2024-2025学年高一物理（人教版2019必修第二册）圆锥摆模型　水平面内圆周运动的临界问题（解析版）

画锋型水平面内画同运动的临界问题 架做飞行表演的飞机在水平面内盘旋做匀速圆周运动离MN为L，表演机质量为m，线速度为v，空气对它的升力与竖直方向夹角为θ,重力加速度大小为g，则表演机()C．获得空气对它的升力大小等于D．满足关系式：tanθ=【答案】BC升升F升cosθ=mg在弯道P处做水平面内圆周运动可简化为如图（b）θ角，此时车相对弯道无侧向滑动，不计摩擦阻力和空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是 A．在P处车对弯道的压力大小为mgcosθB．在P处运动员和车的向心加速度大小为gtanθ【答案】【答案】B,a=gtanθ【学霸练01-圆锥摆模型--圆锥摆】圆锥摆是我们在研究生面内做匀速圆周运动，组成具有相同摆长和不同摆角的圆锥摆。若不计空气阻力，则()【答案】【答案】D【详解】ACD．设细线与竖直方向的夹角为θ,根据牛顿第二定律可得Tcosθ=mg【学霸练01-圆锥摆模型--物体在光滑半球形碗内做匀速圆撼，其运动可简化为如图所示的小球在光滑的半球形O、半径为R，小球在水平面内做圆周运动，运动到a点时，Oa与竖直方向夹角为θ,运动过程中容器静止在水平地面上。半球形容器及底座的质量为M，重力加速度为g，则下列说法不正确的是()C．底座受到地面的摩擦力大小为mgtanθD．底座对地面的压力等于(M+m)g【答案】【答案】Bmgmgtanθ=mw2r，N=rr=Rsinθff=N¢sinθ又又ff=mgtanθFFN=Mg+N¢cosθ=(M+m)gFF=(M+m)g ①如果只有摩擦力提供向心力，物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力，在半径为r的碟子边缘，杂技演员用杆顶住碟子中心（2）此时发光物体受到的静摩擦力大小f。为【学霸02-圆锥摆模型】调速器可用来控制电机的转速，摆锤压力时通过传感器传递电动机转速过大或过小的信息。已知圆柱形上下表面半径r=0.4m、高h=0.8m，细杆长l=0.5m，圆桶表面光滑，g=10m/s2。（2）当转动的角速度w=4rad/s时，摆锤与外壳底面接触，求外壳底面受【详解】（1）θ为细杆与竖直方向的夹角，杆对摆锤的作用力F杆满足F（2）当转动的角速度w=4rad/s时，底面对任意一个小球的支持力FN满足(mg-FN)tanθ=mw2rr=lsinθ=0.3mmgtanθ=mw2r123-24高一下·陕西榆林·期末）赛车是一项极具挑战Oa方向为O点的切线方向。以下说法正确的是()【答案】C可知，赛车转弯速率相同时，半径越小，所需的向心力越大，即地面对赛车的摩可知，赛车转弯速率相同时，半径越小，所需的向心力越大，即地面对赛车的摩细线与竖直方向的夹角为37°。已知车胎与路面间的cos37。=0.8取重力加速度大小g=10m/s²,汽车可视为质点。下列说法正确的是()【答案】D323-24高一下·天津南开·期中）在修筑铁路时，为了消除轮定的行驶速度，设计适当的倾斜轨道，即保证两个轨道间距不变情况下调整两个轨道下列说法中正确的是()【答案】D423-24高一下·贵州毕节·期末）一个内壁光滑的圆锥形容器固定如图，其轴线垂直于水平面，小球A、B紧贴着容器内壁在不同水平面内做匀速圆周运动，若A、B质量相等，且A球轨道较高，则()【答案】【答案】ANNsinθ=mg）；下列说法正确的是()【答案】【答案】B【详解】AB．设小球做圆锥摆运动时，小球与O点的高度差为h，细线与竖直方向的夹角为θ,根据牛顿mgtanθ=mw2r=mw2htanθmgtanθ=maa=gtanθTcosθ=mg滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙小扭动，使配重随短杆做水平匀速圆周运动。若绳子与竖直方向夹角θ=37°,运动过程中腰带可看成不动，重力加速度g取10m/s2sin37°=0.6，cos37°=0.8）下列说法正确的是() 【答案】B【答案】Br=Lsinθ+d=0.5mTcosθ=mgT=5N723-24高一下·云南昆明·阶段练习）如图所示，国产大飞机C919在平面的夹角正切值为()【答案】A【答案】A飞机受重力和升力，升力垂直机身向上，合飞机受重力和升力，升力垂直机身向上，合822-23高一下·浙江·期中）如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是B．