高考物理最新考点模拟试题竖直面内或斜面内的圆周运动的杆模型基础篇解析版.docx

1、高考物理最新考点模拟试题竖直面内或斜面内的圆周运动的杆模型基础篇解析版2020年高考物理最新考点模拟试题：竖直面内或斜面内的圆周运动的杆模型（基础篇）（解析版）一选择题1. （2018北京密云质检）如图所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为R，下列说法正确的是() A甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力 B乙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力 C丙图中

2、，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力 D丁图中，轨道车过最高点的最小速度为【参考答案】.BC【名师解析】甲图中，由mg=m可知，当轨道车以一定的速度v=通过轨道最高点时，座椅给人向上的力为零，选项A错误；乙图中，由F-mg=m可知，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力F= mg+m，选项B正确；丙图中，由F-mg=m可知，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力F= mg+m，选项C正确；由于过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，丁图中，轨道车过最高点的最小速度可以为零，选项D错误。2. （2019安

3、徽蚌埠二中最后一卷）如图所示，长为l的轻杆两端各固定一个质量均为m的小球a、b，系统置于倾角为的光滑斜面上，且杄可绕位于中点的转轴平行于斜面转动，当小球a位于最低点时给系统一初始角速度0，不计一切阻力，则（）A在轻杆转过的过程中，角速度逐渐减小B. 只有大于某临界值，系统才能做完整的圆周运动C. 轻杆受到转轴的力的大小始终为D. 轻杆受到转轴的力的方向始终在变化【参考答案】C【名师解析】质量均为m的小球a、b，系统置于倾角为的光滑斜面上，且杄可绕位于中点的转轴平行于斜面转动，当系统一初始角速度，在转动过程中，系统的重力势能不变，那么系统的动能也不变，因此系统始终匀速转动，故AB错误； 选两球，

4、及杆，作为系统，根据牛顿第二定律，则有：F-2mgsin=man+m（-an），解得：F=2mgsin，而轻杆受到转轴的力的方向始终沿着斜面向上，故C正确，D错误。【关键点拨】根据质量相等，判定各自重力势能变化，从而确定小球转动速度； 对整体分析，结合牛顿第二定律，及向心力表达式，即可求解。考查重力势能与动能的转化，注意质量相等，且转轴在杆的中点是解题的关键，同时掌握牛顿第二定律的应用。3.(2017山东青岛期末) (多选)如图所示，内壁光滑的大圆管，用一细轻杆固定在竖直平面内；在管内有一小球(可视为质点)做圆周运动。下列说法正确的是()A.小球通过最低点时，小球对圆管的压力向下B.小球通过最

5、高点时，小球对圆管可能无压力C.细杆对圆管的作用力一定大于圆管的重力大小D.细杆对圆管的作用力可能会大于圆管和小球的总重力大小【参考答案】ABD【名师解析】小球通过最低点时，小球受到重力、圆管向上的支持力，合力指向圆心，根据牛顿第三定律，小球对圆管的压力向下，选项A正确；当小球通过最高点时，若速度为，圆管对小球的弹力为零，小球对圆管无压力，选项B正确；对圆管和球组成的整体为研究对象，当小球的向心加速度向上(或分量向上)时，细杆对圆管的作用力会大于圆管和小球的总重力大小；当小球的向心加速度向下(或分量向下)时，细杆对圆管的作用力小于圆管和小球的总重力大小，选项C错误，D正确。4.（2018合肥八

6、中质检）如图所示，A和B两个小球固定在一根轻杆的两端，A球的质量为m，B球的质量为2m，此杆可绕穿过O点的水平轴无摩擦地转动。现使轻杆从水平位置由静止释放，则在杆从释放到转过90的过程中，下列说法正确的是()AA球的机械能增加B杆对A球始终不做功CB球重力势能的减少量等于B球动能的增加量DA球和B球组成系统的总机械能守恒【参考答案】AD【名师解析】杆从释放到转过90的过程中，A球“拖累”B球的运动，杆对A球做正功，A球的机械能增加，选项A正确，B错误；杆对B球做负功，B球的机械能减少，总的机械能守恒，选项D正确，C错误。5. （2018河南名校联考）太阳神车由四脚的支架吊着一个巨大的摆锤摆动，

7、游客被固定在摆下方的大圆盘A上，如图所示摆锤的摆动幅度每边可达120。6台大功率的异步驱动电机同时启动，为游客创造4.3 g的加速度，最高可飞跃至15层楼高的高空。如果不考虑圆盘A的自转，根据以上信息，以下说法中正确的是A当摆锤摆至最高点的瞬间，游客受力平衡B当摆锤摆至最高点时，游客可体验最大的加速度C当摆锤在下摆的过程中，摆锤的机械能一定不守恒D当摆锤上下摆动摆至最低点的过程中，游客一定处于超重体验中【参考答案】.D【名师解析】当摆锤摆至最高点的瞬间，游客有斜向下的加速度，加速度不是最大，受力不平衡，选项A错误；当摆锤在下摆的过程中，若驱动电机做功正好等于克服摩擦力做功，则摆锤的机械能守恒，

8、选项C错误；当摆锤上下摆动摆至最低点的过程中，旅客的加速度方向一定向上，游客一定处于超重体验中，选项D正确。6.(2016河南洛阳高三月考)如图所示，螺旋形光滑轨道竖直放置，P、Q为对应的轨道最高点，一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，且能过轨道最高点P，则下列说法正确的是()A小球恰能过轨道最高点P的速度为零B轨道对小球不做功，小球在P点的角速度大于在Q点的角速度C小球在Q点的向心加速度大于在P点的向心加速度D小球在Q点对轨道的压力大于在P点对轨道的压力【参考答案】CD【名师解析】小球在P点做圆周运动，至少重力提供向心力，故mg，故P点速度不为零，A错误；由于支持力始终与速度方向垂直，

