《2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 第3節(jié) 圓周運(yùn)動練習(xí)（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 第3節(jié) 圓周運(yùn)動練習(xí)（含解析）（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3節(jié)　圓周運(yùn)動 1.(2019·廣東惠州第一次調(diào)研)如圖所示,小車下吊著兩個(gè)質(zhì)量都是m的工件A和B,整體一起向左勻速運(yùn)動.系A(chǔ)的吊繩較短,系B的吊繩較長,若小車運(yùn)動到P處突然靜止,則兩吊繩中張力FA,FB的大小關(guān)系是(　A　) A.FA>FB>mg B.FAmg 解析:小車運(yùn)動到P處突然停止時(shí),A,B將以相同的速度做圓周運(yùn)動,根據(jù)F-mg=m,得F=mg+m,因?yàn)楣ぜ嗀和B質(zhì)量相等,A的繩長小于B的繩長,故A所受拉力大于B所受拉力,由牛頓第三定律知,兩吊繩中張力FA>FB,且均大于mg,A正確,B,C,D錯(cuò)誤. 2.某

2、山地自行車有六個(gè)飛輪和三個(gè)鏈輪,鏈輪和飛輪的齒數(shù)如表所示,前后輪半徑為30 cm,某人腳踩踏板做勻速圓周運(yùn)動的角速度是 4 rad/s,則人騎自行車的最大速度為(　B　) 名稱 鏈輪 飛輪 齒數(shù) 48 35 28 15 16 18 21 24 28 A.7.68 m/s B.3.84 m/s C.2.4 m/s D.1.2 m/s 解析:鏈輪和飛輪的線速度是相等的,所以鏈輪半徑越大,飛輪半徑越小,人騎自行車的速度越大,根據(jù)ω鏈r鏈=ω飛r飛,==,且ω鏈= 4 rad/s,解得ω飛= rad/s,飛輪與后輪有共同的角速度,人騎自行車的最大速度為v=ω飛r

3、輪=3.84 m/s,選項(xiàng)B正確. 3.(2018·河北衡水武邑中學(xué)二調(diào))在冬奧會短道速滑項(xiàng)目中,運(yùn)動員繞周長僅111米的短道競賽.運(yùn)動員比賽過程中在通過彎道時(shí)如果不能很好地控制速度,將發(fā)生側(cè)滑而偏離正常比賽路線.圖中圓弧虛線Ob代表彎道,即正常運(yùn)動路線,Oa為運(yùn)動員在O點(diǎn)時(shí)的速度方向(研究時(shí)可將運(yùn)動員看成質(zhì)點(diǎn)).下列說法正確的是(　D　) A.發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動員受到的合力方向背離圓心 B.發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動員受到的合力大于所需要的向心力 C.若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑,則滑動的方向在Oa左側(cè) D.若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑,則滑動的方向在Oa右側(cè)與Ob之間 解析:發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動員的速度過大

4、,所需要的向心力過大,運(yùn)動員受到的合力小于所需要的向心力,而受到的合力方向仍指向圓心,故A,B錯(cuò)誤;若運(yùn)動員水平方向不受任何外力時(shí)沿Oa做離心運(yùn)動,實(shí)際上運(yùn)動員要受摩擦力作用,所以滑動的方向在Oa右側(cè)與Ob之間,故C錯(cuò)誤,D正確. 4.(2019·遼寧大連模擬)如圖所示,在雙人花樣滑冰運(yùn)動中,有時(shí)會看到被男運(yùn)動員拉著的女運(yùn)動員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動的精彩場面,目測體重為G的女運(yùn)動員做圓錐擺運(yùn)動時(shí)和水平冰面的夾角約為30°,重力加速度為g,該女運(yùn)動員(　B　) A.受到的拉力為G B.受到的拉力為2G C.向心加速度為3g D.向心加速度為2g 解析:對女運(yùn)動員受力分析如圖所示,

5、F1=Fcos 30°,F2=Fsin 30°,F2=G,由牛頓第二定律得F1=ma,所以a=g,F=2G,故B正確. 5.(2019·湖南師大附中測試)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種能自動拐彎的輪子.如圖所示,兩等高的等距軌道a,b固定于水平桌面上,當(dāng)裝有這種輪子的小車在軌道上運(yùn)行到達(dá)彎道略微偏向軌道外側(cè)時(shí),會順利實(shí)現(xiàn)拐彎而不會出軌.下列截面圖所示的輪子中,能實(shí)現(xiàn)這一功能的是(　A　) 解析:圖A中,當(dāng)該小車在軌道上運(yùn)行到達(dá)彎道略微偏向軌道外側(cè)時(shí),由于慣性,小車有輕微的離心運(yùn)動,則內(nèi)側(cè)輪高度略降低,外側(cè)輪高度略升高,所以軌道對小車的支持力偏向軌道內(nèi)側(cè),與重力的合力提供向心力,從而順利拐

