《2019-2020學(xué)年新教材高中物理 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十）圓周運(yùn)動(dòng)的兩種模型和臨界問(wèn)題 新人教版必修第二冊(cè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年新教材高中物理 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十）圓周運(yùn)動(dòng)的兩種模型和臨界問(wèn)題 新人教版必修第二冊(cè)（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十） 圓周運(yùn)動(dòng)的兩種模型和臨界問(wèn)題 A級(jí)—學(xué)考達(dá)標(biāo) 1.如圖所示，物塊(質(zhì)量為m)隨轉(zhuǎn)筒一起以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．物塊受到重力、彈力、摩擦力和向心力的作用 B．若角速度增大而且物塊仍然隨轉(zhuǎn)筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么物塊所受摩擦力增大 C．若角速度增大而且物塊仍然隨轉(zhuǎn)筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物塊所受摩擦力減小 D．若角速度增大而且物塊仍然隨轉(zhuǎn)筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物塊所受摩擦力不變 解析：選D　因?yàn)槲飰K始終隨轉(zhuǎn)筒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以物塊受重力、摩擦力和筒壁的支持力。向心力為效果力，物塊不受向心力，故A錯(cuò)誤。因?yàn)槲飰K在豎直方向上處于平衡

2、狀態(tài)，所以f＝G，N＝mrω2，當(dāng)ω增大時(shí)，N增大，f不變，故B、C錯(cuò)誤，D正確。 2.如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的木塊A、B疊放在一起，放在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起繞固定轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，木塊A、B與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為1 m，A的質(zhì)量為5 kg，B的質(zhì)量為10 kg。已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，B與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，若木塊A、B與轉(zhuǎn)臺(tái)始終保持相對(duì)靜止，則轉(zhuǎn)臺(tái)角速度ω的最大值為(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 m/s2)(　　) A．1 rad/s B. rad/s C. rad/s D．3 rad/s 解析：選B　對(duì)A有μ1mAg≥mAω2r，對(duì)A、B整體有(m

3、A＋mB)ω2r≤μ2(mA＋mB)g，代入數(shù)據(jù)解得ω≤ rad/s，故B正確。 3.如圖所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．小球在最高點(diǎn)時(shí)的向心力一定等于重力 B．小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力不可能為零 C．若小球剛好能在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則其在最高點(diǎn)的速率為 D．小球過(guò)最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力可能小于小球的重力 解析：選C　小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)，向心力可能等于重力，也可能等于重力與繩子的拉力之和，取決于小球在最高點(diǎn)的瞬時(shí)速度的大小，故A錯(cuò)誤；小球在圓周最高點(diǎn)時(shí)，滿足一定的條件時(shí)繩子的拉力可以為零，故B錯(cuò)誤；小球剛好能在豎直面內(nèi)做圓

4、周運(yùn)動(dòng)，則在最高點(diǎn)，重力提供向心力，v＝，故C正確；小球在圓周最低點(diǎn)時(shí)，具有豎直向上的向心加速度，處于超重狀態(tài)，繩子的拉力一定大于小球的重力，故D錯(cuò)誤。 4.如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，內(nèi)側(cè)管壁半徑為R，管的內(nèi)徑略大于小球的半徑r，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin＝ B．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin＝ C．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無(wú)作用力 D．小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力 解析：選C　小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，由于外側(cè)管壁和內(nèi)側(cè)管壁都可以對(duì)小球產(chǎn)生彈力作用，當(dāng)小球

5、的速度等于零時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球產(chǎn)生彈力，大小為mg，故最小速度為零，故A、B錯(cuò)誤。小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于沿半徑方向的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力，而內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無(wú)作用力，故C正確。小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于沿半徑方向的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，當(dāng)速度較大時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球沒(méi)有作用力，此時(shí)外側(cè)管壁對(duì)小球有作用力；當(dāng)速度較小時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球有作用力，故D錯(cuò)誤。 5.長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿，一端固定一個(gè)小球A，另一端固定在光滑的水平軸上，輕桿繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使小球A在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球A在最高點(diǎn)的速度為v，下列敘述中正確的是(　

