《備戰(zhàn)2020年高考物理 3年高考2年模擬1年原創(chuàng) 專題4.9 豎直面內的圓周運動（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《備戰(zhàn)2020年高考物理 3年高考2年模擬1年原創(chuàng) 專題4.9 豎直面內的圓周運動（含解析）（19頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、專題4.9 豎直面內的圓周運動【考綱解讀與考頻分析】豎直面內的圓周運動主要有兩種模型：繩模型和桿模型，高考對這兩種模型都有考查?！靖哳l考點定位】： 繩模型 桿模型考點一：繩模型【3年真題鏈接】1（2017江蘇卷5）如圖所示，一小物塊被夾子夾緊，夾子通過輕繩懸掛在小環(huán)上，小環(huán)套在水平光滑細桿上，物塊質量為M，到小環(huán)的距離為L，其兩側面與夾子間的最大靜摩擦力均為F.小環(huán)和物塊以速度v向右勻速運動，小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止，物塊向上擺動.整個過程中，物塊在夾子中沒有滑動.小環(huán)和夾子的質量均不計，重力加速度為g.下列說法正確的是（ ）（A）物塊向右勻速運動時，繩中的張力等于2F （B）小環(huán)碰到釘
2、子P時，繩中的張力大于2F（C）物塊上升的最大高度為 （D）速度v不能超過 【參考答案】D【名師解析】：物塊向右勻速運動時，則夾子與物體M，處于平衡狀態(tài)，那么繩中的張力等于Mg，與2F大小關系不確定，選項A錯誤；小環(huán)碰到釘子P時，物體M做圓周運動，依據最低點由拉力與重力的合力提供向心力，因此繩中的張力大于Mg，而與2F大小關系不確定，選項B錯誤；依據機械能守恒定律，減小的動能轉化為重力勢能，則有：mv2=mgh，那么物塊上升的最大高度為h=，選項C錯誤；因夾子對物體M的最大靜摩擦力為2F，依據牛頓第二定律，結合向心力表達式，對物體M，則有：2F-Mg=M，解得：v=，選項D正確?！久麕燑c睛】在
3、分析問題時，要細心。題中給的力F是夾子與重物間的最大靜摩擦力，而在物體運動的過程中，沒有信息表明夾子與物體間靜摩擦力達到最大。另小環(huán)碰到釘子后，重物繞釘子做圓周運動，夾子與重物間的靜摩擦力會突然增大。2.（2017全國II卷17）如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直，一小物塊以速度從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑有關，此距離最大時，對應的軌道半徑為（重力加速度為g）（ ）A. B. C. D.【參考答案】B【名師解析】設小物塊運動到最高點的速度為，半圓形光滑軌道半徑為R，小物塊由最低點運動到最高點，由機械能守恒定律，；小物塊
4、從最高點飛出做平拋運動，x=vtt，2R=gt2，聯(lián)立解得，x=2=4.當R=時，x最大，選項B正確。【2年模擬再現(xiàn)】1（4分）（2019山東濟南期末）如圖所示，固定在水平地面上的圓弧形容器，容器兩端A、C在同一高度上，B為容器的最低點，圓弧上E、F兩點也處在同一高度，容器的AB段粗糙，BC段光滑。一個可以看成質點的小球，從容器內的A點由靜止釋放后沿容器內壁運動到F以上、C點以下的H點（圖中未畫出）的過程中，則（）A小球運動到H點時加速度為零B小球運動到E點時的向心加速度和F點時大小相等C小球運動到E點時的切向加速度和F點時的大小相等D小球運動到E點時的切向加速度比F點時的小【思路分析】根據受