6、彎,故A正確. 6.(多選)一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球,以另一端O為圓心,使小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動,如圖所示,重力加速度大小為g,則下列說法正確的是(　AC　) A.小球過最高點(diǎn)時(shí),桿所受到的彈力可以等于零 B.小球過最高點(diǎn)的最小速度是 C.小球過最高點(diǎn)時(shí),若v<,則桿對小球的作用力隨速度的增大而 減小 D.小球過最高點(diǎn)時(shí),若v>,則桿對小球的作用力隨速度的增大而 減小 解析:當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)且桿的彈力為零時(shí),重力提供向心力,有mg=m,解得v=,即當(dāng)速度v=時(shí),桿所受的彈力為零,故A正確;小球通過最高點(diǎn)的最小速度為零,故B錯(cuò)誤;小球在最高點(diǎn),若v<,則有mg

7、-F=m,桿對小球的作用力隨著速度的增大而減小,若v>,則有mg+F=m,桿對小球的作用力隨著速度增大而增大,故C正確,D錯(cuò)誤. 7.(2019·福建福州質(zhì)檢)如圖所示,長均為L的兩根輕繩,一端共同系住質(zhì)量為m的小球,另一端分別固定在等高的A,B兩點(diǎn),A,B兩點(diǎn)間的距離也為L.重力加速度大小為g.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)以AB為軸做圓周運(yùn)動,若小球在最高點(diǎn)速率為v時(shí),兩根輕繩的拉力恰好均為零,則小球在最高點(diǎn)速率為2v時(shí),每根輕繩的拉力大小為(　A　) A.mg B.mg C.3mg D.2mg 解析:由題圖可知,小球在運(yùn)動過程中,A,B兩點(diǎn)與小球所在位置構(gòu)成等邊三角形,由此可知

8、,小球做圓周運(yùn)動的半徑R=L·sin 60°=L,兩根輕繩與小球運(yùn)動半徑方向間的夾角為30°,由題意,小球在最高點(diǎn)的速率為v時(shí),mg=m,當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速率為2v時(shí),應(yīng)有F+mg=m,可解得F=3mg.由2FTcos 30°=F,可得每根輕繩的拉力大小均為FT=mg. 8.(2019·江蘇揚(yáng)州模擬) (多選)如圖所示,疊放在水平轉(zhuǎn)臺上的小物體A,B,C能隨轉(zhuǎn)臺一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,A,B,C的質(zhì)量分別為3m,2m,m,A與B,B與轉(zhuǎn)臺、C與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)都為μ,B和C離轉(zhuǎn)臺中心的距離分別為r,1.5r.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度大小為g.以下說法中不正確的是(　ABD　

9、) A.B對A的摩擦力一定為3μmg B.C與轉(zhuǎn)臺間的摩擦力大于A與B間的摩擦力 C.轉(zhuǎn)臺的角速度一定滿足ω≤ D.轉(zhuǎn)臺的角速度一定滿足ω≤ 解析:對A受力分析,受重力、支持力以及B對A的靜摩擦力,靜摩擦力提供向心力,有fBA=3mω2r≤3μmg,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于A與C轉(zhuǎn)動的角速度相同,由摩擦力提供向心力,有fC=m·1.5rω2

10、(2019·云南昆明七校調(diào)研)如圖所示,一長l=0.45 m的輕繩一端固定在O點(diǎn),另一端連接一質(zhì)量m=0.10 kg的小球,懸點(diǎn)O距離水平地面的高度H=0.90 m.開始時(shí)小球處于A點(diǎn),此時(shí)輕繩拉直處于水平方向上,將小球從靜止釋放,當(dāng)小球運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí),輕繩碰到懸點(diǎn)O正下方一個(gè)固定的釘子P時(shí)立刻斷裂.不計(jì)輕繩斷裂的能量損失及空氣阻力,取重力加速度g=10 m/s2. (1)輕繩斷裂后小球從B點(diǎn)拋出并落在水平地面的C點(diǎn),求C點(diǎn)與B點(diǎn)之間的水平距離; (2)若OP=0.30 m,輕繩碰到釘子P時(shí)繩中拉力達(dá)到所能承受的最大拉力而斷裂,求輕繩能承受的最大拉力. 解析:(1)設(shè)小球運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)的

11、速度大小為vB, 由機(jī)械能守恒定律得m=mgl 解得小球運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)的速度大小 vB==3.0 m/s 小球從B點(diǎn)做平拋運(yùn)動,由運(yùn)動學(xué)規(guī)律得x=vBt y=H-l=gt2 解得C點(diǎn)與B點(diǎn)之間的水平距離x=0.90 m. (2)設(shè)輕繩碰到釘子時(shí),輕繩拉力恰好達(dá)到最大值Fm,由牛頓運(yùn)動定律得Fm-mg= 又r=l-OP解得Fm=7 N. 答案:(1)0.90 m　(2)7 N 10.青海土族同胞蕩秋千用的是“輪子秋”,即豎起大板車輪柱,下輪壓重物固定,上輪綁一木梯,在木梯兩端拴上繩子,如圖1,為了理解“輪子秋”的趣味性,作如圖2所示的簡化圖:水平細(xì)桿的aO和Ob部分的長度分

