專題10-體育圓周運(yùn)動(dòng)模型-高考物理圓周運(yùn)動(dòng)常用模型(原卷版)

高考物理《圓周運(yùn)動(dòng)》常用模型最新模擬題精練專題10.體育+圓周運(yùn)動(dòng)模型一．選擇題1.（2023安徽合肥名校聯(lián)考）圖示為運(yùn)動(dòng)員在水平道路上轉(zhuǎn)彎的情景，轉(zhuǎn)彎軌跡可看成一段半徑為R的圓弧，運(yùn)動(dòng)員始終與自行車在同一平面內(nèi)。轉(zhuǎn)彎時(shí)，只有當(dāng)?shù)孛鎸?duì)車的作用力通過(guò)車(包括人)的重心時(shí)，車才不會(huì)傾倒。設(shè)自行車和人的總質(zhì)量為M，輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是A．車受到地面的支持力方向與車所在平面平行B．轉(zhuǎn)彎時(shí)車不發(fā)生側(cè)滑的最大速度為C．轉(zhuǎn)彎時(shí)車與地面間的靜摩擦力一定為μMgD．轉(zhuǎn)彎速度越大，車所在平面與地面的夾角越小2.在室內(nèi)自行車比賽中，運(yùn)動(dòng)員以速度v在傾角為θ的賽道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為m，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()A．將運(yùn)動(dòng)員和自行車看作一個(gè)整體，整體受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用B．運(yùn)動(dòng)員受到的合力大小為meq\f(v2,R)，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小也是meq\f(v2,R)C．運(yùn)動(dòng)員做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為vRD．如果運(yùn)動(dòng)員減速，運(yùn)動(dòng)員將做離心運(yùn)動(dòng)3．如圖所示的三葉指尖陀螺是一個(gè)由三向?qū)ΨQ體作為主體，在主體中嵌入軸承，整體構(gòu)成可平面轉(zhuǎn)動(dòng)的玩具裝置。其中O為轉(zhuǎn)軸中心，A、B分是指尖陀螺上不同位置的兩點(diǎn)，用v代表線速度大小，ω代表角速度大小，a代表向心加速度大小，T代表周期，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．vA＝vB，TA＝TB B．ωA＝ωB，vA＞vB C．vA＞vB，aA＜aB D．ωA＝ωB，aA＝aB二、計(jì)算題1.（2022浙江臺(tái)州高一質(zhì)檢）如圖是場(chǎng)地自行車比賽的圓形賽道。路面與水平面的夾角為15°，，，不考慮空氣阻力，g取10。(1)某運(yùn)動(dòng)員騎自行車在該賽道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周的半徑為60m，要使自行車不受摩擦力作用，其速度應(yīng)等于多少？(2)若該運(yùn)動(dòng)員騎自行車以18的速度仍沿該賽道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，自行車和運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量一共是100，此時(shí)自行車所受摩擦力的大小又是多少？方向如何？2.太極球是廣大市民中較流行的一種健身器材．將太極球（拍和球）簡(jiǎn)化成如圖所示的平板和小球，熟練的健身者讓球在豎直面內(nèi)始終不脫離板而做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且在運(yùn)動(dòng)到圖中的A、B、C、D位置時(shí)球與板間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．A為圓周的最高點(diǎn)，C為最低點(diǎn)，B、D與圓心O等高．球的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則A．在C處板對(duì)球施加的力比在A處大6mgB．球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒C．球在最低點(diǎn)C的速度最小值為D．板在B處與水平方向的傾角θ隨速度的增大而增大3.(2022福建廈門(mén)二模)2022年2月12日，中國(guó)運(yùn)動(dòng)員高亭字新獲北京冬奧會(huì)男子速度滑冰500米金牌。