第6章 热点强化卷2 圆周运动的临界问题-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理必修第二册（人教版2019）

同周运动的临界问题 5.(多选)如图甲所示,一根幅线上确因定在8点,下确连一小铁球A.让小线 热点强化卷2 球在水平面内做句速因用运动,此装置构成一回整摆(不计空气阻力)下 列说法中正确的是 (时回:45分 满分:100分) A.小铁球做匀遭周超动时的角逐度一定大于(7为5到小段球球心的 一、选择题(共10小题,每小题5分,共50分) 离) 第趣图 1.如图所示,用光电门传感器程力传感路研究小球经过拱桥最高点时对桥真压力P,的大小与小球 B.小铁球匀速因同运动时,受到重力.线的拉力和向心力作用 速度的关系,若光电门测得小的挡光时间1.多次实验,刚:越短 () I8 C.号有一个医推拢,细线更长,丙者是点相同,如图乙所示,如果改变两小铁球的角魂度,使两者恰 好在园一水平流内效匀速网用运动,则B球的角迹度等于A的角速度 6.如所示,质为一)的本,静置干高转6.6m,水平转动的转 D.如要两个小铁球的难量相等,测图乙中离细残受列的拉方相等 &上,木块用一轻混捡着,轻绳穿过转盘中突的缀孔,与质量位为m 4.1k的小球相连,本块与转盘间的最大静摩擦力为其重力的:信( 第1题图 0.2).以下说法正确的是 A.本块受到摩力总是沿轻圈方向 A.F.越小,且大于小球意力 B.F.越大,且大干小球重力 。题图 CF。越小,且小于小意力 1F.排士1小于酸重1 日.在转速一定的条件下,本块受到的厚擦力眼本块到转输的距离成正比 2.切图所示,次平转位上这着A.BC三个物体,览是分别为,范,:离结特的距离 C.转&以角速度i-4mds勾速转动时,本块受列摩擦力为0.04N 分别为r,2,物体与转台问的动撼因数均为.(假设最大静擦力等于措动 D.樊持木块与转盘树对静止,转盘转动的角速度不能大于②rad/x 挠力,转转时,下对说法正确的是 A.若三个物体均未滑建,C指体的心流度最小 7.(多选)如图,在倾角为8一37的角摊体表面上对称地故者可视为质点的A.B B. 若三个物修均未滑动,8物体受的摩擦力最大 第:图 满个物体,滩一轻反绳跨过国定在顶部的光滑的定潜轮连接在一起,开始时 C.转速增加.A物修比B物体滑动 棍子绳直担无张力.已效A.两个物体的败量分别为2,它们与整直 D.转速地加.C物体先清淌 3(多选)如图所示,在过水平视些缺心的直径上,放看两个质量均为的措块 最大摩擦力等干滑动擦力,重力加速度为r一10m.某时刻起,角锥 的面离均为,1m;面物体与角些体表面的法度痛因数均为u0.8.认 体线琴直轴强慢加速转动,加清转动过中A、B两物体始落与角整体保持析 AB,A.B用不可曾长的细潮相连.A与题心的阻清为.B与因心的距离 对静止,则下列说法正确的是 第7翻图 为2r,设量大静擦力等于滑动摩辨为,两块与园身之间的动擦国数均 为n.重力加速度为.园静止时细绳伸直且拉力为零,现在使测盘转速援 A.规子有张力之前,B物体受列的静摩擦力在增妇 慢增加,直现两块序好根对于因身动,在此过视中 B.强子将有张力时,转动的角速度一rad{& A.的角度增大{{ 3题图 C.在A.B滑动前A所受的静摩嫁力一直在增加 B.滑块A所受的摩掘力始终指向园心 C.滑块B图受的怪擦力始烙括向因心 阻时,A.B将要相对干盘发生泄动 D. 局的度境大别 8.如图,长度均为L.的两根轻提,一确供同系往质量为M的小球,另一湖分别因定在等 高的A.B两点,A.B两点间的距离也为L.重力加速度大小为i.今使不球在竖直面 4.(多选)如既所示,有一因定的内慰光滑的半球面,球心为O.最纸点为C.