2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题4.15竖直面内或斜面内的圆周运动的杆模型基础篇含解析.pdf
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1、专题 4.15 竖直面内或斜面内的圆周运动的杆模型(基础篇)专题 4.15 竖直面内或斜面内的圆周运动的杆模型(基础篇) 一选择题 1. (2018 北京密云质检)如图所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车,甲、乙两图的轨道车在 轨道的外侧做圆周运动,丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动,两种过山车都有安全锁(由上、下、 侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上,四个图中轨道的半径都为R,下列说法正确的是( ) A甲图中,当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时,座椅一定给人向上的力 B乙图中,当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时,安全带一定给人向上的力 C丙图中,当轨道车以一定的速度通过轨
2、道最低点时,座椅一定给人向上的力 D丁图中,轨道车过最高点的最小速度为gR 【参考答案】.BC 【名师解析】甲图中,由mg=m 2 v R 可知,当轨道车以一定的速度 v=通过轨道最高点时,座椅给人向上的gR 力为零,选项 A 错误;乙图中,由F-mg=m 2 v R 可知,当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时,安全带一定 给人向上的力F= mg+m 2 v R ,选项 B 正确;丙图中,由F-mg=m 2 v R 可知,当轨道车以一定的速度通过轨道最低 点时,座椅一定给人向上的力F= mg+m 2 v R ,选项 C 正确;由于过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组 成)把轨道车套在了轨道
3、上,丁图中,轨道车过最高点的最小速度可以为零,选项 D 错误。 2. (2019 安徽蚌埠二中最后一卷)如图所示,长为l的轻杆两端各固定一个质量均为m的小球a、b,系统 置于倾角为 的光滑斜面上,且杄可绕位于中点的转轴平行于斜面转动,当小球a位于最低点时给系统一 初始角速度 0,不计一切阻力,则( ) A在轻杆转过的过程中,角速度逐渐减小 B. 只有大于某临界值,系统才能做完整的圆周运动 C. 轻杆受到转轴的力的大小始终为 D. 轻杆受到转轴的力的方向始终在变化 【参考答案】C 【名师解析】 质量均为 m 的小球 a、b,系统置于倾角为 的光滑斜面上,且杄可绕位于中点的转轴平行于斜面转动,当
4、系统一初始角速度, 在转动过程中, 系统的重力势能不变, 那么系统的动能也不变, 因此系统始终匀速转动, 故 AB 错误; 选两球,及杆,作为系统,根据牛顿第二定律,则有:F-2mgsin=man+m(-an),解得: F=2mgsin,而轻杆受到转轴的力的方向始终沿着斜面向上,故 C 正确,D 错误。 【关键点拨】根据质量相等,判定各自重力势能变化,从而确定小球转动速度; 对整体分析,结合牛顿第二定律,及向心力表达式,即可求解。 考查重力势能与动能的转化,注意质量相等,且转轴在杆的中点是解题的关键,同时掌握牛顿第二定律的 应用。 3.(2017山东青岛期末) (多选)如图所示,内壁光滑的大圆
5、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 【参考答案】ABD 【名师解析】 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gR 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
6、(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。 4.(2018 合肥八中质检)如图所示,A和B两个小球固定在一根轻杆的两端,A球的质量为m,B球的质量 为2m, 此杆可绕穿过O点的水平轴无摩擦地转动。 现使轻杆从水平位置由静止释放, 则在杆从释放到转过90 的过程中,下列说法正确的是( ) AA球的机械能增加 B杆对A球始终不做功 CB球重力势能的减少量等于B球动能的增加量 DA球和B球组成系统的总机械能守恒 【参考答案】 AD 【名师解析】 杆从释放到转过
7、90的过程中,A球“拖累”B球的运动,杆对A球做正功,A球的机械能 增加,选项 A 正确,B 错误;杆对B球做负功,B球的机械能减少,总的机械能守恒,选项 D 正确,C 错误。 5. (2018 河南名校联考)太阳神车由四脚的支架吊着一个巨大的摆锤摆动,游客被固定在摆下方的大圆盘A 上,如图所示摆锤的摆动幅度每边可达 120。6 台大功率的异步驱动电机同时启动,为游客创造 4.3 g 的加速度,最高可飞跃至 15 层楼高的高空。如果不考虑圆盘A的自转,根据以上信息,以下说法中正确的 是 A当摆锤摆至最高点的瞬间,游客受力平衡 B当摆锤摆至最高点时,游客可体验最大的加速度 C当摆锤在下摆的过程中
8、,摆锤的机械能一定不守恒 D当摆锤上下摆动摆至最低点的过程中,游客一定处于超重体验中 【参考答案】.D 【名师解析】当摆锤摆至最高点的瞬间,游客有斜向下的加速度,加速度不是最大,受力不平衡,选项 A 错误;当摆锤在下摆的过程中,若驱动电机做功正好等于克服摩擦力做功,则摆锤的机械能守恒,选项 C 错误;当摆锤上下摆动摆至最低点的过程中,旅客的加速度方向一定向上,游客一定处于超重体验中,选 项 D 正确。 6.(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
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