2023届高考物理一轮复习训练：生活中的圆周运动解答题-竖直平面内圆周运动

高考一轮复习-生活中的圆周运动解答题 竖直面内圆周运动 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 绳模型基础题加提高题 1．如图所示，一轻质细绳与小球相连，一起在竖直平面内做圆周运动，小球质量m=0.6kg，球心到转轴的距离L=80cm，取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。 （1）若小球在最高点不掉下来，求其在最高点的最小速率； （2）若小球在最高点的速率v=4m/s，求绳子的拉力大小。 2．如图所示，斜面AB与竖直半圆轨道在B点圆滑相连，斜面倾角为θ=45°，半圆轨道的半径为2m，一小球从斜面下滑，进入半圆轨道，最后落到斜面上，当小球通过C点时，小球对轨道的压力为66N,小球的质量为3kg，g取10 m/s2试求： （1）小球通过C 点的速度为多大？ （2）小球从离开轨道到落到斜面所用的时间 3.如图所示，岳云同学用一根长，只能承受最大拉力的绳子，拴着一个质量为的小球，在竖直面内做圆周运动，已知转轴O离地，（g取10m/s2）求： （1）小球在最低点转动的速度v达到多少时才能使小球在到达最低点时绳子被拉断？ （2）此时绳断后，小球落地点与抛出点的水平距离是多少？ 4.如图所示，从A点以v0=4m/s的水平速度抛出一质量m=2kg的小物块（可视为质点），当物块运动至B点时，恰好沿切线方向进入固定粗糙圆弧轨道BC，且在圆弧轨道上做匀速圆周运动，经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面的长木板上，圆弧轨道C端切线水平，已知长木板的质量M=4kg，A、B两点距C点的高度分别为H=0.6m、h=0.15m，圆弧轨道半径R=0.75m，物块与长木板之间的动摩擦因数μ1=0.5，长木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1，g取10m/s2。求： （1）小物块运动至B点时速度v的大小？ （2）求小物块滑动至C点时对轨道的压力； （3）长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板。 杆模型基础题加提高题 1.如图所示，一长l=1m的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量m=1kg的小球。轻杆随转轴O在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，角速度，重力加速度g=10m/s2。求： （1）小球的线速度大小及向心加速度大小； （2）当小球位于最低点C与最高点A时，杆对小球的作用力FC、FA的大小之差。 2．如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为3mg，B通过最高点C时，对管壁下部的压力为0.75mg。求： （1）小球A在C点受到的向心力大小； （2）小球B在C点的角速度； （3）A、B两球落地点间的距离。 3．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R=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.如图所示，质量为600kg的汽车通过半径为25m的凹形桥面时，在最低点桥面对汽车支持力大小是车重的3.5倍，汽车可看作质点，重力加速度为g=10m/s2。 （1）求汽车在最低点时的速度大小； （2）如图所示，这辆汽车以同样大小的速度，通过半径为25m的拱形桥面的最高点，求此时汽车对桥面的压力大小。 2.如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台，接着以v=3m/s水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，A、B为圆弧两端点，其连线水平，已知圆弧半径为R=1.0m，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计，人与车一直没有分离，人和车这个整体可以看成质点。（计算中取g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求∶ （1）从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离S；     （2）人与车整体在A点时的速度大小和方向；     （3）若人与车整体运动到圆弧轨道最低点O时，速度为v'=8m/s，求此时对轨道的压力大小。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $