安徽省六安市第一中学2019-2020学年高一物理下学期线上学习课后复习卷3

安徽省六安市第一中学2019-2020学年高一物理下学期线上学习课后复习卷3 竖直面内的圆周运动一 夯实基础1(2019广东省佛山一中高一下学期检测)秋千的吊绳有些磨损，在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千()a.在下摆过程中 b.在上摆过程中c.摆到最高点时 d.摆到最低点时2如图所示，某公园里的过山车驶过轨道的最高点时，乘客在座椅里面头朝下，人体颠倒，若轨道半径为r，人体受重力为mg，要使乘客经过轨道最高点时对座椅的压力等于自身的重力，则过山车在最高点时的速度大小为()a0 b c d3(多选)如图所示，长为l的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端有固定轴o，杆可在竖直平面内绕轴o无摩擦转动，已知小球通过最高点p时，速度的大小为vp，已知小球通过最低点q时，速度的大小为vq，则小球的运动情况为()a小球到达圆周轨道的最高点p时受到轻杆向上的弹力b小球到达圆周轨道的最低点q时受到轻杆向上的弹力c小球到达圆周轨道的最高点p时不受轻杆的作用力d若小球到达圆周轨道的最高点p速度增大，则在p点受到轻杆向下的弹力增大4.(2019江苏扬州)如图所示，杂技演员在表演“水流星”，用长为1.6 m轻绳的一端，系一个总质量为0.5 kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若“水流星”通过最高点的速度为4 m/s，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()a“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出b“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器的底部受到的压力均为零c“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受力的作用d“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5 n5.(2019福建福州)半径为r的光滑半圆球固定在水平面上，顶部有一个小物体m，如图所示，今给它一个水平的初速度v0，则物体将()a沿球面下滑至m点 b先沿球面至某点n，再离开球面做斜下抛运动c按半径大于r的新的圆弧轨道运动 d立即离开半球做平抛运动6.某飞行员的质量为m，驾驶飞机在竖直面内以速度v做匀速圆周运动，圆的半径为r，在圆周的最高点和最低点比较，飞行员对坐椅的压力在最低点比最高点大(设飞行员始终垂直于坐椅的表面)()a.mg b.2mgc.mg d.27.长度为1 m的轻杆oa的a端有一质量为2 kg的小球，以o点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，小球通过最高点时的速度为3 m/s，g取10 m/s2，则此时小球将()a.受到18 n拉力 b.受到38 n的支持力c.受到2 n的拉力 d.受到2 n的支持力8.如图所示，长为l的轻杆一端固定一个质量为m的小球，另一端固定在水平转轴o上，杆绕转轴o在竖直平面内匀速转动，角速度为.某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直，则此时杆与水平面的夹角满足()a.sin b.tan c.sin d.tan 9.如图所示，长为l0.5 m的轻杆oa绕o点在竖直平面内做匀速圆周运动，a端连着一个质量m2 kg的小球，g取10 m/s2.(1)如果小球的速度为3 m/s，求在最低点时杆对小球的拉力为多大.(2)如果在最高点杆对小球的支持力为4 n，求杆旋转的角速度为多大.10.长度为0.5 m的轻杆oa绕o点在竖直平面内做圆周运动，a端连着一个质量m2 kg的小球求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向(g取10 m/s2)(1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0 r/s；(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s.二 提升训练1(多选)(2019山东青岛期末)如图所示，内壁光滑的大圆管，用一细轻杆固定在竖直平面内；在管内有一小球(可视为质点)做圆周运动下列说法正确的是()a小球通过最低点时，小球对圆管的压力向下 b小球通过最高点时，小球对圆管可能无压力c细杆对圆管的作用力一定大于圆管的重力大小 d细杆对圆管的作用力可能会大于圆管和小球的总重力大小2.(2019福建龙岩高三上学期期末)如图甲所示，轻绳一端固定在o点，另一端固定一小球(可看成质点)，让小球在竖直平面内做圆周运动。改变小球通过最高点时的速度大小v，测得相应的轻绳弹力大小f，得到fv2图象如图乙所示，已知图线的延长线与纵轴交点坐标为(0，b)，斜率为k。不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是()a该小球的质量为bg b小球运动的轨道半径为c图线与横轴的交点表示小球通过最高点时所受的合外力为零d当v2a时，小球通过最高点时的向心加速度为g3.如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为r. 现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，当小球通过最高点时速率为v0，则下列说法中正确的是()a.