豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)專題練習(xí)有答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)專題練習(xí)一、單項(xiàng)選擇1、在汽車(chē)通過(guò)凸橋的最高點(diǎn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A汽車(chē)對(duì)橋面的壓力等于汽車(chē)的自重B汽車(chē)對(duì)橋面的壓力大于汽車(chē)的自重C汽車(chē)對(duì)橋面的壓力小于汽車(chē)的自重D汽車(chē)對(duì)橋面的壓力與車(chē)速無(wú)關(guān)【答案】C【解析】試題分析：在凸形橋的頂點(diǎn)，汽車(chē)靠重力和支持力的合力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律分析壓力與重力的關(guān)系解：在凸形橋的最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得，解得mg，則汽車(chē)對(duì)橋面的壓力小于汽車(chē)的重力，車(chē)速越大，壓力越小，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤故選：C2、如圖所示，長(zhǎng)0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿一端O有光滑的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸，另一端固定有一個(gè)質(zhì)量為3kg的小球，當(dāng)桿繞O

2、在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速率為2m/s，則此時(shí)輕桿的受力情況是（取g=10m/s2）（ ）vA、受6N的拉力 B、受6 N的壓力 C、受24N的拉力 D、受54N的拉力【答案】B【解析】3、A圖是：質(zhì)量為m的小球，在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)(OA為細(xì)繩)。B圖是：質(zhì)量為m的小球，在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)(OB為輕質(zhì)桿)。C圖是：質(zhì)量為m的小球，在半徑為R的豎直光滑圓軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)。D圖是：質(zhì)量為m的小球在豎直放置的半徑為R的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。則下列說(shuō)法正確的是：A. 四個(gè)圖中，小球通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度都是B. 四個(gè)圖中，小球通過(guò)最高點(diǎn)的最

3、小速度都是0C. 在D圖中，小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力D. 在D圖中，小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力【答案】C【解析】AC圖中當(dāng)重力完全充當(dāng)向心力時(shí)，小球的速度最小，即，所以小球通過(guò)最高點(diǎn)的速度最小為，BD圖中由于桿或者內(nèi)軌的支持，所以通過(guò)最高點(diǎn)的速度為零，故AB錯(cuò)誤，在D圖中，小球在水平線ab以下管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在D圖中，小球的向心力來(lái)源為外軌的支持力和重力沿半徑方向的分力充當(dāng)，故外軌對(duì)小球一定有作用力，C正確，小球在水平線ab以上管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果在最高點(diǎn)的速度，小球有做離心運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以外軌對(duì)小球有作用力，當(dāng)時(shí)，小球有做近心

4、運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故內(nèi)軌對(duì)小球有作用力，故D錯(cuò)誤故選C4、如圖所示，汽車(chē)以某一速率通過(guò)半圓形拱橋頂點(diǎn)，下列關(guān)于汽車(chē)在該處受力的說(shuō)法中正確的是（）A.汽車(chē)受重力、支持力、向心力B.汽車(chē)受重力、支持力、牽引力、摩擦力、向心力C.汽車(chē)的向心力就是重力D.汽車(chē)受的重力和支持力的合力充當(dāng)向心力【答案】D【解析】考點(diǎn)：向心力；物體的彈性和彈力專題：受力分析方法專題分析：汽車(chē)過(guò)拱橋，做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)，合力提供向心力，受力分析時(shí)不能分析向心力解答：解：汽車(chē)過(guò)拱橋，做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)，重力和支持力的合力提供向心力，方向指向圓心，受力分析時(shí)，不能分析向心力，故ABC錯(cuò)誤，D正確；故選：D點(diǎn)評(píng)：本題考查應(yīng)用物理規(guī)律

5、分析實(shí)際生活中圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的能力，關(guān)鍵分析向心力的來(lái)源5、如圖所示，物體A、B的質(zhì)量分別為m、2m，物體B置于水平面上，B物體上部半圓型槽的半徑為R，將物體A從圓槽右側(cè)頂端由靜止釋放，一切摩擦均不計(jì)。則A不能到達(dá)B圓槽的左側(cè)最高點(diǎn)B.A運(yùn)動(dòng)到圓槽的最低點(diǎn)時(shí)A的速率為C.A運(yùn)動(dòng)到圓槽的最低點(diǎn)時(shí)B的速率為D.B向右運(yùn)動(dòng)的最大位移大小為【答案】D【解析】6、如圖所示，一質(zhì)量為m的小球分別在甲、乙兩種豎直固定軌道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。若兩軌道內(nèi)壁均光滑、半徑均為R，重力加速度為g，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，則A.小球通過(guò)甲軌道最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為零B.小球通過(guò)乙管道最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為C.小球以最小速度通

