资源简介 第五讲竖直面内的圆周运动知识讲解一、圆周运动相关周期性问题1.(多选)半径为R=1m的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动,A为圆盘边缘上一点,在O点的正上方将一个可视为质点的小球以4m/s的速度水平抛出,半径OA方向恰好与该初速度的方向相同,如图所示。若小球与圆盘只碰一次,且落在A点,则圆盘转动的角速度大小可能是( )A.8πrad/sB.12πrad/sC.16πrad/sD.20πrad/s【答案】AC2.水平放置的圆筒绕其中心对称轴OO′匀速转动,转动的角速度ω=5rad/s,桶壁上P处有一小圆孔,桶壁很薄,桶的半径R=2m;如图所示当圆孔正上方某高度h处有一小球由静止开始下落,已知圆孔的半径略大于小球的半径,试通过计算求小球恰好落入圆筒小孔时,释放小球的高度h(空气阻力不计,g取10m/s2)。【答案】h=0.8n22(n=0、1、2、3…)二、水平面内的圆周运动3.如图所示,内壁光滑的竖直圆桶绕中心轴做匀速圆周运动,一物块用不可伸长的细绳系着,绳子的另一端系于圆桶上表面圆心,且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动,则( )A.绳子的拉力可能为零B.桶对物块的弹力不可能为零C.若它们以更大的角速度一起转动,绳子的拉力一定增大D.若它们以更大的角速度一起转动,绳子的拉力仍保持不变【答案】D4.在光滑水平面上,一根原长为L的轻质弹簧的一端与竖直轴O连接,另一端与质量为m的小球连接,如图所示。当小球以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v1时,弹簧的长度为1.5L;当它以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v2时,弹簧的长度为2.0L,则v1与v2的比值为( )A.B.C.D.【答案】C5.如图所示,水平转台上有一个质量为m的物块,用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上,细绳与竖直转轴的夹角θ=30°,此时细绳伸直但无张力,物块与转台间的动摩擦因数为μ=,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢加速转动,角速度为ω,重力加速度为g,则( )A.当ω=时,细绳的拉力为0B.当ω=时,物块与转台间的摩擦力为0C.当ω=时,细绳的拉力大小为mgD.当ω=时,细绳的拉力大小为mg【答案】AC6.如图所示,足够大的水平圆台中央固定一光滑竖直细杆,原长为L的轻质弹簧套在竖直杆上,质量均为m的光滑小球A、B用长为L的轻杆及光滑铰链相连,小球A穿过竖直杆置于弹簧上。让小球B以不同的角速度ω绕竖直杆匀速转动,当转动的角速度为ω0时,小球B刚好离开台面。弹簧始终在弹性限度内,劲度系数为k,重力加速度为g,则下列判断正确的是( )A.小球均静止时,弹簧的长度为L-B.角速度ω=ω0时,小球A对弹簧的压力为mgC.角速度ω0=D.角速度从ω0继续增大的过程中,弹簧的形变量增大【答案】AC7.飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外,还受到重力和机翼的升力,机翼的升力垂直于机翼所在平面向上。当飞机在空中盘旋时机翼的内侧倾斜(如图所示),以保证重力和机翼升力的合力提供向心力。设飞机以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角,飞行周期为T,则下列说法正确的是( )A.若飞行速率v不变,θ增大,则半径R减小B.若飞行速率v不变,θ增大,则周期T减小C.若θ不变,飞行速率v增大,则半径R减小D.若飞行速率v增大,θ增大,则周期T一定不变【答案】AB8.如图所示,内壁光滑的圆锥筒的轴线竖直,顶角为2θ=60°,底面半径为R,在底面圆心O处系一个轻质细线,长也为R,细线的另一端连一个小球,小球可视为质点。现给小球一个初速度,使其在水平面内做圆周运动,已知重力加速度为g,则:(1)要使小球不碰到圆锥筒,小球的线速度不超过多大?(2)要使细线无拉力,小球的线速度应满足什么条件?【答案】(1) (2)≤v球≤解析 (1)小球恰好与筒壁接触,但与筒壁间无作用力,设此时小球的速度为v1,受力如图1图1由牛顿第二定律得F1sin30°=在竖直方向有F1cos30°=mg解得v1=所以,当小球的速度v球<时,小球不会碰到筒壁。(2)小球恰好与筒壁接触,但细线的拉力为零,设此时小球的速度为v2,受力如图2图2由牛顿第二定律得N1cos30°=在竖直方向有N1sin30°=mg解得v2=当细线沿水平方向时,细线的拉力为零,设此时小球的速度为v3,受力如图3图3由牛顿第二定律得N2cos30°=在竖直方向有N2sin30°=mg解得v3=所以要使细线无拉力,小球的速度应满足:≤v球≤。