若v0，则小球对管内壁无压力 b.若v0，则小球对管内上壁有压力c.若0 v0，所以小球在p点受到的弹力向下，且随着vp增大，受到向下的弹力增大，a、c错误，d正确。在最低点q点，由于重力向下，合力即向心力向上，故弹力一定向上，b正确。4、【答案】b【解析】当水对桶底压力为零时，有mgm，解得v4 m/s，“水流星”通过最高点的速度为4 m/s，知水对桶底压力为零，不会从容器中流出对水和桶分析，有tmgm，解得t0，知此时绳子的拉力为零，故a、d项错误，b项正确；“水流星”通过最高点时，仅受重力，处于完全失重状态，故c项错误5、【答案】d【解析】小物体在半球面的顶点，若是能沿球面下滑，则它受到的半球面的弹力与重力的合力提供向心力，有mgfnmg，fn0，这说明小物体与半球面之间无相互作用力，小物体只受到重力的作用，又有水平初速度，小物体将做平抛运动，d选项正确；即使小物体的初速度为0，在光滑曲面上的某点也将离开曲面，其高度我们在力的分解中已证明为hr，a、b选项错误；离开曲面受恒力mg的作用，不可能做圆周运动，圆周运动的合外力为变力，c选项错误6、【答案】b【解析】在最高点有：f1mgm，解得：f1mmg；在最低点有：f2mgm，解得：f2mgm.所以f2f12mg，b正确.7、【答案】d【解析】设此时轻杆拉力大小为f，根据向心力公式有fmgm，代入数值可得f2 n，表示小球受到2 n的支持力，选项d正确.8、【答案】a【解析】对小球受力分析如图所示，杆对球的作用力和小球重力的合力一定沿杆指向o，满足mgsin m2l，可得sin ，选项a正确.9、【答案】(1)56 n(2)4 rad/s【解析】(1)小球在最低点受力如图甲所示：合力等于向心力：famgm解得：fa56 n(2)小球在最高点受力如图乙所示：则：mgfbm2l解得：4 rad/s.10、【答案】(1)小球对杆的拉力为138 n，方向竖直向上(2)小球对杆的压力为10 n，方向竖直向下【解析】小球在最高点的受力如图所示：(1)杆的转速为2.0 r/s时，2n4 rad/s由牛顿第二定律得fmgml2故小球所受杆的作用力fml2mg2(0.542210)n138 n即杆对小球提供了138 n的拉力由牛顿第三定律知小球对杆的拉力大小为138 n，方向竖直向上(2)杆的转速为0.5 r/s时，2n rad/s同理可得小球所受杆的作用力fml2mg2(0.5210)n10 n.力f为负值表示它的方向与受力分析中所假设的方向相反，故小球对杆的压力大小为10 n，方向竖直向下提升训练1、【答案】abd【解析】小球通过最低点时，小球受到重力、圆管向上的支持力，合力指向圆心，根据牛顿第三定律，小球对圆管的压力向下，选项a正确；当小球通过最高点时，若速度为，圆管对小球的弹力为零，小球对圆管无压力，选项b正确；对圆管和球组成的整体为研究对象，当小球的向心加速度向上(或分量向上)时，细杆对圆管的作用力会大于圆管和小球的总重力大小；当小球的向心加速度向下(或分量向下)时，细杆对圆管的作用力小于圆管和小球的总重力大小，选项c错误，d正确2、【答案】b【解析】设小球运动的轨道半径为l，小球在最高点时受到拉力f和重力mg，根据牛顿第二定律可知fmgm，解得fmmg，结合图象可知：mgb，即m，斜率k，解得：l，a错误，b正确；图线与横轴的交点表示小球通过最高点时所受的拉力为零，所受的合外力等于重力，c错误；当v2a时，fbmg，小球通过最高点时受到的合外力为2mg，向心加速度为2g，d错误。3、【答案】abc【解析】在最高点，只有重力提供向心力时，由mgm解得v0，因此小球对管内壁无压力，选项a正确.若v0，则有mgfnm，表明小球对管内上壁有压力，选项b正确.若0v0，则有mgfnm，表明小球对管内下壁有压力，选项c正确.综上分析，选项d错误.4、【答案】bc【解析】小球在最高点的速度最小可以为0，选项a错误；球在最高点的速度大于时，向心力大于mg，一定受到杆的拉力作用，选项b正确；当球在直径ab下方时，重力和轻杆弹力的合力提供向心力，小球一定受到杆的拉力，选项c正确；当球在直径ab上方时，可能受到杆的支持力或拉力或不受杆的作用力，选项d错误.5、【答案】cd【解析】由于轨道可以对球提供支持力，小球过最高点的速度最小值为0，a错误；当0v时，小球受到的弹力为支持力，由牛顿第二定律得：mgfnm，故fnmgm，v越大，fn越小；当v时，小球受到的弹力为外轨对它向下的压力，即fnmgm，v越大，fn越大，故b错误，c、d正确6、【答案】ac【解析】绳子只能提供拉力作用，其方向不可能与重力相反，d错误；在最高点有mgftm，拉力ft可以等于零，此时速度最小为vmin，故b错误，a、c正确7、【答案】acd【解析】设管道的半径为r，小球的质量为m，小球通过最低点时速度大小为v1，根据牛顿第二定律：nmgm可知小球所受合力向上，则管道对小球的支持力向上，则小球对管道的压力向下，故a正确，b错误；最高点时速度大小为v2，根据牛顿第二定律：mgnm，当v2时，n0，说明管道对小球无压力；当v2时，n0，说明管道对小球的作用力向下，则小球对管道的压力向上，故c、d正确所以a、c、d正确，b错误8、【答案】cd【解析】小球在圆周最高点时，向心力可能等于重力也可能等于重力与绳子的拉力之和，取决于小球的瞬时速度的大小，a错误；小球在圆周最高点时，如果向心力完全由重力充当，则绳子的拉力为零，b错误；小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则在最高点，重力提供向心力，v，c正确；小球在圆周最低点时，具有竖直向上的向心加速度，处于超重状态，拉力一定大于重力，故d正确。9、 【答案】：6mg【解析】：在b