高一物理必修2圆周运动专题.docx

高一物理必修2圆周运动专题.docx

《高一物理必修2圆周运动专题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理必修2圆周运动专题.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高一物理必修2圆周运动专题

圆周运动

【基本物理量】

１、如图所示,为一在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆，关于摆球A的受力情况,下列说法中正确的是（　）

A.摆球A受重力、拉力和向心力的作用　

Ｂ.摆球A受拉力和向心力的作用

C．摆球Ａ受拉力和重力的作用　

D．摆球A受重力和向心力的作用

２、如图所示，暗室内，电风扇在频闪光源照射下运转，光源每秒闪光30次.如图电扇叶片有3个,相互夹角１20°.已知该电扇的转速不超过500r／min.现在观察者感觉叶片有6个，则电风扇的转速是_＿__＿＿_＿　ｒ/ｍin.

思考:

若看起来三个叶片静止不动,转速是多少?

3、某机器内有两个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘A、B,Ａ盘固定一个信号发射装置P,能持续沿半径向外发射红外线,P到圆心的距离为２8ｃm。

B盘上固定一个带窗口的红外线信号接收装置Q，Q到圆心的距离为1６cｍ。

P、Ｑ转动的线速度相同，都是4π　m/s。

当P、Q正对时,P发出的红外线恰好进入Q的接收窗口，如图所示,则Ｑ每隔一定时间就能接收到红外线信号,这个时间的最小值应为　（　）

A、０.5６ｓ

Ｂ、0.28s　　

C、０.16ｓ　　

D、０．07s

4、无级变速在变速范围内任意连续地变换速度,性能优于传统的挡位变速，很多种高档汽车都应用了无级变速．如图是截锥式无级变速模型示意图，两个锥轮之间有一个滚轮，主动轮、滚轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动．以下判断中正确的是（　）

Ａ．当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从右向左移动时从动轮转速降低，滚轮从左向右移动时从动轮转速增加

B.当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时从动轮转速降低,滚轮从右向左移动时从动轮转速增加

Ｃ．当滚轮位于主动轮直径为D１、从动轮直径为Ｄ2的位置上时,则主动轮转速为n1、从动轮转速为n2之间的关系为:

ｎ2=n1

D.当滚轮位于主动轮直径为D1、从动轮直径为D2的位置上时,则主动轮转速为n１、从动轮转速为ｎ2之间的关系为:

ｎ2=n１

【常考模型】

（１）转盘：

1、如图所示,小物块A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则下列关于A的受力情况说法正确的是（　　）

Ａ．受重力、支持力　　　

B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力

Ｃ.受重力、支持力、摩擦力和向心力

D.受重力、支持力和与运动方向相同的摩擦力

2、如图所示,水平转台上放着Ａ、B、C三个物体，质量分别为2ｍ、m、m，离转轴的距离分别为Ｒ、R、2Ｒ，与转台间的摩擦因数相同,转台旋转时,下列说法中,正确的是　（　）　　　　　　　　　　　　　　

A．若三个物体均未滑动,Ｃ物体的向心加速度最大

B．若三个物体均未滑动，B物体受的摩擦力最大

C．转速增加,A物比Ｂ物先滑动

D．转速增加,Ｃ物先滑动

3、如图，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体Ａ和B，它们与盘面间的动摩擦因数相同.　当匀速转动的圆盘转速恰为两物体刚好未发生滑动时的转速,烧断细线,则两个物体的运动情况将是

A、两物体均沿切线方向滑动

B、两物体均沿半径方向滑动，离圆盘圆心越来越远

C、两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动，不会发生滑动

D、物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体A发生滑动，离圆盘圆心越来越远

４、如图所示,水平转盘上放有质量为m的物块,当物块到转轴的距离为ｒ时,连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为零）。

物体和转盘间最大静摩擦力是其正压力的μ倍,求:

（1）当转盘的角速度

时,细绳的拉力

。

（2）当转盘的角速度

时，细绳的拉力

。

５、如图所示，在匀速转动的圆盘上，沿直径方向上放置以细线相连的A、Ｂ两个小物块。

A的质量为

离轴心

，B的质量为

，离轴心

A、Ｂ与盘面间相互作用的摩擦力最大值为其重力的0.５倍,试求

（1）当圆盘转动的角速度

为多少时,细线上开始出现张力?

（2）欲使A、B与盘面间不发生相对滑动,则圆盘转动的最大角速度为多大？

（

）

6、如图所示，在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体Ａ、Ｂ,它们到转轴的距离分别为rA＝20cm，rＢ＝３0cm，A、Ｂ与盘面间最大静摩擦力均为重力的0.４倍,试求：

（1）当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度ω0．

（2）当A开始滑动时，圆盘的角速度ω.

