新高考人教版高中物理题型训练（必修二）专题6.2 圆周运动的受力特点（人教版2019必修第二册）（解析版）.docxVIP

专题6.2圆周运动的受力特点

【人教版】

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【题型1向心力的理解】

【题型2匀速圆周运动中的动态分析问题】

【题型3匀速圆周运动中的对比问题】

【题型4匀速圆周运动中有关绳的临界问题】

【题型5匀速圆周运动中摩擦力作用下的临界问题】

【题型6联系实际问题】

【题型7圆周加平抛的问题】

【题型1向心力的理解】

【例1】(多选)如图所示，长为L的细绳一端固定，另一端系一质量为m的小球。给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆，设细绳与竖直方向的夹角为θ。下列说法中正确的是()

A．小球受重力、绳的拉力和向心力作用

B．小球只受重力和绳的拉力作用

C．θ越大，小球运动的速率越大

D．θ越大，小球运动的周期越大

解析：选BC小球受重力、绳的拉力作用，二者合力提供向心力，由牛顿第二定律可得：Fcosθ＝mg，Fsinθ＝meq\f(v2,Lsinθ)，T＝eq\f(2πLsinθ,v)，可求得v＝eq\r(gLsinθtanθ)，T＝2πeq\r(\f(Lcosθ,g))，可见θ越大，v越大，T越小。B、C正确，A、D错误。

【变式1-1】如图所示，一个圆盘绕过圆心O且与盘面垂直的竖直轴匀速转动，角速度为ω，盘面上有一质量为m的物块随圆盘一起做匀速圆周运动，已知物块到转轴的距离为r，下列说法正确的是()

A.物块受重力、弹力、向心力作用，合力大小为mω2r

B.物块受重力、弹力、摩擦力、向心力作用，合力大小为mω2r

C.物块受重力、弹力、摩擦力作用，合力大小为mω2r

D.物块只受重力、弹力作用，合力大小为零

答案C

解析对物体进行受力分析可知物体受重力、圆盘对它的支持力及摩擦力作用。物体所受的合力等于摩擦力，合力提供向心力。根据牛顿第二定律有F合＝Ff＝mω2r，选项A、B、D错误，C正确。

【变式1-2】质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使木块的速率不变，那么()

A．因为速率不变，所以木块的加速度为零

B．木块下滑过程中所受的合外力越来越大

C．木块下滑过程中所受的摩擦力大小不变

D．木块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心

答案D

解析由于木块沿圆弧下滑速率不变，故木块做匀速圆周运动，存在向心加速度，选项A错误；由牛顿第二定律得：F合＝man＝meq\f(v2,R)，而v的大小不变，故合外力的大小不变，选项B错误；由于木块在滑动过程中与接触面的正压力是变化的，故滑动摩擦力在变化，选项C错误；木块在下滑过程中，速度的大小不变，所以向心加速度的大小不变，方向始终指向球心，选项D正确．

【变式1-3】雨天野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”．如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来．如图4所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则()

A．泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度

B．泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来

C．泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来

D．泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来

答案C

解析当后轮匀速转动时，由a＝Rω2知a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等，A错误．在角速度ω相同的情况下，泥巴在a点有Fa＋mg＝mω2R，在b、d两点有Fb＝Fd＝mω2R，在c点有Fc－mg＝mω2R.所以泥巴与轮胎在c位置的相互作用力最大，最容易被甩下来，故B、D错误，C正确．

【题型2匀速圆周运动中的动态分析问题】

【例2】用一根细线一端系一可视为质点的小球，另一端固定在一光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω，细线的张力为FT，则FT随ω2变化的图象是选项中的()

答案C

解析当角速度较小时，小球始终在圆锥面上运动，此时圆半径不变．角速度增大，细线拉力增大，当角速度增大到某一值时，小球会离开圆锥面，继续做圆周运动，此时拉力仍随角速度的增大而增大，但变化率较先前大，所以只有C符合题意．

【变式2-1】(多选)飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外，还受到重力和机翼的升力，机翼的升力垂直于机翼所在平面向上，当飞机在空中盘旋时机翼向内侧倾斜(如图所示)，以保证除发动机推力外的其他力的合力提供向心力。设飞机以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角，飞行周期为T，则下列说法正确的是()

A.若飞行速率v不变，θ增大，则半径R增大

B.若飞行速率v不变，θ增