高考物理二轮复习第一板块力学选择题锁定9大命题区间第3讲抓住“三类模型”破解竖直面内的圆周运动专题练.doc
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1、1 / 13【2019【2019最新最新】精选高考物理二轮复习第一板块力学选择题精选高考物理二轮复习第一板块力学选择题锁定锁定9 9大命题区间第大命题区间第3 3讲抓住讲抓住“三类模型三类模型”破解竖直面内的破解竖直面内的圆周运动专题练圆周运动专题练1.如图所示,“伦敦眼”(The London Eye)是世界著名的观景摩天轮,它总高度135米(443英尺),屹立于伦敦泰晤士河南畔的兰贝斯区。现假设摩天轮正绕中间的固定轴做匀速圆周运动,则对于坐在座椅上观光的游客来说,正确的说法是( )A因为摩天轮做匀速转动,所以游客受力平衡B当摩天轮转到最高点时,游客处于失重状态C因为摩天轮做匀速转动,所以游
2、客的机械能守恒D当摩天轮转到最低点时,座椅对游客的支持力小于所受的重力解析:选B 摩天轮做匀速转动,不是平衡状态,故A错误;当摩天轮转到最高点时,游客受到的重力与支持力的合力的方向向下,指向圆心,所以游客处于失重状态,故B正确;摩天轮做匀速转动,所以游客的动能不变而重力势能是变化的,所以机械能不守恒,故C错误;游客随摩天轮做匀速圆周运动,当摩天轮转到最低点时,游客受到的重力与支持力的合力的方向向上,指向圆心,所以座椅对游客的支持力大于所受的重力,故D错误。2.如图所示,一内壁光滑、质量为m、半径为r的环形细圆管,用硬杆竖直固定在天花板上,有一质量为m的小球(可看做质点)在圆管中运动。小球以速率
3、v0经过圆管最低点2 / 13时,杆对圆管的作用力大小为( )Am Bmgmv02 rC2mgm D2mgmv02 r解析:选C 以小球为研究对象,根据牛顿第二定律得,FNmgm,解得FNmgm。由牛顿第三定律知:小球对圆管的作用力大小FNFNmgm,方向向下。再以圆管为研究对象,由平衡条件可得:杆对圆管的作用力大小FmgFN2mgm。3.多选(2018届高三西工大附中调研)人类向宇宙空间发展最具可能的是在太阳系内地球附近建立“太空城”。设想中的一个圆柱形太空城,其外壳为金属材料,长1 600 m,直径200 m,内壁沿纵向分隔成6个部分,窗口和人造陆地交错分布,陆地上覆盖1.5 m厚的土壤,
4、窗口外有巨大的铝制反射镜,可调节阳光的射入,太空城内部充满空气,太空城内的空气、水和土壤最初可从地球和月球运送,以后则在太空城内形成与地球相同的生态环境。为了使太空城内的居民能如在地球上一样具有“重力”,以适应人类在地球上的行为习惯,太空城将在电力的驱动下,绕自己的中心轴以一定的角速度转动。如图为太空城垂直中心轴的截面,以下说法正确的有( )A太空城内物体所受的“重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心B人随太空城自转所需的向心力由人造陆地对人的支持力提供C太空城内的居民不能运用天平准确测出质量D太空城绕自己的中心轴转动的角速度越大,太空城的居民受到的3 / 13“重力”越大解析:选ABD 太空城内
5、物体随太空城做匀速圆周运动,向心力指向圆心,故其所受的“重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心,故A正确;人随太空城自转所需的向心力由人造陆地对人的支持力提供,故B正确;天平的测量原理是等臂杠杆,故太空城内的居民可以运用天平准确测出质量,故C错误;等效重力大小等于向心力,故:Gm2r,故太空城绕自己的中心轴转动的角速度越大,太空城的居民受到的“重力”越大,故D正确。4.多选(2017揭阳二模)如图所示,小球沿水平面以初速度v0通过O点进入半径为R的竖直半圆弧轨道,不计一切阻力,则( )A球进入竖直半圆弧轨道后做匀速圆周运动B若小球能通过半圆弧最高点P,则球在P点受力平衡C若小球的初速度v03,则小
