高中物理第五章曲线运动专题课竖直平面内圆周运动模型习题新人教版必修2.pdf

小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学专题课竖直平面内圆周运动模型图 LZ11 1(多选)摩天轮顺时针匀速转动时，重为G的游客经过图LZ11 中 a、b、c、d 四处时，座椅对其竖直方向的支持力大小分别为FNa、FNb、FNc、FNd，则()AFNaG CFNcG DFNdG 图 LZ12 2 荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动图 LZ12 为小孩荡秋千运动到最高点的示意图，下列说法正确的是(不计空气阻力)()A小孩运动到最高点时，小孩所受的合力为零B小孩从最高点运动到最低点过程做匀速圆周运动C小孩运动到最低点时处于失重状态D小孩运动到最低点时，小孩的重力和绳子拉力的合力提供圆周运动的向心力3如图 LZ1 3 所示，质量为 m的物体从半径为R的半球形碗边缘向碗底滑动，滑到最低点时的速度为v.若物体滑到最低点时受到的摩擦力是f，重力加速度为g，则物体与碗间的动摩擦因数为()图 LZ13 A.fmgB.fmg mv2RC.fmg mv2RD.fmv2R小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学图 LZ14 4杂技演员表演“水流星”，在长为1.6m 的细绳的一端，系一个与水的总质量为m 0.5kg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，如图LZ14 所示，若“水流星”通过最高点时的速率为4m/s，则下列说法正确的是(g 取 10m/s2)()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5N 图 LZ15 5如图 LZ1 5 所示，某轻杆一端固定一个质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，以下说法中正确的是()A小球过最高点时，杆所受的弹力不可以为零B小球过最高点时，最小速度为gR C小球过最低点时，杆对球的作用力不一定与小球所受重力方向相反D小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反，此时重力一定大于或等于杆对球的作用力图 LZ16 6 如图 LZ16 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(g 为重力加速度)()A0 B.gR C.2gR D.3gR 图 LZ17 7质量为m的小球在竖直平面内的圆管中运动，小球的直径略小于圆管的口径，如图LZ17 所示已知小球以速度v 通过圆管的最高点时对圆管的外壁的压力恰好为mg，则小球以速度v2通过圆管的最高点时()A对圆管的内、外壁均无压力小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学B对圆管外壁的压力等于mg2C对圆管内壁的压力等于mg2D对圆管内壁的压力等于mg 8如图 LZ1 8 甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一个小球，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F，小球在最高点的速度大小为v，其 Fv2图像如图乙所示则下列说法错误的是()图 LZ18 A小球的质量为aRbB当地的重力加速度大小为RbCv2c 时，小球对杆的弹力方向向上Dv22b 时，小球受到的弹力与重力大小相等9游乐园的小型“摩天轮”上对称站着质量均为m的 8 位同学，如图 LZ19 所示，“摩天轮”在竖直平面内逆时针匀速转动，若某时刻转到顶点a 上的甲同学让一小重物做自由落体运动，并立即通知下面的同学接住，结果重物掉落时正处在c 处(如图)的乙同学恰好在第一次到达最低点b 处时接到，已知“摩天轮”半径为R，重力加速度为g(不计人和吊篮的大小及重物的质量)求：(1)接住前重物下落运动的时间t；(2)人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度大小v；(3)乙同学在最低点处对吊篮的压力F.图 LZ19 10如图 LZ110 所示，半径为R、内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球 A、B从地面上以不同速率进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为3mg，B通过最高点C时，对管壁下部的压力为0.75mg.求 A、B两球落地点间的距离小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学图 LZ110 1AC 解析 游客在 b、d 位置时，游客的加速度沿水平方向，竖直方向加速度为零，故有 FNdG，FNbG，游客在a 位置时，加速度向下，GFNaman，游客在c 位置时，加速度向上，FNcG man，故有 FNaG，选项 A、C正确，B、D错误2D 解析 小孩运动到最高点时，速度为零，受重力和拉力，合力不为零，方向沿着切线方向，故选项A 错误；小孩从最高点运动到最低点过程中，线速度越来越大，选项B错误；小孩运动到最低点时，具有向心加速度，方向竖直向上，故小孩处于超重状态，选项C错误；小孩运动到最低点时，小孩的重力和绳子的拉力的合力提供圆周运动的向心力，故选项 D正确3B 解析 设在最低点时碗底对物体的支持力为FN，则 FNmg mv2R，解得 FNmgmv2R.由 f FN，解得 fmg mv2R，选项 B正确4B 解析 水流星在最高点的临界速度vgL 4m/s，由此知绳的拉力恰为零，且水恰不流出故选项B正确5D 解析 小球在最高点时，如果速度恰好为gR，则此时恰好只有重力作为它的向心力，杆和球之间没有作用力，弹力为0；如果速度小于此值，重力大于所需要的向心力，杆对球有支持力，方向与重力的方向相反，杆的作用力Fmgmv2R，此时重力一定大于或等于杆对球的作用力，故选项A、B 错误，D 正确；小球过最低点时，杆对球的作用力竖直向上，与重力方向一定相反，选项C错误6C 解析 由题意知 Fmg 2mg mv2R，故速度大小v2gR，C项正确7C 解析 小球以速度v 通过圆管的最高点时，由牛顿第二定律得2mg mv2R，假设小球以速度v2通过圆管的最高点时受到的压力向下，其大小为FN，则有 mg FNmv22R，联立解得 FNmg2，上式表明，小球受到的压力向上，由牛顿第三定律知，小球对圆管内壁有向下的压力，大小为mg2，选项 C正确8B 解析 当弹力 F 方向向下时，F mg mv2R，解得 FmRv2mg，当弹力 F 方向向上时，mg F mv2R，解得 F mg mv2R，对比 Fv2图像可知，bgR，amg，联立解得gbR，小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学m aRb，选项 A正确，B错误；v2c 时，小球对杆的弹力方向向上，选项 C正确；v22b 时，小球受到的弹力与重力大小相等，选项D正确9(1)2Rg(2)18gR(3)1 264mg，方向竖直向下 解析 (1)由 2R 12gt2，解得 t 2Rg.(2)由圆周运动的规律有vst由几何关系得s R4联立解得 v18gR.(3)由牛顿第二定律有F mg mv2R解得 F 1264mg 由牛顿第三定律可知，乙同学在最低点处对吊篮的压力F1264mg，方向竖直向下103R 解析 两个小球在最高点时，受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力，离开轨道后两球均做平抛运动，A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差对 A球应用牛顿第二定律得3mg mg mv2AR解得 A球通过最高点C时的速度vA4gR 对 B球应用牛顿第二定律得mg 0.75mg mv2BR解得 B球通过最高点C时的速度vB14gR 两球做平抛运动的水平分位移分别为sA vAt vA4Rg4R sB vBt vB4RgR A、B两球落地点间的距离 ssAsB3R.小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学END小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学END