5、力分析和功能關系分析速度和加速度?！久麕熃馕觥縃為光滑圓弧上的最高點，速度為零，加速度不為零，故A錯誤；小球在AB粗糙，運動過程機械能減小，BC光滑，運動的過程機械能守恒，所以同一高點速度大小不同，所以向心加速度不同，故B錯誤；根據受力分析知在AB弧受摩擦力，BC弧不受摩擦力，切線方向BC上的合力較大，根據牛頓第二定律知切線方向加速度E點加速度較小，故C錯誤，D正確；【參考答案】：D。【名師點評】本題需要注意的是E、F的速度問題，注意AB段粗糙，BC段光滑所引起的速度不同。2. .（2019高考仿真模擬4）太極球是廣大市民中較流行的一種健身器材將太極球（拍和球）簡化成如圖所示的平板和小球，熟練
6、的健身者讓球在豎直面內始終不脫離板而做半徑為R的勻速圓周運動，且在運動到圖中的A、B、C、D位置時球與板間無相對運動趨勢A為圓周的最高點，C為最低點，B、D與圓心O等高球的質量為m，重力加速度為g，則（）A在C處板對球施加的力比在A處大6mgB球在運動過程中機械能不守恒C球在最低點C的速度最小值為D板在B處與水平方向的傾角隨速度的增大而增大【參考答案】BD【名師解析】設球運動的線速率為v，半徑為R，則在A處時： 在C處時：由式得： ，即在C處板對球所需施加的力比A處大，故A錯誤；球在運動過程中，動能不變，勢能時刻變化，故機械能不守恒，故B正確；球在任意時刻的速度大小相等，即球在最低點C的速度最
7、小值為等于在最高點最小速度，根據，得，故C錯誤；根據重力沿水平方向的分力提供向心力，即，故，故板在B處與水平方向傾斜角隨速度的增大而增大，故D正確。【名師點睛】本題考查了向心力公式的應用，重點要對物體的受力做出正確的分析，列式即可解決此類問題。3（2019杭州模擬）如圖甲所示，用一輕質繩拴著一質量為m的小球，在豎直平面內做圓周運動(不計一切阻力)，小球運動到最高點時繩對小球的拉力為T，小球在最高點的速度大小為v，其Tv2圖象如圖乙所示，則()A輕質繩長為B當?shù)氐闹亓铀俣葹镃當v2c時，輕質繩的拉力大小為aD只要v2b，小球在最低點和最高點時繩的拉力差均為6a【參考答案】BD【名師解析】設繩長
8、為L，最高點由牛頓第二定律得：Tmg，則Tmg。對應圖象有：mga得g，故B正確。得：L，故A錯誤。當v2c時，Tcmgca，故C錯誤。當v2b時，小球能通過最高點，恰好通過最高點時速度為v，則mg。在最低點的速度v，則mv2mg2Lmv2，F(xiàn)mg，可知小球在最低點和最高點時繩的拉力差為6mg即6a，故D正確。4.(2019海南聯(lián)考)如圖，光滑圓軌道固定在豎直面內，一質量為m的小球沿軌道做完整的圓周運動。已知小球在最低點時對軌道的壓力大小為N1，在最高點時對軌道的壓力大小為N2。重力加速度大小為g，則N1N2的值為()A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg【參考答案】D【名師解析】設小
9、球在最低點速度為v1，在最高點速度為v2，根據牛頓第二定律，在最低點：N1mgm，在最高點：N2mgm，同時從最高點到最低點，根據機械能守恒定律得mg2Rmvmv聯(lián)立以上三式可得N1N26mg，故選項D正確。5.（2018洛陽名校聯(lián)考）如圖所示，內壁光滑半徑大小為R的圓軌道豎直固定在桌面上，一個質量為m的小球靜止在軌道底部A點現(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球，擊打后迅速移開，使小球沿軌道在豎直面內運動當小球回到A點時，再次用小錘沿運動方向擊打小球，通過兩次擊打，小球才能運動到圓軌道的最高點已知小球在運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
