專題提升練7　圓周運動的臨界問題-2026版大一輪高中物理（原卷版）

專題提升練7圓周運動的臨界問題梯級Ⅰ基礎(chǔ)練1.(2024·江蘇卷)陶瓷是以粘土為主要原料以及各種天然礦物經(jīng)過粉碎混煉、成型和煅燒制得的材料以及各種制品。如圖所示是生產(chǎn)陶瓷的簡化工作臺，當(dāng)陶瓷勻速轉(zhuǎn)動時，臺面面上掉有陶屑，陶屑與桌面間的動摩因數(shù)處處相同(臺面夠大)，則()A.離軸OO'越遠(yuǎn)的陶屑質(zhì)量越大B.離軸OO'越近的陶屑質(zhì)量越小C.只有平臺邊緣有陶屑D.離軸最遠(yuǎn)的陶屑距離不會超過某一值2.如圖所示，一圓盤可以繞其豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，水平輕繩連接兩個物體A和B，物體A的質(zhì)量為M，物體B的質(zhì)量為m，物體A在轉(zhuǎn)軸位置上，繩剛好被拉直且無拉力。兩物體均看作質(zhì)點，兩物體與圓盤之間的動摩擦因數(shù)相等。在圓盤轉(zhuǎn)動的角速度從零慢慢增大的過程中()A.繩中一直有拉力，且逐漸最大B.物體B一直受到圓盤的摩擦力C.物體A一直受到圓盤的摩擦力D.物體B和A受到圓盤的摩擦力大小相等3.(多選)如圖所示，A是用輕繩連接的小球，B是用輕桿連接的小球，兩球都在豎直面內(nèi)做圓周運動，且繩、桿長度L相等，重力加速度大小為g。忽略空氣阻力，下面說法正確的是()A.A球通過圓周最高點的最小速度是gLB.B球通過圓周最高點的最小速度為零C.A球到最低點時處于超重狀態(tài)，B球到最低點時可能處于超重狀態(tài)，也可能處于失重狀態(tài)D.B球通過最高點時，桿對球的作用力一定豎直向下4.(多選)如圖所示，粗糙水平圓盤上，質(zhì)量均為m的A、B兩物塊(均可視為質(zhì)點)疊放在一起，距軸心距離為L，隨圓盤一起做勻速圓周運動。已知圓盤與B之間的動摩擦因數(shù)為μ，B與A之間的動摩擦因數(shù)為0.5μ，假如最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力，重力加速度大小為g，下列說法正確的是()A.物塊A、B一起勻速轉(zhuǎn)動過程中加速度恒定B.物塊A、B一起轉(zhuǎn)動過程中所需向心力大小相等C.A、B一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為μgD.當(dāng)圓盤越轉(zhuǎn)越快，A相對B最先滑動5.(2025·淮北模擬)某特技演員曾飛車挑戰(zhàn)世界最大環(huán)形車道。如圖所示，環(huán)形車道豎直放置，半徑為6m，若汽車在車道上以12m/s恒定的速率運動，特技演員與汽車的總質(zhì)量為1000kg，重力加速度g取10m/s2，則()A.汽車通過最低點時，特技演員處于失重狀態(tài)B.汽車通過最高點時對環(huán)形車道的壓力為1.4×104NC.汽車在環(huán)形車道上的角速度為1rad/sD.若要挑戰(zhàn)成功，汽車在最高點的速率至少為10m/s6.(2025·亳州模擬)如圖所示，平臺固定在轉(zhuǎn)軸的頂端，可隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，A、B兩個小朋友坐在平臺兩側(cè)，A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為2m。A到轉(zhuǎn)軸的距離是3l，B到轉(zhuǎn)軸的距離是l。兩小朋友腰間系一輕繩，輕繩通過轉(zhuǎn)軸中心，處于剛好伸直且無張力的狀態(tài)，小朋友與平臺接觸面間的最大靜摩擦力均為其重力的k倍，重力加速度大小為g。若使小朋友與平臺保持相對靜止，則平臺轉(zhuǎn)動的角速度不能超過()A.3kgl B.kgl C.kg3l 7.