微专题 水平面内和竖直平面内的圆周运动 专项训练 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

水平面内和竖直平面内的圆周运动 微专题

 

微专题1水平面内的圆周运动

　　　　　　　　　　　　　　　

1.进入冬季后,北方的冰雪运动吸引了许多南方游客。如图为雪地转转游戏,人乘坐雪圈(人和雪圈总质量为50kg)绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上匀速转动,已知水平杆长为2m,离地高为2m,绳长为4m,且绳与水平杆垂直。则雪圈(含人)(　　)

A.所受的合外力为零

B.做圆周运动的半径为2m

C.线速度大小为4m/s

D.所需向心力大小为800N

2.如图所示,固定的锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质量相等的小球A和B,在各自不同的水平面内做匀速圆周运动,以下物理量大小关系正确的是(　　)

A.线速度vA>vB

B.角速度ωA>ωB

C.向心力FA>FB

D.向心加速度aA>aB

3.中国空军进行飞行表演时在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,经观测发现飞机做圆周运动的周期为T,若飞机的质量为m,重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　)

A.飞机受到重力、向心力和空气对其的作用力

B.空气对飞机作用力的方向竖直向上

C.飞机做圆周运动的向心力大小为m

D.空气对飞机作用力的大小为m

4.如图所示,A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上,物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍,三物体的质量分别为2m、m、m,它们离转轴的距离分别为R、R、2R。当圆盘旋转时,若A、B、C三物体均相对圆盘静止,则下列判断中正确的是(　　)

A.A的向心加速度最大

B.B和C所受摩擦力大小相等

C.当圆盘转速缓慢增大时,C比A先滑动

D.当圆盘转速缓慢增大时,B比A先滑动

5.(多选)两个质量不同的小球,由长度不等的细绳拴在同一点,并在同一水平面内做匀速圆周运动,如图所示,则它们的(　　)

A.周期相同

B.线速度相等

C.角速度相等

D.向心加速度相等

6.(多选)如图所示,粗糙水平转盘上静止放有两个可视为质点的质量均为1kg的小物块P和Q,物块P与转盘之间的动摩擦因数为μ1=0.3,物块Q与转盘之间的动摩擦因数为μ2=0.2,物块P用长度为l1=1.5m的细线拴接在过转盘圆心O的竖直转轴上,物块P和物块Q用长度为l2=0.5m的细线拴接。初始时,两细线刚好沿同一条半径方向绷直,重力加速度g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让水平转盘缓慢转动起来,则下列说法正确的是　(　　)

A.当角速度大小为1.0rad/s时,两细线上会同时出现拉力

B.当角速度大小为2.0rad/s时,O、P间细线的拉力大小为9N

C.当角速度大小为2.0rad/s时,物块P受到的摩擦力大小为0

D.两细线中的拉力大小相等时,转盘的角速度大小为rad/s

7.如图所示,在足够大的转盘中心固定一个小物块B,距离中心为r0=0.2m处放置小物块A,A、B质量均为m=1kg,A与转盘之间的动摩擦因数为μ1=0.5,现在用原长为d=0.2m、劲度系数k=40N/m的轻质弹簧将两物块拴接,重力加速度g=10m/s2,假设弹簧始终处于弹性限度以内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则:

(1)缓慢增加转盘转动的角速度,求A即将打滑时的角速度ω0;

(2)若转盘的角速度ω1=6rad/s,A可以放置在离中心距离不同的位置上,且A始终不打滑,求满足条件的A的转动半径rA的大小范围。

 

 

 

 

 

8.如图所示,一根细线下端拴一个质量m1=0.2kg的金属小球P,上端穿过水平转台中间的光滑小孔O固定在质量m2=1kg的金属块Q上,将Q置于水平转台上,小球P在水平面内做匀速圆周运动,已知摆绳OP长L1=0.5m,与竖直方向的夹角θ=37°,绳OQ长L2=1.2m,Q与水平转台间的动摩擦因数为μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,P、Q均可视为质点。

(1)若水平转台静止,仅小球P在水平面内做匀速圆周运动,求:

①Q受到的摩擦力大小f;

②P转动的角速度大小ω1。

(2)将小球P换为质量为m1'=0.8kg的小球P',调整ω1,保持P'做圆锥摆运动时与竖直方向的夹角θ=37°不变,绳子总长度不变,让转盘维持ω2=3rad/s的角速度转动,改变OQ的距离L2',欲使Q与转盘保持相对静止,求OQ的距离L2'的取值范围。(结果可以保留分式或根式)