10、.設先后兩次擊打過程中小錘對小球做功全部用來增加小球的動能，則W1/W2的值可能是() A1/2B2/3 C3/4 D1【參考答案】AB【名師解析】：由于通過兩次擊打，小球才能運動到圓軌道的最高點，且小球始終未脫離軌道，所以第一次擊打小球后，小球運動的高度不能超過R，則有W1mgR，由于第二次擊打后小球能運動到最高點，則有W1W2mg2Rmv2，mgm，可得，故選項A、B項正確6（2019洛陽聯(lián)考）如圖所示，輕繩的一端固定在O點，另一端系一質量為m的小球(可視為質點)當小球在豎直平面內沿逆時針方向做圓周運動時，通過傳感器測得輕繩拉力F、輕繩與豎直線OP的夾角滿足關系式Fabcos ，式中a、b
11、為常數(shù)若不計空氣阻力，則當?shù)氐闹亓铀俣葹?)A. B. C. D.【參考答案】D解析：在最高點時：設此時物體的速度為v1，由題意可知：180，繩的拉力F1ab；根據向心力公式有：mgab；在最低點時：設此時物體的速度為v2，由題意可知：0，繩的拉力T1ab；根據向心力公式有：abmg；只有重力做功，由機械能守恒定律：mvmvmg(2r)，解得：g，選項D正確考點二：桿模型【3年真題鏈接】1（2019高考江蘇卷物理6）如圖所示，摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內做勻速圓周運動座艙的質量為m，運動半徑為R，角速度大小為，重力加速度為g，則座艙（）（A）運動周期為 （B）線速度的大小為R（C）受摩天輪作
12、用力的大小始終為mg （D）所受合力的大小始終為m2R【參考答案】BD【名師解析】由于座艙做勻速圓周運動，由公式，解得：，故A錯誤；由圓周運動的線速度與角速度的關系可知，故B正確；由于座艙做勻速圓周運動，所以座艙受到摩天輪的作用力是變力，不可能始終為，故C錯誤；由勻速圓周運動的合力提供向心力可得：，故D正確?！?年模擬再現(xiàn)】1（2019四川瀘州一診）在考駕駛證的科目二階段，有一項測試叫半坡起步，這是一條類似于凸型橋面設計的坡道。要求學員在半坡定點位置a啟動汽車，一段時間后勻速率通過最高點b以及剩下路段，如圖所示。下列說法正確的是（）A.若汽車以額定功率從a點加速到b點，牽引力一直增大B.在最高
13、點b汽車處于平衡狀態(tài)C.在最高點b汽車對路面的壓力小于汽車的重力D.汽車從a到b運動過程中，合外力做功為0【參考答案】.C 【名師解析】由P=Fv可知，若汽車以額定功率從a點加速到b點，牽引力一直減小，選項A錯誤；勻速率通過最高點b以及剩下路段，在最高點b汽車處于勻速圓周運動，加速度向下，不是平衡狀態(tài)，是失重狀態(tài)，.在最高點b汽車對路面的壓力小于汽車的重力，選項B錯誤C正確；汽車從a到b運動過程中，動能增大，由動能定理可知，合外力做正功，選項D錯誤。【名師點評】 駕考，是每個人司機都經歷的。駕考很多情景都可以作為高考命題素材，可以考查勻變速直線運動規(guī)律、圓周運動、牛頓運動定律、功和功率等知識點
