课时梯级训练(11)第六章 拓展课3 水平、竖直面内的圆周运动（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

课时梯级训练(11)　水平、竖直面内的圆周运动 1．如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为R。现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管内运动，小球通过最高点时的速率为v0，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．若v0＝，则小球对管内上壁有压力 B．若v0>，则小球对管内下壁有压力 C．若0 <v0<，则小球对管内下壁有压力 D．不论v0多大，小球对管内下壁都有压力 C　解析：在最高点，只有重力提供向心力时，由mg＝m，解得v0＝，此时小球对管内壁无压力，A错误；若v0＞，则有mg＋FN＝m，表明小球对管内上壁有压力，B错误；若0＜v0＜，则有mg－FN＝m，表明小球对管内下壁有压力，C正确；综上分析，D错误。 2．(多选)(2022·海南文昌高一月考)山崖边的公路常常称为最危险公路，一辆汽车欲安全通过此弯道公路，下列说法正确的是(　　) A．若汽车以恒定的角速度转弯，选择内圈较为安全 B．若汽车以恒定的线速度大小转弯，选择外圈较为安全 C．汽车在转弯时受到重力、支持力和摩擦力作用 D．汽车在转弯时受到重力、支持力作用 ABC　解析：若汽车以恒定的角速度转弯，根据F向＝mω2r，在内圈时转弯半径小，所需向心力小，汽车受到的摩擦力小，不易打滑，选择内圈较为安全，A正确；若汽车以恒定的线速度转弯，根据F向＝m在外圈时转弯半径大，所需向心力小，汽车受到的摩擦力小，不易打滑，选择外圈较为安全，B正确；汽车在转弯时，水平方向受到的摩擦力提供向心力，竖直方向上受到的重力和支持力平衡，向心力是效果力，不是物体实际受到的力，需由其他力提供，C正确，D错误。 3．(多选)如图所示的是单杠运动员在单臂旋转过程中的动作，已知运动员的质量为m，重心到手支撑点的距离为L，运动员在竖直面内做圆周运动且刚好能通过最高点，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．运动员在最高点时速度为 B．运动员在最高点时向心力为0 C．若运动员在最低点速度变大，则他对单杠的作用力可能减小 D．若运动员在最高点速度变大，则他对单杠的作用力可能增大，也可能减小 BD　解析：运动员在竖直面内做圆周运动且刚好能通过最高点，此时运动员的重力和单杠对他的支持力平衡，则在最高点时速度为0，向心力为0，A错误，B正确；运动员在最低点时，向心力Fn＝F－mg＝m，解得单杠对他的作用力F＝mg＋m，可知当运动员在最低点速度变大时，单杠对他的作用力增大，根据牛顿第三定律可知，他对单杠的作用力增大，C错误；若运动员在最高点，恰好由重力提供向心力，即mg＝m，解得此时运动员的速度vC＝，当v<时，有mg－F＝m，速度v增大，F减小；当v>时，有mg＋F＝m，速度v增大，F增大，D正确。 4．(多选)游乐场有一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为如图所示。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前(　　) A．受到的摩擦力充当向心力 B．受到的支持力逐渐减小 C．受到的摩擦力在增大 D．受到的合外力不变 BC　解析：游客受到魔盘的作用力在竖直方向的分力与重力相等，在水平方向的分力提供向心力，A错误； 游客在滑动之前做匀速圆周运动的受力分析如图所示(加速时，还有沿着线速度方向的摩擦力)，游客在竖直方向上受力平衡，有f sin θ＋FNcos θ＝mg，在水平方向上由牛顿第二定律有f cos θ－FNsin θ＝m，由于乘客的重力保持不变，魔盘的倾斜角度不变，转速缓慢增大，所需向心力增大，因此只有摩擦力f增大，支持力FN减小，符合实际情况，B、C正确；游客受到的合外力提供向心力，根据F向＝m，可知，魔盘转速缓慢增大，所需向心力增大，即游客受到的合外力增大，D错误。 5．(多选)(2022·河北沧州高一月考)如图所示，水平转台上放置两个质量均为10 kg的滑块A、B，用一根不可伸长的轻质细绳连接(细绳绷紧但无张力)，二者到转轴的距离均为0.1 m，其中A与转台间的动摩擦因数为0.75，B与转台间的动摩擦因数为0.25，现缓慢增大转台的转速，已知绳子能承受的最大拉力为25 N，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A．转台的角速度超过5 rad/s时，细绳将断裂 B．细绳拉断后A、B两滑块同时发生滑动 C．细绳拉断后滑块A受到的摩擦力大小为50 N D．若细绳可承受无限大的拉力，则A、B永远不会发生相对滑动 CD　解析：设转台的角速度为ω时， 细绳恰好拉断，此时细绳拉力T＝25 N，此时对B，根据牛顿第二定律T＋μ2mg＝mω2r，解得ω＝5 rad/s，A错误；细绳拉断后瞬间，A需要的向心力FA＝mω2r＝50 N，A与转盘间的最大静