2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题4.13竖直面内或斜面内的圆周运动的绳模型基础篇含解析.pdf
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1、专题 4.13 竖直面内或斜面内的圆周运动的绳模型(基础篇)专题 4.13 竖直面内或斜面内的圆周运动的绳模型(基础篇) 一选择题 1(4 分)(2019 山东济南期末)如图所示,固定在水平地面上的圆弧形容器,容器两端 A、C 在同一高 度上,B 为容器的最低点,圆弧上 E、F 两点也处在同一高度,容器的 AB 段粗糙,BC 段光滑。一个可以看 成质点的小球,从容器内的 A 点由静止释放后沿容器内壁运动到 F 以上、C 点以下的 H 点(图中未画出)的 过程中,则( ) A小球运动到 H 点时加速度为零 B小球运动到 E 点时的向心加速度和 F 点时大小相等 C小球运动到 E 点时的切向加速度
2、和 F 点时的大小相等 D小球运动到 E 点时的切向加速度比 F 点时的小 【思路分析】根据受力分析和功能关系分析速度和加速度。 【名师解析】H 为光滑圆弧上的最高点,速度为零,加速度不为零,故 A 错误; 小球在 AB 粗糙,运动过程机械能减小,BC 光滑,运动的过程机械能守恒,所以同一高点速度大小不同,所 以向心加速度不同,故 B 错误; 根据受力分析知在 AB 弧受摩擦力,BC 弧不受摩擦力,切线方向 BC 上的合力较大,根据牛顿第二定律知切 线方向加速度 E 点加速度较小,故 C 错误,D 正确; 【参考答案】:D。 【名师点评】本题需要注意的是 E、F 的速度问题,注意 AB 段粗糙
3、,BC 段光滑所引起的速度不同。 2. .(2019 高考仿真模拟 4)太极球是广大市民中较流行的一种健身器材将太极球(拍和球)简化成如图 所示的平板和小球,熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做半径为 R 的匀速圆周运动,且在运动 到图中的 A、B、C、D 位置时球与板间无相对运动趋势A 为圆周的最高点,C 为最低点,B、D 与圆心 O 等 高球的质量为 m,重力加速度为 g,则 A在 C 处板对球施加的力比在 A 处大 6mg B球在运动过程中机械能不守恒 C球在最低点 C 的速度最小值为5gR D板在 B 处与水平方向的倾角 随速度的增大而增大 【参考答案】BD 【名师解析】设球运动
4、的线速率为 v,半径为R,则在 A 处时: 2 v mgm R 在 C 处时: 2 v Fmgm R 由式得: ,即在C处板对球所需施加的力比A处大,故 A 错误;2Fmg mg 球在运动过程中,动能不变,势能时刻变化,故机械能不守恒,故 B 正确; 球在任意时刻的速度大小相等,即球在最低点 C 的速度最小值为等于在最高点最小速度,根据, 2 v mgm R 得,故 C 错误;vgR 根据重力沿水平方向的分力提供向心力,即,故,故板在B处与水平方向倾 2 v mgtanm r vgrtan 斜角随速度的增大而增大,故 D 正确。 【名师点睛】 本题考查了向心力公式的应用, 重点要对物体的受力做
5、出正确的分析, 列式即可解决此类问题。 3 (2017杭州模拟)如图甲所示,用一轻质绳拴着一质量为m的小球,在竖直平面内做圆周运动(不计一 切阻力), 小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T, 小球在最高点的速度大小为v, 其Tv2图象如图乙所示, 则( ) A轻质绳长为am b B当地的重力加速度为a m C当v2c时,轻质绳的拉力大小为a ac b D只要v2b,小球在最低点和最高点时绳的拉力差均为 6a 【参考答案】 BD 【名师解析】 设绳长为L,最高点由牛顿第二定律得:Tmg,则Tmg。对应图象有:mga mv2 L mv2 L 得g ,故 B 正确。 得 :L,故 A 错误。当v2c
6、时,T cmg ca,故 C 错误。当v2b a m m L a b mb a m L a b 时,小球能通过最高点,恰好通过最高点时速度为v,则mg。在最低点的速度v,则mv2mg2L mv2 L 1 2 mv2,Fmg,可知小球在最低点和最高点时绳的拉力差为 6mg即 6a,故 D 正确。 1 2 mv2 L 4.(2016海南高考)如图,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已 知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1, 在最高点时对轨道的压力大小为N2。 重力加速度大小为g, 则N1 N2的值为( ) A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg 【参考答案
7、】D 【名师解析】设小球在最低点速度为v1,在最高点速度为v2,根据牛顿第二定律,在最低点:N1mgm, v R 在最高点:N2mgmv R 同时从最高点到最低点,根据机械能守恒定律得 mg2Rmvmv 1 2 2 1 1 2 2 2 联立以上三式可得N1N26mg,故选项 D 正确。 5.(2017辽宁铁岭联考)飞机由俯冲到拉起时,飞行员处于超重状态,此时座椅对飞行员的支持力大于飞 行员所受的重力,这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员四肢沉重,大脑缺血,暂时失明,甚至昏厥。 受过专门训练的空军飞行员最多可承受 9 倍重力的影响。g取 10 m/s2,则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道 俯冲、拉起
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