《（新課標）2020年高考物理一輪總復習 第四章 第四講 平拋運動、圓周運動的臨界問題練習（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（新課標）2020年高考物理一輪總復習 第四章 第四講 平拋運動、圓周運動的臨界問題練習（含解析）（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、平拋運動、圓周運動的臨界問題 [A組·基礎題] 1. 如圖所示，一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5 m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止．物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，盤面與水平面的夾角為30°，g取10 m/s2.則ω的最大值是( C ) A. rad/s　　　　　　　 B． rad/s C．1.0 rad/s D．5 rad/s 2. 一圓盤可以繞其豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，圓盤半徑為R，甲、乙兩物體的質(zhì)量分別為M與m(M＞m)，它們與圓盤之間的最大靜摩擦力均為正壓力的μ倍，兩物體用一根長為l(l＜R

2、)的輕繩連在一起，如圖所示，若將甲物體放在轉(zhuǎn)軸的位置上，甲、乙之間接線剛好沿半徑方向拉直，要使兩物體與轉(zhuǎn)盤之間不發(fā)生相對滑動，則轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的角速度最大值不得超過( D ) A. B． C. D． 3. (2019·河南中原名?？荚u)如圖所示，半徑分別為R、2R的兩個水平圓盤，小圓盤轉(zhuǎn)動時會帶動大圓盤不打滑的一起轉(zhuǎn)動．質(zhì)量為m的小物塊甲放置在大圓盤上距離轉(zhuǎn)軸R處，質(zhì)量為2m的小物塊放置在小圓盤的邊緣處．它們與盤面間的動摩擦因數(shù)相同，當小圓盤以角速度轉(zhuǎn)動時，兩物塊均相對圓盤靜止，設最大靜 摩擦力等于滑動摩擦力，下列說法正確的是( B ) A．二者線速度大小相等 B．甲受到的摩

3、擦力大小為mω2R C．在ω逐漸增大的過程中，甲先滑動 D．在ω逐漸增大但未相對滑動的過程中，物塊所受摩擦力仍沿半徑指向圓心 解析：大圓盤和小圓盤邊緣上的線速度大小相等，當小圓盤以角速度ω轉(zhuǎn)動時，大圓盤以轉(zhuǎn)動；兩物塊做圓周運動的半徑相等，但是角速度不同，則線速度大小不等，A錯誤；根據(jù)v＝ωr知，大圓盤以轉(zhuǎn)動，則小物塊甲受到的摩擦力f＝m2R＝mω2R，B正確；根據(jù)μmg＝mω2r知，臨界角速度ω＝，兩物塊的半徑相等，知臨界角速度相等，在角速度ω逐漸增大的過程中，ω大＝ω小，可知物塊乙先滑動，C錯誤；在角速度ω逐漸增大的過程中，甲乙的線速度逐漸增大，根據(jù)動能定理知，摩擦力對兩物塊均做正功，

4、可知摩擦力一定有沿線速度方向的分力，所以物塊受到的摩擦力的方向一定不是指向圓心，D錯誤． 4. (2018·廣東七校聯(lián)考)如圖所示，半徑為R的圓輪在豎直面內(nèi)繞O軸勻速轉(zhuǎn)動，輪上A、B兩點各粘有一小物體，當B點轉(zhuǎn)至最低位置時，此時O、A、B、P四點在同一豎直線上，已知：OA＝AB，P是地面上的一點．此時A、B兩點處的小物體同時脫落，最終落到水平地面上同一點．不計空氣阻力，則OP的距離是( A ) A.R　　　　　 B．R C．5R D．7R 解析：設OP之間的距離為h，則A下落的高度為h－R，A隨圓輪運動的線速度為ωR，設A下落的時間為t1，水平位移為s，則有：在豎直方向上有：h－

5、R＝gt 在水平方向上有： s＝ωRt1 B下落的高度為h－R，B隨圓輪運動的線速度為ωR，設B下落的時間為t2，水平位移也為s，則有：在豎直方向上有：h－R＝gt 在水平方向上有：s＝ωRt2 聯(lián)立上式解得：h＝R 選項A正確，B、C、D錯誤． 5．(多選) 水平面上有傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面體，質(zhì)量為m的小物塊放在斜面上，現(xiàn)用一平行于斜面、大小恒定的拉力F作用于小物塊上，繞小物塊旋轉(zhuǎn)一周，這個過程中斜面體和小物塊始終保持靜止狀態(tài)．下列說法中正確的是( AC ) A．小物塊受到斜面的最大摩擦力為F＋mgsin θ B．小物塊受到斜面的最大摩擦力為F－mgsin θ

6、C．斜面體受到地面的最大摩擦力為F D．斜面體受到地面的最大摩擦力為Fcos θ 6．(多選) (2018·山西省呂梁市期中)如圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運動，內(nèi)側(cè)壁半徑為R，小球半徑為r，則下列說法正確的是( BC ) A．小球通過最高點時的最小速度vmin＝ B．小球通過最高點時的最小速度vmin＝0 C．小球在水平線ab以下的管道中運動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定無作用力 D．小球在水平線ab以上的管道中運動時，外側(cè)管壁對小球一定有作用力 解析：小球過最高點時可能受到外壁對其向下的壓力或內(nèi)壁對其向上的支持力，類似于輕桿端點的小球過最高點，則其通過最高點的最小

