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    专题09 水平面内的圆周运动模型-高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练

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    专题09 水平面内的圆周运动模型-高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练

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    这是一份专题09 水平面内的圆周运动模型-高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练,文件包含专题09水平面内的圆周运动模型解析版docx、专题09水平面内的圆周运动模型原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共33页, 欢迎下载使用。
    高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题09 水平面内的圆周运动模型特训目标特训内容目标1圆锥摆模型(1T—5T)目标2圆锥筒、圆碗和圆筒模型(6T—10T)目标3转弯模型(11T—15T)目标4圆盘转动模型(16T—20T)特训典例】一、圆锥摆模型1.如图为欢乐谷空中飞椅示意图,其顶端转盘上用等长钢丝绳吊着多个相同座椅。甲、乙两人分别坐在AB座椅中,当转盘以一定的角速度匀速转动时,连接AB座椅的钢丝绳与竖直方向的夹角分别为αβ。已知甲、乙两人质量分别为m1m2,且m1m2,空气阻力忽略不计,若连接AB座椅的钢丝绳拉力大小分别为F1F2,则(  )Aαβ Bαβ CF1F2 DF1F22.如图所示,竖直细杆O点处固定有一水平横杆,在横杆上有AB两点,且,在AB两点分别用两根等长的轻质细线悬挂两个相同的小球ab,将整个装置绕竖直杆匀速转动,则ab两球稳定时的位置关系可能正确的是(  )A BC D3.物块放在粗糙的水平台上,一轻质细线绕过固定光滑小环,一端与物块相连,另一端吊着一个小球,连接物块部分的细线平行于水平台。让小球在竖直平面内摆动(如图甲所示),为使物块不动,小球摆动的最大摆角为θ。若让小球做圆锥摆运动(如图乙所示),为使物块不动,圆锥摆的最大锥角也为θ。则cosθ为(  )A B C D4.有一种叫飞椅的游乐项目示意图如图所示,长为R的轻绳一端系着质量为m的座椅,另一端固定在轻杆的B点,以轻杆的A点为支点,使轻杆旋转起来,B点在水平面内做匀速圆周运动,轻杆的轨迹为一个母线长为L的圆锥,轻杆与中心轴线AO间的夹角为。同时座椅在轻绳的约束下做圆周运动,轻杆旋转的角速度为,假设座椅稳定后,轻绳与轻杆在同一竖直平面内且二者间的夹角。则下列说法正确的是(  )A.座椅做圆周运动的周期为B.座椅做圆周运动的线速度与角速度的比值为C.座椅做圆周运动的线速度与角速度的乘积为D.轻绳的拉力大小为52022年北京冬奥会上,中国花样滑冰队的隋文静、韩聪不负众望,在双人滑项目上强势夺冠,这也是中国队时隔12年之后再次登上奥运会最高领奖台。该项目有一项技术动作叫双人螺旋线,如图(a)所示,以男选手成为轴心,女选手围绕男选手旋转。将这一情景做如图(b)所示的抽象:一细线一端系住一小球,另一端固定在一竖直细杆上,小球以一定大小的速度随着细杆在水平面内作匀速圆周运动,细线便在空中划出一个圆锥面,这样的模型叫圆锥摆。圆锥摆是研究水平面内质点作匀速圆周运动动力学关系的典型特例。若小球(可视为质点)质量为m,细线AC长度为l,重力加速度为g,则下列说法正确的是(  )A.若图(b)中小球做匀速圆周运动时,细线与竖直方向所成夹角为,则小球受重力、细线的拉力和向心力作用B.若图(b)中,则小球做匀速圆周运动的角速度为C.图(c)中用一根更长的细线AB系一质量更大的小球(可视为质点),保持BC两球在同一水平面内绕竖直杆做匀速圆周运动,则D.若小球在空中旋转的角速度小于时,细线会像图(d)那样缠绕在竖直杆上,最后随细杆转动二、圆锥筒、圆碗和圆筒模型6魔盘是游乐场中儿童喜闻乐见的娱乐设施。如图,为某型号魔盘侧视截面图,MN为中心竖直转轴,圆锥面母线与水平面间夹角为θ。可视为质点的儿童坐在魔盘的锥面上,魔盘从静止开始转动,转速缓慢增大。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是(  )A魔盘加速转动且儿童未发生滑动时,儿童受到的合外力方向水平指向转轴B.