2023届高考物理一轮复习训练：生活中的圆周运动解答题-水平面内圆周运动

高考一轮复习-生活中的圆周运动解答题 水平面内圆周运动 运动模型 向心力的来源示意图 运动模型 向心力的来源示意图 圆锥摆 飞车走壁 飞机水平转弯 火车转弯 圆锥摆 1.长为L=6m米的细线，拴一质量为m=3千克的小球，一端固定于O点。让其在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图。求摆线与竖直方向的夹角为α=53o时：（g=10m/s2，sin53o=0.7，cos53o=0.6） （1）细线的拉力F； （2）小球运动的线速度的大小； （3）小球运动的角速度。 2．自动计数的智能呼啦圈深受健身爱好者的喜爱。智能呼啦圈腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆（长度可忽略不计）穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳，可简化为如图所示的模型。水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重（视为质点）在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向的夹角始终为37o，计数器显示1min内呼啦圈转过的圈数为30。配重运动过程中腰带可看作不动，已知配重的质量m=0.4kg，绳长L=0.5m，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53o=0.7，cos53o=0.6，π2=10，求： （1）该装置匀速转动的角速度大小； （2）细绳对配重的拉力大小T； （3）细绳悬挂点b到腰带中心a的距离s。 3．有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长为L=5m的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r=4.5m的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以某角速度匀速转动时，钢绳与转动轴在同一竖直平面内，钢绳与竖直方向的夹角为θ=37o。不计钢绳的重力。（重力加速度取g=10m/s2） （1）求此时转盘转动的角速度； （2）此时在飞椅上某位质量m=80kg的游客，他所受合力为多大？飞椅对他的作用力又是多大？ 4．如图所示，长为L=0.5m绳子（质量不计）下端连着质量为m=1kg的小球，上端悬于天花板上，当把绳子恰好拉直时，绳子与竖直线的夹角θ=37o，此时小球静止于光滑的水平桌面上，g=10m/s2，sin53o=0.7，cos53o=0.6。 （1）若小球转动起来对平台无压力，求的取值范围； （2）当球以做圆锥摆运动时，桌面受到的压力多大。 汽车转弯 1．公路上有一段弯道可以看成是半径为6m的圆弧，路面是水平的。一辆质量为2×103kg的小汽车在这段弯道上匀速行驶，已知轮胎与路面间的动摩擦因数为μ=0.6。为使汽车不发生侧滑，汽车的速度最大应不超过多少？当汽车以4m/s的速度匀速通过这段弯道，汽车受到的摩擦力多大？（可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力） 2．如图所示，水平面内某短道速滑训练场的测试区域由一段长为l=80m，左右两边界线、间宽为d=4m的直道和一段相同宽度的半圆环形弯道组成，半圆环形弯道两边界线DE、CE均以O点为圆心，其内侧边界圆半径r=4m。为确保安全，运动员训练时所允许的最大滑行速率为，在直道上变速滑行时所允许的最大加速度大小为，而在弯道上允许的最大加速度大小为。现要求运动员以最大速度由入口滑入测试区域，经历直道测试区域和半圆形弯道测试区后从出口离开便完成了一次测试。 （1）若要求运动员沿着测试道路的内侧边界线滑行完成测试，求运动员在弯道区域滑行的最大速度； （2）若要求运动员沿着测试道路的外侧边界线滑行完成测试，求运动员在直道区域运动的最短时间； （3）若某次测试中要求运动员能精准地由点滑入弯道区域，经圆周运动从点滑出弯道区域，求运动员在弯道区域运动的最短时间。（结果可保留根号和） 圆盘 1．如图一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s，盘面上距圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。求： （1）物体的线速度大小。 （2）小物体所受向心力的大小。 2．如图所示，小物块a的质量为3kg和小物块b的质量为1kg（均可视为质点）都放在水平圆盘上，a与转轴OO'的距离为2m，b与转轴OO'的距离为3m。小物块a与圆盘间的最大静摩擦力为物块a重力的0.1倍，小物块b与圆盘间的最大静摩擦力为物块b重力的0.2倍，重力加速度g取10m/s2。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，求小木块a和b都不与圆盘发生相对滑动， 圆盘转动的角速度取值范围。 3．如图所示，两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上，两者用长为0.2m的细绳连接，木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的0.1倍，A放在距离转轴0.2m处。整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动。开始时，绳恰好伸直但无弹力。已知两物块质量均为1kg。现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大。（结果可用根号表示） （1）如果A、B间没有绳子，判断哪一个物块先开始滑动； （