有丙 内以AB为轴做圆周运动,若小球在最高点的速率为;时,两根绳的拉力恰好均为零, 个可视为质点日所量相等的小球A和B,在球图内壁满个高度不网的水平面 喝小球在最高点的道来为2o时,每绳的控力大小为 B.n A.m n.2g 内量句遍因因运动,A选的缺道平高于B球的缺道坚语,A.B两球与(分点 C.x 第:题阻 的连线与竖直线0C的角分别为。-53和-37n37-0.6.sin53- 0.8,刚下列说法正确的是 ) &.(多选)如图甲断示,轻杯一端因定在0点,另一因定一小球,现 去 第1题图 让小球在努直平面内做来枯为R的回闹运动,小球运动到最高点 A.A.B两球所受支持力韵大小之比为= 时,杆与小球问弹力大小为F,小球在最高点的速度大小为,其F 图图乙所示。则 B.A.B两球运动的周期之比为 r 1.当地的重力加速度大小为R 第:图 D.A.8两球的线速度大小之比为8 ) C.一:时,小球对杆的力方向南上 D.一时,小球受到的弹力与难力大小相等 2 10.(多选)如图所示,轻轩3.在轩两分别固定质量为m,u:的球A和B,光 13.(14分)对片《阐海没)中有这样一个情节:某天题大和摇二中了充头强没计的陷阴,被挂在了树 水平转轴穿过杆上球A为上.处的0点,外琴给系族一定的这度品,和球& 琴喜平面内转造,某时刻B运动到是焉点,此时杆对球B恰好无作用力,重力 上(如阻甲),现明的架大慰出了一个办法,让自已和二起来使幅断数从面得数,其过程可高 加速度为:,忽略空气阻力.则 ( 化如图乙所示,没是点为2.离驰高度为27..两效可视为质点且总成量为I,绳长为且保持不 变,绳子能承受的最大张力为3wg,不计一切阻力,重力加速度为g,求: (1段限大和期二在应右据到最任点时 10题图 线子刚好断裂,剧们的落地点离0点 B.此时球8的速度大小为/. C.此时球A的速度大小②l. 的水平距离为多少? 好烈时间子刚好新裂,荆绳长为多长时, (2)改变弹长,且两假仍然在向右摆到量 D.此时水平转轴对杆的作用力大小等于(m。十面。)& 它们的落地点离0点的水平距离最大? _) 二.非选择题(共4小题,共50分) 。 显去为多少。 11.(10分)如图所示,装置%可提是直输00转,可视为所点的小球与两 (3)若提长改为2.,两雁在本平内园 细线连接后分别系干B.C点.装置静止时幅线AB水平.细线AC与坚直 摇运站,图丙,且两做国摆运动 第13题图 方向的夹角为37.已知小球的量m=1l,线AC长11m.B点距( 点的水平和坚直起离相等,(重力速度:取10m/.-37-0.6) 时间子好断提,明他们落地点离0点的水平距河为多少 (1)若装置与速转动的角速度为,细线AB上的张力为零,而细线AC与 竖直方向的奖角仍为37”,求角速度“.的大小; (2)装置句遭转动的角速度a一/③ 0 ms.求细线AC的张力: (3)奖智可以以不同的角速度匀速转动,试遇过计其,写出细线AC上整力 F.随角速度的平方交化的关系式 第11趣图 14.(16分)如图甲所示,是某一游戏的情 景图,可以高化为图乙所示的装置,由 水平轨道AB.直轨道DC最 处B略错好,影响不计).水平教道&E 及圆彤飞祀组成,已知圈轨道半径 R-10n:起为0.径R -0.25m.与水平面的夹角8-37”.题 12.(10分)如图甲所示,水平渴形转能过园心的竖真转轴转动 乙 转台半径R一1m.在暂台的近缘叠放物体A.(均可看作质点). 最低点F与轨道BE末漏E的水平丽 真I-1m.飞键的质量 -10g.在记 A.之到的动擦因数.一0.4.&与转台之闻的动擦国数 第1翻图 -D.8.且n.-?h.m.-h。(g取10m/,设最大静擦力 动过程中可看或重点,不计空气阻力,一10n/. 