6、球一定能通过P点D若小球恰能通过半圆弧最高点P,则小球落地点到O点的水平距离为2R解析:选CD 不计一切阻力,小球机械能守恒,随着高度增加,动能减少,故做变速圆周运动,A错误;小球在最高点P需要向心力,故受力不平衡,B错误;恰好通过P点,则有mg,得vP,由机械能守恒得mg2RmvP2mv02,得vP,则小球一定能通过P点,故C正确;小球过P点做平抛运动,有xvPt,2Rgt2,得:x22R,故D正确。5.如图所示,轻绳的一端固定在O点,另一端系一质量为m的小球(可4 / 13视为质点)。当小球在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动时,通过传感器测得轻绳拉力T、轻绳与竖直线OP的夹角满足关系式Ta
7、bcos ,式中a、b为常数。若不计空气阻力,则当地的重力加速度为( )A. B.2b mC. D.b 3m解析:选D 设小球通过P点时的速度为v0,绳长为R,当0时,有T1abmmg ,当180时,有T2abmmg,由机械能守恒定律得mv02mg2Rmv2,则T2abm5mg ,两式相减得g,选项D正确。6.(2018届高三武汉调研)将太极球及球拍简化成如图所示的小球和平板,熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动,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。若球恰能到达最高点,设球的重力为1 N,不计球拍的重力
8、。则下列说法正确的是( )A球恰能到达最高点,说明球到最高点速度为零B平板在C处对球施加的力的大小为1 NC当球运动到B位置时,平板与水平方向的夹角为45D球从A到C的过程中机械能守恒解析:选C 5 / 13设球运动的线速度为v,做圆周运动的半径为R,球恰能到达最高点,即在最高点平板没有弹力,则在A处mg,A错误;在C处球与板间无相对运动趋势即无摩擦力,Fmg,解得F2mg2 N,B错误;在B处球与板间无相对运动趋势即球不受摩擦力作用,受力分析如图,则tan 1,则45,C正确;球从A到C的过程中,动能不变,势能减小,机械能不守恒,D错误。7小明撑一雨伞站在水平地面上,伞面边缘点所围圆形的半径
9、为R,现将雨伞绕竖直伞杆以角速度匀速旋转,伞边缘上的水滴落到地面,落点形成一半径为r的圆形,当地重力加速度的大小为g,根据以上数据可推知伞边缘距地面的高度应为( )A. B.C. D.gr2 22R2解析:选A 设伞边缘距地面的高度为h,伞边缘水滴的速度vR,水滴下落时间t,水滴平抛的水平位移xvtR,如图所示。由几何关系得R2x2r2,可得h,A正确。8多选长为L的轻杆,一端固定一个小球,另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直面内做圆周运动,关于最高点的速度v,下列说法中正确的是( )Av的极小值为gL6 / 13Bv由0逐渐增大,向心力也逐渐增大C当v由 逐渐增大时,杆对小球的弹力逐渐增
10、大D当v由 逐渐减小时,杆对小球的弹力逐渐增大解析:选BCD 如图甲所示,小球在最高点速度有最小值0,此时杆向上的支持力为FNmg,故A错误。v由0逐渐增大,则F向逐渐增大,故B正确。如图乙所示,当最高点速度为v时,有mg,杆对小球作用力F0。当v由增大时,杆对小球有拉力F,有mgF,则Fmmg,随v逐渐增大而逐渐增大,故C正确。当v由减小时,杆对小球有支持力F,有mgF,则Fmg,随v逐渐减小而逐渐增大,故D正确。9.多选(2017南昌模拟)如图所示,在半径为R的水平圆盘中心轴正上方水平抛出一小球,圆盘以角速度做匀速转动,当圆盘半径Ob恰好转到与小球初速度方向相同且平行的位置时,将小球抛出,
11、要使小球与圆盘只碰一次,且落点为b,重力加速度为g,小球抛点a距圆盘的高度h和小球的初速度v0可能应满足( )Ah,v0 Bh,v0R 4Ch,v0 Dh,v0R 8解析:选BD 由平抛运动规律,Rv0t,hgt2,要使小球与圆盘只碰一次,且落点为b,需要满足n2t(n1,2,3,),联立解得:h,v0(n1,2,3,)。当n1时,h,v0,选项A错误;当n27 / 13时,h,v0,选项B正确;当n3时,h,v0,选项C错误;当n4时,h,v0,选项D正确。10.多选如图所示,半径为R的圆弧轨道与半径为的光滑半圆弧轨道通过图示方式组合在一起,A、B分别为半圆弧轨道的最高点和最低点,O为半圆弧
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