2025人教版高中物理必修第二册强化练习题--专题强化练6　竖直平面内圆周运动的临界问题

中小学教育资源及组卷应用平台 2025人教版高中物理必修第二册 专题强化练6　竖直平面内圆周运动的临界问题 题组一　轻绳模型的临界问题 1.(多选题)(2023河南南阳期中)如图所示,滚筒洗衣机脱水时,滚筒绕水平转动轴转动,滚筒上有很多漏水孔,附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出,达到脱水的目的。某一阶段,如果认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动,已知滚筒半径为R,重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　) A.衣物通过最高点和最低点时线速度和加速度均相同 B.脱水过程中滚筒对衣物的作用力不始终指向圆心 C.增大滚筒转动的周期,水更容易被甩出 D.为了保证衣物在脱水过程中能做完整的圆周运动,滚筒转动的角速度至少为 2.(2024河南商丘联考)一根轻杆穿过两个固定轴承,可自由转动,相距为l的A、B两点固定两根长度也为l的轻绳,轻绳下端固定一个质量为m的小球,如图所示。现对小球施加一个始终与速度方向共线的力,使小球在竖直平面内做匀速圆周运动,在最高点时,绳子的拉力刚好为零,重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　) A.小球的速度大小为 B.在最低点时,左侧轴承对轻杆的支持力为mg C.在最低点时,绳的拉力为 mg D.若速度加倍,在最低点时绳子的拉力变为原来的四倍 3.(2024江苏扬州期中)如图甲所示,用一轻质绳拴着一质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力),小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T,小球在最高点的速度大小为v,其T-v2图像如图乙所示,则 (　　) 　　 A.轻质绳长为 B.当地的重力加速度为 C.当v2=c时,轻质绳的拉力大小为+a D.当v2=2b时,小球受到的弹力大小为2a 4.(2024江苏常州期末)“水流星”是中国传统民间杂技艺术,杂技演员用一根绳子兜着装有水的两个碗,迅速地旋转着绳子做各种精彩表演,即使碗底朝上,碗里的水也不会洒出来。假设碗中水的质量均为m,绳子长度为2L,绳子的长度远大于碗的大小,重力加速度为g,不计空气阻力。现杂技演员手拿绳子的中点,让两碗在竖直平面内做圆周运动(如图甲所示),若碗通过最高点时,正上方碗内的水恰好对碗无压力。 (1)求图甲中两碗线速度的大小; (2)求图甲中正下方碗内的水对碗的压力; (3)若两只碗绕过绳中点的竖线在水平面内做匀速圆周运动(如图乙所示),已知绳与竖直方向的夹角为θ,求碗和水的角速度大小。 　 题组二　轻杆模型的临界问题 5.(多选题)(2024广东深圳高级中学月考)如图所示,长为l的轻杆,一端固定一个小球,另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直平面内做圆周运动,小球过最高点的速度为v,重力加速度为g,下列叙述中正确的是 (　　) A.v的值必须大于或等于 B.当v由零逐渐增大时,小球在最高点所需向心力也逐渐增大 C.当v由逐渐增大时,杆对小球的弹力逐渐增大 D.当v由逐渐减小时,杆对小球的弹力逐渐减小 6.(2024河北邯郸期中)如图甲所示为一种叫“魔力陀螺”的玩具,其结构简化图如图乙所示。铁质圆轨道用支架固定在竖直平面内,质量为m、可视为质点的陀螺在轨道内、外两侧均可以旋转,半径均为R,陀螺磁芯对轨道的吸引力始终沿轨道半径的方向,大小恒为6mg。不计摩擦和空气阻力,重力加速度为g。下列说法正确的是 (　　) 　 A.陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度最小值为 B.陀螺在轨道内侧运动的过程中,无论速度取何值,均不会脱离轨道 C.当陀螺在轨道外侧运动时,只要速度不超过,即可保证其始终不脱离轨道 D.若陀螺在轨道外侧运动到与轨道圆心等高处时速度为,则其所受合外力的大小为2mg 7.(2024江苏南通期末)如图所示,长L的轻杆两端分别固定着小球A、B,杆中心O有水平方向的固定转轴,杆绕转轴在竖直平面内做角速度为ω的匀速圆周运动。小球A的质量为m,重力加速度为g。 (1)小球A运动到水平位置时,求杆对球A的作用力大小F1; (2)小球A运动到最高点时,求杆对球A的作用力大小F2; ... ...