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高考物理备考微专题精准突破专题23水平面内圆周运动(解析).docx


文档分类:中学教育 | 页数:约12页 举报非法文档有奖
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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。(分析版)(分析版)(分析版)【专题讲解】,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,,,向心力的本源图示运动模型(分析版)(分析版)(分析版)飞机水平转圆锥摆弯火车转弯飞车走壁汽车在水平路水平转台面转弯【高考领航】【2019·浙江选考】×103kg的汽车在水平公路上行驶,×104N,当汽车经过半径为80m的弯道时,以下判断正确的选项是()(分析版)(分析版)(分析版).汽车转弯时所受的力有重力、弹力、(分析版)(分析版)(分析版)20m/s时所需的向心力为×(分析版)(分析版)(分析版)20m/(分析版)(分析版)(分析版)(分析版)(分析版)(分析版)【答案】(分析版)(分析版)(分析版)【分析】汽车转弯时碰到重力,地面的支持力,以及地面给的摩擦力,其中摩擦力充当向心力,A错误;(分析版)(分析版)(分析版)当最大静摩擦力充当向心力时,速度为临界速度,大于这个速度则发生侧滑,(分析版)(分析版)(分析版)fmv2fr**********.4m/s,因此汽车转弯的速度为20m/s时,所,×104N,汽车不会发生侧滑,BC错误;汽车能安全转弯的向心加速度av25607m/s2,,D正确。r80【2018·江苏卷】火车以60m/s的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约10°。在此10s时间内,火车().4km【答案】AD【分析】圆周运动的弧长s=vt=60×10m=600m,选项A正确;火车转弯是圆周运动,圆周运动是变速运动,因此合力不为零,加速度不为零,应选项10B错误;由题意得圆周运动的角速度t18010rad/s=r,因此rv60rad/s,又v180m=3439m,应选项C错误、D正确。180【技巧方法】,几何分析目的是确定圆周运动的圆心、半径等运动分析目的是确定圆周运动的线速度、角速度、向心加速度等受力分析目的是经过力的合成与分解,表示出物体做圆周运动时,(1)物体走开接触面的临界条件:两物体相接触或走开,临界条件是:弹力FN=(分析版)(分析版)(分析版)相对滑动的临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,则相对滑动的临界条件是::绳子所能承受的张力是有限度的,绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子废弛的临界条件是:FT=0.(4)加速度变化时,速度达到最值的临界条件::弹力FN=0,速度相等,加速度相等【最新考向解码】【例1】(2019·河北衡水中学高三二调)如图,在水平转台上放一个质量M=2kg的木块,它与转台间的最大静摩擦力Fmax=,绳的一端系挂木块,经过转台的中心孔O(孔圆滑),另一端悬挂一个质量m=,当转台以角速度ω=5rad/s匀速转动时,木块相对转台静止,则木块到O点的距离可以是(g取10m/s2,M、m可看作质点)()【答案】BCD【分析】木块所受摩擦力和绳子的拉力的合力供应向心力,依照向心力公式得:T+f=Mω2r,又T=mg,mg+f10+6m=,当f=-6N时,r最小,则rmin解得:r=Mω2;当f=Fmax=,r最大,rmax=2×2510-6m=,B、C、D正确,A错误。50【例2】(2019·安徽省江淮十校高三第二次联考)以下列图,两根相同的轻绳一端分别系在竖直杆上的A点与B点,另一端系在质量为m的小球C上。当小球随竖直杆一起以某一角速度ω匀速转动时,两根绳子都伸直,AC绳与竖直方向夹角为θ,BC绳水平,重力加速度为g。以下说法正确的选项是()(分析版)(分析版)(分析版)(分析版)(分析版)(分析版),,BC绳必然先断【答案】ABD【分析】两根绳子都挺直,细绳AC必然有拉力,由小球C做匀速圆周运动,细绳BC水平,可知小球C所受合外力等于匀速圆周运动的向心力,方向沿细绳CB指向转轴,故对小球C受力分析可得,小球所受重力与AC绳拉力的合力方向必然沿细绳CB,因此有TAC=mg,B正确;对小球有mgtanθ+TBC=ma=mω2r,cosθBC绳拉力可以为零,也可以不为零,因此小球的向心加速度必然大于或等于gtanθ,A正确;ω若是略微减小,可能TBC减小,而θ不变,C错误;ω若是缓慢增加,TAC不变,TBC增加,BC绳必然先断,D正确。