7、速度為零．故A項錯誤，B項正確；小球在管道中運動時，向心力的方向要指向圓心；小球在水平線ab以下時，重力沿半徑的分量背離圓心，則管壁必然提供指向圓心的支持力，只有外側(cè)管壁才能提供此力，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定無作用力，C項正確；同理在水平線ab以上時，重力沿半徑的分量指向圓心，外側(cè)管壁對小球可能沒有作用力，D項錯誤． 7. 如圖所示，水平屋頂高H＝5 m，圍墻高h＝3.2 m，圍墻到房子的水平距離L＝3 m，圍墻外空地寬x＝10 m，為使小球從屋頂水平飛出落在圍墻外的空地上，g取10 m/s2.求： (1)小球離開屋頂時的速度v0的大小范圍； (2)小球落在空地上的最小速度． 解析：(

8、1)設小球恰好落到空地的右側(cè)邊緣時的水平初速度為v01，則小球的水平位移：L＋x＝v01t1 小球的豎直位移：H＝gt 解以上兩式得v01＝(L＋x) ＝13 m/s 設小球恰好越過圍墻的邊緣時的水平初速度為v02，則此過程中小球的水平位移：L＝v02t2 小球的豎直位移：H－h(huán)＝gt 解以上兩式得：v02＝L＝5 m/s 小球離開屋頂時的速度大小為5 m/s≤v0≤13 m/s. (2)小球落在空地上，下落高度一定，落地時的豎直分速度一定，當小球恰好越好圍墻的邊緣落在空地上時，落地速度最小． 豎直方向：v＝2gH 又有：vmin＝ 解得：vmin＝5 m/s. 答案：(

9、1)5 m/s≤v0≤13 m/s　(2)5 m/s [B組·能力題] 8. (多選)如圖所示，兩物塊A、B套在水平粗糙的CD桿上，并用不可伸長的輕繩連接，整個裝置能繞過CD中點的軸轉(zhuǎn)動，已知兩物塊質(zhì)量相等，桿CD對物塊A、B的最大靜摩擦力大小相等，開始時繩子處于自然長度(繩子恰好伸直但無彈力)，物塊B到軸的距離為物塊A到軸距離的兩倍，現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)速逐漸慢慢增大，在從繩子處于自然長度到兩物塊A、B即將滑動的過程中，下列說法正確的是( BC ) A．A受到的靜摩擦力一直增大 B．B受到的靜摩擦力先增大后保持不變 C．A受到的靜摩擦力先增大后減小再增大 D．B受到

10、的合外力先增大后保持不變 9. (多選)(2016·浙江卷)如圖所示為賽車場的一個水平“梨形”賽道，兩個彎道分別為半徑R＝90 m的大圓弧和r＝40 m的小圓弧，直道與彎道相切．大、小圓弧圓心O、O′距離L＝100 m．賽車沿彎道路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車重力的2.25倍，假設賽車在直道上做勻變速直線運動，在彎道上做勻速圓周運動，要使賽車不打滑，繞賽道一圈時間最短(發(fā)動機功率足夠大，重力加速度g＝10 m/s2，π＝3.14)，則賽車( AB ) A．在繞過小圓弧彎道后加速 B．在大圓弧彎道上的速率為45 m/s C．在直道上的加速度大小為5.63 m/s2

11、D．通過小圓弧彎道的時間為5.58 s 10．如圖為“快樂大沖關”節(jié)目中某個環(huán)節(jié)的示意圖，參與游戲的選手會遇到一個人造山谷AOB，AO是高h＝3 m的豎直峭壁，OB是以A點為圓心的弧形坡，∠OAB＝60°，B點右側(cè)是一段水平跑道．選手可以自A點借助繩索降到O點后再爬上跑道，但身體素質(zhì)好的選手會選擇自A點直接躍上跑道．選手可視為質(zhì)點，忽略空氣阻力，重力加速度g＝10 m/s2. (1)若選手以速度v0水平跳出后，能跳在水平跑道上，求v0的最小值； (2)若選手以速度v1＝4 m/s水平跳出，求該選手在空中的運動時間． 解析：(1)運動員從A到B點做平拋運動，設剛好能到達B點，水平方向

12、上hsin 60°＝v0t 豎直方向上hcos 60°＝gt2 計算可得v0＝ m/s v0的最小值為 m/s. (2)若選手以速度v1＝4 m/s水平跳出，v1＜v0，選手會落到圓弧上， 水平方向上x＝v1t1 豎直方向上y＝gt 根據(jù)幾何關系x2＋y2＝h2 計算可得t1＝0.6 s. 答案：(1) m/s　(2)0.6 s 11. (2017·河南開封模擬)如圖所示，一塊足夠大的光滑平板放置在水平面上，能繞水平固定軸MN調(diào)節(jié)其與水平面所成的傾角．板上一根長為l＝0.60 m的輕細繩，它的一端系住一質(zhì)量為m的小球P，另一端固定在板上的O點．當平板的傾角固定為α時，先將輕

13、繩平行于水平軸MN拉直，然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度v0＝3.0 m/s.若小球能保持在板面內(nèi)做圓周運動，傾角α的值應在什么范圍內(nèi)？(取重力加速度g＝10 m/s2) 解析：小球在傾斜平板上運動時受到繩子拉力、平板彈力、重力．在垂直平板方向上合力為0，重力在沿平板方向的分量為mgsin α 小球在最高點時，由繩子的拉力和重力沿平板方向的分力的合力提供向心力，有FT＋mgsin α＝① 研究小球從釋放到最高點的過程，根據(jù)動能定理有 －mglsin α＝mv－mv② 若恰好能通過最高點，則繩子拉力FT＝0③ 聯(lián)立①②③解得sin α＝，解得α＝30° 故α的范圍為0°≤α≤30°. 答案：0°≤α≤30° 6