2017高考物理圆周运动专题05竖直面内的圆周运动含解析.docx

专题05 竖直面内的圆周运动1（2017广西崇左摸底）如图所示，一轻绳系着可视为质点的小球在竖直平面内做圆周运动，已知绳长为l，重力加速度为g，小球在最低点Q的速度为v0，则（）A小球运动到最低点Q时，处于失重状态B小球的速度v0越大，则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大C当v0时，小球一定能通过最高点PD当v0时，轻绳始终处于绷紧状态【参考答案】CD小球运动到最低点Q时，由于合力的方向向上，加速度向上，则小球处于超重状态，故A错误在Q点，根据牛顿第二定律得，在最高点，根据牛顿第二定律得，根据动能定理得，联立解得TQTP=6mg，故B错误小球通过P点的最小速度，根据动能定理得，最低点的最小速度，当v0时，小球一定能通过最高点P，故C正确当v0时，小球不会越过N点，在底端来回摆动，轻绳始终处于绷紧状态，故D正确2（2017江苏七校期中联考）如图所示，两个小球A、B分别固定在轻杆的两端，轻杆可绕水平光滑转轴O在竖直平面内转动，OAOB，现将该杆静置于水平方向，放手后两球开始运动，已知两球在运动过程受到大小始终相同的空气阻力作用，则从开始运动到杆转到竖直位置的过程中，以下说法正确的是（）A两球组成的系统机械能守恒BB球克服重力做的功等于B球重力势能的增加C重力和空气阻力对A球做功代数和等于它的动能增加DA球克服空气阻力做的功大于B球克服空气阻力做的功【参考答案】BD3(2017黑龙江大庆一模)如图所示，半径为R的金属环竖直放置，环上套有一质量为m的小球，小球开始时静止于最低点，现使小球以初速度v0=沿环上滑，小环运动到环的最高点时与环恰无作用力，则小球从最低点运动到最高点的过程中（）A小球机械能守恒B小球在最低点时对金属环的压力是6mgC小球在最高点时，重力的功率是mgD小球机械能不守恒，且克服摩擦力所做的功是0.5mgR【参考答案】D4.如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为FN，小球在最高点的速度大小为v，其FNv2图象如图乙所示。则()A.小球在质量为B.当地的重力加速度大小为C.v2c时，在最高点杆对小球的弹力方向向上D.v22b时，在最高点杆对小球的弹力大小为2a【参考答案】A【名师解析】由图乙可知当小球运动到最高点时，若v2b，则FN0，轻杆既不向上推小球也不向下拉小球，这时由小球受到的重力提供向心力，即mg，得v2gRb，故g，B错误；当v2b时，轻杆向下拉小球，C错误；当v20时，轻杆对小球弹力的大小等于小球重力，即amg，代入g得小球的质量m，A正确；当v22b时，由向心力公式得Fmg得杆的拉力大小Fmg，故Fa，D错误。5.(2016东城区模拟)长为L的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内做圆周运动，关于小球在最高点的速度v，下列说法中正确的是()A.当v的值为时，杆对小球的弹力为零B.当v由逐渐增大时，杆对小球的拉力逐渐增大C.当v由逐渐减小时，杆对小球的支持力逐渐减小D.当v由零逐渐增大时，向心力也逐渐增大【参考答案】ABD6.(2016山西吕梁模拟)如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法正确的是()A.小球通过最高点时的最小速度vminB.小球通过最高点时的最小速度vmin0C.小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力D.小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力【参考答案】BC7.(2016安徽芜湖高三月考)如图所示，长为L的轻杆，一端固定着一个小球，另一端可绕光滑的水平轴转动，使小球在竖直平面内运动。设小球在最高点的速度为v，则()Av的最小值为Bv若增大，此时所需的向心力将减小C当v由逐渐增大时，杆对球的弹力也逐渐增大D当v由逐渐减小时，杆对球的弹力也逐渐减小【参考答案】C【名师解析】由于杆能支撑小球，因此v的最小值为零，故A错误；根据向心力公式Fnm知，若速度v增大，则向心力增大，B错误；当v时，杆对球没有作用力，v由逐渐增大，杆对球有向下的拉力，根据牛顿第二定律得，Fmgm，有Fmmg，v增大，F增大，C正确；v由逐渐减小时，杆对球有向上的支持力，有mgFm，解得Fmgm，速度v减小，则杆对球的弹力增大，D错误。8(2016福建质检)如图，长均为L的两根轻绳，一端共同系住质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间的距离也为L。重力加速度大小为g。今使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v时，两根绳的拉力恰好均为零，则小球在最高点速率为2v时，每根绳的拉力大小为Amg Bmg C3mgD2mg 【参考答案】A9(2016山东潍坊高三一检)如图所示，轻绳的一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，在最低点给小球一个初速度，小球恰好能够在竖直平面内完成圆周运动，选项中给出了轻绳对小球拉力F跟小球转过的角度(0180)的余弦cos 关系的四幅图象，其中A是一段直线，B是一段余弦函数线，C、D是一段抛物线，这四幅Fcos 图象正确的是()【参考答案】A10.(2016江苏南通高三期末)“水流星”是一种常见的杂技项目，该运动可以简化为轻绳一端系着小球在竖直平面内的圆周运动模型，如图所示，已知绳长为L，重力加速度为g，忽略空气阻力，则()A小球运动到最低点Q时，处于超重状态B小球初速度v0越大，则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大C若v0，则小球一定能通过最高点PD若v0，则细绳始终处于绷紧状态【参考答案】ACD【名师解析】小球在最低点时，有竖直向上的加速度，小球处于超重状态，A正确；设小球在最高点的速度为v，由动能定理得，mg2lmv2mv，对小球在P点、Q点受力分析，有mgF1m，F2mgm，联立解得，F2F16mg，与小球的速度无关，B错误；小球刚好通过最高点P时只受重力，重力提供向心力，mgm，v，联立可得，v0，当v0时，小球一定能够通过最高点P，C正确；若v0，设小球能够上升的最大高度h，由机械能守恒得，mghmvmgL，所以h，小球上升的最高点尚不到与O水平的高度，所以细绳始终处于绷紧状态，故D正确。11.(2016河南洛阳高三月考)如图所示，螺旋形光滑轨道竖直放置，P、Q为对应的轨道最高点，一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，且能过轨道最高点P，则下列说法正确的是()A小球恰能过轨道最高点P的速度为零B轨道对小球不做功，小球在P点的角速度大于在Q点的角速度C小球在Q点的向心加速度大于在P点的向心加速度D小球在Q点对轨道的压力大于在P点对轨道的压力【参考答案】CD【名师解析】小球在P点做圆周运动，至少重力提供向心力，故mg，故P点速度不为零，A错误；由于支持力始终与速度方向垂直，所以支持力不做功即轨道对小球不做功，仅有重力做功，小球机械能守恒，则P点的速度小于Q点速度