6、過(guò)甲軌道最高點(diǎn)時(shí)受到軌道彈力為mgD.小球以最小速度通過(guò)乙管道最高點(diǎn)時(shí)受到軌道彈力為mg【答案】D【解析】7、如圖所示，為重慶洋人街某游樂(lè)器械的模型簡(jiǎn)圖。一質(zhì)量為m的人站在粗糙木板上，隨板一起在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，木板始終保持水平，當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，人對(duì)木板的壓力恰好為零，重力加速度為g。則人運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)木板的壓力大小為（ ）Amg B2mg C3mg D4mg【答案】B【解析】試題分析：在最高點(diǎn)時(shí)有，在最低點(diǎn)時(shí)時(shí)有，聯(lián)立解得，所以人運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)木板的壓力大小2mg.故選B考點(diǎn)：豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)點(diǎn)評(píng)：本題可以由當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)人對(duì)木板的壓力恰好為零得出此時(shí)重力等于向心

7、力，可以求出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，根據(jù)在最低點(diǎn)的合外力等于向心力求出木板對(duì)人的支持力。8、如圖所示，質(zhì)量為m的物體從半徑為R的半球形碗邊向碗底滑動(dòng)，滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，若物體與碗的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則物體滑到最低點(diǎn)時(shí)受到的摩擦力的大小是（）AmgBm(g+)Cm(g？)D【答案】B【解析】滑塊經(jīng)過(guò)碗底時(shí)，由重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得 FN-mg=m則碗底對(duì)球支持力FN=mg+m所以在過(guò)碗底時(shí)滑塊受到摩擦力的大小f=FN=（mg+m）=m（g+）9、如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定有兩個(gè)很靠近的同心圓軌道，外圓光滑內(nèi)圓粗糙。一質(zhì)量為m=0.2kg的小球從軌道的最低點(diǎn)A以初速度v0向

8、右運(yùn)動(dòng)，球的直徑略小于兩圓間距，球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R=0.5米，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，設(shè)小球過(guò)最低點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能為零，下列說(shuō)法正確的是（）A若小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B時(shí)速度為0，則小球機(jī)械能一定不守恒B若小球第一次運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B時(shí)速度大小為0，則v0為C若要小球不擠壓內(nèi)軌，則v0可能為6m/sD若小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)初動(dòng)能為1.6J，則足夠長(zhǎng)時(shí)間后小球的機(jī)械能為1J【答案】ACD【解析】10、如圖所示,傾斜軌道AC與有缺口的圓軌道BCD相切于C,圓軌道半徑為R,兩軌道在同一豎直平面內(nèi),D是圓軌道的最高點(diǎn),缺口DB所對(duì)的圓心角為90°,把一個(gè)小球從斜軌道上某處由靜止釋放,它下滑到C點(diǎn)后便進(jìn)入

9、圓軌道,要想使它上升到D點(diǎn)后再落到B點(diǎn),不計(jì)摩擦,則下列說(shuō)法正確的是（）A.釋放點(diǎn)須與D點(diǎn)等高B.釋放點(diǎn)須比D點(diǎn)高R/4C.釋放點(diǎn)須比D點(diǎn)高R/2D.使小球經(jīng)D點(diǎn)后再落到B點(diǎn)是不可能的【答案】【解析】小球剛好過(guò)D點(diǎn)的速度為vD,由當(dāng)落至與B點(diǎn)等高的水平面上時(shí),平拋的水平位移故經(jīng)過(guò)D點(diǎn)后小球不可能落至B點(diǎn),選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇11、一個(gè)質(zhì)量為m的物體，（體積可忽略），在半徑為R，的光滑半球頂點(diǎn)處以水平速度v0運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A. 若v0=，則物體對(duì)半球頂點(diǎn)無(wú)壓力B. 若v0= ，則物體對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為mgC. 若v0=0，則物體對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為mgD

