《（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 微專題30 水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)加練半小時(shí)（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 微專題30 水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)加練半小時(shí)（含解析）（6頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) [方法點(diǎn)撥]　(1)圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問題實(shí)際上是牛頓第二定律的應(yīng)用，且已知合外力方向(勻速圓周運(yùn)動(dòng)指向圓心)，做好受力分析，由牛頓第二定律列方程.(2)理解做圓周運(yùn)動(dòng)、離心運(yùn)動(dòng)、近心運(yùn)動(dòng)的條件. 1.(2018·湖北省荊州市一檢)如圖1所示，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，則下列說法正確的是(　　) 圖1 A.將運(yùn)動(dòng)員和自行車看做一個(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m，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小也是m C.運(yùn)動(dòng)員做圓周運(yùn)動(dòng)的角

2、速度為vR D.如果運(yùn)動(dòng)員減速，運(yùn)動(dòng)員將做離心運(yùn)動(dòng) 2.(多選)(2018·山東省煙臺(tái)市統(tǒng)測)如圖2所示，水平圓盤可以繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，在距轉(zhuǎn)軸不同距離處通過相同長度的細(xì)繩分別懸掛兩個(gè)質(zhì)量相同的物體A、B，不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)圓盤繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.A比B的線速度小 B.A與B的向心加速度大小相等 C.細(xì)繩對(duì)B的拉力大于細(xì)繩對(duì)A的拉力 D.懸掛A和B的細(xì)繩與豎直方向的夾角相等 3.(多選)如圖3所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l.木塊與圓盤間

3、的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g.若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說法正確的是(　　) 圖3 A.b一定比a先開始滑動(dòng) B.a、b所受的摩擦力始終相等 C.ω＝是a開始滑動(dòng)的臨界角速度 D.當(dāng)ω＝時(shí)，a所受摩擦力的大小為kmg 4.(多選)(2018·安徽省合肥市二模)如圖4所示，一根原長為l0的輕彈簧套在光滑直桿AB上，其下端固定在桿的A端，質(zhì)量為m的小球也套在桿上且與彈簧的上端相連.球與桿一起繞過桿A端的豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且桿與水平面間的夾角始終為30°.已知桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)彈簧的壓縮量為，重力加速度為g.則下列

4、說法正確的是(　　) 圖4 A.彈簧為原長時(shí)，桿的角速度為 B.當(dāng)桿的角速度為時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài) C.在桿的角速度增大的過程中，小球與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 D.在桿的角速度由0緩慢增大到過程中，小球的機(jī)械能增加了 5.如圖5所示，ABC為豎直平面內(nèi)的金屬半圓環(huán)，AC連線水平，AB為固定在A、B兩點(diǎn)間的直金屬棒，在直棒和圓環(huán)的BC部分上分別套著小環(huán)M、N(棒和半圓環(huán)均光滑)，現(xiàn)讓半圓環(huán)繞豎直對(duì)稱軸以角速度ω1做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，小環(huán)M、N在圖示位置.如果半圓環(huán)的角速度為ω2，ω2比ω1稍微小一些.關(guān)于小環(huán)M、N的位置變化，下列說法正確的是(　　) 圖5 A.小環(huán)M將到達(dá)

5、B點(diǎn)，小環(huán)N將向B點(diǎn)靠近稍許 B.小環(huán)M將到達(dá)B點(diǎn)，小環(huán)N的位置保持不變 C.小環(huán)M將向B點(diǎn)靠近稍許，小環(huán)N將向B點(diǎn)靠近稍許 D.小環(huán)M將向B點(diǎn)靠近稍許，小環(huán)N的位置保持不變 6.(2018·云南省昆明市一模)有一如圖6所示裝置，輕繩上端系在豎直桿的頂端O點(diǎn)，下端P連接一個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，輕彈簧一端通過鉸鏈固定在桿的A點(diǎn)，另一端連接在P點(diǎn)，整個(gè)裝置可以在外部驅(qū)動(dòng)下繞OA軸旋轉(zhuǎn).剛開始時(shí)，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧處于水平方向.現(xiàn)在讓桿從靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)過程中，繩子一直處于拉伸狀態(tài)，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦和空氣阻力.已知OA＝4m，OP＝5m，小球的質(zhì)量m＝1k

