专题10 三大力场中竖直面内圆周运动模型-【鼎力高考】2024年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练

2024年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练 专题10 三大力场中竖直面内圆周运动模型 特训目标 特训内容 目标1 重力场中的竖直面内圆周运动的绳（或轨道内侧）模型（1T—6T） 目标2 重力场中的竖直面内圆周运动的杆（或管）模型（7T—12T） 目标3 电磁场中的竖直面内圆周运动模型（13T—18T） 【特训典例】 1、 重力场中的竖直面内圆周运动的绳（或轨道内侧）模型 1．如图a，在竖直平面内固定一光滑的半圆形轨道ABC，小球以一定的初速度从最低点A冲上轨道，图b是小球在半圆形轨道上从A运动到C的过程中，其速度平方与其对应高度的关系图像。已知小球在最高点C受到轨道的作用力为2.5N，空气阻力不计，B点为AC轨道中点，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．图b中 B．小球质量为0.2kg C．小球在A点时重力的功率为5W D．小球在B点受到轨道作用力为8.5N 2．如图甲所示，一长为R的轻绳，一端系在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，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v2的关系图像如图乙所示，图线与纵轴的交点坐标为a，下列判断正确的是（　　） A．利用该装置可以得出重力加速度，且 B．绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线斜率更大 C．绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大 D．绳长不变，用质量较小的球做实验，图线与纵轴的交点坐标不变 3．如图所示，杂技演员做水流星表演时，用一绳系着装有水的小桶在竖直平面内绕O点做圆周运动，整个运动过程中水没有流出。已知小桶内水的质量为，O点到水面的距离为，水面到桶底的距离为，小桶直径远小于，重力加速度大小为。则小桶转到最低点时水对桶底的压力大小可以为（    ）    A． B． C． D． 4．如图甲所示为某款自行车气嘴灯，在快速骑行时灯会发光。图乙为其内部控制开关示意图，弹簧一端固定，另一端栓接小物块，当车轮高速旋转时，小物块由于离心运动拉伸弹簧后使触点M、N接触，从而接通电路使灯发光。当自行车匀速前行时，下列说法正确的是（   ） A．小物块受到重力、弹力和离心力的作用 B．灯运动至最高点时弹簧一定处于伸长状态 C．增大小物块质量可使灯在较低转速下也能发光 D．若灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光 5．某物理实验兴趣小组探究竖直面内小球做圆周运动对轨道压力的变化规律。如图所示，在竖直面内固定一个圆周轨道，轨道半径R=0.3m，分别在距离最低点A高度为0、0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、0.6m处安置压力传感器，一质量为m的小球从A点以速度v0开始沿内轨道向右运动，已知小球在最低点A点和最高点B点压力传感器示数差为6N，在C点（与O点等高的位置）压力传感器示数为10N。小球可视为质点，小球与圆轨道的摩擦力可忽略不计，g取10m/s2。由此可判定（    ） A．m=0.2kg B．v0=6m/s C．小球在0.2m处时压力传感器示数为12N D．小球在各位置压力传感器示数F与高度h的关系 6．如图所示，质量为m的小球用轻质细绳连接，在倾角为的光滑固定斜面上绕O点做半径为R的圆周运动，小球恰好能通过最高点，下列说法正确的是（　　） A．小球运动过程中的最小速度为 B．绳子拉力的最大值为 C．小球通过最高点时对斜面的压力最小 D．小球通过与O点等高的位置时，其加速度大小为 2、 重力场中的竖直面内圆周运动的的杆（或管）模型 7．如图甲所示，一轻质杆一端固定在水平转轴O上，另一端与小球（可视为质点）相粘，小球随轻杆绕转轴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杆对小球的弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，重力加速度为，其图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）    A．轻质杆长为 B．小球的质量为 C．当时，小球受到的弹力方向向上，且大小等于 D．当时，小球受到的弹力方向向下，且大小等于 8．如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球绕定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时轻杆对小球的作用力大小为，（设竖直向上为正）与速度的平方的关系如图乙所示，图像中的a、b及重力加速度g均为已知量，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．小球的质量等于 B．轻杆的长度为 C．当时，小球的向心加速度小于g D．当时，纵轴坐标值 9．如图甲所示，质量为m的小球与轻杆一端相连，绕杆的另一端点O在竖直平面内做圆周运动，从小球经过最高点开始计时，杆对小球的作用力大小F随杆转过角度的变化关系如图乙所示，忽略摩擦阻力，重力加速度大小为g，则（　　） A．当时，小球的速度为零0 B．当时，力F的大小为6mg