2018屆高中物理第五章曲線運動專題圓周運動中的臨界問題課時跟蹤檢測新人教版.docx

第五章 專題圓周運動中的臨界問題課時跟蹤檢測【強化基礎(chǔ)】1.(多選)如圖所示，A、B、C三個物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺上，動摩擦因數(shù)均為，A的質(zhì)量為2m，B、C的質(zhì)量均為m，A、B離軸的距離為R，C離軸的距離為2R，則當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)時(設(shè)三物體都沒有滑動)()AC物體的向心加速度最大BB物體所受的靜摩擦力最小C當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時，C比A先滑動D當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時，B比A先滑動解析：根據(jù)公式a2r可知C物體的向心加速度最大.向心力由摩擦力提供，則有fFm2r，可知物體B受到的摩擦力最小.當(dāng)靜摩擦力最大時，物體相對圓臺恰好不滑動，則有mgm2r，即，由于C的離軸距離最大，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，C先滑動.答案：ABC2.(2018新余市高三模擬)一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運動，如圖所示，則下列說法正確的是()A小球過最高點時，桿所受到的彈力可以等于零B小球過最高點的最小速度是C小球過最高點時，桿對球的作用力一定隨速度增大而增大D小球過最高點時，桿對球的作用力一定隨速度增大而減小解析：小球通過最高點時，重力提供向心力，桿的彈力可以等于零，mgm，A選項正確；當(dāng)彈力與重力等大反向時，解得過最高點的最小速度為0，B選項錯誤；mgFm，當(dāng)0v 時，桿對球的作用力隨速度增大而減小，當(dāng)v 時，桿對球的作用力隨速度增大而增大，C、D選項錯誤.答案：A3.如圖所示，小球固定在輕桿一端繞圓心O在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，下列關(guān)于小球在最高點以及與圓心O等高處的受力分析一定錯誤的是()解析：小球做勻速圓周運動，重力和彈力的合力提供向心力，小球運動到與圓心O等高處時，彈力方向應(yīng)該斜向右上方，A選項錯誤，B選項正確；小球運動到最高點時，彈力可能豎直向上也可能豎直向下，C、D選項正確.答案：A4.(多選)(2018臨沂三模)如圖所示，不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在光滑豎直桿上，輕質(zhì)彈簧用光滑輕環(huán)套在桿上，細(xì)繩和彈簧的另一端固定在質(zhì)量為m的小球上，開始時處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)使該裝置繞桿旋轉(zhuǎn)且角速度緩慢增大，則下列說法正確的是()A輕繩上的彈力保持不變B輕繩上的彈力逐漸變大C彈簧上的彈力逐漸變大D彈簧上的彈力先變小后變大解析：設(shè)繩與水平方向的夾角為，分析小球的受力情況，如圖所示：豎直方向合力為零，Tsinmg.隨著角速度的增大，變小，繩上的拉力增大，A選項錯誤，B選項正確；水平方向的合力提供向心力，角速度較小時，彈簧處于壓縮狀態(tài)時，隨著角速度增大時，向心力增大，彈力逐漸減小，彈簧恢復(fù)原長時，彈力變?yōu)榱悖?dāng)角速度繼續(xù)增大，此時彈簧處于伸長狀態(tài)，彈簧的彈力繼續(xù)增大，C選項錯誤，D選項正確.答案：BD【鞏固易錯】5.(多選)在光滑水平桌面中央固定一邊長為0.3 m的正三棱柱abc，俯視如圖所示.