豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)（學(xué)生版）-2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)

豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)

特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容

目標(biāo)1拱形橋凹形橋模型(1T-4T)

目標(biāo)2繩類和軌道內(nèi)向類模型(5T-8T)

目標(biāo)3桿類和管類模型(9T-12T)

目標(biāo)4豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的圖像問(wèn)題(13T-16T)

【特訓(xùn)典例】

一、拱形橋凹形橋模型

題目口汽車行駛中經(jīng)常會(huì)經(jīng)過(guò)一些凹凸不平的路面，其凹凸部分路面可以看作圓弧的一部分，如圖所示的

4、B、。處，其中B處的曲率半徑最大，A處的曲率半徑為處的曲率半徑為處，重力加速度為。。若

有一輛可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為小的小汽車與路面之間各處的動(dòng)摩擦因數(shù)均為小當(dāng)該車以恒定的速率”沿這

A.汽車經(jīng)過(guò)A處時(shí)處于超重狀態(tài)，經(jīng)過(guò)C處時(shí)處于失重狀態(tài)

B.汽車經(jīng)過(guò)B處時(shí)最容易爆胎

c.為了保證行車不脫離路面，該車的行駛速度不得超過(guò)癡；

D.汽車經(jīng)過(guò)C處時(shí)所受的摩擦力大小為

題目區(qū))早在19世紀(jì)。匈牙利物理學(xué)家厄缶就明確指出：“沿水平地面向東運(yùn)動(dòng)的物體,其重量(即：列車的

視重或列車對(duì)水平軌道的壓力)一定會(huì)減輕”。后來(lái)，人們常把這類物理現(xiàn)象稱之為“厄缶效應(yīng)”，已知地球

的半徑R,考慮地球的自轉(zhuǎn)，赤道處相對(duì)于地面靜止的列車隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為例,列車的質(zhì)量為m,此

時(shí)列車對(duì)軌道的壓力為M，若列車相對(duì)地面正在以速率u沿水平軌道勻速向東行駛，此時(shí)列車對(duì)軌道的壓

力為N,那么，由于該火車向東行駛而引起列車對(duì)軌道的壓力減輕的數(shù)量為()

V2CVnVv2+v<)vc"+2。聞

A.mD.mC.mmR

1LILIL

題目Ijji輛可視為質(zhì)點(diǎn)的汽車以大小不變的速度駛過(guò)豎直面內(nèi)的凸形橋。已知凸形橋面是圓弧形柱面，半

徑為H,則下列說(shuō)法中正確的是()

A.汽車在凸形橋上行駛的過(guò)程中，所受合力始終為零

B.汽車行駛的速度越大，在最高點(diǎn)對(duì)橋面的壓力就越大

C.為了讓汽車在最高點(diǎn)不離開(kāi)橋面，則汽車的速度”旗

D.凸形橋的圓弧半徑/?越小，則汽車在最高點(diǎn)不離開(kāi)斜面的最大速度就越小

題目m現(xiàn)把滑水道簡(jiǎn)化為由位于豎直平面內(nèi)的兩個(gè)半徑都是R的《圓周連接而成，如圖所示的AOB。已

知兩圓心與兩圓弧的連接點(diǎn)。在同一豎直平面上，。田與水池的水面平齊，滑水的人（可看做質(zhì)點(diǎn),

質(zhì)量為m）可由圓弧力O的任意點(diǎn)從靜止開(kāi)始下滑,下滑點(diǎn)。與。的連線與豎直方向的夾角記為仇不計(jì)

一切阻力，sin37°=0.6,cos37°=0.8,1.7,四仁1.4。下列說(shuō)法正確的是（重力加速度為g）（）

A.若。=0,則人可以沿圓弧OB滑下而落到B點(diǎn)

B.若6=60°,則人落水點(diǎn)到起點(diǎn)的水平距離約為2.25R

C.若6=37°,則人在兩個(gè)圓弧上滑過(guò)的弧長(zhǎng)一定相等

D.若人從A點(diǎn)靜止下滑，則人滑到O點(diǎn)時(shí)對(duì)O點(diǎn)的壓力大小為2mg

二、繩類和軌道內(nèi)側(cè)類模型

題目回如圖所示,一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩拉著質(zhì)量為7U的小球保持靜止?，F(xiàn)在給小球一個(gè)水平初速度，使小球在

豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力,重力加速度為9,則下列判斷正確的是（）

A.小球在最高點(diǎn)的速度可以等于0

B.小球獲得的初速度大小為庖T

C.小球做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中僅有一處合力指向圓心

D.小球過(guò)最低點(diǎn)與最高點(diǎn)時(shí)受到繩的拉力大小之差等于6mg

題目如圖，一質(zhì)量為0.05kg的小球通過(guò)長(zhǎng)為0.5m的輕繩懸掛在釘子O上，用錘子敲擊小球，使小球獲得

水平初速度。，己知輕繩能承受的最大拉力為4N,g取lOm/s'2,空氣阻力不計(jì)，欲使小球在豎直面內(nèi)做完整

的圓周運(yùn)動(dòng),小球的初速度。大小可能為（）

.0

L

A.3mlsB.4m/sC.5.5m/sD.7m/s

題目叵:如圖所示，乘坐游樂(lè)園的翻滾過(guò)山車時(shí)，質(zhì)量為小的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。下列說(shuō)法正確的是

（）

???