14、，以駕考為情景命題可能是高考命題的新熱點。2(2018安徽第三次聯(lián)考)如圖所示，光滑軌道由AB、BCDE兩段細圓管平滑連接組成，其中AB段水平，BCDE段為半徑為R的四分之三圓弧，圓心O及D點與AB等高，整個軌道固定在豎直平面內，現(xiàn)有一質量為m，初速度v0的光滑小球水平進入圓管AB，設小球經過軌道交接處無能量損失，圓管孔徑遠小于R，則(小球直徑略小于圓管內徑)()A小球到達C點時的速度大小vCB小球能通過E點且拋出后恰好落至B點C無論小球的初速度v0為多少，小球到達E點時的速度都不能為零D若將DE軌道拆除，則小球能上升的最大高度與D點相距2R【參考答案】B【名師解析】對小球從A點至C點過程，由
15、機械能守恒有mv02mgRmvC2，解得vC，選項A錯誤；對小球從A點至E點的過程，由機械能守恒有mv02mvE2mgR，解得vE，小球從E點拋出后，由平拋運動規(guī)律有xvEt，Rgt2，解得xR，則小球恰好落至B點，選項B正確；因為圓管內壁可提供支持力，所以小球到達E點時的速度可以為零，選項C錯誤；若將DE軌道拆除，設小球能上升的最大高度為h，則有mvD2mgh，又由機械能守恒可知vDv0，解得hR，選項D錯誤。預測考點一：繩模型【2年模擬再現(xiàn)】1.(2019福建聯(lián)考)如圖，長均為L的兩根輕繩，一端共同系住質量為m的小球，另一端分別固定在等高的A、B兩點，A、B兩點間的距離也為L。重力加速度大
16、小為g。今使小球在豎直平面內以AB為軸做圓周運動，若小球在最高點速率為v時，兩根繩的拉力恰好均為零，則小球在最高點速率為2v時，每根繩的拉力大小為（）Amg Bmg C3mg D2mg 【參考答案】A【名師解析】設小球在豎直面內做圓周運動的半徑為r，小球運動到最高點時輕繩與圓周運動軌道平面的夾角為=30，則有r=Lcos= L。根據題述小球在最高點速率為v時，兩根繩的拉力恰好均為零，有mg=m ；小球在最高點速率為2v時，設每根繩的拉力大小為F，則有2Fcos+mg=m，聯(lián)立解得：F=mg，選項A正確。2.（2019沈陽三模）如圖所示，水平地面上有一光滑弧形軌道與半徑為r的光滑圓軌道相連，且固
17、定在同一個豎直面內。將一只質量為m的小球由圓弧軌道上某一高度處無初速釋放。為使小球在沿圓軌道運動時始終不脫離軌道，這個高度h的取值可為（ ）A2.2r B1.2r C1.6r D0.8r 【參考答案】. D【命題意圖】本題考查機械能守恒定律、牛頓運動定律及其相關知識點?！窘忸}思路】為使小球在沿圓軌道運動時始終不脫離軌道，一種是小球沿圓軌道運動到不超過與圓心等高的位置；一種是能夠通過光滑圓軌道的最高點。若小球沿圓軌道運動到不超過與圓心等高的位置，設其無初速釋放小球的最大高度為h1，由機械能守恒定律，mgh1=mgr，解得h1=r，即高度h的取值不大于r。若小球能夠通過光滑圓軌道的最高點，設恰能通
18、過光滑圓軌道的最高點時的速度為v，在最高點，由牛頓第二定律，mg=m，設小球能夠通過光滑圓軌道的最高點，無初速釋放小球的最小高度為h2，由機械能守恒定律，mgh2=2mgr+mv2，解得h2=2.5r，即高度h的取值必須不小于2.5r。綜合上述分析可知選項D正確。3.（2019合肥三模） 如圖所示，一對雜技演員蕩秋千（均視為質點），女演員由與懸點O1等高的A位置靜止擺下，男演員從平臺上D點靜止擺下，某時刻女演員擺到最低點B時離開秋千，到達C點（男演員下擺的最低點）剛好被男演員接住，最后二者恰好擺回到平臺D點。已知男、女演員均在同一豎直平面內運動，其質量分別為2m和m，其余質量忽略不計，秋千的繩
