2020高考物理总复习 专题 1 水平面内的匀速圆周运动中的临界问题剖析同步练习

2020高考物理总复习 专题 1 水平面内的匀速圆周运动中的临界问题剖析同步练习

水平面内的匀速圆周运动中的临界问题剖析 ‎（答题时间：30分钟）‎ ‎1. 如图所示，长为L的细绳一端固定，另一端系一质量为m的小球。给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆，设细绳与竖直方向的夹角为θ。下列说法中正确的是（ ）‎ A. 小球受重力、细绳的拉力和向心力作用 B. 小球受重力、细绳的拉力的作用 C. θ 越大，小球运动的线速度越大 D. θ 越大，小球运动的线速度越小 ‎2. 如图所示，半径为R的圆筒绕竖直中心轴OO′转动，小物块A靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为，现要使A不下落，则圆筒转动的角速度至少为 （ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎3. 冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员，其安全速度的最大值是（ ）‎ 5‎ A. B. C. D. ‎ ‎4. 用一根细线一端系一可视为质点的小球，另一端固定在一光滑圆锥顶上，如下图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω，线的张力为T，则T随ω2变化的图象是下图中的（ ） ‎ ‎5. 在光滑杆上穿着两个小球m1、m2，且m1＝‎2m2‎，用细线把两球连起来，当盘架匀速转动时，两小球刚好能与杆保持无相对滑动，如下图所示，此时两小球到转轴的距离r1与r2之比为（ ）‎ A. 1∶1 B. 1∶ C. 2∶1 D. 1∶2‎ ‎6. 套着弹簧与小球P的粗糙细杆固定在如图所示的装置上，弹簧的一端固定在装置的A点，另一端连接一质量为m的小球P，当整个装置静止时，弹簧处于拉伸状态，小球P离A点的距离为‎4L，离B点的距离为‎2L，那么当整个装置绕竖直中心轴以角速度ω匀速转动时，下列说法正确的是（ ）‎ A. 小球P一定会更靠近B点 B. 小球P可能相对B点距离不变 ‎ C. 小球P受到的合力可能为 D. 小球受到的静摩擦力一定变小 ‎7. 如图，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＝‎0.5 m，离水平地面的高度H＝‎0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝‎0.4 m。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＝‎10 m/s2。求：‎ 5‎ ‎（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。‎ ‎8. 如图所示，竖直杆AB上的P点用细线悬挂着一个小铅球，球的半径相对线长可忽略不计，已知线长为L＝‎1.25m。当AB杆绕自身以ω＝4rad/s转动时，小球在细线的带动下在水平面上做圆锥摆运动。‎ 求：细线与杆AB间的夹角θ的大小。（g＝‎10m/s2）‎ 5‎ ‎1. BC 解析：小球只受重力和绳的拉力作用，二者合力提供向心力，所以A错误，B正确；向心力大小为：，小球做圆周运动的半径为：，则由牛顿第二定律得：，得到线速度：，越大，、越大，故小球运动的速度越大，C正确，D错误。‎ ‎2. D 解析：物体A随桶做匀速圆周运动，则竖直方向：，水平方向：，联立解得：，选项D正确。‎ ‎3. B 解析：由题意可知，最大静摩擦力为重力的k倍，所以最大静摩擦力等于kmg，设运动员的最大的速度为v，则：，解得：，B正确。‎ ‎4. B 解析：设绳长为L，锥面与竖直方向夹角为θ，当ω＝0时，小球静止，受重力mg、支持力N和绳的拉力T而平衡，T＝mgcosθ≠0，所以A项不正确。ω增大时，T增大，N减小，当N＝0时，角速度为ω0。‎ 当ω＜ω0时，由牛顿第二定律得，‎ Tsinθ－Ncosθ＝mω2Lsinθ，Tcosθ＋Nsinθ＝mg，解得T＝mω2Lsin2θ＋mgcosθ；‎ 当ω＞ω0时，小球离开锥子，绳与竖直方向夹角变大，设为β，由牛顿第二定律得 Tsinβ＝mω2Lsinβ，所以T＝mLω2，此时图象的反向延长线经过原点。‎ 可知T－ω2图线的斜率变大，所以B项正确，CD错误。故选B。‎ ‎5. D 解析：由于细线的拉力等于两球做圆周运动的向心力，则，故，选项D正确。‎ ‎6. BC 解析：由题意知AB之间距离为‎6L，则OB＝‎3L，则OP＝‎3L－‎2L＝L，若＝，则小球P相对B点距离不变，小球P受到的合力为；若小球转动的角速度比较大，则小球需要的向心力较大，可能会受到向左的较大的静摩擦力，因此小球受到的静摩擦力不一定变小，所以正确选项为B、C。‎ ‎7. （1）‎1 m/s　（2）0.2‎ 解析：（1）物块做平抛运动，在竖直方向上有H＝gt2 ①‎ 在水平方向上有s＝v0t ②‎ 由①②式解得，代入数据v0＝‎1 m/s。 ③‎ ‎（2）物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有 fm＝m ④‎ 5‎ fm＝μN＝μmg ⑤‎ 由③④⑤式解得μ＝，代入数据μ＝0.2。‎ ‎8. 解析：对小球进行受力分析，如图所示：‎ 合外力提供向心力，根据牛顿第二定律及向心力公式有： 　 ‎ 又有：‎ 由以上两式得： 　‎ 所以＝60°‎ 5‎