（3）当A即将滑动时，烧断细线,A、B运动状态如何?

（g取10m／s2）

（2）桥

7、小木块m位于半径为R的半圆球顶端，给m一水平初速ｖ时，m对球顶压力恰为零,则：

A.ｍ将立即离开球面作平抛运动　　　

B．v的值应为

Ｃ．ｍ落地时的水平位移为

D.m落地时速度方向与地面成4５0角

８、质量为

的汽车，以速率

通过半径为r的凹形桥，在桥面最低点时汽车对桥面的压力大小是（　）

A．

　B.

　C.

　　Ｄ.

9、一辆汽车以５4km/h的速率通过一座拱桥的桥顶,汽车对桥面的压力等于车重的一半,这座拱桥的半径是____＿＿____m。

若要使汽车过桥顶时对桥面无压力，则汽车过桥顶时的速度大小至少是______＿___＿_m/ｓ。

（3）轨道

1０、乘坐如图所示游乐园的过山车时,质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动,下列说法正确的是（　）

A.车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住，若没有保险带，人一定会掉下去

B．人在最高点时对座位仍可能产生压力,但压力一定小于mg

C．人在最高点和最低点时的向心加速度大小相等

D．人在最低点时对座位的压力大于mg

1１、如图所示，内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则（　）

A．球A的角速度一定大于球B的角速度

Ｂ.球A的线速度一定大于球B的线速度

C．球Ａ的运动周期一定小于球B的运动周期

Ｄ．球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力

１2、如图所示，在质量为M的物体内有光滑的圆形轨道，有一质量为m的小球在竖直平面内沿圆轨道做圆周运动,A与C两点分别道的最高点和最低点，B、D两点与圆心Ｏ在同一水平面上。

在小球运动过程中，物体M静止于地面，则关于物体M对地面的压力N和地面对物体Ｍ的摩擦力方向，下列正确的说法是（　）

Ａ.小球运动到Ｂ点时,N>Mg,摩擦力方向向左

Ｂ.小球运动到Ｂ点时,N＝Mｇ，摩擦力方向向右

C．小球运动到C点时,N=（M+ｍ）g,地面对M无摩擦

D.小球运动到D点时,N=（M+m）g，摩擦力方向向右

1３、如图所示，在竖直平面内有一个半径为Ｒ的圆弧轨道。

半径OA水平、OB

竖直,一个质量为m的小球自A正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道

到达最高点B时恰好对轨道没有压力,已知ＡＰ=２R，重力加速度为g,则小球

从Ｐ到B的运动过程中

A.重力做功2mgＲ

B.机械能减少ｍgR

C.合外力做功mgR

D．克服摩擦力做功

１4、如右图所示，一光滑的半径为Ｒ的半圆形轨道放在水平面上,一个质量为ｍ的小球以某一速度冲上轨道,当小球将要从轨道口飞出时,轨道的压力恰好为零，则小球落地点Ｃ距A处多远？

15、光滑水平面上放着物块A与质量为ｍ的物块B，Ａ与Ｂ均可视为质点，A靠在竖直墙壁上,Ａ、B间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与Ａ、B均不拴接），用手挡住B不动,此时弹簧压缩了一定长度,如图所示．放手后弹簧将物块B迅速弹出,B向右运动，之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道,其半径Ｒ=0．5　m.B恰能到达最高点Ｃ.取ｇ＝１0m/ｓ2，求物块Ｂ的落点距离Ｃ的水平距离．

１6、如图所示,左图是游乐场中过山车的实物图片,右图是过山车的原理图.在原理图中半径分别为Ｒ1＝2.０ｍ和Ｒ2=８．0m的两个光滑圆形轨道，固定在倾角为α=3７°斜轨道面上的Q、Ｚ两点，且两圆形轨道的最高点A、Ｂ均与Ｐ点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接.现使小车（视作质点）从P点以一定的初速度沿斜面向下运动．已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为μ＝

g=10m/s2,sin37°＝0.6,ｃｏｓ37°＝0.8.问：

（1）若小车恰好能通过第一个圆形轨道的最高点Ａ处，则其在P点的初速度应为多大?