19、長分別為l和2l，O1與O2等高，空氣阻力不計，重力加速度為g。求：（l）女演員擺到最低點B的速度；（2）秋千繩O2D與豎直方向的夾角；（3）若男演員接住女演員用時t，此過程女演員對男演員的平均作用力?！久}意圖】本題考查機械能守恒定律、動量守恒定律、動量定理及其相關知識點?！窘忸}思路】（1）對于女演員，從A運動到B，設其速度大小為v，由機械能守恒定律得：mgl=代入數(shù)據得：v=（2）設秋千繩O2D和豎直方向的夾角為，男演員從平臺上D點靜止擺下至C點時，速度大小為vc，由機械能守恒定律有：2mg2l（1-cos）=（2m）。當女演員到達C點時剛好被男演員接住，最后二者恰好擺回到平臺D點，可見男
20、女演員的共同速度大小也應該為vc。男演員接住女演員的過程水平方向動量守恒，以水平向右為正方向，有：mv+2mvc=3mvc代入數(shù)據得：cos=，=60若男演員接住女演員時兩者速度方向相反，有：mv-2mvc=3mvc代入數(shù)值得：cos=（不符合實際，舍去）（3）女演員從從B點離開秋千做平拋運動，到達C點的豎直速度大小為vyvy2=2g（2l-l）=2gl設男演員對女演員的平均作用力大小為F，取豎直向上方向為正方向，對女演員，由動量定理：解得：F=mg+根據牛頓第三定律，女演員對男演員的平均作用力大小為mg+，方向豎直向下。答：（l）女演員擺到最低點B的速度為；（2）秋千繩O2D與豎直方向的夾角
21、為60；（3）若男演員接住女演員用時t，此過程女演員對男演員的平均作用力為mg+。4.（12分）（2018北京西城期末）游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上運行，游客卻不會掉下來，如圖甲所示。我們把這種情形抽象為如圖乙所示的模型：弧形軌道的下端N與豎直圓軌道平滑相接，P為圓軌道的最高點。使小球（可視為質點）從弧形軌道上端滾下，小球進入圓軌道下端后沿圓軌道運動。不考慮小球運動所受的摩擦等阻力。 （1）小球沿弧形軌道運動的過程中，經過某一位置A時動能為Ek1，重力勢能為EP1，經過另一位置B時動能為Ek2，重力勢能為EP2。請根據動能定理和重力做功的特點，證明：小球由A運動到B的過程中，總的機械能保
22、持不變，即Ek1+EP1=Ek2+EP2；（2）已知圓形軌道的半徑為R，將一質量為m1的小球，從弧形軌道距地面高h=2.5R處由靜止釋放。a請通過分析、計算，說明小球能否通過圓軌道的最高點P；b如果在弧形軌道的下端N處靜置另一個質量為m2的小球。仍將質量為m1的小球，從弧形軌道距地面高h = 2.5R處由靜止釋放，兩小球將發(fā)生彈性正撞。若要使被碰小球碰后能通過圓軌道的最高點P，那么被碰小球的質量m2需要滿足什么條件？請通過分析、計算，說明你的理由。【名師解析】.（12分）解：（1）根據動能定理 W總= WG = Ek2 Ek1 （1分）根據重力做功的特點可知 WG = Ep1 Ep2 （1分）
23、聯(lián)立以上兩式 Ek2 Ek1 = Ep1 Ep2整理得到 Ek2 + Ep2 = Ep1 + Ek1 （1分）（2）a. 假設小球剛好能過最高點，在最高點時小球只受重力作用此時重力提供向心力 （1分）解得小球能過最高點的最小速度為 （1分）小球從M到P，設小球運動到最高點P時的速度為 vP根據機械能守恒定律 （1分）解得，即小球剛好能過最高點。 （1分）b. 以小球m1為研究對象，設小球運動到N點時的速度為v1從M到N，根據機械能守恒定律 （1分）以兩個小球為研究對象，碰后兩小球的速度分別為v1、v2根據動量守恒定律 m1v1= m1v1+ m2v2 （1分）根據能量守恒定律 （1分）聯(lián)立解得