三、圆周运动的临界问题9.如图所示,粗糙水平圆盘上,质量相等的A、B两物块叠放在一起,随圆盘一起做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A.物块A、B的运动属于匀变速曲线运动B.B的向心力是A的向心力的2倍C.盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍D.若B先滑动,则B与A之间的动摩擦因数μA小于盘与B之间的动摩擦因数μB【答案】C10.如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用水平细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,质量均为m,与圆心距离分别为RA=r,RB=2r,与盘间的动摩擦因数μ相同,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,下列说法正确的是( )A.此时绳子张力为FT=3μmgB.此时圆盘的角速度为ω=C.此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外D.若此时烧断绳子,A仍相对盘静止,B将做离心运动【答案】ABC11.一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R,甲、乙物体质量分别为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,两物体用一根长为L(LA.B.C.D.【答案】D12.如图所示,OO'为竖直轴,MN为固定在OO'上的水平光滑杆,有两个质量相同的金属球A、B套在水平杆上,AC和BC为抗拉能力相同的两根细线,C端固定在转轴OO'上。当细线拉直时,A、B两球转动半径之比恒为2∶1,当转轴的角速度逐渐增大时( )A.AC先断B.BC先断C.两细线同时断D.不能确定哪根细线先断【答案】A13.如图所示,甲、乙两水平圆盘紧靠在一起,大圆盘为主动轮,乙靠摩擦随甲不打滑转动.大、小圆盘的半径之比为3∶1,两圆盘和小物体m1、m2间的动摩擦因数相同.m1离甲盘圆心O'点的距离为2r,m2距乙盘圆心O'点的距离为r,当甲缓慢转动且转速慢慢增加时( )A.物块相对盘开始滑动前,m1与m2的线速度之比为1∶1B.物块相对盘开始滑动前,m1与m2的向心加速度之比为2∶9C.随转速慢慢增加,m1先开始滑动D.随转速慢慢增加,m1与m2同时开始滑动【答案】B四、竖直面内的圆周运动14.半径为R的光滑半球固定在水平面上(如图所示),顶部有一个小物体A,今给它一个水平初速度v0=,则下列说法错误的是( )A.物体将沿球面下滑至M点B.物体沿球面下滑至某一点N后离开球面做斜下抛运动C.物体将沿半径大于R的新圆弧轨道做圆周运动D.物体立即离开球面做平抛运动【答案】ABC15.一竖直放置的光滑圆形轨道连同底座总质量为M,放在水平地面上,如图所示,一质量为m的小球沿此轨道做圆周运动.A、C两点分别是轨道的最高点和最低点.轨道的B、D两点与圆心等高.在小球运动过程中,轨道始终静止,重力加速度为g.则关于轨道底座对地面的压力FN的大小及地面对轨道底座的摩擦力方向,下列说法正确的是( )A.小球运动到A点时,FN>Mg,摩擦力方向向左B.小球运动到B点时FN=Mg+mg,摩擦力方向向右C.小球运动到C点时,FN>Mg+mg,地面对轨道底座无摩擦力D.小球运动到D点,FN=Mg,摩擦力方向向右【答案】C16.如图8所示,两个质量均为m的小物块a和b(可视为质点),静止在倾斜的匀质圆盘上,圆盘可绕垂直于盘面的固定轴转动,a到转轴的距离为l,b到转轴的距离为2l,物块与盘面间的动摩擦因数为,盘面与水平面的夹角为30°.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,若a、b随圆盘以角速度ω匀速转动,下列说法正确的是( )图8A.a在最高点时所受摩擦力不可能为0B.a在最低点时所受摩擦力不可能为0C.若使a、b均不发生滑动,圆盘角速度的最大值为ω=D.若使a、b均不发生滑动,圆盘角速度的最大值为ω=【答案】ABC17.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.当小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d,绳始终在竖直平面内,重力加速度为g,忽略手的运动半径和空气阻力.(1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2;(2)求绳能承受的最大拉力;(3)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,要使球抛出后飞行的水平距离最大,绳长应是多少?最大水平距离为多少?