专题03 圆周运动的动力学问题-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第二册）

第五章　抛体运动 专题03：圆周运动的动力学问题 向心力来源 实例分析 运动模型 弹力 提供向心力 如图所示，绳子的一端系在光滑水平桌面上的O点，另一端系一小球，使小球在桌面上做匀速圆周运动，则小球做匀速圆周运动的向心力由绳子的拉力(弹力)提供 摩擦力 提供向心力 如图所示，木块随圆盘一起做匀速圆周运动，其所需的向心力由静摩擦力提供。木块相对圆盘的运动趋势的方向沿半径背离圆心，静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。但是，当圆盘光滑(无摩擦力)时，木块将沿切线方向飞出，说明木块相对于地面的运动趋势的方向沿切线方向，而相对于圆盘的运动趋势的方向沿半径向外。本例也适用于汽车在水平路面转弯。 重力 提供向心力 如图所示，用细绳拴住小球，使小球在竖直面内转动，当它经过最高点时，若细绳的拉力恰好为零，则此时向心力由小球所受的重力提供 合力 提供向心力 如图所示，细线拉住小球在竖直面内做匀速圆周运动，当小球经过最低点时，向心力由细线的拉力和小球重力的合力提供 分力 提供向心力 如图所示圆锥摆，小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动时，向心力细线的拉力和重力的合力提供。 也可理解成由细线的拉力在水平方向的分力提供。 火车转弯 飞机水平转弯 飞车走壁 一、选择题 1.(2023江苏苏州常熟期中)两根长度不同的细线下面分别悬挂小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个小球在运动过程中的相对位置关系示意图正确的是 (　 　) A　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　D 2.(2022江苏连云港质检)如图所示为一种叫作“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动很慢时，人会随着“魔盘”一起转动；当“魔盘”转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会滑下。若“魔盘”半径为r，人与“魔盘”竖直壁间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动过程中，下列说法不正确的是 (　 　) A.人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力作用 B.如果匀速转动的转速变大，人与“魔盘”竖直壁之间的摩擦力变大 C.如果匀速转动的转速变大，人与“魔盘”竖直壁之间的弹力变大 D.“魔盘”的转速一定不小于 3.(2022重庆南开中学阶段练习)设计师设计了一个非常有创意的募捐箱，如图甲所示，把硬币从投币口放入，接着在募捐箱上类似于漏斗形的部位(如图丙所示，O点为漏斗形口的圆心)滑动很多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱。如果硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆周运动，摩擦阻力忽略不计，则关于某一枚硬币通过a、b两处时运动和受力情况的说法正确的是 (　 　) A.在a、b两处做圆周运动的圆心都为O点 B.向心力的大小Fa=Fb C.角速度的大小ωa>ωb D.向心加速度的大小aa<ab 4.(2023河南焦作期中)如图所示，水平轻弹簧一端连接质量为m的物块，另一端固定在水平转盘的中心轴上，转盘绕中心轴匀速转动的角速度为ω，弹簧没有超过弹性限度，转盘足够大。已知物块与转盘间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧原长为l0，劲度系数为k=，重力加速度为g。以下说法正确的是 (　 　) A.ω=时，弹簧弹力一定为0 B.ω=时，弹簧长度可能为2l0 C.弹簧处于原长时，ω由0缓慢增大，摩擦力一直增大 D.弹簧处于原长时，ω由0缓慢增大，弹簧的弹力不为零，且一直增大 二、非选择题 5.(2023江苏南京第二十九中学月考)如图所示，长度为2L的光滑轻质细管与水平面的夹角为θ，可绕竖直轴O1O2转动，两根轻弹簧分别固定在轻管两端，弹簧的原长都是L，劲度系数均为k，两弹簧间拴接一质量为m的小球。已知重力加速度为g，小球可视为质点，不计空气阻力。 (1)当轻管静止时，求每根弹簧的形变量大小x0； (2)当轻管绕竖直轴以角速度ω0匀速转动时，两弹簧刚好恢复原长，求ω0的大小。 6.(2023广东茂名期中)如图所示，长为L的绳子下端连着质量为m的小球，上端悬于天花板上，把绳子拉直，绳与竖直方向的夹角θ=60°，此时小球静止于光滑的水平桌面上。已知重力加速度为g，则 (1)当小球绕圆心O点匀速转动时，如果小球刚好离开水平桌面，小球匀速转动的角速度ω0为多大? (2)当小球以角速度ω1=绕圆心O匀速转动时，绳子张力F1为多大?桌面对小球的支持力FN1为多大? 7.(2023浙江杭州期中)如图所示，一小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉O做匀速圆周运动。若小球质量m=0.3 kg，转动半径R=