2024届高考物理一轮复习重点突破训练：专题16圆周运动的临界问题

专题16圆周运动的临界问题 一、单项选择题 1．金家庄特长螺旋隧道为2022年冬奥会重点交通工程。由于需要克服约250m的高度差，如果不建螺旋隧道，会造成路线纵坡坡度过大，无法保证车辆的安全行驶。因此这一隧道工程创造性地设计了半径为860m的螺旋线，通过螺旋线实现原地抬升112m，如图所示。下列对这段公路的分析，说法正确的是（　　） A．车辆转弯处，路面应适当内高外低 B．车辆以某一恒定速率转弯时，转弯半径越大，所需的向心力越小 C．车辆上坡过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力、下滑力 D．通过螺旋隧道设计，有效减小坡度，主要目的是减小车辆行驶 过程中的摩擦力 2．如图所示，将一个质量为m=0.2kg的物体放在水平圆桌上，物体到圆心的距离是L=0.2m，圆桌可绕通过圆心的竖直轴旋转，若物体与桌面之间的动摩擦因数为μ=0.5，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，物体可看成质点，物块在水平圆桌上，与圆桌一起绕固定轴匀速转动，下列说法中正确的是（　　） A．物块转动的线速度大小与圆桌边缘线速度的大小相等 B．物块受重力，支持力，摩擦力，向心力的作用 C．在角速度一定时，物块到转轴的距离越远，物块越不容易脱离圆桌 D．圆桌转动的最大角速度是5rad/s 3．汽车通过拱形桥面和凹形桥面是生活中常见的两种现象。如图所示，若在汽车中固定一力传感器，力传感器下端挂有一小球。当汽车通过拱形桥面的最高点和通过凹形桥面最低点时速度大小均为v。已知汽车的质量为M，小球的质量为m，桥面的圆弧半径均为r，重力加速度取g。下列说法正确的是（　　） A．甲图中汽车对桥面的压力大于汽车所受的重力 B．乙图中汽车对桥面的压力大于汽车所受的重力 C．甲图中力传感器的示数大小为 D．乙图中力传感器的示数大小为 4．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的固定光滑细管（忽略管的内径），半径OB水平，OA竖直，一个直径略小于管内径的小球（也可视为质点）质量为m，在光滑管内的顶部A点水平飞出，恰好又从管口B点射入管内，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．小球在A点对上侧管壁有弹力作用，对管壁作用力大小为mg B．小球在A点对上侧管壁有弹力作用，对管壁作用力大小为 C．小球在A点对下侧管壁有弹力作用，对管壁作用力大小为mg D．小球在A点对下侧管壁有弹力作用，对管壁作用力大小为 5．2022年2月7日，我国运动员任子威、李文龙在北京冬奥会短道速滑男子1000米决赛中分获冠、亚军。如图所示为短道速滑比赛场地示意图，比赛场地周长约为，其中直道长度为，弯道半径为。若一名质量为的运动员在弯道紧邻黑色标志块做匀速圆周运动，转弯时冰刀与冰面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，运动员可看作质点，重力加速度g取，则（　　）    A．该运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为6m/s B．该运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为 C．运动员受到冰面的作用力最大为 D．运动员受到冰面的作用力最大约为510N 6．如图甲所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R的圆周运动小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为N，小球在最高点的速度大小为v， 图像如乙图所示下列说法正确的是（　　） A．当地的重力加速度大小为 B．小球的质量为 C．时，杆对小球弹力方向向上 D．若，则杆对小球弹力大小为a 7．如图所示，水平转台两侧分别放置A、B两物体，A与B质量均为m，到转轴OO＇的距离分别为2L、L，A、B两物体间用长度为3L的轻绳连接，绳子能承受的拉力足够大，A、B两物体与水平转台间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。开始时绳刚好伸直且无张力，当水平转台转动的角速度由零逐渐缓慢增大，直到A、B恰好相对于转台滑动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．当转台转动的角速度大于时，细绳上可能没有拉力 B．当转台转动的角速度大于时，B可能不受摩擦力 C．整个过程中，A与转台间的摩擦力先增大后减小再反向增大 D．整个过程中，B与转台间的摩擦力先增大到最大静摩擦力后保持不变 8．如图，斜面体放在粗糙的水平地面上，轻绳绕过两光滑的轻小定滑轮，左端与粗糙斜面上的物块P相连，右端与小球相连，轻绳与斜面垂直。现将小球从A处由静止释放，小球在AB间摆动过程中，斜面体和物块P始终保持静止不动，则小球从的运动过程中，先增大后减小的力是（　　） A．斜面对物块的支持力 B．斜面对物块的静摩擦力 C．地面对斜面体的支持力 D．地面对斜面体的静摩擦力 9．如图所示，内壁光滑的圆形细管固定在倾角为的斜面上，其半径为R，A、C分别为细管的最高点和最低点，B、D为细管上与圆心O处于同一水平高度的两点，细管内有一直径稍小于细管内径的质量为m的小球。小球经过B点时轨道对