【例3】(2019·重庆市高三调研测试)以下列图,用长为L的轻绳(轻绳不可以伸长)连接的甲、乙两物块(均可视为质点),放置在水平圆盘上,甲、乙连线的延长线过圆盘的圆心O,甲与圆心O的距离也为L,甲、乙两物块的质量均为m,与圆盘间的动摩擦因数均为μ,物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,甲、乙向来相对圆盘静止,则以下说法中正确的选项是()【答案】BC【分析】当ω较小时,甲、乙均由静摩擦力充当向心力,ω增大时,由F=mω2r可知,它们碰到的静摩擦力也增大,而r甲=L,r乙=2L,r甲<r乙,因此乙碰到的静摩擦力先达到最大,此后ω连续增大,要保证乙不滑动,轻绳产生弹力并增大,甲碰到的静摩擦力连续增大,直到甲碰到的静摩擦力也达到最大,此时ω最大,轻绳弹力T也最大。对甲、乙整体:222μg2μmg=mωmaxL+mωmax·2L,解得ωmax=。对甲:μmg-3L212μg1Tmax=mωmaxL,解得Tmax=3μmg。故圆盘转动的角速度最大为3L,轻绳最大弹力为3μmg,B、C正确。【微专题精练】1.(2019·尔滨师大附中期中哈)在高速公路的拐弯处,,在某路段汽车向左拐弯,,设内外路面高度差为h,路基的水平宽度为d,(即垂直于前进方向)等于零,则汽车转弯时的车速应等于()(分析版)(分析版)(分析版)【答案】B【分析】设路面的斜角为θ,作出汽车的受力求,,得v2,mgtanθ=mRhghR又由数学知识获取tanθ=d,联立解得v=d,.(2019山·东大学附中质检)以下列图,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,则以下说法正确的选项是()、,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】C【分析】A、B做匀速圆周运动,加速度方向不断变化,属于非匀变速曲线运动,选项A错误;依照Fn=mrω2,由于两物块的角速度大小相等,转动半径相等,质量相等,则向心力相等,选项B错误;对A、B整体分析,fB=2mrω2,对A分析,有:fA=mrω2,知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍,、B整体分析,μBBBg,对A分析,μAAAgBA,·2mg=2mrω,解得ω=rmg=mrω,解得ω=r若B先滑动,可知B先达到临界角速度,可知B的临界角速度较小,即μBA<μ,(分析版)(分析版)(分析版)3.(2019·南洛阳名校联考河)在室内自行车比赛中,运动员以速度v在倾角为θ的赛道上做匀速圆周运动.(分析版)(分析版)(分析版)知运动员的质量为m,做圆周运动的半径为R,重力加速度为g,则以下说法正确的选项是()(分析版)(分析版)(分析版).将运动员和自行车看作一个整体,整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用v2,,运动员将做离心运动【答案】(分析版)(分析版)(分析版)【分析】向心力是整体所受力的合力,选项A错误;做匀速圆周运动的物体,合力供应向心力,选项(分析版)(分析版)(分析版)确;运动员做圆周运动的角速度为ω=Rv,选项C错误;(分析版)(分析版)(分析版)的向心力时,运动员才做离心运动,选项(分析版)(分析版)(分析版)4.(2019·西康杰中学等五校联考山)以下列图,螺旋形圆滑轨道竖直放置,P、Q为对应的轨道最高点,(分析版)(分析版)(分析版)个小球以必然速度沿轨道切线方向进入轨道,且能过轨道最高点P,则以下说法中正确的选项是()(分析版)(分析版)(分析版),小球的线速度v>,小球的线速度v=,小球的角速度ω>,小球的角速度ω<ωPQPQ【答案】D【分析】由于支持力向来与速度方向垂直,因此支持力不做功即轨道对小球不做功,因此A、C错误;仅有重力做功,小球机械能守恒,则P点的速度小于Q点速度(vP<vQ),又P点的半径大于Q点的半径,因此小球经过P点的角速度小于经过Q点的角速度(ωP<ωQ),故B错误,,带孔的小球穿在圆滑细杆上与一轻弹簧相连,弹簧的另一端固定在转动轴上,,指针指在O处,当转盘转动的角速度为ω1时,(分析版)(分析版)(分析版)指针指在A处,当转盘转动的角速度为ω2时,指针指在B处,()【答案】B【分析】,弹簧的劲度系数为k,222,=m·4x·ω1,k·3x=m·6x·ω2,故有ω1∶ω2=1∶,分别用长2l和l的轻绳拴在同一转轴上,当转轴牢固转动时,拴质量为M和m的小球悬线与竖直方向夹角分别为α和β,以下列图,则()====tanβ【答案】A【分析】以M为研究对象受力分析,由牛顿第二定律得2·2lsin2gtanαMgtanα=Mω1α,解得ω1=.同理,以2lsinαm为研究对象ω22=gtanβα=cosβ,故A正确..因ω1=ω2,,在圆滑的横杆上穿着两质量分别为m1、m2的小球,小球用细线连接起来,当转台匀速转动时,以下说法正确的选项是()【答案】BD【分析】两小球随着杆及转台一起转动,=ωr知,r不用然相等,(分析版)(分析版)(分析版)向心加速度a=ω2r可知,r不用然相等,,两小球的向心力等于线的张力,必然相等,m121222r1=m2,选项B、=mωr,“魔盘”的娱乐设施,当转盘转动很慢时,人会随着“魔盘”一起转动,当“魔盘”转动到必然速度时,人会“贴”在“魔盘”竖直壁上,,人与魔盘竖直壁间的动摩擦因数为μ,在人“贴”在“魔盘”竖直壁上,随“魔盘”一起运动过程中,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则以下说法正确的选项是()“魔盘”转动过程中受重力、弹力、,,人与器壁之间的弹力不变gD.