其他条件相同时,儿童的位置越靠下越容易滑动C.其他条件相同时,儿童的质量越小越容易滑动D魔盘匀速转动且儿童未发生滑动时,魔盘转速越大,儿童受到的摩擦力越小7.如图所示,在半径为R的半球形陶罐的内表面上,一质量为m的光滑小球在距碗口高度为h的水平面内做匀速圆周运动,小球可视为质点,重力加速度为g,则下列说法正确的是(  )A.小球运动的周期为 B.小球运动的线速度为C.陶罐对小球的支持力为 D.小球运动的向心加速度为8.有一种杂技表演叫飞车走壁,由杂技演员驾驶摩托车沿圆形表演台的侧壁做匀速圆周运动。图中的圆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(  )Ah越高,摩托车对侧壁的压力将越大Bh越高,摩托车做圆周运动的向心力将越大Ch越高,摩托车做圆周运动的周期将越小Dh越高,摩托车做圆周运动的线速度将越大9.如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线竖直,母线与轴线之间夹角为θ,一条长度为l的轻绳,一端固定在圆锥体的顶点O处,另一端拴着一个质量为m的小球(可看作质点),小球以角速度ω绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动,细线拉力Fω2变化关系如图2所示。重力加速度g10m/s2,由图2可知(  )A.绳长为l = 1mB.母线与轴线之间夹角θ = 30°C.小球质量为0.5kgD.小球的角速度为2.5rad/s时,小球刚离开锥面10.如图所示,质量为m的小球套在粗糙直杆上,杆与水平面间始终保持角。初始时直杆静止,小球恰好静止在A点,AM间距为L。现使小球与直杆一起绕竖直轴MN以某一角速度匀速转动,小球仍处于A点且与直杆之间的摩擦力恰好为零。重力加速度为g。已知。则(  )A.小球与直杆之间的动摩擦因数为B.小球的角速度C.小球受到的弹力大小为D.当直杆以角速度转动时,小球受到的摩擦力方向沿杆向下 三、转弯模型11.如图所示,当列车以恒定速率通过一段水平圆弧形弯道时,乘客发现在车厢顶部悬挂玩具小熊的细线与车厢侧壁平行。同时观察放在桌面上水杯内的水面(与车厢底板平行)。已知此弯道路面的倾角为θ,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列判断正确的是(  )A.列车转弯时的向心加速度大小为gtan θB.列车的轮缘与轨道均无侧向挤压作用C.水杯受到指向桌面外侧的静摩擦力D.水杯受到指向桌面内侧的静摩擦力12C919中型客机全称COMACC919,是我国首款按照最新国际适航标准,具有自主知识产权的干线民用飞机,由中国商用飞机有限责任公司研制,当前已有6C919飞机完成取证试飞工作,预计2021年正式投入运营。如图所示的是C919客机在无风条件下,飞机以一定速率v在水平面内转弯,如果机舱内仪表显示机身与水平面的夹角为,转弯半径为r,那么下列的关系式中正确的是(  )A B C D13.港珠澳大桥总长约55公里,是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥,也是世界公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的桥梁。如图所示的路段是一段半径约为120m的圆弧形弯道,路面水平,路面对轮胎的最大静摩擦力为正压力的0.8倍,下雨时路面被雨水淋湿,路面对轮胎的最大静摩擦力变为正压力的0.4倍,若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动,汽车可视为质点,取重力加速度g10m/s2,下列说法正确的是(  )A.汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度为43.2m/s2B.汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的角速度为0.6rad/sC.晴天时,汽车以100km/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道D.下雨时,汽车以60km/h的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动14202227日,我国运动员任子威、李文龙在北京冬奥会短道速滑男子1000米决赛中分获冠、亚军。如图所示为短道速滑比赛场地示意图,比赛场地周长约为,其中直道长度为,弯道半径为。