（２）若小车在Ｐ点的初速度为10ｍ/s,则小车能否安全通过两个圆形轨道？

（4）绳与杆

一、水平面

17、在光滑的水平面上钉有两个钉子Ａ和B.相距２0cm.用一根长度为1ｍ的细绳.一端系一个质量为0.4kg的小球.另一端栓在钉子A上．使小球开始位于A的左边.并以２m/s的速率在水平面上绕A做匀速圆周运动.若绳子承受4N的拉力就会断.那么从开始运动到绳被拉断．小球转的半圆周数

Ａ．2　　B.3　C.４　D.５

18、质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上,杆端套有一个质量为m的小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动,角速度为

，如图所示,则杆的上端受到的作用力大小为

A.

B.

C．

D.不能确定

1９、细绳一端系着质量M=8ｋg的物体，静止在水平面,另一端通过光滑小孔吊着质量m=2kg的物体,M的中点与圆孔的距离r=0．２m,已知M与水平面间的动摩擦因数为0．2，现使此物体M随转台绕中心轴转动，问转台角速度ω在什么范围m会处于静止状态？

（ｇ＝１0m／s2）

2０、如图所示轻杆长1ｍ，其两端各连接质量为1kg的小球，杆可绕距B端0.２m处的轴Ｏ在竖直平面内转动，轻杆由水平从静止转至竖直方向，A球在最低点的速度为4m／ｓ。

求：

（1）A球此时对杆的作用力大小及方向

（2）B球此时对杆的作用力大小及方向

二、竖直面

21、如图，细杆的一端与一小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动现给小球一初速度，使它做圆周运动,图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是（　）

A.a处为拉力，b处为拉力

B.a处为拉力,ｂ处为推力ﻫC.a处为推力,b处为拉力

Ｄ.ａ处为推力，b处为推力

2２、如图所示,长为R的轻质杆（质量不计），一端系一质量为

的小球（球大小不计），绕杆的另一端O在竖直平面内做匀速圆周运动,若小球最低点时，杆对球的拉力大小为1.5

求：

①小球最低点时的线速度大小？

②小球通过最高点时,杆对球的作用力的大小?

③小球以多大的线速度运动，通过最高处时杆对球不施力?

23、有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图所示,长为L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为ｒ的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动．当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力,求:

（1）转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系.

（2）从静止到与竖直方向成θ角的过程中，绳子张力做功多少J?

２４、如图所示,用长L的轻绳系一个质量为m的小球悬挂在Ｏ点做角速度ω的圆锥摆运动,求①悬线与竖直方向的夹角θ②若悬点Ｏ离地高OＯ＇＝Ｈ（H＞L），在某一时刻悬线突然断了，则m的落地点离O＇的距离多大？

（５）管道

25、如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆细管竖直放置，两个质量均为m的小球Ａ、B,以不同的速率进入管内,若A球通过圆周最高点C,对管壁上部的压力为3mg，B球通过最高点C时，对管壁内侧下部的压力为０．75ｍg，求A、B球落地点间的距离．

2６、如图所示,一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为Ｒ（比细管的半径大得多）.在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球（可视为质点）.A球的质量为m1,Ｂ球的质量为ｍ2.它们沿环形圆管顺时针转动,经过最低点时的速度为ｖ0．设A球运动到最低点时,B球恰运动到最高点，若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么B球在最高点的速度多大?

２７、由光滑细管组成的轨道如图所示,其中ＡＢ段和ＢC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内。

一质量为m的小球,从距离水平地面高为Ｈ的管口D处静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上，下列说法正确的是

※【本资料来源:

全品高考网、全品中考网；全品教学网为您提供最新最全的教学资源。

】※

A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2

Ｂ．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2

C．小球能从细管Ａ端水平抛出的条件是H>2Ｒ

D.小球能从细管A端水平抛出的最小高度Ｈmin=　

R

２8、如图所示，两个3/4圆弧轨道固定在水平地面上，半径R相同,Ａ轨道由金属凹槽制成,Ｂ轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道．在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止彩放，小球距离地面的高度分别用hA和hＢ表示,则下列说法正确的是（　）

A.若hA=hB=2R，则两小球都能沿轨道运动到最高点

B.若ｈA=hB=3R／2,由于机械能守恒,两小球在轨道上升的最大高度为3R/2

Ｃ.适当调整hA和hB,均可使两小球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处

D.若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出,A小球的最小高度为5R／２,B小球在hB>2R的任何高度均可