等于泄劲力 (1)要确保飞能沿阅轨道BC通过最高点C.则C处的速度。.应满足什么条件? (1苦开始的时候转台边缘只故上了B物体,求随着转速的增加。 第12题图 (3)若飞摇离开水平轨道后,所好能毫直击中靴心,求飞在E处的魂度大小; (2)若飞键经过匿轨道与阔心等高的D点时速度大小为7四s.求此时飞对轨看的压力; B物体即将发生潜动时所对应的角速度: (2)物体A.叠敢在一起的时候,转台以一?;的角速度匀这转动,如图甲析示,求时 (4)若水平轨道ABE与F所在水平面的高度差H一0.95m,求飞要击中配上所在的直径上 B对转台的擦力大小: 的位置,飞在F处的速度范围(结果可用根式表示). (3现用一根长/-2m的轻漏将B.C相迹,轻绳能够承受的量大技力为102N.C物体(可看 (还未拉断1转台所对应的角速度a.,以及此时转台对B物体的厚擦力 作质点)的质量为u一1知,让转台从静止开始缓慢加速,如图乙所示,求轻阻即将技断瞬问 3 214.答案:(1)2ms (2)12N (3)1.86m 解析:(1)由几何关系可知,AO一2OB,A、B转动的角 速度相同,由v一ar可知,线速度与转动半径成正比, 相对于圆盘发生滑动时,设此时细绳的拉力大小为Fr· 所以A端物体在最高点的速度为vA=2vp=2m/s。 则由牛顿第二定律可知,对滑块A有F+一umg- (2)物体在最高点时,由重力和杆的支持力提供向心 m{}r.对滑块B有F-+mg=mo②}×2r,代入数据联立 /2,故当增大到。 求解可得一2 2时,滑块A、B r 解得F-12N. 将要相对于圆盘发生滑动,选项D错误。 由牛顿第三定律可知,物体对杆的压力为12N 4.CD 解析:小球受到的合力沿水平方向,提供小球做围 (3)由平抛知识及题意得x一vAt, 周运动的向心力,设小球与O点的连线与坚直方向的 y-3- 夹角为0,根据平行四边形定则,小球受到的支持力F 22, 则最高点到落地点的距离 -c+2-3.45m~1.86m。 cos37* 热点强化卷2 圆周运动的临界问题 运动,小球受到的合外力提供向心力,有mgtan8 1.C 解析:小球的挡光时间i越短,则小球速度v越大, 4r2} n 根据牛顿第三定律可知桥面对小球的支持力F大小 等于小球对桥面的压力F,的大小,由牛顿第二定律可 4^2Rcos0 2 8 cos53{ 2 ,故B错误;根据mgtanθ-m{}r,得小球 则v越大,对桥面压力F越小,且始终小于小球重力, #A#一#以# /gtan0 运动的角速度一 故C正确,A、B、D错误。 /gtan_ 2.D 解析;三个物体都未发生相对滑动时,角速度相同, A、B两球运动的角迷度大小之比为^ /cos37* 根据向心加速度公式a一a{②},知,C的向心加速度最大, B cos53{ 故A错误;三个物体的角速度相同,设角速度为,则三 2 2 个物体受到的静摩擦力分别为fA-2mo②r,fn=m^{}r ,故C正确;根据mgtan0-m ③ fc=mo{}·2r,所以B物体受到的摩擦力最小,故B错 度=grtan-gRsinOtan,所以A、B两球运动 误;物体恰好不滑动时,最大静摩擦力提供向心力,根据 /sin 53{tan53{ 8 的线迷度大小之比二 ,故 B 3③ D正确。 故三个物体中,物体C最先滑动起来,A、B同时滑动, 5.AC 解析:铁球受力如图所示,由圆周运 故D正确,C错误。 动规律可得F。=mra②,又F。