中國(guó)航天科工研發(fā)的“人體高速?gòu)椛溲b置為運(yùn)動(dòng)員的高質(zhì)量訓(xùn)練提供了科技支持。談裝置的作用過(guò)程可簡(jiǎn)化成如圖所示，運(yùn)動(dòng)員在賽道加速段受到裝置的牽引加速，迅速達(dá)到指定速度后練習(xí)過(guò)彎技術(shù)。某次訓(xùn)練中，質(zhì)量m=60kg（含身上裝備）的運(yùn)動(dòng)員僅依靠F=600N的水平恒定牽引力從靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)了s=20m的距離，然后保持恒定速率通過(guò)半徑為R=10m的半圓形彎道，過(guò)彎時(shí)冰刀與冰面彎道凹槽處的接觸點(diǎn)如放大圖所示。忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2，求：（1）運(yùn)動(dòng)員被加速后的速率v及加速過(guò)程中牽引力的平均功率P；（2）運(yùn)動(dòng)員過(guò)彎道上A點(diǎn)時(shí)，冰面對(duì)其作用力FN的大小。4.（15分）（2021江蘇蘇州高一期末）水上摩天輪聳立在蠡湖北岸，為無(wú)錫增添了一道風(fēng)景，它架設(shè)70個(gè)轎廂，可同時(shí)容納384個(gè)人觀光，如圖所示．設(shè)摩天輪的半徑為R，一質(zhì)量為m的游客乘摩天輪勻速旋轉(zhuǎn)一圈所用時(shí)間為T(mén)，重力加速度為g.求：(1)摩天輪旋轉(zhuǎn)的角速度大??；(2)從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)，該游客重力勢(shì)能的增加量；(3)該游客在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)轎廂的壓力．5.（12分）游樂(lè)場(chǎng)的過(guò)山車可以底朝上在圓軌道上運(yùn)行，游客卻不會(huì)掉下來(lái)，如圖甲所示。我們把這種情形抽象為如圖乙所示的模型：弧形軌道的下端N與豎直圓軌道平滑相接，P為圓軌道的最高點(diǎn)。使小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）從弧形軌道上端滾下，小球進(jìn)入圓軌道下端后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)。不考慮小球運(yùn)動(dòng)所受的摩擦等阻力。（1）小球沿弧形軌道運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)某一位置A時(shí)動(dòng)能為Ek1，重力勢(shì)能為EP1，經(jīng)過(guò)另一位置B時(shí)動(dòng)能為Ek2，重力勢(shì)能為EP2。請(qǐng)根據(jù)動(dòng)能定理和重力做功的特點(diǎn)，證明：小球由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，總的機(jī)械能保持不變，即Ek1+EP1=Ek2+EP2；（2）已知圓形軌道的半徑為R，將一質(zhì)量為m1的小球，從弧形軌道距地面高h(yuǎn)=2.5R處由靜止釋放。a．請(qǐng)通過(guò)分析、計(jì)算，說(shuō)明小球能否通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)P；b．如果在弧形軌道的下端N處?kù)o置另一個(gè)質(zhì)量為m2的小球。仍將質(zhì)量為m1的小球，從弧形軌道距地面高h(yuǎn)=2.5R處由靜止釋放，兩小球?qū)l(fā)生彈性正撞。若要使被碰小球碰后能通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)P，那么被碰小球的質(zhì)量m2需要滿足什么條件？請(qǐng)通過(guò)分析、計(jì)算，說(shuō)明你的理由。6.如圖是過(guò)山車的部分模型圖．模型圖中光滑圓形軌道的半徑R=8.1m，該光滑圓形軌道固定在傾角為α=37°斜軌道面上的Q點(diǎn)，圓形軌道的最高點(diǎn)A與P點(diǎn)平齊，圓形軌道與斜軌道之間圓滑連接．現(xiàn)使小車（視作質(zhì)點(diǎn)）從P點(diǎn)以一定的初速度沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，已知斜軌道面與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=10/81，不計(jì)空氣阻力，過(guò)山車質(zhì)量為2