6、　) A．v的最小值為 B．v由零逐漸增大時(shí)，向心力也逐漸增大 C．當(dāng)v由零逐漸增大時(shí)，桿對(duì)小球的彈力逐漸增大 D．當(dāng)v由逐漸減小時(shí)，桿對(duì)小球的彈力逐漸減小 解析：選B　小球在最高點(diǎn)的最小速度為零，此時(shí)重力大小等于桿的支持力，故A錯(cuò)誤。在最高點(diǎn)，根據(jù)F向＝m得，當(dāng)v由零逐漸增大時(shí)，向心力也逐漸增大，故B正確。在最高點(diǎn)，當(dāng)桿的作用力為零時(shí)，v＝，當(dāng)v＞，桿提供拉力，有mg＋F＝m，當(dāng)v由逐漸增大時(shí)，桿對(duì)小球的彈力也逐漸增大，當(dāng)0≤v＜時(shí)，桿提供支持力，有mg－F＝m，當(dāng)v由零逐漸增大到時(shí)，桿的彈力逐漸減小，反之當(dāng)v由逐漸減小時(shí)，桿對(duì)小球的彈力逐漸增大，故C、D均錯(cuò)誤。 6.如圖所示，

7、在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放一個(gè)質(zhì)量M＝2.0 kg的木塊，它與臺(tái)面間的最大靜摩擦力fm＝6.0 N，繩的一端系住木塊，另一端穿過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)的中心孔O(孔光滑)懸吊一質(zhì)量m＝1.0 kg的小球，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以ω＝5.0 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，欲使木塊相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止，則木塊到O孔的距離可能是(重力加速度g＝10 m/s2，木塊、小球均視為質(zhì)點(diǎn))(　　) A．16 cm B．5 cm C．60 cm D．36 cm 解析：選A　木塊在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)木塊的支持力與木塊自身重力相平衡，拉力與水平轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)木塊的靜摩擦力的合力提供木塊做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。設(shè)木塊到轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離為R，木塊以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)所需

8、向心力為Mω2R，若Mω2R＝T＝mg，此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)木塊的摩擦力為零。若R1>R，Mω2R1>mg，轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)木塊的摩擦力方向沿轉(zhuǎn)臺(tái)半徑指向中心，由牛頓第二定律得f1＋mg＝Mω2R1，當(dāng)f1＝fm時(shí)，R1最大。所以，木塊到轉(zhuǎn)臺(tái)中心的最大距離為R1＝＝ m＝0.32 m；若R2

9、別固定在等高的A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離也為L(zhǎng)。重力加速度大小為g。今使小球在豎直面內(nèi)以AB為軸做圓周運(yùn)動(dòng)，若小球在最高點(diǎn)的速率為v時(shí)，兩根繩的拉力恰好均為零，則小球在最高點(diǎn)的速率為2v時(shí)，每根繩的拉力大小為(　　) A.mg B.mg C．3mg D．2mg 解析：選A　當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速率為v時(shí)，有mg＝m，其中R＝L；當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速率為2v時(shí)，有F＋mg＝m，解得兩繩拉力的合力F＝3mg，由幾何知識(shí)得FT＝mg，故A正確。 8.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤(pán)上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A和B，它們與圓盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速加快到兩個(gè)物

10、體剛要發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，燒斷細(xì)線，兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A．兩物體沿切線方向滑動(dòng) B．兩物體沿半徑方向滑動(dòng)，離圓盤(pán)圓心越來(lái)越遠(yuǎn) C．兩物體仍隨圓盤(pán)一起做圓周運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生滑動(dòng) D．物體A仍隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體B發(fā)生滑動(dòng)，離圓盤(pán)圓心越來(lái)越遠(yuǎn) 解析：選D　當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，物體B所受細(xì)線指向圓心的拉力與圓盤(pán)指向圓心的最大靜摩擦力的合力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，燒斷細(xì)線后，B所受最大靜摩擦力不足以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，B將做離心運(yùn)動(dòng)。燒斷細(xì)線前，物體A所受細(xì)線背離圓心方向的拉力和圓盤(pán)指向圓心方向的最大靜摩擦力的合力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則

