新高考物理一轮练习专题34竖直面内的圆周运动

专题34竖直面内的圆周运动1.如图所示，轻质且不可伸长的细绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在天花板上的O点．则小球在竖直平面内摆动的过程中，以下说法正确的是()A．小球在摆动过程中受到的外力的合力即为向心力B．在最高点A、B，因小球的速度为零，所以小球受到的合力为零C．小球在最低点C所受的合力，即为向心力D．小球在摆动过程中绳子的拉力使其速率发生变化2．[2021·石家庄联考]球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短．将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示，将两球由静止释放．在各自轨迹的最低点()A．P球的速度一定大于Q球的速度B．P球的动能一定小于Q球的动能C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度3．如图所示，在粗糙水平木板上放一个物块，使水平板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，ab为水平直径，cd为竖直直径．在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则()A．物块始终受到两个力作用B．只有在a、b、c、d四点，物块受到的合外力才指向圆心C．从a到b，物块所受的摩擦力先增大后减小D．从b到a，物块处于超重状态4．[2021·厦门双十中学测试](多选)在竖直平面内的光滑管状轨道中，有一可视为质点的质量为m＝1kg的小球在管状轨道内部做圆周运动，当以2m/s和6m/s通过最高点时，小球对轨道的压力大小相等，g＝10m/s2，管的直径远小于轨道半径，则根据题中的信息可以求出()A．在最高点时轨道受到小球的压力大小为8NB．在最高点时轨道受到小球的压力大小为16NC．轨道半径R＝2mD．轨道半径R＝1m5．(多选)如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱()A．运动周期为eq\f(2πR,ω)B．线速度的大小为ωRC．受摩天轮作用力的大小始终为mgD.所受合力的大小始终为mω2R6．[2021·山东淄博实验中学一诊](多选)如图甲所示，一长为l的轻绳，一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动．小球通过最高点时，绳对小球的拉力与其速度平方的关系如图乙所示，重力加速度为g，下列判断正确的是()A．F与v2的关系式为F＝meq\f(v2,l)＋mgB．重力加速度g＝eq\f(b,l)C．绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率变大D．绳长不变，用质量较小的球做实验，图乙中b点的位置不变7．[2021·全国甲卷]“旋转纽扣”是一种传统游戏．如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现．拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50r/s，此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为()A．10m/s2B．100m/s2C．1000m/s2D．10000m/s28.[2021·哈六中测试](多选)如图所示，质量为3m的竖直光滑圆环A的半径为r，固定在质量为2m的木板B上，B的左右两侧各有一表面光滑的竖直挡板固定在地上，B不能左右运动．在环的最低点静止放有一质量为m的小球C.现给C一个水平向右的初速度v0，C会在环A内侧做圆周运动．为保证C能通过环的最高点，且不会使环在竖直方向上跳起，下面关于初速度v0的最大值和最小值，其中正确的是()A．最小值为eq\r(4gr)B．最大值为3eq\r(gr)C．最小值为eq\r(5gr)D．最大值为eq\r(10gr)9．[2021·荆州中学测试](多选)如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动．小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其F－v2图像如图乙所示，则()A.小球的质量为eq\f(aR,b)B．v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等C．v2＝c时，小球对杆的弹力方向向上D．当地的重力加速度大小为eq\f(R,b)10.[2021·江西省吉安市段考]如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为eq\f(\r(3),2)(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30°，g取10m/s2，则ω的最大值是()A．eq\r(5)rad/sB．eq\r(3)rad/sC．1.0rad/sD．0.5rad/s11．(多选)如图，在一半径为R的球面顶端放一质量为m的物块，现给物块一初速度v0，则()A.若v0＝eq\r(gR)，则物块落地点离A点eq\r(2)RB．若球面是粗糙的，当v0<eq\r(gR)时，物块可能会沿球面下滑一段，再斜抛离球面C．若v0<eq\r(gR)，则物块落地点离A点为RD．若v0≥eq\r(gR)，则物块落地点离A点至少为2R专题34竖直面内的圆周运动1．C小球摆动过程中速率大小始终变化向心力为合力的一个分力，A错误；在最高点A和B，小球速率为零，向心力为零，重力沿切向的分力为合外力，不为零，B错误；小球在最低点拉力和重力的合力提供向心力，C正确；小球在摆动过程中，由于绳子的拉力与速度方向垂直，不做功，拉力不会致使小球速率变化，D错误．2．C小球从水平位置摆动至最低点，由动能定理得，mgL＝eq\f(1,2)mv2,解得v＝eq\r(2gL)，因LP<LQ，故vP<vQ，选项A错误；因为Ek＝mgL，又mP>mQ，LP<LQ，则两小球的动能大小无法比较，选项B错误；对小球在最低点受力分析得，FT－mg＝meq\f(v2,L)，可得FT＝3mg，选项C正确；由an＝eq\f(v2,L)＝2g可知，两球的向心加速度相等，选C.3．D在c、d两点，物块只受重力和支持力，在其他位置物块受到重力、支持力、静摩擦力三个力作用，故A错误；物块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，所以合外力始终指向圆心，故B错误；从a运动到b，物块的加速度的方向始终指向圆心，水平方向的加速度先减小后反向增大，根据牛顿第二定律可得，物块所受木板的静摩擦力先减小后增大，故C错误；从b运动到a，向心加速度有向上的分量物块处于超重状态，故D正确．4．AC当v1＝2m/s时有mg－FN＝eq\f(mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)),R)，若v2＝6m/s时有mg＋FN＝eq\f(mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)),R)，解得R＝2m，C正确；把R＝2m代入方程解得FN＝8N，A正确．5．BD本题考查匀速圆周运动的角速度、周期、线速度、向心力等知识点，意在考查了考生的理解能力和推理能力．由题意可知座舱运动周期为T＝eq\f(2π,ω)、线速度为v＝ωR、受到的合力为F＝mω2R，选项BD正确，A错误；座舱的重力为mg，座舱做匀速圆周运动受到的向心力(即合力)大小不变，方向时刻变化，故座舱受摩天轮的作用力大小时刻在改变，选项C错误．6．BD当小球运动到最高点时，合力提供向心力，F＋mg＝meq\f(v2,l)，因此F－v2的关系式为F＝meq\f(v2,l)－mg，故A项错误．当F＝0，v2＝b时，meq\f(b,l)＝mg，解得g＝eq\f(b,l)，故B项正确．图像的斜率为eq\f(m,l)，绳长l不变，质量m变小时，得到图线的斜率变小，故C项错误．b＝