如圖所示，某同學(xué)利用輕繩和小球制作“拉線飛輪”，他將質(zhì)量為m的小球系于輕繩的中間，兩手水平握住繩的兩端，使兩手之間的距離與手到小球的距離相等，現(xiàn)在使小球在豎直面內(nèi)以兩手連線為軸做圓周運動，當(dāng)小球在最高點的速率為v時，輕繩上拉力為零。則小球運動到最高點的速率為2v時，輕繩中的拉力為小球重力的()A.3倍 B.2倍 C.23倍 D.3倍梯級Ⅱ能力練8.(多選)(2025·榆林模擬)如圖所示，裝置BO'O可繞豎直軸O'O轉(zhuǎn)動，可視為質(zhì)點的小球A與兩輕細(xì)線連接后分別系于B、C兩點，裝置靜止時A、B間細(xì)線水平，A、C間細(xì)線與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球的質(zhì)量m=1kg，A、C間細(xì)線長L=1m，B點距C點的水平和豎直距離相等。重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，該裝置以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是()A.若A、B間細(xì)線水平且張力恰為0時，該裝置勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω=52B.若A、B間細(xì)線水平且張力恰為0時，該裝置勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω=52rad/sC.若該裝置轉(zhuǎn)動的角速度增加，A、C間細(xì)線與豎直方向的夾角一定會增加D.若該裝置轉(zhuǎn)動的角速度增加，A、C間細(xì)線與豎直方向的夾角不一定會增加9.(多選)(2025·西安模擬)如圖所示，一可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動的水平圓盤上面放置一勁度系數(shù)k=54N/m的輕彈簧。輕彈簧的一端固定于中心軸上O點且輕彈簧始終保持水平，另一端連接質(zhì)量為1kg的物塊(可視為質(zhì)點)。圓盤未轉(zhuǎn)動時彈簧未發(fā)生形變，此時物塊到中心軸的距離為0.5m。已知物塊與圓盤間的動摩擦因數(shù)為0.1，且接觸面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2?，F(xiàn)讓圓盤以不同的角速度轉(zhuǎn)動，穩(wěn)定后物塊隨圓盤一起做勻速圓周運動，彈簧始終在彈性限度內(nèi)且物塊未脫離圓盤。下列說法正確的是()A.無論圓盤的角速度(不為零)多大，物塊受到的摩擦力方向均指向中心軸B.當(dāng)圓盤的角速度大小為1rad/s時，物塊受到的摩擦力大小為1NC.當(dāng)圓盤的角速度大小為2rad/s時，物塊受到的摩擦力大小為2ND.當(dāng)圓盤的角速度大小為2rad/s時，彈簧上的彈力大小為1.08N10.如圖所示，長為L=0.1m的繩子(質(zhì)量不計)下端連著質(zhì)量為m=1kg的小球，上端懸于天花板上，當(dāng)把繩子恰好拉直時，繩子與豎直線的夾角θ=37°，此時小球靜止于光滑的水平桌面上，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。(1)若小球轉(zhuǎn)動起來對平臺無壓力，求ω的取值范圍;(2)當(dāng)球以ω1=5rad/s做圓錐擺運動時，繩子張力T1為多大;桌面受到的壓力FN為多大。梯級Ⅲ創(chuàng)新練11.(多選)(2025·綿陽模擬)如圖所示，水平盤繞垂直于圓心O的軸勻速轉(zhuǎn)動，沿半徑方向放置兩個物體A和B，A的質(zhì)量為2m，B的質(zhì)量為m，A與圓心距離為r，B與圓心距離為3r，兩物體用繞過光滑豎直軸(軸過圓心)的輕繩相連，且剛好伸直。兩物體與盤間的動摩擦因數(shù)μ相同，最大靜摩擦力等于滑動