=mgtan6, 3.AC 解析:由于滑块A、B均相对于圆盘静止,所以两 解得 /gtan0 滑块具有相同的角速度,在细绳没有拉力时,两滑块长 .,-/sin0,可得一 由静摩擦力提供其做圆周运动的向心力,静摩擦力方向 均指向圆心,由向心力公式F一m{}r可知,滑块B需要 周运动时的角速度一定大于吾,故A正 的向心力是滑块A的两倍,随着角速度的增大,摩擦力 第5题答图 不足以提供B所需向心力,细绳开始有拉力,随着角速 度继续增大,细绳的拉力将大于A所需向心力,A有相 确;向心力是效果力,铁球做匀速圆周运动时,重力和细 对于圆盘向圆心运动的趋势,此时滑块A受到的摩擦 线的拉力的合力充当向心力,故B错误;由 力方向背离圆心,故B错误,C正确;最大静摩擦力恰好 平面,则B球的角速度等于A球的角速度,故C正确; 13 向下,所以当一c时,杆对小球弹力方向向下,小球对 杆的弹力方向向上,故C正确。2一2b时,有F十mg 量相等,则T>TA,故D错误。 #mKR,解得F-mg,即小球受到的弹力与重力大小相 2 6.C 解析:当转盘加速转动时,木块加速转动,则沿切线 方向存在加速度,由摩擦力提供,此时摩擦力不沿轻绳 等,故D正确。 方向,故A错误;在转速一定的条件下,根据牛顿第二 10.BC 解析:由题目所给条件无法得到两小球的质量关 定律有f十mg=mra{}=mr(2rn){②,木块受到的摩擦力$ 系,A错误;球B运动到最高点时,球B对杆恰好无作 跟木块到转轴的距离不是正比关系,故B错误;转盘以 角速度-4rads匀速转动时,根据牛顿第二定律有f mg=mr},解得木块受到摩擦力为f=-0.04N.故摩擦 vB=V2gL,B正确;由于A、B两球的角速度相等,由 力大小为0.04N,故C正确;要保持木块与转盘相对静 止,当摩擦力达到最大时,根据牛顿第二定律有ng十 2 B球运动到最高点时,对杆无弹力,A球由重力和拉力 mg=mrm?,解得-25rad.s,故D错误。 7.AB 解析;绳子有张力之前,对B物体进行受力分析, 的合力提供向心力,有F一mAg= 水平方向有feosθ-Nsin0-2ma②}r,竖直方向有fsin6 +Ncosθ一2mg,由以上两式可知,随a的增大,f增大, N减小,故A正确;对B物体分析其将要发生滑动瞬 D错误。 间,绳上即将有张力的临界状态,在水平方向有,Ncos6 N.与竖直方向夹角为 -Nsinθ-2mu②r,竖直方向有Nsin0+Ncos0= 53{(3)<a= rads,故B正确;在o逐渐 二 增大的过程中,A物体先有向外滑动的趋势,后有向内 滑动的趋势,其所受摩擦力先沿斜面向上增大,后沿斜 解析:(1)当细线AB上的张力为零时,小球的重力和 面向上减小,再改为沿斜面向下增大,故C错误;增大 细线AC张力的合力提供小球做圆周运动的向心力, 到A、B整体将要滑动时,B有向下滑动趋势,A有向上 有mgtan 37*-mon2}/sin 37*,解 得n- 1cos37*= 滑动趋势,对A物体,水平方向有(T一uN。)cos8 #7 nd/). NAsin6-n②r,竖直方向有(T-N)sin0+Ncos6 =mg,对B物体水平方向有(T+uNn)cos0-Nnsin6 -2mg}r.竖直方向有(T+nNg)sinθ+Ngcosθ- /165 2mg,联立以上四式解得- 28 小球应该向左上方摆起,设细线AC与竖直方向夹角 rads,故D错误。 为6,假设细线AB上的张力仍然为零,则F-cos6 8.A 解析:当小球到达最高点的速率为o时,有mg= .2 ” N.6-53{。因为B点距C点的水平和竖直距离相 (2),所以两绳拉力的合力F= 时,有F十mg=m (2u)2 等,所以,当0一53{时,细线AB恰好处于坚直状态,且 mo②(sin53{4 -tan53{},说明细线AB此时的张力 ng 9.CD 解析:由题图乙知,小球在最高点时,若v-0,则 为零,故此时细线AC与坚直方向的夹角为53{。 F-mg-a;若F-0,则0}-b,则有mg-”^R-”R' 2} (3)①<= ,故A、B错误。