24、小球m2碰后的速度 （1分）因為小球m1從h =2.5R處滾下時恰好能過最高點，所以只要m2在N點被碰后的速度，它就能過最高點。從上式中分析可以得到，當m2m1時，可得。所以當滿足m2m1時，小球m2被碰后能通過圓軌道的最高點P。 （1分）5. （2019山東濰坊教科院模擬）如圖是過山車的部分模型圖模型圖中光滑圓形軌道的半徑R=8.1m，該光滑圓形軌道固定在傾角為=37斜軌道面上的Q點，圓形軌道的最高點A與P點平齊，圓形軌道與斜軌道之間圓滑連接現(xiàn)使小車（視作質點）從P點以一定的初速度沿斜面向下運動，已知斜軌道面與小車間的動摩擦因數(shù)為=10/81，不計空氣阻力，過山車質量為20kg，取g=10m
25、/s2，sin37=0.6，cos37=0.8若小車恰好能通過圓形軌道的最高點A處，求：（1）小車在A點的速度為多大；（2）小車在圓形軌道的最低點B時對軌道的壓力為重力的多少倍；（3）小車在P點的動能【名師解析】（1）設小車經過A點時的臨界速度為vA，由，mg=m解得vA=9m/s。（2）從B到A，根據動能定理有：-mg2R=mvA2-mvB2在B點，F(xiàn)N-mg=m，解得FN=6mg，由牛頓第三定律可知，小車對軌道的壓力等于6mg（3）對P到A，根據動能定理得，-mgcosxPQ=mvA2-Ekp其中xPQsin=R+Rcos，解得小車在P點的動能Ekp=1290J.答：（1）小車在A點的速度
26、為9m/s；（2）小車在圓形軌道的最低點B時對軌道的壓力為重力的6倍；（3）小車在P點的動能為1290J【1年仿真原創(chuàng)】1.如圖所示，輕繩的一端固定在O點，另一端系一質量為m的小球，在最低點給小球一個初速度，小球恰好能夠在豎直平面內完成圓周運動，選項中給出了輕繩對小球拉力F跟小球轉過的角度(0180)的余弦cos 關系的四幅圖象，其中A是一段直線，B是一段余弦函數(shù)線，C、D是一段拋物線，這四幅Fcos 圖象正確的是() 【參考答案】A【名師解析】從最低點到與豎直方向夾角位置，根據機械能守恒得，mvmgL(1cos )mv2，當小球恰好通過最高點時，有mvmg2Lmv，mg，解得，v0，又Fmg
27、cos ，聯(lián)立可得，F(xiàn)3mg3mgcos ，可見F與cos 是一次函數(shù)關系，因此Fcos 圖象是一條直線，故A正確。2.“水流星”是一種常見的雜技項目，該運動可以簡化為輕繩一端系著小球在豎直平面內的圓周運動模型，如圖所示，已知繩長為L，重力加速度為g，忽略空氣阻力，則()A小球運動到最低點Q時，處于超重狀態(tài)B小球初速度v0越大，則在P、Q兩點繩對小球的拉力差越大C若v0，則小球一定能通過最高點PD若v0，則細繩始終處于繃緊狀態(tài)【參考答案】ACD【名師解析】小球在最低點時，有豎直向上的加速度，小球處于超重狀態(tài)，A正確；設小球在最高點的速度為v，由動能定理得，mg2lmv2mv，對小球在P點、Q點
28、受力分析，有mgF1m，F(xiàn)2mgm，聯(lián)立解得，F(xiàn)2F16mg，與小球的速度無關，B錯誤；小球剛好通過最高點P時只受重力，重力提供向心力，mgm，v，聯(lián)立可得，v0，當v0時，小球一定能夠通過最高點P，C正確；若v0，設小球能夠上升的最大高度h，由機械能守恒得，mghmvmgL，所以h，小球上升的最高點尚不到與O水平的高度，所以細繩始終處于繃緊狀態(tài)，故D正確。3. 如圖所示，一質量為M的人站在臺秤上，一根長為R的懸線一端系一個質量為m的小球，手拿懸線另一端，小球繞懸線另一端點在豎直平面內做圓周運動，且小球恰好能通過圓軌道最高點，則下列說法正確的是()A小球運動到最高點時，小球的速度為零B當小球運