【答案】(1) (2)mg (3) d课后巩固1.质点做匀速圆周运动,则( )A.在任何相等的时间里,质点的位移都相同B.在任何相等的时间里,质点通过的路程都相等C.匀速圆周运动是匀变速曲线运动D.在任何相等的时间里,质点运动的平均速度都相同【答案】B 2.如图所示,洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水,下列说法中不正确的是( )A.脱水过程中,衣物是紧贴筒壁的B.水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C.加快脱水筒转动角速度,脱水效果会更好D.靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好【答案】B3.如图所示,由于地球的自转,地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动,对于P、Q两物体的运动,下列说法正确的是( )A.P、Q两点的角速度大小相等B.P、Q两点的线速度大小相等C.P点的线速度比Q点的线速度大D.P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用【答案】A.4.图所示,质量为m的物块从半径为R的半球形碗边向碗底滑动,滑到最低点时的速度为v,若物块滑到最低点时受到的摩擦力是Ff,则物块与碗的动摩擦因数为( )A.B.C.D.【答案】B5.m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点),A为终端皮带轮,如图所示,已知皮带轮半径为r,传送带与皮带轮间不会打滑,当m可被水平抛出时( )A.皮带的最小速度为B.皮带的最小速度为C.A轮每秒的转数最少是D.A轮每秒的转数最少是【答案】AC6.有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶,做匀速圆周运动.如图所示,图中虚线表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h,下列说法中正确的是( )A.h越高,摩托车对侧壁的压力将越大B.h越高,摩托车做圆周运动的线速度将越大C.h越高,摩托车做圆周运动的周期将越大D.h越高,摩托车做圆周运动的向心力将越大【答案】BC7.如图所示,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R=0.5m,离水平地面的高度H=0.8m,物块平抛落地过程水平位移的大小x=0.4m.设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)物块做平抛运动的初速度大小v0;(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.【答案】(1)1m/s (2)0.22第五讲竖直面内的圆周运动知识讲解一、圆周运动相关周期性问题1.(多选)半径为R=1m的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动,A为圆盘边缘上一点,在O点的正上方将一个可视为质点的小球以4m/s的速度水平抛出,半径OA方向恰好与该初速度的方向相同,如图所示。若小球与圆盘只碰一次,且落在A点,则圆盘转动的角速度大小可能是( )A.8πrad/sB.12πrad/sC.16πrad/sD.20πrad/s2.水平放置的圆筒绕其中心对称轴OO′匀速转动,转动的角速度ω=5rad/s,桶壁上P处有一小圆孔,桶壁很薄,桶的半径R=2m;如图所示当圆孔正上方某高度h处有一小球由静止开始下落,已知圆孔的半径略大于小球的半径,试通过计算求小球恰好落入圆筒小孔时,释放小球的高度h(空气阻力不计,g取10m/s2)。二、水平面内的圆周运动3.如图所示,内壁光滑的竖直圆桶绕中心轴做匀速圆周运动,一物块用不可伸长的细绳系着,绳子的另一端系于圆桶上表面圆心,且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动,则( )A.绳子的拉力可能为零B.桶对物块的弹力不可能为零C.若它们以更大的角速度一起转动,绳子的拉力一定增大D.若它们以更大的角速度一起转动,绳子的拉力仍保持不变4.在光滑水平面上,一根原长为L的轻质弹簧的一端与竖直轴O连接,另一端与质量为m的小球连接,如图所示。当小球以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v1时,弹簧的长度为1.5L;当它以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v2时,弹簧的长度为2.0L,则v1与v2的比值为( )A.B.C.D.5.