11、燒斷細(xì)線后，可知A所需要的向心力小于A受到的最大靜摩擦力，所以A仍保持相對(duì)圓盤(pán)靜止?fàn)顟B(tài)，隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 9.某人將一個(gè)蒸籠屜握在手中，并在內(nèi)側(cè)邊緣放置一個(gè)裝有水的杯子，掄起手臂讓蒸籠屜連同水杯在豎直面內(nèi)一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，水卻沒(méi)有灑出來(lái)。如圖所示，已知蒸籠屜的半徑為15 cm，人手臂的長(zhǎng)度為60 cm，杯子的質(zhì)量m1＝0.3 kg，杯中水的質(zhì)量m2＝0.2 kg，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可認(rèn)為圓心在人的肩膀處，不考慮水杯的大小，g取10 m/s2。 (1)若要保證在最高點(diǎn)水不流出來(lái)，求水杯通過(guò)最高點(diǎn)的最小速率v0； (2)若在最高點(diǎn)水杯的速率為v1＝4 m/s，求此時(shí)水對(duì)杯

12、底的壓力。 解析：(1)水杯和水的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R＝0.9 m，在最高點(diǎn)，取水和水杯作為研究對(duì)象，速率最小時(shí)有mg＝m， 解得v0＝3 m/s。 (2)取水為研究對(duì)象，有m2g＋FN＝m2， 解得FN≈1.56 N，方向向下， 由牛頓第三定律知，水對(duì)杯底的壓力為1.56 N，方向向上。 答案：(1)3 m/s　(2)1.56 N，方向向上 B級(jí)—選考提能 10.半徑為R的光滑半圓球固定在水平面上，如圖所示。頂部有一物體A，現(xiàn)給它一個(gè)水平初速度v0＝，則物體將(　　) A．沿球面下滑至M點(diǎn) B．沿球面下滑至某一點(diǎn)N，便離開(kāi)球面做斜下拋運(yùn)動(dòng) C．按半徑大于R的新的圓弧軌道做圓周運(yùn)動(dòng)

13、 D．立即離開(kāi)半圓球做平拋運(yùn)動(dòng) 解析：選D　設(shè)在頂部物體A受到半圓球?qū)λ淖饔昧镕，由牛頓第二定律得mg－F＝m，把v0＝代入得F＝0。說(shuō)明物體只受重力作用，又因物體有水平初速度v0，故物體做平拋運(yùn)動(dòng)，D正確。 11.[多選]質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細(xì)桿的B點(diǎn)和A點(diǎn)，如圖所示，繩b在水平方向伸直時(shí)長(zhǎng)為l，繩a與水平方向成θ角，當(dāng)輕桿繞軸AB以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)繩張力不可能為零 B．a(chǎn)繩的張力隨角速度的增大而增大 C．當(dāng)角速度ω> 時(shí)，b繩將出現(xiàn)張力 D．若b繩突然被剪斷，則a繩的張力一定發(fā)生變化

14、 解析：選AC　當(dāng)b繩中有張力時(shí)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，豎直方向有Ta sin θ＝mg，由此可知，此時(shí)Ta與ω?zé)o關(guān)，故A正確，B錯(cuò)誤。由圓錐擺模型知ω較小時(shí)b繩中無(wú)張力，設(shè)ω＝ω0時(shí)b繩剛伸直且無(wú)張力，對(duì)小球有＝mω02·l，則ω＝ω0＝，故C正確。當(dāng)b繩中無(wú)張力時(shí)，將b突然剪斷，a繩的張力不會(huì)發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。 12.如圖所示，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺(tái)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)測(cè)得轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R＝0.5 m，離水平地面的高度H＝0.8 m，物塊平拋落地過(guò)程水平位移的大小s＝0.4 m。設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0； (2)物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。 解析：(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上有 H＝gt2① 在水平方向上有 s＝v0t② 由①②式解得v0＝s 代入數(shù)據(jù)得v0＝1 m/s。 (2)物塊離開(kāi)轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)，最大靜摩擦力提供向心力，有 fmax＝m④ fmax＝μFN＝μmg⑤ 由④⑤式得μ＝， 代入數(shù)據(jù)得μ＝0.2。 答案：(1)1 m/s　(2)0.2 6