竖直平面内的圆周运动习题

1、ATlo竖直平而内的圆周运动专题一、竖直平面内的圆周运动的特点竖宜平面内的圆周运动一般是变速圆周运动，其合外力一般不指向圆心, 它产生两个方向的效果：報方向的分加;二改变勰的方向K1切线方向的分加；讪册極遗变翹的大小因此变速圆周运动的合外力不等于向心力，只是在半径方 向的分力人提供向心力.但在最高点和最低点时合外力沿半 径指向圆心，全部提供向力，这类问题经常出现临界状态二.圆周运动的临界问题竖直平面内的圆周运动一般是变速圆周动物，其合外力一般不指向圆心，但在最高点和 最低点时合外力沿半径指向圆心，全部提供向力，这类问题经常出现临界状态，下面对临 界状态进行分析：1. 没有物体支撑的小球(绳类约

2、束)A讨论在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况，如图所示：厂亍W 临界速度:小球运动在最高点时，受的重力和弹力方向都向下，&卜、当弹力等于零时，向心力最小，仅由亟力提供.由牛顿运动定律知 (R o 得小球过圆周轨道最高点的临界速度为v产际,它是小球能R 过圆周最高点的最小速度.2 当mg小球过最高点时，所受弹力悄况：、丿A. 小球到达最高点的速度空，此时轻杆或管状轨道对小球的弹力N=mg.B. 当小球的实际速度v、莎时，产生离心趋势，要维持小球的圆周运动，弹力方向应向下指向圆心，即轻杆对小球产生竖直向下的拉力，管状轨道对小球产生竖直向下-mg,所以弹力的大小随v的增大而增大。C-当0v 时，小

3、球有向心运动的趋势，弹力方向应向上背离圆心，即轻杆或管2状轨道对小球的作用力为竖直向上的支持力，因为耳引口二，所以伦的数值随V的增 大而减小。可以看出莎 是轻杆（或管状轨道）对小球有无弹力和弹力方向向上还是向 下的临界速度【例题2】长度为05m的轻质细杆0A, A端有一质量为3kg的木 球，以0点为圆心，在竖直面内作圆周运动，如图所示，小球通过最高 点的速度为2m/s,取=10 m/s2,则此时球对轻杆的力大小是 T方向向O练：如图所示，长为L的轻杆，一端固定一个小球,另一端固定在光滑的水平轴上, 使小球在竖直平面内作圆周运动，关于小球在最高点的速度下列说法中正更的是A. v的最小值为廊/一、

4、B. v由零逐渐增大，向心力也逐渐增大f 0C. 当v由極值逐渐增大时，杆对小球的弹力也逐渐增大ID. 当v由廊值逐渐增小时，杆对小球的弹力也仍然逐渐增L J3. 物体在竖直圆周外壁最高点的运动情况，如图所示：临界速度Vo：物体在最高点受到竖宜向下的重力和竖宜2 向上的支持力根据牛顿第二定律有Fn =m二R当二0时，即重力提供向心力，则有mg=m，R解得临界速度YF 莎,这是物体在最高点不脱离圆周轨道 的最大速度. 当vN 廊，物体在最高点将做平抛运动，脱离轨道. 课堂练习：1. 长度均为厶的轻杆和轻绳一端固定在转轴上，另一端各系一个质量为m的小球, 它们各自在竖直平面内恰好做圆周运动，则小球

5、运动到最低点时，杆、绳所受拉力之比 为()A. 5 : 6 B. 1 : 1 C. 2 : 3 D. 1 : 22、如图11,轻杆的一端与小球相连接，轻杆另一端过0 轴在竖直平面内做圆周运动。当小球达到最高点A、最低点B 时，杆对小球的作用力可能是：A. 在A处为推力，B处为推力B. 在A处为拉力，B处为拉力C. 在A处为推力，B处为拉力D. 在A处作用力为零，在B处作用力不为零3. 长为厶的轻绳一端系一质量为也的物体，另一端被质量为M的人用手握住.人站在水平地面上，使物体在竖直平面内作圆周运动，物体经 过最高点时速度为v,则此时人对地面的压力为(),、 m v_. m vA. M m g B

6、(M+h)& + y2 2m v.(s m vC M g lD(if m)g4. 一轻杆一端固定一质量为e的小球，以另一端0为圆心，使小球在竖宜平面内做半径为斤的圆周运动，以下说法正确的是：A、小球过最高点时，杆所受的弹力可以为零B、小球过最高点时最小速度为駆C、小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反，此时 重力一定大于杆对球的作用力D、小球过最高点时，杆对球的作用力一定与小球所受重力方向相反5. 长度为L=的轻质细杆，一端有一质量为m=5kg的小球，小球以0点为圆心在竖宜面内做圆周运动，当小球通过最高点时的速率为4m/s时，小球受到细杆的力(填拉或支持)，大小为N, g取lO

7、m/s。6. 长为Z=60cm的细绳，一端系着盛水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量 沪，则当速度为多大时，在最高点水刚好不流出在最高点速度许3m/s时，水对桶底的压力 大小为多少7、下课后，小丽在运动场上荡秋千。已知小丽的质量为40 kg, 每根系秋千的绳子长为4 m ,能承受的最大张力是300N.如右图，当 秋千板摆到最低点时，速度为3m/so （g =10m/s3,小丽看成质点处理, 秋千绳、底座等不计质量）（1）此时，小丽做圆周运动的向心力是多大（2）此时，小丽对底座的压力是多少每根绳子受到拉力7是多少（3） 如果小丽到达最低点的速度为5m/s,绳子会断吗8、如图：质量为m=的小球固定在1的轻杆的一端，杆可绕0点的水平