“魔盘”的转速必然不小于2πμr【答案】BD【分析】人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力作用,,二力平衡,则知转速变大时,人与器壁之间的摩擦力不变,,由F=mrω2,知人与器壁之间的弹力变大,,有mg≤fmax,N=mr(2πn)2,又fmax=μN,解得转速为1g,故“魔盘”的转速必然不小于1g,≥,两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上,两者用长为L的细绳连接,木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍,A放在距离转轴L处,整个装置能绕经过转盘中心的转轴O1O2转动,开始时,绳恰好挺直但无弹力,现让该装置从静止开始转动,使角速度缓慢增大,以下说法正确的选项是()>2Kg时,A、>Kg时,,B所受摩擦力变大2L<ω<<ω<2Kg范围内增大时,(分析版)(分析版)(分析版)【答案】ABD【分析】当A、B所受静摩擦力均达到最大值时,A、B相对转盘将会滑动,Kmg+Kmg=mω2L+mω2·2L,解得:ω=2Kg,A项正确;当B所受静摩擦力达到最大值后,绳子开始有弹力,即:Kmg=mω2·2L,3L解得:ω=Kg,B项正确;当Kg2Kg时,随角速度的增大,绳子拉力不断增大,B所受静2L2L<ω<3L摩擦力素来保持最大静摩擦力不变,C项错;0<ω≤Kg时,A所受摩擦力供应向心力,即Ff=mω2L,静2L摩擦力随角速度增大而增大,当Kg<ω<2Kg时,以A、B整体为研究对象,FfA+Kmg=mω2L+mω2·2L,2L3L可知A受静摩擦力随角速度的增大而增大,.(2019·北黄冈高三质检湖)以下列图,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们与盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加速到两物体刚要发生滑动时,烧断细线,则().,,,物体A发生滑动,(分析版)(分析版)(分析版)【答案】(分析版)(分析版)(分析版)【分析】当圆盘转速加速到两物体刚要发生滑动时,(分析版)(分析版)(分析版)向心力做匀速圆周运动,B靠指向圆心的静摩擦力和拉力的合力供应向心力,因此烧断细线后,(分析版)(分析版)(分析版)静摩擦力不足以供应其做圆周运动所需要的向心力,A要发生相对滑动,离圆盘圆心越来越远,但是(分析版)(分析版)(分析版)需要的向心力小于B的最大静摩擦力,因此B仍保持相对圆盘静止状态,做匀速圆周运动,(分析版)(分析版)(分析版)绳子烧断前减小。故B、D正确,A、C错误。(分析版)(分析版)(分析版),一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO′转动,筒内壁粗糙,筒口半径和筒高分别为R和H,(分析版)(分析版)(分析版)筒内壁m的小物块随圆锥筒一起做匀速转动,(分析版)(分析版)(分析版)确的是()(分析版)(分析版)(分析版)=2gH时,>2gH时,<2gH时,小物块受摩擦力沿AO方向R【答案】BC【分析】匀速圆周运动物体所受合外力供应向心力,指向物体圆周运动轨迹的圆心,A项错;当小物块在A点随圆锥筒做匀速转动,且其所碰到的摩擦力为零时,小物块在筒壁A点时碰到重力和支持力的作用,它们的合力供应向心力,设筒转动的角速度为R,由几何关系得:tanθ=H,联立以上ω,有:mgtanθ=mω2·R2各式解得ω=2gH,B项正确;当角速度变大时,小物块所需向心力增大,故摩擦力沿AO方向,其水平R方向分力供应部分向心力,C项正确;当角速度变小时,小物块所需向心力减小,故摩擦力沿OA方向,抵消部分支持力的水均分力,.(2019甘·肃省天水一中高三上第三次质检)某同学用圆锥摆考据向心力公式F=mRω2。先在一张白纸上以O为圆心画一组同心圆,再将白纸铺在水平桌面上,在O点正上方距桌面高为h处的O1处用铁架台(图中未画出)悬挂一质量为m的小球,想法使小球沿着半径为R的圆周运动但恰不与纸面接触。(1)现用刻度尺测得R、h,用天平测得m,用g表示重力加速度,则小球所受的合力F1=________。(2)为了测出小球做圆周运动的角速度ω,先用停表测得小球完成n次圆周运动共用的时间t,则由向心力公式F=mRω2求得小球做圆周运动的向心力F2=________,代入数值,考据F1=F2可否成立。【答案】(1)mgR22(2)(分析版)(分析版)(分析版)

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