長度為L1 m的細(xì)線，一端固定在a點，另一端拴住一質(zhì)量為m0.5 kg、不計大小的小球.初始時刻，把細(xì)線拉直在ca的延長線上，并給小球以v02 m/s且垂直于細(xì)線方向的水平速度，由于棱柱的存在，細(xì)線逐漸纏繞在棱柱上(不計細(xì)線與三棱柱碰撞過程中的能量損失).已知細(xì)線所能承受的最大拉力為7 N，則下列說法中正確的是()A細(xì)線斷裂之前，小球速度的大小保持不變B細(xì)線斷裂之前，小球所受細(xì)線拉力為零C細(xì)線斷裂之前，小球運動的總時間為0.7 sD細(xì)線斷裂之前，小球運動的位移大小為0.1 m解析：細(xì)線斷裂之前，繩子拉力與速度垂直，不改變小球的速度大小，故小球的速度大小保持不變.故A正確；細(xì)線斷裂之前，小球所受細(xì)線拉力不為零，選項B錯誤；繩子剛斷裂時，拉力大小為7 N，由Fm得，此時的半徑為r m，由于小球每轉(zhuǎn)120半徑減小0.3 m，則知小球剛好轉(zhuǎn)過一周，細(xì)線斷裂，則小球運動的總時間為t，而r11 m，r20.7 m，r30.4 m，v02 m/s，解得：t0.7 s.故C正確；小球每轉(zhuǎn)120半徑減小0.3 m，細(xì)線斷裂之前，小球運動的位移大小為1 m0.1 m0.9 m.故D錯誤.故選AC答案：AC6.(多選)如圖甲所示，一輕桿一端固定在O點，另一端固定一小球，在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動.小球運動到最高點時，桿與小球間彈力大小為FN，小球在最高點的速度大小為v，F(xiàn)Nv2圖象如圖乙所示.下列說法正確的是()A當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮锽小球的質(zhì)量為RCv2b時，桿對小球彈力方向向下D若c2b，則桿對小球彈力大小與重力大小相等解析：在最高點，若v0，則FNmga；若FN0，由圖知：v2b，則有mgmm，解得g，mR，故B錯誤，A正確；由圖可知：當(dāng)v2b時，桿對小球彈力方向向上，當(dāng)v2b時，桿對小球彈力方向向下，故C錯誤；若c2b.則Nmgmm，解得FNmg，即小球受到的彈力與重力大小相等，故D正確.故選AD答案：AD【能力提升】7.(2018池州期中)如圖所示，輕桿長2l，中點裝在水平軸O點，兩端分別固定著小球A和B，A球的質(zhì)量為m，B球的質(zhì)量為2m，兩者一起在豎直平面內(nèi)繞O軸做圓周運動，已知重力加速度取g.若A球在最高點時，桿A端恰好不受力，求此時O軸的受力大小和方向？解析：兩球繞O軸做圓周運動，角速度相等，線速度相等.若A球在最高點時，桿A端恰好不受力，A球受到的重力提供向心力.根據(jù)牛頓第二定律得mgm解得vB球受到的重力和桿的作用力提供向心力，F(xiàn)2mg2m聯(lián)立解得F4mg此時桿對B球的拉力的大小為4mg，方向豎直向下.答案：4mg豎直向下8.(2018濟南一模)如圖所示，在水平面內(nèi)有一平臺可繞豎直的中心軸以角速度3.14 rad/s旋轉(zhuǎn).在平臺內(nèi)沿半徑方向開兩個溝槽，質(zhì)量為0.01 kg的小球A放置在粗糙的溝槽內(nèi)，球與溝槽的動摩擦因數(shù)為0.5；質(zhì)量為0.04 kg的小球B放置在另一光滑的溝槽內(nèi).長度為1 m的細(xì)線繞過平臺的中心軸，其兩端與兩球相連.設(shè)平臺中心軸是半徑可忽略的細(xì)軸，且光滑，球A始終相對圓盤保持靜止.(g3.142 m/s2.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)求：(1)球A到軸O的距離多大時，小球A恰好不受摩擦力？(2)球A到軸O的最大距離為多少？解析：(1)球A恰好不受摩擦力時，細(xì)線的拉力提供向心力，F(xiàn)TmA2rA研究球B的受力情況，F(xiàn)TmB2(L