A.人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅的壓力等于mg

B.人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅的壓力大于mg

C.人在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅可能沒(méi)有壓力

D.人在最高點(diǎn)時(shí)處于倒坐狀態(tài)，全靠保險(xiǎn)帶拉住，沒(méi)有保險(xiǎn)帶人就會(huì)掉下來(lái)

題目叵〕如圖所示，質(zhì)量為小的小滑塊從離地面高為九處的A點(diǎn)沿光滑斜面下滑并運(yùn)動(dòng)到半徑為H的光滑

圓軌道上，然后沿粗糙的斜面8。運(yùn)動(dòng)到D時(shí)速度剛好為0,并停于此處,BD的豎直高度為“，不計(jì)空氣

阻力，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.小滑塊在4、C兩點(diǎn)的機(jī)械能不相等

B.小滑塊從B運(yùn)動(dòng)到D過(guò)程中，動(dòng)能減少量為rngh

C.小滑塊從B運(yùn)動(dòng)到。過(guò)程中，機(jī)械能減少量為mg仇-H）

D.若改變小滑塊釋放點(diǎn)的高度兒要使小滑塊不脫離軌道,應(yīng)滿足無(wú)>2.5凡或％<R

三、桿類和管類模型

題目叵［如圖所示，一質(zhì)量為M的人站在臺(tái)秤上，一根長(zhǎng)為五的輕桿一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球，手持輕

桿的另一端。點(diǎn)，使小球繞。點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）

b

—

ai

A.小球在運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，臺(tái)秤受到水平向右的靜摩擦力

B.若小球恰好能通過(guò)圓軌道最高點(diǎn)，小球的速度為

c.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)處于失重狀態(tài),小球?qū)p桿的作用力一定小于重力

D.小球在a,b,c三個(gè)位置時(shí)，臺(tái)秤的示數(shù)一定相同

題目也如圖所示,一長(zhǎng)為，的輕桿一端固定在水平轉(zhuǎn)軸上,另一端固定一質(zhì)量為m的小球，輕桿隨轉(zhuǎn)軸在

豎直平面內(nèi)做角速度為。的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A、B為桿水平時(shí)小球所在的位置，C、。為桿豎直時(shí)小球所在

的位置，重力加速度為9。則下列說(shuō)法正確的是（）

A\-------------------\B

\：I

\i/

D

A.小球在。處時(shí)，桿對(duì)球的作用力不可能為0

B.小球任4處時(shí),桿對(duì)球的作用力沿桿的方向

C.小球在A處時(shí)，桿對(duì)球的作用力大小為J病3年+病。2

D.小球從。利B過(guò)程中，桿對(duì)球做的總功為0

題目皿］如圖所示，小球在豎直放置的光滑固定圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，內(nèi)側(cè)壁半徑為R,小球半徑很小，則

下列說(shuō)法正確的是（）

A.小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度Vmin=\^反

B.小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度”0

C.小球在水平線而以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球一定無(wú)作用力

D.小球在水平線就以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力

題目將一長(zhǎng)細(xì)管彎成如圖所示形狀且豎直放置，力B部分為半徑為1.6項(xiàng)的四分之一圓周，BCD部分為

半徑為0.8m的圓周，BC為小圓周豎直直徑的兩個(gè)端點(diǎn)。將一光滑小球由管口A正上方某點(diǎn)無(wú)初速釋放,

使小球能夠到達(dá)。點(diǎn)，且與細(xì)管內(nèi)的上壁無(wú)相互作用。己知小球的直徑略小于細(xì)管的內(nèi)徑，細(xì)管的內(nèi)徑遠(yuǎn)

小于兩部分圓弧軌道的半徑，g取lOm/s.2,則小球釋放的位置與B點(diǎn)的高度差可能為（）

A.2.8mB.2.4mC.2.0mD.1.8m

四、豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的圖像問(wèn)題

題目□1如圖甲所示，用一輕質(zhì)繩系著一質(zhì)量為館的小球，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(duì)小球的拉力為T,小球在最高點(diǎn)的速度大小為。，其茜關(guān)系如圖乙所示，則

A.輕質(zhì)繩長(zhǎng)為陪B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹槎?/p>

bm

C.當(dāng)/=°時(shí)，輕質(zhì)繩的拉力大小為華+aD.茜vb時(shí)，小球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)

0

題目于如圖所示，輕繩的一端固定，另一端系一小球。給小球一初速度，使小球可以在豎直平面內(nèi)做完整

的圓周運(yùn)動(dòng)，則小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，繩子的拉力弓的大小與小球離最低點(diǎn)的高度九的變化圖像是

（）

題目如圖甲所示,小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圓形管道的最高點(diǎn)時(shí),

管道對(duì)小球的彈力與過(guò)最高點(diǎn)時(shí)小球速度的平方的關(guān)系如圖乙所示（取豎直向下為正方向）。