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    2022-2023年(人教版2019·必修二)微专题强化训练专题06 竖直面上的圆周运动

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    物理4 生活中的圆周运动综合训练题

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    这是一份物理4 生活中的圆周运动综合训练题,文件包含2022-2023年人教版2019·必修二微专题强化训练专题06竖直面上的圆周运动解析版docx、2022-2023年人教版2019·必修二微专题强化训练专题06竖直面上的圆周运动原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共21页, 欢迎下载使用。
    06 竖直面上的圆周运动强化训练一、单选题1.如图所示,质量相同的两个小球AB,由两根长均为L且不可伸长的轻绳系住悬挂在天花板上。现AB随车一起向右做匀加速直线运动,系住B球的轻绳与竖直方向的夹角为α,某时刻小车突然停止,停止前一瞬间小车的速度为v,重力加速度为g,则突然停止时两小球的加速度(  )A  BC   D【答案】B【详解】小车停止瞬间,A球开始做竖直面内圆周运动,有解得小车停止瞬间,B球具有水平初速度,开始做平抛运动,所以故选B2.如图所示,小金属球的质量为m,用长为L的轻悬线固定于O点,在O点的正下方处钉有一颗钉子P,把悬线沿水平方向拉直。若小金属球被无初速度释放,当悬线碰到钉子后的瞬间(设线没有断),则(  )A.小球的角速度保持不变   B.小球的线速度突然减小C.小球的加速度突然增大   D.悬线的张力等于重力【答案】C【详解】AB.当悬线碰到钉子后的瞬时线速度不变,根据可知,半径减小,角速度变大,AB错误;C.根据可知,半径减小,向心加速度变大,C正确;D.根据可得可知悬线的张力大于重力,D错误。故选C3.长度为的轻质细绳OAA端有一质量为的小球,如图所示。为了能使小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动,则通过最高点时小球的最小速率是(g)(  )A B C D【答案】B【详解】在最高点,当绳子拉力为零时,小球所受的合外力最小为mg,对应小球的速率最小,根据牛顿第二定律解得故选B4.如图为过山车以及轨道简化模型,过山车车厢内固定一安全座椅,座椅上乘坐假人,并系好安全带,安全带恰好未绷紧,不计一切阻力,以下判断正确的是(  )A.过山车在圆轨道上做匀速圆周运动B.过山车在圆轨道最低点时假人处于失重状态C.过山车在圆轨道最高点时的速度应至少等于D.若过山车能顺利通过整个圆轨道,在最高点时安全带对假人可以有作用力【答案】C【详解】A.过山车在运动过程中受重力和轨道支持力作用,速度大小在变化,不是匀速圆周运动,故A错误;B.在最低点,假人受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力作用,合力方向竖直向上,即加速度竖直向上,所以假人处于超重状态,故B错误;C.过山车在最高点时若只有重力提供向心力,速度最小,即解得C正确;D.若过山车能顺利通过整个圆轨道,即在最高点重力和小车的支持力提供合力,使得人紧紧的压在小车上,所以安全带对假人一定无作用力,故D错误。故选C5.某人站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为的小球,使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当球某次运动到最低点时,绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断,球以绳断时的速度水平飞出,通过水平距离后落地.已知握绳的手离地面高度为,手与球之间的绳长为,重力加速度,忽略空气阻力.则(  )A.绳子的最大拉力为B.绳子的最大拉力为C.从绳断到小球落地的时间为D.小球落地时的速度大小为【答案】C【详解】ABC.绳断后小球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动有解得水平方向做匀速运动有解得球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动,在最低点时有代入数据解得AB错误,C正确;D.小球落地时的竖直方向速度大小为小球落地时的速度大小为D错误。故选C6.如图甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,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,受到的弹力为F,速度大小为v,其Fv2图像如图乙所示,则(  )A.小球的质量为B.当地的重力加速度大小为Cv2=c时,小球对杆的弹力方向向下Dv2=2b时,小球受到的弹力与重力大小相等【答案】D【详解】B.