6、g，彈簧的原長l＝5m，重力加速度g取10m/s2.求： 圖6 (1)彈簧的勁度系數(shù)k； (2)當(dāng)彈簧的彈力為零時(shí)，整個(gè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω. 答案精析 1.B　[向心力是由整體所受的合力提供的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，合力提供向心力，選項(xiàng)B正確；運(yùn)動(dòng)員做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；只有運(yùn)動(dòng)員加速到所受合力不足以提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員才做離心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.] 2.AC 　[A、B共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，A轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑小于B轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑，根據(jù)v＝rω知，A比B的線速度小，故A正確；根據(jù)a＝rω2知，A、B轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑不相等，則向心加速度大小不相等，

7、故B錯(cuò)誤；對(duì)任一物體進(jìn)行受力分析如圖所示，由重力與細(xì)繩拉力的合力提供向心力，得mgtanθ＝mω2r，則得tanθ＝，由于B的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑較大，則懸掛B的細(xì)繩與豎直方向的夾角較大，根據(jù)平行四邊形定則知，細(xì)繩對(duì)B的拉力較大，故C正確，D錯(cuò)誤.] 3.AC　[a、b所受的最大靜摩擦力相等，而b需要的向心力較大，所以b先滑動(dòng)，A項(xiàng)正確；在未滑動(dòng)之前，a、b各自受到的摩擦力提供向心力，因此b受到的摩擦力大于a受到的摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a處于臨界狀態(tài)時(shí)，kmg＝mω2l，ω＝，C項(xiàng)正確；當(dāng)ω＝時(shí)，對(duì)a：Ff＝mlω2＝ml·＝kmg，D項(xiàng)錯(cuò)誤.] 4.CD　[彈簧為原長時(shí)，小球受重力和桿的彈力，合力提供向

8、心力，有mgtan30°＝mω2l0cos30°，桿的角速度ω＝，故A錯(cuò)誤；當(dāng)桿的角速度為＞時(shí)，彈簧處于伸長狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；在桿的角速度增大的過程中，小球的動(dòng)能增大，重力勢能增大，彈簧的彈性勢能可能也增大，小球與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，故C正確；設(shè)桿的角速度等于時(shí)小球的速度為v，彈簧伸長量為l，桿的支持力為FN，則FNcos30°＝klsin30°＋mg，F(xiàn)Nsin30°＋klcos30°＝mω2(l0＋l)cos30°，mgsin30°＝k，聯(lián)立解得l＝，初、末狀態(tài)的彈性勢能相等，則小球增加的機(jī)械能為ΔE＝ΔEk＋ΔEp，v＝ω×l0cos30°＝，ΔEk＝mv2＝mgl0，ΔEp＝m

9、g×l0sin30°＝mgl0，故ΔE＝mgl0，故D正確.] 5.A　[設(shè)AB連線與水平面的夾角為α.當(dāng)半圓環(huán)繞豎直對(duì)稱軸以角速度ω1做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)小環(huán)M，外界提供的向心力等于mMgtanα，由牛頓第二定律得：mMgtanα＝mMω12rM.當(dāng)角速度減小時(shí)，小環(huán)所需要的向心力減小，而外界提供的向心力不變，造成外界提供的向心力大于小環(huán)所需要的向心力，小環(huán)將做近心運(yùn)動(dòng)，最終小環(huán)M將到達(dá)B點(diǎn).對(duì)于N環(huán)，由牛頓第二定律得：mNgtanβ＝mNω12rN，β是小環(huán)N所在位置和環(huán)的圓心連線與豎直方向的夾角.當(dāng)角速度稍微減小時(shí)，小環(huán)所需要的向心力減小，小環(huán)將做近心運(yùn)動(dòng)，向B點(diǎn)靠近，此時(shí)β也減小，外界提

10、供的向心力mNgtanβ也減小，外界提供的向心力與小環(huán)所需要的向心力可重新達(dá)到平衡，所以小環(huán)N將向B點(diǎn)靠近稍許，故A正確.] 6.(1)3.75N/m　(2)rad/s 解析　(1)開始整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，如圖甲所示，根據(jù)平衡條件得＝，根據(jù)胡克定律得F彈＝k(l－AP)，根據(jù)幾何知識(shí)得AP＝， 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得k＝3.75N/m. (2)當(dāng)彈簧的彈力為零時(shí)，小球上移至P′位置，繞OA中點(diǎn)C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受力分析如圖乙所示，軌道半徑r＝CP′＝，向心力mgtanθ＝mrω2，tanθ＝，OP′＝5m，OC＝2m，代入數(shù)據(jù)解得ω＝rad/s. 6