高考物理一輪復(fù)習(xí)曲線運(yùn)動萬有引力與航天微專題32豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動備考精煉.docx

32 豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動方法點(diǎn)撥“拱橋”模型特點(diǎn)：下有支撐，上無約束；“繩球”模型特點(diǎn)：下無支撐，上有約束；“桿球”模型特點(diǎn)：下有支撐，上有約束1(多選)(2017福建福州3月質(zhì)檢)如圖1所示，質(zhì)量為m的小球用長度為R的細(xì)繩拴著在豎直面上繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動，恰好能通過豎直面的最高點(diǎn)A，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，則()圖1A小球通過最高點(diǎn)A的速度為B小球通過最低點(diǎn)B和最高點(diǎn)A的動能之差為mgRC若細(xì)繩在小球運(yùn)動到與圓心O等高的C點(diǎn)斷了，則小球還能上升的高度為RD若細(xì)繩在小球運(yùn)動到A處斷了，則經(jīng)過t時間小球運(yùn)動到與圓心等高的位置2如圖2所示為空間站中模擬地球上重力的裝置，環(huán)形實(shí)驗(yàn)裝置的外側(cè)壁相當(dāng)于“地板”，讓環(huán)形實(shí)驗(yàn)裝置繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，能使“地板”上可視為質(zhì)點(diǎn)的物體與地球表面處有同樣的“重力”，則旋轉(zhuǎn)角速度應(yīng)為(地球表面重力加速度為g，裝置的外半徑為R)()圖2A. B. C2 D. 3(多選)(2017福建廈門模擬)如圖3所示，兩根等長的細(xì)線拴著兩個小球在豎直平面內(nèi)各自做圓周運(yùn)動，某一時刻小球1運(yùn)動到自身軌道的最低點(diǎn)，小球2恰好運(yùn)動到自身軌道的最高點(diǎn)，這兩點(diǎn)高度相同，此時兩小球速度大小相同，若兩小球質(zhì)量均為m，忽略空氣阻力的影響，則下列說法正確的是()圖3A此刻兩根細(xì)線拉力大小相同B運(yùn)動過程中，兩根線上拉力的差值最大為2mgC運(yùn)動過程中，兩根線上拉力的差值最大為10mgD若相對同一零勢能面，小球1在最高點(diǎn)的機(jī)械能等于小球2在最低點(diǎn)的機(jī)械能4(2018湖北荊州質(zhì)檢)如圖4所示，在質(zhì)量為M的物體內(nèi)有光滑的圓形軌道，有一質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)沿圓軌道做圓周運(yùn)動，A與C兩點(diǎn)分別是軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，B、D兩點(diǎn)與圓心O在同一水平面上在小球運(yùn)動過程中，物體M靜止于地面，則關(guān)于物體M對地面的壓力FN和地面對物體M的摩擦力方向，下列說法正確的是()圖4A小球運(yùn)動到A點(diǎn)時，F(xiàn)NMg，摩擦力方向向左B小球運(yùn)動到B點(diǎn)時，F(xiàn)NMg，摩擦力方向向右C小球運(yùn)動到C點(diǎn)時，F(xiàn)N(Mm)g，地面對M無摩擦D小球運(yùn)動到D點(diǎn)時，F(xiàn)N(Mm)g，摩擦力方向向右5(多選)(2017遼寧鐵嶺協(xié)作體模擬)如圖5所示，半徑為R的內(nèi)壁光滑的圓軌道豎直固定在桌面上，一個可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小球靜止在軌道底部A點(diǎn)現(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球，使小球在極短的時間內(nèi)獲得一個水平速度后沿軌道在豎直面內(nèi)運(yùn)動當(dāng)小球回到A點(diǎn)時，再次用小錘沿運(yùn)動方向擊打小球，通過兩次擊打，小球才能運(yùn)動到圓軌道的最高點(diǎn)已知小球在運(yùn)動過程中始終未脫離軌道，在第一次擊打過程中小錘對小球做功W1，第二次擊打過程中小錘對小球做功W2.設(shè)先后兩次擊打過程中小錘對小球做的功全部用來增加小球的動能，則的值可能是()圖5A. B. C. D16(多選)如圖6甲所示，輕桿一端固定在O點(diǎn)，另一端固定一小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時，受到的彈力為F，速度大小為v，其Fv2圖象如圖乙所示則()圖6A小球的質(zhì)量為B當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮镃v2c時，小球?qū)U的彈力方向向下Dv22b時，小球受到的彈力與重力大小相等答案精析1AD小球剛好通過最高點(diǎn)時，細(xì)繩的拉力恰好為零，有：mgm，解得：vA，故A正確；根據(jù)動能定理，Ekmg2R2mgR，故B錯誤；從A到C，由動能定理可得：mgRmvC2mvA2，細(xì)繩在小球運(yùn)動到與圓心O等高的C點(diǎn)斷了，小球?qū)⒆鲐Q直上拋運(yùn)動，設(shè)上升的高度為h，由動能定理得：mgh0mvC2，解得：h1.5R，故C錯誤；若細(xì)繩在小球運(yùn)動到A處斷了，小球?qū)⒆銎綊佭\(yùn)動，經(jīng)過時間t，小球下落高度R，此時與圓心的位置等高，故D正確2A物體隨同環(huán)形裝置做圓周運(yùn)動，“重力”提供向心力，可得：mgm2R，解得：，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯誤3CD題圖位置，球1加速度向上，處于超重狀態(tài)；球2加速度向下，處于失重狀態(tài)，故球1受到的拉力較大，故A錯誤；球1在最高點(diǎn)，有：F1mgm，球2在最低點(diǎn)，有：F2mgm，兩個球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，設(shè)兩球在題圖位置的速度為v，對球1：mv2mv122mgR，對球2：mv2mv222mgR，聯(lián)立解得：F1m5mg，F(xiàn)2m5mg，故F2F110mg，故B錯誤，C正確；兩個球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，而題圖位置兩個球的機(jī)械能相等，故兩個球的機(jī)械能一直是相等的，故D正確4B小球在A點(diǎn)時，系統(tǒng)在水平方向不受力的作用，所以地面對M沒有摩擦力的作用，A項(xiàng)錯誤；小球在B點(diǎn)時，需要的向心力向右，所以M對小球有向右的支持力的作用，對M受力分析可知，地面要對M有向右的摩擦力的作用，在豎直方向上，由于沒有加速度，M受力平衡，所以物體M對地面的壓力FNMg，B項(xiàng)正確；小球在C點(diǎn)時，小球的向心力向上，所以物體M對小球的支持力要大于小球的重力，故M受到的小球的壓力大于mg，那么M對地面的壓力就要大于(Mm)g，系統(tǒng)在水平方向上不受力，則地面對M沒有摩擦力，C項(xiàng)錯誤；小球在D點(diǎn)和B點(diǎn)的受力類似，M對小球的彈力向左，則小球?qū)的彈力向右，則M受到地面的摩擦力方向向左，在豎直方向上，根據(jù)平衡條件知，F(xiàn)NMg，D項(xiàng)錯誤5BC第一次擊打后