由题图乙可知,当v2=b时,杆对球的弹力恰好为零,此时只受重力,重力提供向心力mg=m=m即重力加速度g=B错误;A.当v2=0时,向心力为零,杆对球的弹力恰好与球的重力等大反向F=mg=a即小球的质量A错误;C.根据圆周运动的规律,当v2=b时杆对球的弹力为零,当v2<bmg-F=m杆对球的弹力方向向上,当v2>bmg+F=m杆对球的弹力方向向下,v2=c时,杆对小球的弹力方向向下,根据牛顿第三定律,小球对杆的弹力方向向上,故C错误;D.当v2=2bmg+F=m=mF=m-mg=mgD正确。故选D7.如图所示,某电动工具置于水平地面上。该电动工具底座质量为M,半径为R的转动圆盘质量可不计,在圆盘边缘固定有质量为m的物块(可视为质点),重力加速度为g。要使该电动工具底座不离开地面(不考虑底座翻转的情况),允许圆盘转动的最大转速为(  )A B C D【答案】C【详解】当物块转动到最高点,物块对圆盘拉力的大小刚好等于电动工具底座的重力时,底座刚要离开地面,此时圆盘的转速即为题求最大转速,则有对物块有解得则转速为故选C8.如图所示,一个质量为0.2kg的小球,以的初速度从A点平抛出去,恰好从B点沿切线进入圆弧,经过圆弧后从D点射出,又恰好落到B点。已知圆弧半径R=0.4mAD在同一水平线上,。以下计算正确的是(    A.角30°BD点的速度大小为1m/sCAD的距离为0.8mD.在D点时,小球对管壁的作用力恰好为零【答案】B【详解】A.小球从AB做平抛运动,竖直方向上有 到达B点时联立可得A错误;B.小球从DB,由平抛运动规律代入可得B正确;CAD的距离为C错误;D.在D点,由向心力公式得解得小球对管壁的作用力方向竖直向下;故D错误。故选B9.如图所示,一质量为M的人站在台秤上,台秤的示数表示人对秤盘的压力;一根长为R的细线一端系一个质量为m的小球,手拿细线另一端,小球绕细线另一端点在竖直平面内做圆周运动,且小球恰好能通过圆轨道最高点,则下列说法正确的是(  )A.小球运动到最高点时,小球的速度为零B.小球在abc三个位置时,台秤的示数相同C.当小球运动到最高点时,台秤的示数最小,且为D.小球从c点运动到最低点的过程中台秤的示数减小,人处于失重状态【答案】B【详解】A.小球恰好能通过圆轨道最高点,在最高点,细线中拉力为零,根据牛顿第二定律可得解得小球速度为A错误;B.小球在b位置时,悬线拉力为0,此时对人进行受力分析,得出台秤对人的支持力为ac二个位置时小球受重力和水平指向圆心的拉力,拉力水平指向圆心,充当向心力,绳对人的反作用力水平背离圆心,所以台秤对人的支持力为则台秤的示数相同,B正确;C.当小球运动到最高点时,细线中拉力为零,台秤的示数为Mg,但不是最小,C错误;D.小球从c点运动到最低点的过程中增加,方向向上,球处于超重状态,台秤的示数增大,人处于静止状态,不会有超重失重状态,D错误。故选B10.如图所示,质量均为m的带孔小球AB穿在竖直面内的光滑金属圆环上,金属圆环半径为R,用两根长均为R的轻质细绳一端分别系于AB球上,另一端分别系于金属圆环的最高点和最低点。现让金属圆环以角速度绕竖直直径转动,转动过程中细绳不会被拉断,则下列说法中正确的是(  )A.当时,连接A球的细绳恰好无张力B.当时,连接B球的细绳恰好被拉直C.继续缓慢增大圆环的角速度,A球有可能会沿金属圆环向上移动D.继续缓慢增大圆环的角速度,金属圆环对B球的作用力有可能为零【答案】B【详解】A.当,此时对A球有解得对小球A进行受力分析,可知,小球受重力以及细绳的拉力且拉力大小为2mg,所以此时小球不受金属圆环的作用力,但连接A球的细绳有张力,故A项错误;B.对B球研究,当连接B球的细绳恰好被拉直时,有解得B项正确;C.继续缓慢增大圆环的角速度,由之前的分析可知,金属圆环的对A球的弹力不为零,又由于竖直方向上A球和B球所受合力均为零,可知细绳对A球的拉力应不断增大,因此A球不可能沿金属圆环向上移动,故C项错误;D.继续缓慢增大圆环的角速度,连接B球的细绳上会有拉力,要维持B球竖直方向所受外力的合力为零,金属圆环对B球必定有弹力,故D项错误。故选B11.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,其图像如图乙所示,则(  )A.轻质绳长为B.当地的重力加速度为C.当时,小球受到的弹力大小与重力相等D.当时,轻质绳的拉力大小为【答案】C【详解】AB.小球运动到最高点时,对小球进行分析有则有结合图像有解得AB错误;C.当时,根据上述有C正确;D.当时,根据上述有D错误。故选C二、多选题12.小明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离d后落地,如图所示。已知握绳的手离地面高度为d,手与球之间的绳长为,重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。则下列说法正确的是(  )A.绳断开时球的速度B.绳能承受的最大拉力C.改变绳长,使球重复上述运动,若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应为D.