若一名质量为的运动员在弯道紧邻黑色标志块做匀速圆周运动,转弯时冰刀与冰面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,运动员可看作质点,重力加速度g,则(  ) A.该运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为B.该运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为C.运动员受到冰面的作用力最大为D.运动员受到冰面的作用力最大为152022212日,在速度滑冰男子500米决赛上,高亭宇以3432的成绩刷新奥运纪录。国家速度滑冰队在训练弯道技术时采用人体高速弹射装置,如图甲所示,在实际应用中装置在前方通过绳子拉着运动员,使运动员做匀加速直线运动,到达设定速度时,运动员松开绳子,进行高速入弯训练,已知弯道半径为25m,人体弹射装置可以使运动员在4.5s内由静止达到入弯速度18m/s,入弯时冰刀与冰面的接触情况如图乙所示,运动员质量为50kg,重力加速度,忽略弯道内外高度差及绳子与冰面的夹角、冰刀与冰面间的摩擦,下列说法正确的是(  )A.运动员匀加速运动的距离为81mB.匀加速过程中,绳子的平均弹力为200NC.运动员入弯时的向心力为684ND.入弯时冰刀与水平冰面的夹角小于45°四、圆盘转动模型16.如图所示、放在水平转台上可视为质点的长方体ABC随转台一起以角速度ω匀速转动,ABC的质量分别为3m2mmAC之间的动摩擦因数为2μBC与转台间的动摩擦因数均为μAC以及B离转台中心的距离分别为1.5rr。设最大静靡擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,下列说法正确的是(  )A.物体A受到的摩擦力大小为6μmgB.转盘对物体C的摩擦力大小为9C.维持物体ABC能随转台一起转动,转盘的角速度应满足D.随着转台角速度增大,最先被甩出去的是物体B17.如图甲所示,将质量为M的物块A和质量为m的物块B放在水平转盘上,两者用长为L的水平轻绳连接,物块与转盘间的最大静摩擦力均为各自重力的k倍,物块A与转轴的距离等于轻绳长度,整个装置能绕通过转盘中心的竖直轴转动。开始时,轻绳恰好伸直但无弹力,现让该装置从静止开始转动,使角速度缓慢增大,绳中张力与转动角速度的平方的关系如图乙所示,当角速度的平方超过时,物块AB开始滑动。若图乙中的及重力加速度均为已知,下列说法正确的是(  )A B C  D18.如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细绳相连的质量均为m的两个物体AB,它们位于圆心两侧,与圆心间的距离分别为,与圆盘间的动摩擦因数相同。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,圆盘转速缓慢增加到两物体刚好要发生滑动。(    A.两物体刚好要发生滑动时圆盘的角速度为B.两物体刚好要发生滑动时细绳的张力大小为C.两物体刚好要发生滑动时烧断细绳,A仍相对圆盘静止,B将做离心运动DA所受摩擦力先增大后减小19.如图所示,一个上表面粗糙、中心有孔的水平圆盘绕轴MN转动,系有不可伸长细线的木块置于圆盘上,细线另一端穿过中心小孔O系着一个小球。已知木块、小球皆可视为质点,质量均为m,木块到O点的距离为RO点与小球之间的细线长为L。当圆盘以角速度为ω匀速转动时,小球以角速度ω随圆盘做圆锥摆运动,木块相对圆盘静止;连接小球的细线与竖直方向的夹角为α,小孔与细线之间无摩擦,则(  )A.若木块和圆盘保持相对静止,L不变,ω越大,则αB.若R L,无论ω多大木块都不会滑动C.若R > Lω增大,木块可能向O点滑动D.若R < Lω增大,木块可能向O点滑动20.如图所示(俯视图),两个质量均为m、可视为质点的小木块ab放在水平圆盘上,ab与垂直圆盘且过圆心的转轴的距离为lab之间用长度也为l的水平轻质细线相连。已知两木块与圆盘之间的动摩擦因数为,重力加速度大小为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,细线刚好伸直但没有力。若圆盘从静止开始绕转轴做角速度缓慢增大的转动,下列说法正确的是(  )Aab同时开始滑动Bb先开始滑动Cab与圆盘相对静止时,圆盘的最大角速度为Dab与圆盘相对静止时,ab所需的向心力一定都是由圆盘的静摩擦力提供的     
     

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