当}<时,杆对小 上的张力的竖直分量等于小球的重力,即F+cos37*} 6 ng,则F-mg co37=12.5N。②n<<时,细线 球弹力的方向向上,当2一b时,杆对小球弹力的方向 14 AB松弛,细线AC上张力的水平分量等于小球做圆周 离O点的水平距离x。=t,即x。-2\(2L-d)d,则 运动需要的向心力,即Frsinθ=m}lsinθ,则Fr 当d一L.时,两熊落地点离O点水平距离最远,此时最 mo{②}l。③时,细线AB在竖直方向直,仍由细 大值x-2L。 线AC上张力的水平分量提供小球做圆周运动需要的 (3)两熊做圆锥摆运动,设绳子与竖直方向的夹角为8 向心力。 时,绳子被拉断。竖直方向3mgcos0一mg,水平方向 F-sinB-m?Isin8,则F--m?1 {} 3ngsin0-”Lsn.,此时两熊离地面的高度为h-21. 综上所述:= -L.coso,此后两熊做平抛运动h-1g{③{②},水平位移 >一 x3-3l3,由几何关系可知,落地点到O点的水平距离 12.答案:(1)2/2rad/s (2)28N(3)5rads 45N 沿半径指向圆心 解析:(1)B物体即将发生滑动时,对B由牛顿第二定 14.答案;(1)vc>3.5ms (2)0.40N,方向水平向右 律有n:mng=mp}R,解得-22rads。 (3)3m/s(4)10、19 m/s-1413 13 10 ms (2)假设A、B无相对运动,则它们恰好滑离台面时,对 A、B组成的整体有u2(mA+mg)g-(mA+mp)a*}R 解析:(1)飞缥能沿圆轨道通过BDC的最高点C,应有 _{} 解得-2v②rad/s,同理,A恰好清离B时,对A有 :mAg=nAo'R,解得a'-6rad/s,由于a<' (2)飞经过圆轨道与圆心等高的D点时,轨道对飞 <a,所以此时A、B和转台保持相对静止,则对A、B #,解得F- 组成的整体有f一(nA十m)aR,由牛顿第三定律 可知B对转台的摩擦力为f'-f-28N。 0.40N,根据牛顿第三定律,此时飞对轨道的压力 (3)绳子即将拉断的瞬间,设绳与竖直方向的夹角为 大小为0.40N,方向水平向右。 8.对C受力分析,竖直方向有Tcosθ一mcg,水平方向 (3)飞离开水平轨道后,能垂直击中靴心时的初速 有Tsin0-mc(R十Isinθ),解得-/5rad/s,6 45^{*},由于 ',则物体A不可能单独滑离转台,设 系得L十R。cos37*=vof,而v=gt,联立解得vo A、B与转台保持相对静止,B受静摩擦力为fn,对A、 -3m/s。 B组成的整体有fn-Tsinθ-(nA+n)2R,解得 (4)为使飞击中靴上的F所在直径的位置应满足, fB=45N u(mA+m+mc)g,则假设成立,则f 最小速度时I.-vnin{2 /2H 士,解得ni10、T9 一45N,方向沿半径指向圆心。 19 ms,最 13.答案:(1)③L(2)当绳长为L时,落地点离O点的水 大速度时L+2R。cos37*-vmax 2(H-2R。sin37) (3)222 g 平距离最大,为2L 3 解得vmx二 1413 13 ms.飞在E处的速度范围为 ms。 13 章末检测卷(六) 1.C 解析;旋转伞柄,伞边缘的水滴被甩出时,由于伞的 速度快,需要的向心力大,水滴往外用,这属于离心现 得-③L。 象,故A错误;脱水简高速转动时,需要的向心力的大 (2)设绳长为d,则在最低点3ng一mg一n ” ,绳子断 小大于水和衣服之间的附着力,水做离心运动从衣服上 被甩掉,属于离心现象,故B错误;人走路时不小心被石 头绊了一下,身体向前倾倒,这是由于惯性,不是离心现 15