球恰好能过最高点时的速度【答案】BC【详解】A.根据平抛运动 解得 A错误;B.根据牛顿第二定律得 解得B正确;C.设绳长为r,根据牛顿第二定律得 根据平抛运动得 解得 时,即时,球抛出的水平距离最大,C正确;D.在最高点根据牛顿第二定律得 解得D错误。故选BC13.如图所示,长度均为L的两根轻绳,一端共同系住质量为m的小球,另一端分别固定在等高的AB两点,已知AB两点间的距离也为L。今使小球在竖直面内以AB为轴做圆周运动,小球在最高点时,两根绳的拉力恰好均为零。若小球在最低点时的速率是最高点时的3倍,重力加速度为g。则(  )A.小球在最高点时的速度是 B.小球在最低点时的速度是C.小球在最低点时,每根绳的拉力大小为 D.小球在最低点时,每根绳的拉力大小为【答案】BD【详解】由几何知识可知细绳与竖直方向上的夹角为AB.小球以速率v 通过最高点时,有则在最低点的速度A错误,B正确;CD.在最低点时C错误,D正确。故选BD14.如图甲所示,一长为R的轻绳,一端系在过O点的水平转轴上,另一端固定一质量未知的小球,整个装置绕O点在竖直面内转动,小球通过最高点时,绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系图像如图乙所示,图线与纵轴的交点坐标为a,下列判断正确的是(  )A.利用该装置可以得出重力加速度,且B.绳长不变,用质量较大的球做实验,得到的图线斜率更大C.绳长不变,用质量较小的球做实验,得到的图线斜率更大D.绳长不变,用质量较小的球做实验,图线与纵轴的交点坐标不变【答案】CD【详解】A.由图乙知当时,,则有解得A错误;BC.在最高点,根据牛顿第二定律得整理得图线的斜率为可知绳长不变,小球的质量越小,斜率越大,故B错误,C正确;D.由表达式,,可知,当时,有可知图线与纵轴的交点坐标与小球质量无关,故D正确。故选CD15.如图所示,木板B托着木块A在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动,运动中木板B的上表面始终保持水平,点与圆心等高,为最高点,不计空气阻力,则下列说法中正确的是(  )A.从点到b点的过程中,所受的摩擦力大小不变B.从点到b点的过程中,B的摩擦力越来越小C.在点时,B的压力大小等于的重力大小D.在点时,B的压力大小等于的重力大小【答案】BC【详解】AB.从点到b点的过程中,A所受的摩擦力大小点到b点的过程中,ax逐渐减小,则所受的摩擦力大小越来越小,选项A错误,B正确。C.在点时,对A分析可知,竖直方向受合力为零,则AB的压力大小等于A的重力大小,选项C正确;D.在点时,对A分析可知B的压力小于的重力大小,选项D错误。故选BC16.如图所示,一个半径为的金属圆环竖直固定放置,环上套有一个质量为m的小球,小球可在环上自由滑动,小球与环间的动摩擦因数为0.4,某时刻小球向右滑动经过环的最高点时,环对小球的滑动摩擦力大小为(不计空气阻力,重力加速度),则该时刻环对小球弹力的方向和小球的速率正确的是(  )A.环对小球的弹力方向竖直向上,速率B.环对小球的弹力方向竖直向上,速率C.环对小球的弹力方向竖直向下,速率D.环对小球的弹力方向竖直向下,速率【答案】AD【详解】AB.根据解得若环对小球的弹力方向竖直向上,则有解得A正确,B错误;CD.根据上述,若环对小球的弹力方向竖直向下,则有解得C错误,D正确。故选AD17.如图甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,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N,小球在最高点的速度大小为v,其N-v2图像如图乙所示。则(  )A.小球的质量为 B.当地的重力加速度大小为Cv2=c时,杆对小球弹力方向向上 Dv2=2b时,杆对小球弹力大小为mg【答案】AD【详解】AB.在最高点,若v=0,则F=mg=aF=0,则解得A正确,B错误;C.由图可知:当v2<b时,杆对小球弹力方向向上,当v2>b时,杆对小球弹力方向向下,所以当v2=c时,杆对小球弹力方向向下,故C错误;D.若时,根据牛顿第二定律联立以上可得F=mg所以杆对小球弹力大小为mg,故D正确。故选AD18.如图甲所示,质量为m的小球与轻绳一端相连,绕另一端点O在竖直平面内做圆周运动,圆周运动半径为R,重力加速度为g,忽略一切阻力的影响。现测得绳子对小球的拉力T随时间变化的图线如图乙所示,则(  )A.小球的周期为t4 B.小球在t2时刻的速度为C时刻小球在最低点 Dt2 ~t4 小球处于失重状态【答案】AB【详解】A.由图可知,0t4时刻拉力最大,既小球在最低点,所以小球的周期为t4,故A正确;B.小球在t2时刻受到的拉力为0,则由可得B正确;Ct2时刻拉力最小,即小球在最高点,故C错误;D.小球在竖直面内做变速圆周运动,t2 ~t4的前一段时间内,小球合力方向斜向下,从某时刻开始,合力方向斜向上,t4时刻合力方向竖直向上,所以小球先失重,后超重,故D错误。故选AB   

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