29、動到最高點時，臺秤的示數(shù)最小，且為MgC小球在a、b、c三個位置時，臺秤的示數(shù)相同D小球從最高點運動到最低點的過程中臺秤的示數(shù)增大，人處于超重狀態(tài)【參考答案】C【名師解析】小球恰好能通過圓軌道最高點，由mgm，得v，A項錯誤；當小球恰通過圓軌道最高點b時，懸線拉力為0，此時對人受力分析，得出臺秤對人的支持力FMg，在a、c兩處時小球受重力和水平指向圓心的拉力，臺秤對人的支持力也為FMg，即臺秤的示數(shù)也為Mg，故C項正確；小球在a、c連線以上(不包括b點)時，人受到懸線斜向上的拉力，人對臺秤的壓力小于Mg，在a、c連線以下時，人受到懸線斜向下的拉力，人對臺秤的壓力大于Mg，人處于平衡態(tài)，沒有超、
30、失重現(xiàn)象，B、D兩項錯誤。預測考點二： 桿模型【2年模擬再現(xiàn)】1.（2018北京密云質檢）如圖所示甲、乙、丙、丁是游樂場中比較常見的過山車，甲、乙兩圖的軌道車在軌道的外側做圓周運動，丙、丁兩圖的軌道車在軌道的內側做圓周運動，兩種過山車都有安全鎖(由上、下、側三個輪子組成)把軌道車套在了軌道上，四個圖中軌道的半徑都為R，下列說法正確的是()A甲圖中，當軌道車以一定的速度通過軌道最高點時，座椅一定給人向上的力B乙圖中，當軌道車以一定的速度通過軌道最低點時，安全帶一定給人向上的力C丙圖中，當軌道車以一定的速度通過軌道最低點時，座椅一定給人向上的力D丁圖中，軌道車過最高點的最小速度為【參考答案】.BC
31、【名師解析】甲圖中，由mg=m可知，當軌道車以一定的速度v=通過軌道最高點時，座椅給人向上的力為零，選項A錯誤；乙圖中，由F-mg=m可知，當軌道車以一定的速度通過軌道最低點時，安全帶一定給人向上的力F= mg+m，選項B正確；丙圖中，由F-mg=m可知，當軌道車以一定的速度通過軌道最低點時，座椅一定給人向上的力F= mg+m，選項C正確；由于過山車都有安全鎖(由上、下、側三個輪子組成)把軌道車套在了軌道上，丁圖中，軌道車過最高點的最小速度可以為零，選項D錯誤。2. （2019安徽蚌埠二中最后一卷）如圖所示，長為l的輕桿兩端各固定一個質量均為m的小球a、b，系統(tǒng)置于傾角為的光滑斜面上，且杄可繞
32、位于中點的轉軸平行于斜面轉動，當小球a位于最低點時給系統(tǒng)一初始角速度0，不計一切阻力，則（）A在輕桿轉過的過程中，角速度逐漸減小B. 只有大于某臨界值，系統(tǒng)才能做完整的圓周運動C. 輕桿受到轉軸的力的大小始終為D. 輕桿受到轉軸的力的方向始終在變化【參考答案】C【名師解析】質量均為m的小球a、b，系統(tǒng)置于傾角為的光滑斜面上，且杄可繞位于中點的轉軸平行于斜面轉動，當系統(tǒng)一初始角速度，在轉動過程中，系統(tǒng)的重力勢能不變，那么系統(tǒng)的動能也不變，因此系統(tǒng)始終勻速轉動，故AB錯誤； 選兩球，及桿，作為系統(tǒng)，根據牛頓第二定律，則有：F-2mgsin=man+m（-an），解得：F=2mgsin，而輕桿受到轉