如图所示,水平转台上有一个质量为m的物块,用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上,细绳与竖直转轴的夹角θ=30°,此时细绳伸直但无张力,物块与转台间的动摩擦因数为μ=,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢加速转动,角速度为ω,重力加速度为g,则( )A.当ω=时,细绳的拉力为0B.当ω=时,物块与转台间的摩擦力为0C.当ω=时,细绳的拉力大小为mgD.当ω=时,细绳的拉力大小为mg6.如图所示,足够大的水平圆台中央固定一光滑竖直细杆,原长为L的轻质弹簧套在竖直杆上,质量均为m的光滑小球A、B用长为L的轻杆及光滑铰链相连,小球A穿过竖直杆置于弹簧上。让小球B以不同的角速度ω绕竖直杆匀速转动,当转动的角速度为ω0时,小球B刚好离开台面。弹簧始终在弹性限度内,劲度系数为k,重力加速度为g,则下列判断正确的是( )A.小球均静止时,弹簧的长度为L-B.角速度ω=ω0时,小球A对弹簧的压力为mgC.角速度ω0=D.角速度从ω0继续增大的过程中,弹簧的形变量增大7.飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外,还受到重力和机翼的升力,机翼的升力垂直于机翼所在平面向上。当飞机在空中盘旋时机翼的内侧倾斜(如图所示),以保证重力和机翼升力的合力提供向心力。设飞机以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角,飞行周期为T,则下列说法正确的是( )A.若飞行速率v不变,θ增大,则半径R减小B.若飞行速率v不变,θ增大,则周期T减小C.若θ不变,飞行速率v增大,则半径R减小D.若飞行速率v增大,θ增大,则周期T一定不变8.如图所示,内壁光滑的圆锥筒的轴线竖直,顶角为2θ=60°,底面半径为R,在底面圆心O处系一个轻质细线,长也为R,细线的另一端连一个小球,小球可视为质点。现给小球一个初速度,使其在水平面内做圆周运动,已知重力加速度为g,则:(1)要使小球不碰到圆锥筒,小球的线速度不超过多大?(2)要使细线无拉力,小球的线速度应满足什么条件?三、圆周运动的临界问题9.如图所示,粗糙水平圆盘上,质量相等的A、B两物块叠放在一起,随圆盘一起做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A.物块A、B的运动属于匀变速曲线运动B.B的向心力是A的向心力的2倍C.盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍D.若B先滑动,则B与A之间的动摩擦因数μA小于盘与B之间的动摩擦因数μB10.如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用水平细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,质量均为m,与圆心距离分别为RA=r,RB=2r,与盘间的动摩擦因数μ相同,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,下列说法正确的是( )A.此时绳子张力为FT=3μmgB.此时圆盘的角速度为ω=C.此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外D.若此时烧断绳子,A仍相对盘静止,B将做离心运动11.一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R,甲、乙物体质量分别为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,两物体用一根长为L(LA.B.C.D.12.如图所示,OO'为竖直轴,MN为固定在OO'上的水平光滑杆,有两个质量相同的金属球A、B套在水平杆上,AC和BC为抗拉能力相同的两根细线,C端固定在转轴OO'上。当细线拉直时,A、B两球转动半径之比恒为2∶1,当转轴的角速度逐渐增大时( )A.AC先断B.BC先断C.两细线同时断D.不能确定哪根细线先断13.如图所示,甲、乙两水平圆盘紧靠在一起,大圆盘为主动轮,乙靠摩擦随甲不打滑转动.大、小圆盘的半径之比为3∶1,两圆盘和小物体m1、m2间的动摩擦因数相同.m1离甲盘圆心O'点的距离为2r,m2距乙盘圆心O'点的距离为r,当甲缓慢转动且转速慢慢增加时( )A.物块相对盘开始滑动前,m1与m2的线速度之比为1∶1B.物块相对盘开始滑动前,m1与m2的向心加速度之比为2∶9C.随转速慢慢增加,m1先开始滑动D.随转速慢慢增加,m1与m2同时开始滑动四、竖直面内的圆周运动14.半径为R的光滑半球固定在水平面上(如图所示),顶部有一个小物体A,今给它一个水平初速度v0=,则下列说法错误的是( )A.物体将沿球面下滑至M点B.物体沿球面下滑至某一点N后离开球面做斜下抛运动C.物体将沿半径大于R的新圆弧轨道做圆周运动D.