12、別為L1和L2,甲、乙兩物體的質(zhì)量分別為m1和m2,系統(tǒng)繞O所在的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動,兩等長細(xì)繩與豎直方向的夾角分別為α和β,下列說法正確的是(　D　) A.若L1=L2,且m1>m2,則α>β B.若L1=L2,且m1β C.若L1>L2,則α可能等于β D.若L1>L2,則α一定大于β 解析:物體質(zhì)量用m表示,細(xì)繩與豎直方向夾角用θ表示,細(xì)桿一端到軸心的距離為L,細(xì)繩長s,角速度為ω,則mgtan θ=mω2(L+s· sin θ),可得L=(-s)sin θ,0°≤θ<90°,當(dāng)θ增大時(shí),cos θ減小,增大,sin θ增大,故L增大,A,B,C錯(cuò)誤,D正確.

13、 11.(2018·福建廈門期末)如圖(甲)所示,陀螺可在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落,好像軌道對它施加了魔法一樣,被稱為“魔力陀螺”.它可等效為一質(zhì)點(diǎn)在圓軌道外側(cè)運(yùn)動的模型,如圖(乙)所示.在豎直平面內(nèi)固定的強(qiáng)磁性圓軌道半徑為R,A和B兩點(diǎn)分別為軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn).質(zhì)點(diǎn)沿軌道外側(cè)做完整的圓周運(yùn)動,受圓軌道的強(qiáng)磁性作用,軌道對質(zhì)點(diǎn)的引力始終指向圓心O且大小恒為F,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)以速率v=通過A點(diǎn)時(shí),對軌道的壓力為其重力的7倍,不計(jì)摩擦和空氣阻力,重力加速度為g. (1)求質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量; (2)質(zhì)點(diǎn)做完整的圓周運(yùn)動過程中,若引力大小恒定,試證明質(zhì)點(diǎn)對A,B兩點(diǎn)的壓力差為定值; (3)若引力大小恒為2

14、F,為確保質(zhì)點(diǎn)做完整的圓周運(yùn)動,求質(zhì)點(diǎn)通過B點(diǎn)最大速率. 解析:(1)設(shè)在A點(diǎn)時(shí),軌道對質(zhì)點(diǎn)的支持力為NA,質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m,有F+mg-NA= 由牛頓第三定律有NA=7mg得m=. (2)質(zhì)點(diǎn)能完成圓周運(yùn)動,在A點(diǎn)時(shí),軌道對質(zhì)點(diǎn)的支持力為NA,根據(jù)牛頓第二定律有F+mg-NA= 在B點(diǎn),軌道對質(zhì)點(diǎn)的支持力為NB, 根據(jù)牛頓第二定律有F-mg-NB= 從A點(diǎn)到B點(diǎn)過程,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 mg·2R=m-m 聯(lián)立得NA-NB=6mg為定值, 由牛頓第三定律知質(zhì)點(diǎn)對A,B兩點(diǎn)的壓力差為定值. (3)在B點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律2F-mg-NB=, 當(dāng)NB=0,質(zhì)點(diǎn)的速度最大,即

15、vB=vBm, 2F-mg=,聯(lián)立得vBm=. 答案:(1)　(2)見解析　(3) 12.(2019·河南開封模擬)如圖所示,一塊足夠大的光滑平板放置在水平面上,能繞水平固定軸MN調(diào)節(jié)其與水平面所成的傾角,板上一根長為l=0.60 m的輕細(xì)繩,它的一端系住一質(zhì)量為m的小球P,另一端固定在板上的O點(diǎn),當(dāng)平板的傾角固定為α?xí)r,先將輕繩平行于水平軸MN拉直,然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度v0=3.0 m/s.若小球能保持在板面內(nèi)做圓周運(yùn)動,傾角α的值應(yīng)在什么范圍內(nèi)?(取重力加速度g=10 m/s2) 解析:小球在傾斜平板上運(yùn)動時(shí)受到輕繩拉力、平板彈力、自身重力.在垂直平板方向上合力為0,重力沿平板方向的分量為mgsin α. 小球在最高點(diǎn)時(shí),由輕繩的拉力和重力沿平板方向的分力的合力提供向心力有FT+mgsin α= 研究小球從釋放到最高點(diǎn)的過程,根據(jù)動能定理有 -mglsin α=m-m 若恰好能通過最高點(diǎn),則輕繩拉力FT=0. 解得sin α=,α=30°,故α的范圍為0°≤α≤30°. 答案:0°≤α≤30° - 7 -