图b所示是一圆锥摆，增大θ,但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变【答案】B【答案】Bmgtanθ=mw2htanθ可知增大θ,但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变，故B正确；C．设圆锥筒侧壁与竖直方向的夹角为θ,所受筒壁的支持力大小为923-24高一下·山东·阶段练习）“无人驾驶”汽车正准备上路并且投入运营。执行不同的指令。如图所示为一段公路拐弯处的3D地图，以下说法正确的是()【答案】【答案】BDB．如果弯道是水平的，则静摩擦力提供向心力，当达到最1023-24高一下·广东湛江·阶段练习）跑车尾翼功能示意图如图所示，当汽车高速行驶时，气流车形成一个向下的压力，压力大小与车速的关系满足FN=kv2（k=1.2kg/m）最小半径可减为85m。若汽车受到的最大静摩擦力为其法正确的是()【答案】ABCμmg=m①②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()【答案】BCT=ma=50×4N=200N1223-24高一下·河南郑州·期末）生活中有很多圆周运动的应用实例，下面列出了三种常见的圆模型。如图甲所示是圆锥摆，系于同一位置的两根细线长度不同、与竖直方向的夹角水平面内做匀速圆周运动；图乙为火车转弯时轨道与车轮的示意图，两个轮缘间的距心轴匀速转动。则下列说法正确的是()【答案】【答案】ACmgtanθ=mw2Lsinθ2μmg=mwrf=mw2r1323-24高一下·山东威海·期末）游乐场心O点更远一些。不计空气阻力，下列说法正确的是()【答案】【答案】AC2CD．设绳子与竖直方向的夹角为θ,对人受力分析，根据牛顿第二定律可得mgtanθ=maa=gtanθθM>θN一质量为m的小球，另一端固定在天花板上，小球可看作质点，现速圆周运动，小球离A点的竖直高度为h，细绳的 【答案】ACD【答案】ACDmgmgtanθ=mw2htanθFFsinθ=mw2lsinθ两轻细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球的质量m=1kg，细线AC长L=1m，B点距C点的水平和竖直距离相等。（重力加速度g=10m/s2，sin37°=，cos37°=该装置以一定的角速度匀速转动，下列说法正确的是()【答案】AD【答案】AD2AC与竖直方向的夹角不变，当角速度大于rad/s时，若该装置转动的角速度增加一点点，AB绳将松弛2每有弹力，此时细线AC与竖直方向的夹角，当AB绳再次绷紧有弹力时，该装置转动的1623-24高一下·黑龙江哈尔滨·期中）如图，半径为R=0.5m的水平转盘绕竖直轴OO因数μ=0.3，且始终处于转盘的边缘处与转盘相对静止。重力加速度g=10m/s2。m1gtanθ=m1w(L-R)sinθθ=37°ww），盘2开始以恒定的角速度逆时针转动，稳定后，轻绳与竖直方向的夹角为a。不计空气阻力。【详解】(1)挑战者抓住悬绳末端，稳定后与转F=mgtana=lsina+rmgtana=m(lsina+r)w2当n=1时，动摩擦因数μ有最小值为细线与水平杆OM间夹角θ=37°。当整个装置以竖直杆ON为轴以不同大小的角速度w匀速转动时，两金 cos37=0.8。（2）若金属环B与水平粗糙杆OM间动摩擦因数μ=0.25【答案】（1【答案】（1）22rad/s2）2rad/s≤w≤23rad/sm1g=TsinθTcosθ=m2w2Lf=μ(m2g+Tsinθ)=4NTMO=Tcosθ=8N>fTcosθ-f=m2w12LwTcosθ+f=m2w22L母线与轴线之间的夹角为θ=53°,现于锥面上放一个石块，石块与锥面间的动摩擦因数μ=0.8，石块与圆重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6。求：（2）若石块与圆锥体一起以角速度w=0.2rad/s绕轴线做匀速圆周运动，石块受到锥面的摩擦力大小。【答案】（【答案】（1）12N2）12.1536N【详解】（【详解】（1）若圆锥体与石块均静止，石FFf=mgcosθ（（2）当圆锥体与石块一起以角速度w=0.2rad/s绕轴线做匀速圆周运动时，石块的受力如图所示FFf¢cosθ+FN¢sinθ=mgFfFf¢sinθ-FN¢cosθ=mw2LsinθFf=12.1536N2023-24高一下·福建三明·期末）如图为一种可测量转动角速度的简易装置。“V”形光