做匀速圆周运动的周期为 B．该盒子做匀速圆周运动的线速度为 C．盒子经过与圆心O等高处的B点时，小球对盒子左壁的压力大小为mg D．盒子经过最低点C时与小球之间的作用力大小为mg 二、解答题 7．质量为m=2kg的木块，由水平光滑轨道滑向半径R=0.4m竖直半圆光滑轨道，到最高点C后，水平飞出，落在水平轨道上的B点处，如图所示，物块恰好能通过半圆轨道最高点C。（g=10m/s2） （1）求其水平位移； （2）求其着地速度的大小。 8．如图，一长为L的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球。轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为的匀速圆周运动，重力加速度。 （1）小球运动到最低点时，求杆对球的拉力大小； （2）小球运动到水平位置A时，求杆对球的向心力大小； （3）小球运动到最高点时，求杆对球的作用力。 9．如图所示，一个质量为0.4 kg的小球，以初速度v0从A点平抛出去，恰好从B点沿切线进入圆弧，经过圆弧后从D点射出，又恰好落到B点。已知圆弧半径R=2m，θ=60o，A与D高度差为h=2m，g=10m/s2。求： （1）v0的大小； （2）A、D的水平距离； （3）在D点时，小球对管壁的作用力。 2、 竖拱形桥和凹形桥 1.汽车在过凹凸路面时，都会做减速操作，如图A、B分别是一段凹凸路面的最高点和最低点，若把汽车视作质点，则下列说法正确的是（　　） A．汽车行驶到A点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使