33、軸的力的方向始終沿著斜面向上，故C正確，D錯誤?！娟P鍵點撥】根據質量相等，判定各自重力勢能變化，從而確定小球轉動速度； 對整體分析，結合牛頓第二定律，及向心力表達式，即可求解?？疾橹亓菽芘c動能的轉化，注意質量相等，且轉軸在桿的中點是解題的關鍵，同時掌握牛頓第二定律的應用。3（2018合肥八中質檢）如圖所示，A和B兩個小球固定在一根輕桿的兩端，A球的質量為m，B球的質量為2m，此桿可繞穿過O點的水平軸無摩擦地轉動?，F(xiàn)使輕桿從水平位置由靜止釋放，則在桿從釋放到轉過90的過程中，下列說法正確的是()AA球的機械能增加 B桿對A球始終不做功CB球重力勢能的減少量等于B球動能的增加量 DA球和B球組成
34、系統(tǒng)的總機械能守恒【參考答案】AD【名師解析】桿從釋放到轉過90的過程中，A球“拖累”B球的運動，桿對A球做正功，A球的機械能增加，選項A正確，B錯誤；桿對B球做負功，B球的機械能減少，總的機械能守恒，選項D正確，C錯誤。4. （2018河南名校聯(lián)考）太陽神車由四腳的支架吊著一個巨大的擺錘擺動，游客被固定在擺下方的大圓盤A上，如圖所示擺錘的擺動幅度每邊可達120。6臺大功率的異步驅動電機同時啟動，為游客創(chuàng)造4.3 g的加速度，最高可飛躍至15層樓高的高空。如果不考慮圓盤A的自轉，根據以上信息，以下說法中正確的是（ ）A當擺錘擺至最高點的瞬間，游客受力平衡B當擺錘擺至最高點時，游客可體驗最大的加
35、速度C當擺錘在下擺的過程中，擺錘的機械能一定不守恒D當擺錘上下擺動擺至最低點的過程中，游客一定處于超重體驗中【參考答案】.D【名師解析】當擺錘擺至最高點的瞬間，游客有斜向下的加速度，加速度不是最大，受力不平衡，選項A錯誤；當擺錘在下擺的過程中，若驅動電機做功正好等于克服摩擦力做功，則擺錘的機械能守恒，選項C錯誤；當擺錘上下擺動擺至最低點的過程中，旅客的加速度方向一定向上，游客一定處于超重體驗中，選項D正確。【1年仿真原創(chuàng)】1.如圖所示，內壁光滑的大圓管，用一細輕桿固定在豎直平面內；在管內有一小球(可視為質點)做圓周運動。下列說法正確的是()A.小球通過最低點時，小球對圓管的壓力向下B.小球通過
36、最高點時，小球對圓管可能無壓力C.細桿對圓管的作用力一定大于圓管的重力大小D.細桿對圓管的作用力可能會大于圓管和小球的總重力大小【參考答案】ABD【名師解析】小球通過最低點時，小球受到重力、圓管向上的支持力，合力指向圓心，根據牛頓第三定律，小球對圓管的壓力向下，選項A正確；當小球通過最高點時，若速度為，圓管對小球的彈力為零，小球對圓管無壓力，選項B正確；對圓管和球組成的整體為研究對象，當小球的向心加速度向上(或分量向上)時，細桿對圓管的作用力會大于圓管和小球的總重力大?。划斝∏虻南蛐募铀俣认蛳?或分量向下)時，細桿對圓管的作用力小于圓管和小球的總重力大小，選項C錯誤，D正確。2.如圖所示,在粗
37、糙水平板上放一個物體,使水平板和物體一起在豎直平面內沿逆時針方向做勻速圓周運動,ab為水平直徑,cd為豎直直徑,在運動過程中木板始終保持水平,物塊相對木板始終靜止,則()A. 物塊始終受到三個力作用 B. 只有在a、b、c、d四點,物塊受到合外力才指向圓心C. 從a到b,物體所受的摩擦力先增大后減小 D. 從b到a,物塊處于超重狀態(tài)【參考答案】. D【名師解析】 在c、d兩點處,物塊只受重力和支持力,在其他位置處物體受到重力、支持力、靜摩擦力作用,故A項錯誤;物塊做勻速圓周運動,合外力提供向心力,合外力始終指向圓心,故B項錯誤;從a運動到b,向心力的水平分量先減小后增大,所以摩擦力就是先減小后增大,故C項錯誤;從b運動到a,向心加速度有向上的分量,所以物體處于超重狀態(tài),故D項正確. 19
備戰(zhàn)2020年高考物理 3年高考2年模擬1年原創(chuàng) 專題4.9 豎直面內的圓周運動（含解析）