9、所以支持力不做功即轨道对小球不做功，仅有重力做功，小球机械能守恒，则P点的速度小于Q点速度，且P点的半径大于Q点的半径，所以小球通过P点的角速度小于通过Q点的，B错误；根据a得，小球在P点的向心加速度小于Q点的，故C正确；根据牛顿第二定律可知，小球在P点的向心力小于Q点的，而向心力是由重力与轨道对它的支持力提供，因此小球在P点的支持力小于Q点的，即小球对轨道的压力P点小于Q点的，故D正确。7.如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为FN，小球在最高点的速度大小为v，其FNv2图象如图乙所示。则()A.小

10、球在质量为B.当地的重力加速度大小为C.v2c时，在最高点杆对小球的弹力方向向上D.v22b时，在最高点杆对小球的弹力大小为2a【参考答案】 A【名师解析】由图乙可知当小球运动到最高点时，若v2b，则FN0，轻杆既不向上推小球也不向下拉小球，这时由小球受到的重力提供向心力，即mg，得v2gRb，故g，B错误；当v2b时，轻杆向下拉小球，C错误；当v20时，轻杆对小球弹力的大小等于小球重力，即amg，代入g得小球的质量m，A正确；当v22b时，由向心力公式得Fmg得杆的拉力大小Fmg，故Fa，D错误。8.(2016东城区模拟)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

11、直平面内做圆周运动，关于小球在最高点的速度v，下列说法中正确的是()A.当v的值为时，杆对小球的弹力为零B.当v由逐渐增大时，杆对小球的拉力逐渐增大C.当v由逐渐减小时，杆对小球的支持力逐渐减小D.当v由零逐渐增大时，向心力也逐渐增大【参考答案】 ABD【名师解析】在最高点球对杆的作用力为0时，由牛顿第二定律得：mg，v，A正确；当v时，轻杆对球有拉力，则Fmg，v增大，F增大，B正确；当v时，轻杆对球有支持力，则mgF，v减小，F增大，C错误；由F向知，v增大，向心力增大，D正确。9.(2016山西吕梁模拟)如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则

12、下列说法正确的是()A.小球通过最高点时的最小速度vminB.小球通过最高点时的最小速度vmin0C.小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力D.小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力【参考答案】 BC【名师解析】在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于0时，内管对小球产生弹力，大小为mg，故最小速度为0，故A错误，B正确；小球在水平线ab以下管道运动时，由于沿半径方向的合力提供小球做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，而内侧管壁对小球一定无作用力，故C正确；小球在水平线ab以上管道运动时，由于沿半径方向的合

13、力提供小球做圆周运动的向心力，可能外侧壁对小球有作用力，也可能内侧壁对小球有作用力，故D错误。10.(2016安徽芜湖高三月考)如图所示，长为L的轻杆，一端固定着一个小球，另一端可绕光滑的水平轴转动，使小球在竖直平面内运动。设小球在最高点的速度为v，则()Av的最小值为Bv若增大，此时所需的向心力将减小C当v由逐渐增大时，杆对球的弹力也逐渐增大D当v由逐渐减小时，杆对球的弹力也逐渐减小【参考答案】C【名师解析】由于杆能支撑小球，因此v的最小值为零，故A错误；根据向心力公式Fnm知，若速度v增大，则向心力增大，B错误；当v时，杆对球没有作用力，v由逐渐增大，杆对球有向下的拉力，根据牛顿第二定律得

14、，Fmgm，有Fmmg，v增大，F增大，C正确；v由逐渐减小时，杆对球有向上的支持力，有mgFm，解得Fmgm，速度v减小，则杆对球的弹力增大，D错误。11(2016连云港六校联考)如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M，长杆的一端放在地面上通过铰链连接形成转动轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处，在杆的中点C处拴一细绳，通过滑轮后挂上重物M，C点与O点的距离为L，现在杆的另一端用力，使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度缓慢转至水平(转过了90角)下列有关此过程的说法中正确的是()A重物M做匀速直线运动 B重物M做变速直线运动C重物M的最大速度是L D重物M的速度先减小后增

15、大【参考答案】BC【名师解析】设C点线速度方向与绳子的夹角为(锐角)由题知C点的线速度为L，该线速度在绳子方向上的分速度就为Lcos ，的变化规律是开始最大(90)，然后逐渐变小，所以Lcos 逐渐变大，直至绳子和杆垂直，变为0，绳子的速度变为最大，为L，然后，又逐渐增大，Lcos 逐渐变小，绳子的速度变小，所以重物的速度先增大后减小，最大速度为L，故选项BC正确12. 如图所示，在竖直放置的离心浇铸装置中，电动机带动两个支撑轮同向转动，管状模型放在这两个支承轮上靠摩擦带动，支承轮与管状模型间不打滑铁水注入之后，由于离心作用，铁水紧紧靠在模型的内壁上，从而可得到密实的铸件，浇铸时支承轮转速不能过低，否则，铁水会脱离模型内壁，产生次品已知管状模型内壁半径为R，支承轮的半径为r，重力加速度为g，则支承轮转动的最小角速度为（ ）A B C D 【参考答案】B【名师解析】经过最高点的铁水要紧压模型内壁，临界情况是重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律，有：mg=m,解得：v=.支承轮与模型是同缘传动，边