10、. 若v0=0，則物體對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為零【答案】AC【解析】在最高點(diǎn)，物體沿半徑方向的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律判斷是否有支持力若，則，得，則物體對(duì)半球面頂點(diǎn)無(wú)壓力，故A正確；若，則，得，則物體對(duì)半球面頂點(diǎn)的壓力為，故B錯(cuò)誤；設(shè)物體受支持力為F，根據(jù)牛頓第二定律：，得F=mg，物體對(duì)半球頂點(diǎn)的壓力為mg，故C正確D錯(cuò)誤12、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)壁半徑為R，小球半徑為r，則下列說(shuō)法正確的是（ ）A小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度V>時(shí)，小球?qū)?nèi)側(cè)管壁沒(méi)有作用力B小球的速度V<時(shí)，不能通過(guò)最高點(diǎn)C小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有

11、作用力D小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力【答案】AC【解析】13、水平光滑直軌道ab與半徑為R的豎直半圓形光滑軌道bc相切，一小球以初速度v0沿直軌道向右運(yùn)動(dòng)，如圖所示，小球進(jìn)入圓形軌道后剛好能通過(guò)c點(diǎn)，然后小球做平拋運(yùn)動(dòng)落在直軌道上的d點(diǎn)，則()A小球到達(dá)c點(diǎn)的速度為B小球在c點(diǎn)將向下做自由落體運(yùn)動(dòng)C小球在直軌道上的落點(diǎn)d與b點(diǎn)距離為2RD小球從c點(diǎn)落到d點(diǎn)需要時(shí)間為2【答案】ACD【解析】14、如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿，一端固定一個(gè)小球，另一端固定在光滑的水平軸上，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于小球在最高點(diǎn)的速度v0下列說(shuō)法中正確的是 （ ）Av0的最小值為

12、Bv0由零逐漸增大，向心力也逐漸增大 C當(dāng)v0由值逐漸增大時(shí)，桿對(duì)小球的彈力也逐漸增大 D當(dāng)v0由值逐漸減小時(shí)，桿對(duì)小球的彈力也仍然逐漸增大【答案】BCD【解析】試題分析：因?yàn)槭禽p桿，故小球到達(dá)最高的最小速度為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)可知，v0由零逐漸增大，向心力也逐漸增大， B正確；根據(jù)可知時(shí)只有重力充當(dāng)向心力，桿對(duì)物體的作用力為零；若當(dāng)v0由值逐漸增大時(shí)，此時(shí)桿對(duì)小球有拉力，由可知桿對(duì)小球的彈力也逐漸增大，選項(xiàng)C正確；當(dāng)v0由值逐漸減小時(shí)，此時(shí)桿對(duì)球有支持力，由可知桿對(duì)小球的彈力也仍然逐漸增大，選項(xiàng)D正確；故選BCD。考點(diǎn)：牛頓第二定律的應(yīng)用.15、如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的，質(zhì)量為m的小球，在半

13、徑為R的豎直放置的光滑圓形管內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是（） A小球能夠通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為0B小球能通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為C如果小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為2，則此時(shí)小球?qū)艿烙邢蛏系淖饔昧如果小球在最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為，則小球通過(guò)該點(diǎn)時(shí)與管道間無(wú)相互作用力【答案】AC【解析】小球在管內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)、在最高點(diǎn)小球受到合外力可以為零，故通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為0，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在最高點(diǎn)速度為2，則有，F(xiàn)Nmgmv2R，解得FN3mg，即管道的外軌道對(duì)小球有向內(nèi)的作用力為3mg，由牛頓第三定律可知，小球?qū)艿烙邢蛲猓聪蛏系淖饔昧?，選項(xiàng)C正確；小球在最低點(diǎn)速度為gR時(shí)，小球受到管

14、道向上的作用力，大小為FN2mg，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤16、如圖甲所示，輕桿一端固定在O點(diǎn)，另一端固定一小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，桿與小球間彈力大小為F，小球在最高點(diǎn)的速度大小為v，其Fv2圖象如乙圖所示則：( )A小球的質(zhì)量為B當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮镃v2c時(shí)，小球?qū)U的彈力方向向上Dv22b時(shí)，小球受到的彈力與重力大小相等【答案】ACD【解析】四、計(jì)算題17、如圖所示，一質(zhì)量為0.5kg的小球可視為質(zhì)點(diǎn)，用0.4m長(zhǎng)的細(xì)線拴住在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，g取10m/s2求：（1）小球剛好經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)的速度；（2）若小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)速度為4m/s，小球?qū)?xì)線的拉

