高考物理精品【一轮复习】讲义练习资料合集 (12)

这是一份高考物理精品【一轮复习】讲义练习资料合集 (12)，共12页。
一、竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型
1．如图所示，甲图中小球仅受绳拉力和重力作用，乙图中小球仅受轨道的弹力和重力作用，在竖直面内做圆周运动，小球在绳、轨道的限制下不能远离圆心且在最高点无支撑，我们称这类运动为“轻绳模型”。
2.小球通过最高点时绳上拉力与速度的关系
(1)v＝eq \r(gr)时，mg＝meq \f(v2,r)，即重力恰好提供小球所需要的向心力，小球所受绳的拉力(或轨道的压力)为零。
(2)vmeq \f(v2,r)，即重力大于小球所需要的向心力，小球脱离圆轨道，不能到达最高点。
(3)v>eq \r(gr)时，mgeq \r(3) m/s，所以重力不足以提供水做圆周运动的向心力，所以对于水有FN＋mg＝meq \f(v2,r)
解得FN＝10 N
由牛顿第三定律可知，水对杯底的压力为FN′＝FN＝10 N。
二、竖直面内圆周运动的轻杆(管道)模型
1．如图所示，细杆上固定的小球和在光滑管形轨道内运动的小球仅在重力和杆(管道)的弹力作用下在竖直平面内做圆周运动，这类运动称为“轻杆模型”。
2．小球在最高点时杆上的力(或管道的弹力)随速度的变化。
(1)v＝eq \r(gr)时，mg＝meq \f(v2,r)，即重力恰好提供小球所需要的向心力，轻杆(或管道)与小球间无作用力。
(2)vmeq \f(v2,r)，即重力大于小球所需要的向心力，小球受到向上的支持力F，mg－F＝meq \f(v2,r)，即F＝mg－meq \f(v2,r)，v越大，F越小。
(3)v>eq \r(gr)时，mgeq \r(gR)时，杆对小球提供拉力，当veq \r(gR)时，人对座位产生压力，没有保险带，人也不会掉下来，故A错误；当人在最高点的速度v>eq \r(gR)时，人对座位有压力，当人对座位压力为mg时，有mg＋mg＝meq \f(v2,R)，解得v＝eq \r(2gR)，所以当人在最高点速度为v＝eq \r(2gR)时，人在最高点对座位压力大小为mg，故B正确；人在最低点时，根据牛顿第二定律有FN－mg＝meq \f(v2,R)，故FN>mg，由牛顿第三定律可知人对座位的压力大于mg，故C错误，D正确。
4.(2022·哈九中高一期末)如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球(直径略小于管内径)一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v。已知重力加速度为g，则下列叙述中正确的是( )
A．v的最小值为eq \r(gR)
B．当v＝eq \r(gR)时，小球处于完全失重状态，不受力的作用
C．当v＝eq \r(2gR)时，管道对小球的弹力方向竖直向下
D．当v由eq \r(gR)逐渐减小的过程中，管道对小球的弹力也逐渐减小
答案 C
解析 小球通过最高点时细管可以提供竖直向上的支持力，当支持力的大小等于小球重力的大小时，小球的最小速度为零，故A错误；根据公式a＝eq \f(v2,R)可知，当v＝eq \r(gR)时，小球的加速度为a＝g，方向竖直向下，则小球处于完全失重状态，只受重力作用，故B错误；当v＝eq \r(2gR)时，小球需要的向心力为Fn＝meq \f(v2,R)＝2mg＝F弹＋mg，可知管道对小球的弹力大小为mg，方向竖直向下，故C正确；当v