江蘇專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第六章圓周運(yùn)動(dòng)重難專題6豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)分層作業(yè)新人教版必修第二冊

重難專題6豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)分層作業(yè)知識基礎(chǔ)練1.如圖所示，質(zhì)量為的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)。圓環(huán)半徑為，小球半徑不計(jì)，小球經(jīng)過圓環(huán)內(nèi)側(cè)最高點(diǎn)時(shí)剛好不脫離圓環(huán)，則其通過最高點(diǎn)時(shí)下列表述不正確的是（重力加速度為）()A.小球?qū)A環(huán)的壓力大小等于B.重力充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力C.小球的線速度大小等于D.小球的向心加速度大小等于2.如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的彎管處于豎直平面內(nèi)，其中管道半徑為。現(xiàn)有一個(gè)半徑略小于彎管橫截面半徑的光滑小球在彎管內(nèi)運(yùn)動(dòng)，小球通過最高點(diǎn)時(shí)的速率為，重力加速度為，則下列說法中正確的是()A.若，則小球?qū)軆?nèi)上壁有壓力B.若，則小球?qū)軆?nèi)下壁有壓力C.若，則小球?qū)軆?nèi)下壁有壓力D.不論多大，小球?qū)軆?nèi)下壁都有壓力3.[2022江蘇揚(yáng)州月考]游客乘坐過山車，在圓弧軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且在最低點(diǎn)處獲得的向心加速度大小為，取，那么運(yùn)動(dòng)到此位置時(shí)座椅對游客的作用力相當(dāng)于游客重力的()A.1倍 B.2倍 C.3倍 D.4倍4.如圖所示，某輕桿一端固定一質(zhì)量為的小球，以另一端為圓心，使小球在豎直平面內(nèi)做半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為，以下說法中正確的是()A.小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿所受的彈力不可以為0B.小球過最高點(diǎn)時(shí)，最小速度為C.小球過最低點(diǎn)時(shí)，桿對球的作用力不一定與小球所受重力方向相反D.小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿對球的作用力可以與球所受重力方向相反，此時(shí)重力一定大于或等于桿對球的作用力5.如圖所示，半徑為的圓管軌道（圓管內(nèi)徑遠(yuǎn)小于軌道半徑）豎直放置，管內(nèi)壁光滑，管內(nèi)有一個(gè)小球（小球直徑略小于管內(nèi)徑）可沿管轉(zhuǎn)動(dòng)，已知重力加速度為，設(shè)小球經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)的速度為，則()A.的最小值為B.若增大，球所需的向心力也增大C.當(dāng)由逐漸減小時(shí)，軌道對球的彈力也減小D.當(dāng)由逐漸增大時(shí)，軌道對球的彈力也減小6.[2022江蘇蘇州期末]如圖所示，內(nèi)壁光滑的細(xì)圓管用輕桿固定在豎直平面內(nèi)，其質(zhì)量為,半徑為。質(zhì)量為的小球,其直徑略小于細(xì)圓管的內(nèi)徑,小球運(yùn)動(dòng)到圓管最高點(diǎn)時(shí),桿對圓管的作用力為0,重力加速度的值取。則小球在最高點(diǎn)的速度大小為()A. B. C. D.能力提升練7.[2022江蘇張家港月考]如圖甲所示，用一輕質(zhì)繩拴著一質(zhì)量為的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)（不計(jì)一切阻力），小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)繩對小球的拉力為，小球在最高點(diǎn)的速度大小為，其圖像如圖乙所示，則()A.數(shù)據(jù)與小球的質(zhì)量無關(guān)B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹镃.當(dāng)時(shí)，輕質(zhì)繩的拉力大小為D.當(dāng)時(shí)，小球受到的拉力與重力大小相等8.[2022江蘇南京期末]如圖，質(zhì)量為的大圓環(huán),半徑為,被一輕桿固定在點(diǎn),兩個(gè)質(zhì)量均為的小環(huán)（可視為質(zhì)點(diǎn)），同時(shí)從大環(huán)兩側(cè)的對稱位置由靜止滑下，兩小環(huán)同時(shí)滑到大環(huán)最低點(diǎn)時(shí)（未相碰）速率都為，則此時(shí)大環(huán)對輕桿的拉力大小為()A. B.C. D.9.[2022江蘇徐州練習(xí)]如圖所示，輕桿長，中點(diǎn)裝在水平軸上，兩端分別固定著小球和，球質(zhì)量為，球質(zhì)量為，重力加速度為，兩者一起在豎直平面內(nèi)繞軸做圓周運(yùn)動(dòng)。（1）若球在最高點(diǎn)時(shí)，桿的端恰好不受力，求此時(shí)球的速度大?。唬?）若球到最高點(diǎn)時(shí)的速度等于第（1）問中的速度，求此時(shí)軸的受力大小、方向；（3）在桿的轉(zhuǎn)速逐漸變化的過程中，能否出現(xiàn)軸不受力的情況？若不能，請說明理由；若能，求出此時(shí)、球的速度大小。10.如圖所示，一個(gè)可以視為質(zhì)點(diǎn)的小球質(zhì)量為，以某一初速度沖上光滑半圓形軌道，軌道半徑為，直徑與水平面垂直，小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力是其重力的3倍，重力加速度，忽略空氣阻力，求：（1）小球通過點(diǎn)的速度大??；（2）小球離開點(diǎn)后在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；（3）小球落地點(diǎn)距點(diǎn)的距離。11.如圖甲所示，一長的輕桿的一端固定在水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量的小球，小球隨輕桿繞轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)做線速度的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度取，不計(jì)空氣阻力。甲（1）小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，求桿對球的作用力；（2）小球運(yùn)動(dòng)到水平位置時(shí)，求桿對球的作用力大??；（3）若將輕桿換成輕繩，再將小球提至轉(zhuǎn)軸正上方的點(diǎn)，此時(shí)繩剛好伸直且無張力，然后將球以水平速度拋出，如圖乙所示。求從拋出小球到繩再次伸直的時(shí)間。乙重難專題6豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)分層作業(yè)知識基礎(chǔ)練1.A2.C3.B4.D5.B6.B能力提升練7.D8.B9.（1）[解析]在最高點(diǎn)時(shí)，對根據(jù)牛頓第二定律得，解得，因?yàn)?、球的角速度相等，運(yùn)動(dòng)半徑相等，則。（2），方向豎直向下[解析]在最高點(diǎn)時(shí)，對根據(jù)牛頓第二定律得，代入（1）中的，可得，對有，可得，根據(jù)牛頓第三定律，軸所受的力的大小為，方向豎直向下。（3）能；當(dāng)、球的速度大小為時(shí)軸不受力[解析]要使軸不受力，根據(jù)的質(zhì)量大于的質(zhì)量，設(shè)、的速度大小為，可判斷球應(yīng)在最高點(diǎn)，對有，對有，軸不受力時(shí)，可得，所以當(dāng)、球的速度大小為時(shí)軸不受力。10.（1）[解析]小球通過最高點(diǎn)，重力和軌道對小球的支持力的合力提供向心力，有，，解得。（2）[解析]小球離開點(diǎn)后在空中做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向有，解得。（3）[解析]水平方向有。11.（1），方向豎直向上[解析]假設(shè)的方向豎直向下，對小球有，解得，所