2024届高考物理一轮复习专题：第23讲 生活中的圆周运动-绳模型

生活中的圆周运动-绳模型 1、 竖直平面内的圆周或圆弧运动 绳—球模型 实例 如球与绳连接、沿内轨道运动的球等 图示 最高点无支撑 最高点 受力特征 重力、弹力，弹力方向向下或等于零 受力示意图 力学特征 mg＋FN＝m 临界特征 FN＝0，vmin＝ 过最高点条件 v≥ 练习： 1．质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，如图所示，经过最高点而不脱离轨道的速度临界值是v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力值是（　　） A．0 B． mg C．3mg D．5mg 2．m为在水平传送带上被传送的小物体（可视为质点），A为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮半径为r，传送带与皮带轮间不会打滑，当m可被水平抛出时（　　） A． 皮带的最小速度为 B．皮带的最小速度为 C．A轮每秒的转数最少是 D．A轮每秒的转数最少是 3．如图所示，某同学利用轻绳和小球制作“拉线飞轮”，他将质量为m的小球系于轻绳的中间，两手水平握住绳的两端，使两手之间的距离与手到小球的距离相等，现在使小球在竖直面内以两手连线为轴做圆周运动，当小球在最高点的速率为v时，轻绳上拉力为零。则小球运动到最高点的速率为2v时，轻绳中的拉力为小球重力的多少倍（　　） A． B．2 C. D．3 4．乘坐游乐场的过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动，如图所示，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，若没有保险带，人一定会掉下去 B．人在最高点时，对座位仍可能产生压力，但压力一定小于mg C．人在最低点时，处于失重状态 D．人在最低点时，对座位的压力大于mg 5．如图，一质量为的小球通过长为的轻绳悬挂在钉子O上，用锤子敲击小球，使小球获得水平初速度v，已知轻绳能承受的最大拉力为，g取，空气阻力不计，欲使小球在竖直面内做完整的圆周运动，小球的初速度v大小可能为（　　）    A． B． C． D． 6．如图甲，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动。如图乙，一件小衣物（可理想化为质点）质量为m，滚筒半径为R，角速度大小为，重力加速度为g，a、b、c分别为小衣物经过的最高位置、最低位置和圆心等高处。下列说法正确的是（　　）    A．衣物转到a位置时的脱水效果最好 B．衣物转到b位置时的脱水效果最好 C．衣物转到c位置时的脱水效果最好 D．衣物转到三个位置的脱水效果一样 7．如图所示，杂技演员在表演“水流星”的节目时，盛水的杯子经过最高点杯口向下时，水也不洒出来。关于杯子经过最高点时水的受力情况，下列说法正确的是（   ） A．水处于失重状态，不受重力的作用 B．水受一对平衡力的作用，合力为0 C．由于水做圆周运动，因此必然受到重力和向心力的作用 D．杯底对水的作用力可能为0 8．细线的一段固定于O点，在O点的正下方钉一个钉子。如图所示，小球从一定高度摆下，当细线与钉子相碰时，以下说法正确的是（　　） A．小球的线速度突然变大 B．小球的角速度突然变小 C．细线上的拉力突然变大 D．小球的加速度突然变小 9．小明同学的质量为m（视为质点），他在荡秋千时，A和B分别为其运动过程中的最低点和最高点，如图所示。两根秋千绳均长为L，小明运动到A位置时的速度大小为v，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，不计秋千绳受到的重力，下列说法正确的是（   ） A．在B位置时，小明所受的合力为零 B．在A位置时，小明处于失重状态 C．在A位置时，每根秋千绳的拉力大小为 D．在A位置时，每根秋千绳的拉力大小为 10．如图甲所示，用一轻质绳系着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其T-v2关系如图乙所示，则（　　） A．轻质绳长为 B．当地的重力加速度为 C．当v2=c时，轻质绳的拉力大小为+a D．v2<b时，小球能在竖直平面内做完整的圆周运动 11．如图甲所示，一长为l的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量为m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与其速度平方的关系如图乙所示，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）    A．图线与横轴交点 B．图像函数表达式为 C．绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更小 D．增加轻绳的长度，图线与横轴交点b的位置不变 12．如图所示，质量为M的光滑半圆弧槽P静止在地面上，质量为m的小球Q（可视为质点）从半圆弧槽最高点由静止释放，若P始终保持静止，重力加速度为g，则Q通过半圆弧槽最低点时，地面对P的支持力大小为（　　） A． B． C． D． 13．如