物体立即离开球面做平抛运动15.一竖直放置的光滑圆形轨道连同底座总质量为M,放在水平地面上,如图所示,一质量为m的小球沿此轨道做圆周运动.A、C两点分别是轨道的最高点和最低点.轨道的B、D两点与圆心等高.在小球运动过程中,轨道始终静止,重力加速度为g.则关于轨道底座对地面的压力FN的大小及地面对轨道底座的摩擦力方向,下列说法正确的是( )A.小球运动到A点时,FN>Mg,摩擦力方向向左B.小球运动到B点时FN=Mg+mg,摩擦力方向向右C.小球运动到C点时,FN>Mg+mg,地面对轨道底座无摩擦力D.小球运动到D点,FN=Mg,摩擦力方向向右16.如图8所示,两个质量均为m的小物块a和b(可视为质点),静止在倾斜的匀质圆盘上,圆盘可绕垂直于盘面的固定轴转动,a到转轴的距离为l,b到转轴的距离为2l,物块与盘面间的动摩擦因数为,盘面与水平面的夹角为30°.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,若a、b随圆盘以角速度ω匀速转动,下列说法正确的是( )图8A.a在最高点时所受摩擦力不可能为0B.a在最低点时所受摩擦力不可能为0C.若使a、b均不发生滑动,圆盘角速度的最大值为ω=D.若使a、b均不发生滑动,圆盘角速度的最大值为ω=17.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.当小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d,绳始终在竖直平面内,重力加速度为g,忽略手的运动半径和空气阻力.(1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2;(2)求绳能承受的最大拉力;(3)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,要使球抛出后飞行的水平距离最大,绳长应是多少?最大水平距离为多少?课后巩固1.质点做匀速圆周运动,则( )A.在任何相等的时间里,质点的位移都相同B.在任何相等的时间里,质点通过的路程都相等C.匀速圆周运动是匀变速曲线运动D.在任何相等的时间里,质点运动的平均速度都相同2.如图所示,洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水,下列说法中不正确的是( )A.脱水过程中,衣物是紧贴筒壁的B.水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C.加快脱水筒转动角速度,脱水效果会更好D.靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好3.如图所示,由于地球的自转,地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动,对于P、Q两物体的运动,下列说法正确的是( )A.P、Q两点的角速度大小相等B.P、Q两点的线速度大小相等C.P点的线速度比Q点的线速度大D.P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用4.图所示,质量为m的物块从半径为R的半球形碗边向碗底滑动,滑到最低点时的速度为v,若物块滑到最低点时受到的摩擦力是Ff,则物块与碗的动摩擦因数为( )A.B.C.D.5.m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点),A为终端皮带轮,如图所示,已知皮带轮半径为r,传送带与皮带轮间不会打滑,当m可被水平抛出时( )A.皮带的最小速度为B.皮带的最小速度为C.A轮每秒的转数最少是D.A轮每秒的转数最少是6.有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶,做匀速圆周运动.如图所示,图中虚线表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h,下列说法中正确的是( )A.h越高,摩托车对侧壁的压力将越大B.h越高,摩托车做圆周运动的线速度将越大C.h越高,摩托车做圆周运动的周期将越大D.h越高,摩托车做圆周运动的向心力将越大7.如图所示,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R=0.5m,离水平地面的高度H=0.8m,物块平抛落地过程水平位移的大小x=0.4m.设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)物块做平抛运动的初速度大小v0;(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.2 展开更多...... 收起↑ 资源列表 高一第六讲 圆周运动复习学生版.docx 高一第六讲 圆周运动复习教师版.docx