（6）汽车转弯、火车转弯

2９、火车轨道在转弯处外轨高于内轨,其高度差由转弯半径与火车速度确定。

若在某转弯处规定行驶的速度为v,则下列说法中正确的是（）

A．当以v的速度通过此弯路时,火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力

B．当以v的速度通过弯路时,火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力

C．当速度大于ｖ时,火车轮缘挤压外轨

D．当速度小于v时，火车轮缘挤压外轨

3０、飞行中的鸟要改变飞行方向时，鸟的身体要倾斜（如图所示）.与车辆不同的是，鸟转弯所需的向心力由重力和空气对它们的作用力的合力来提供．

质量为ｍ的飞鸟,以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，空气对飞鸟作用力的大小等于（　　）

A．ｍ

）2

B．m

C.mﻩ

D.mg

【临界问题】恰好、刚好、最大、最小

31、如图所示,光滑的水平圆盘中心O处有一个小孔,用细绳穿过小孔，绳两端各系一个小球A和B,两球质量相等，圆盘上的A球做半径为r=20cm的匀速圆周运动,要使B球保持静止状态，求A球的角速度ω应是多大？

32、如图所示,一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内运动,圆盘半径为R,甲、乙两物体质量分别为M和ｍ（M>m）,它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用长为L的轻绳连在一起，L＜R，如图所示。

若将甲物体放在转轴位置上，甲、乙连线正好沿半径方向拉直，要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则圆盘旋转的角速度最大不得超过（　）（两物体看作质点）

Ａ、

B、

C、

Ｄ、

33、如图所示ＡＢ为竖直转轴，细绳AＣ和BC的结点C系一质量为m的小球，两绳能承担的最大拉力均为2.25mg，当AC和BC均拉直时∠ABＣ=90°，∠ACB=53°，ＢＣ=１.2m。

ABC能绕竖直轴AB匀速转动,因而C球在水平面内做匀速圆周运动,求:

（g取１0m／s2）

（１）m的线速度增大为何值时，BＣ绳才刚好被拉直？

（2）若ｍ的速率继续增加，哪条绳先断,此时小球的速率多大?

34、如图所示，一光滑圆锥体固定在水平面上,OC⊥ＡB，∠AOC＝30°,一条不计质量、长为L的绳（L

物体以速度v绕圆锥体的轴线OC在水平面内作匀速圆周运动。

（1）当

（２）当

时，分别求出绳对物体的拉力。

35、穿过如图所示,两绳系一个质量为ｍ=0.1kg的小球,上面绳长l＝2m,两绳都拉直时与轴夹角分别为３00与4５0。

问球的角速度满足什么条件，两绳始终张紧？

36、如图所示,M是半径

的固定于竖直平面内的ｌ/４光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平,轨道下端竖直相切处放置竖直向上的弹簧枪,弹簧枪可发射速度不同的质量

的小钢珠．假设某次发射的小钢珠沿轨道内壁恰好能从Ｍ上端水平飞出，落至距M下方

平面时,又恰好能无碰撞地沿圆弧切线从Ａ点切入一光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.Ａ、Ｂ为圆弧轨道两端点，其连线水平，圆弧半径

，小钢珠运动过程中阻力不计,ｇ取l0m/s２，sｉn53°=０.8,cos５３°＝０.6.求：

（1）发射小钢珠前,弹簧枪弹簧的弹性势能

；

（２）从M上端飞出到Ａ点的过程中，小钢珠运动的水平距离s，

（3）AB圆弧对应的圆心角

；（结果可用角度表示,也可用正切值表示）

（4）小钢珠运动到AB圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小.

３７、、如图所示,质量为ｍ=１kg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的Ｐ点，随传送带运动到A点后水平抛出，小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B点进入竖直平面内的光滑圆弧轨道.B、C为圆弧的两端点，其连线水平．已知圆弧半径Ｒ=１.０m,圆弧对应圆心角θ=1０6°，轨道最低点为O，A点距水平面的高度ｈ=０.8m．小物块离开C点后恰能无碰撞的沿固定斜面向上运动,0.８s时经过D点，物块与斜面间的滑动摩擦因数为μ１=0.3３（g=1０m/ｓ２，sin37°＝0．６,ｃｏs37°=0.8）．试求:

（1）小物块离开A点的水平初速度v1.

（2）小物块经过Ｏ点时对轨道的压力．

（３）斜面上CD间的距离.

（４）假设小物块与传送带间的动摩擦因数μ2=0.３,传送带的速度为5m／s，则ＰＡ间的距离是多少？

３8、如图所示，一个

圆弧形光滑细圆管轨道ABC，放置在竖直平面内，轨道半径为Ｒ,在A　点与水平地面AD相接,地面与圆心O等高,MＮ是放在水平地面上长为3R、厚度不计的垫子,左端M正好位于A点．将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从Ａ处管口正上方某处由静止释放,不考虑空气阻力．

（1）若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端，则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何？

（２）欲使小球能通过C点落到垫子上,小球离A点的最大高度是多少？