15、力；（3）若小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B時(shí)速度為，細(xì)線對(duì)小球的拉力大小?！敬鸢浮啃∏騽偤媒?jīng)過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)的速度為；若小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)速度為，小球?qū)?xì)線的拉力大小為15N，方向豎直向上；若小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B時(shí)速度為，細(xì)線對(duì)小球的拉力大小為45N 【解析】小球剛好經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)，由重力提供向心力，由牛頓第二定律得： 代入數(shù)據(jù)解得：，小球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律得： 代入數(shù)據(jù)解得： 由牛頓第三定律得小球?qū)?xì)線的拉力大小為15N，方向豎直向上，小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律得： 代入數(shù)據(jù)解得： 18、小明站在水平地面上，手握不可伸長(zhǎng)的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動(dòng)手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)球某

16、次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，繩突然斷掉。球飛離水平距離d后落地，如圖所示，已知握繩的手離地面高度為d，此時(shí)手與球之間的繩長(zhǎng)為，重力加速度為g，忽略手的運(yùn)動(dòng)半徑和空氣阻力。(1)求繩斷時(shí)球的速度大小v1，和球落地時(shí)的速度大小v2；(2)問(wèn)繩能承受的最大拉力多大？(3)改變繩長(zhǎng)，使球重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。若繩仍在球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長(zhǎng)應(yīng)為多少？最大水平距離為多少？【答案】（1）； （2）（3）繩長(zhǎng)為0.5d時(shí)，水平距離最大，最大值為【解析】試題分析：(1)設(shè)繩斷后球飛行時(shí)間為t，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有：，所以。根據(jù)機(jī)械能守恒定律則：，所以(2)設(shè)繩能承受的最大拉力大小為F，這也是球受到繩的

17、最大拉力大小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式，解得。(3)設(shè)繩長(zhǎng)為l，繩斷時(shí)球的速度大小為v3，繩承受的最大拉力不變，有得繩斷后球做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直位移為,水平位移為x，時(shí)間為，有得，根據(jù)一元二次方程的特點(diǎn)，當(dāng)時(shí)，x有極大值，19、質(zhì)量m2 kg的小球在長(zhǎng)為L(zhǎng)1 m的細(xì)繩作用下在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩能承受的最大拉力Tmax118 N，轉(zhuǎn)軸離地高度h21 m，g10 m/s2.試求：(1)若恰好通過(guò)最高點(diǎn)，則最高點(diǎn)處的速度為多大？(2)在某次運(yùn)動(dòng)中在最低點(diǎn)細(xì)繩恰好被拉斷，則此時(shí)的速度為多大？(3)繩斷后小球做平拋運(yùn)動(dòng)，如圖所示，求落地水平距離x.【答案】(1) m/s (2) 7

18、m/s (3) 14 m【解析】試題分析：（1）當(dāng)小球恰好通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，重力提供向心力，根據(jù)向心力公式即可求解；（2）在最低點(diǎn)細(xì)繩恰好被拉斷時(shí)，繩子的拉力達(dá)到最大值，對(duì)小球在最低點(diǎn)進(jìn)行受力分析，由向心力公式即可求解；（3）細(xì)繩斷后，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)基本公式即可求解（1）當(dāng)小球恰好通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，小球只受重力，并由重力提供向心力設(shè)此時(shí)速度為，根據(jù)牛頓第二定律得：，所以（2）若細(xì)繩此時(shí)恰好被拉斷，則小球在最低點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得代入數(shù)據(jù)得，解得（3）繩斷后，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)水平距離為x，則有 得水平距離20、如圖所示為某種彈射小球的游戲裝置，水平面上固定一輕質(zhì)彈簧及長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的豎直細(xì)管AB，上端B與四分之一圓弧細(xì)彎管BC相接，質(zhì)量m=0.1kg的小球被彈簧彈出后射進(jìn)細(xì)管A端，再沿管ABC從C端水平射出，經(jīng)過(guò)時(shí)間t=0.4s著地，飛行的水平距離x=1.6m，已知彎管BC的半徑R=0.20m，所有摩擦不計(jì)。求： C RB LA（1）豎直管AB的長(zhǎng)度L；（2）小球從C端飛出時(shí)的速度大小；（3）小球在C端對(duì)管壁的壓力；（4）