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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 4.3圓周運動及其應(yīng)用課時提升作業(yè) 滬科版必修2 一、選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分。多選題已在題號后標(biāo)出) 1.(多選)下述現(xiàn)象中屬于離心現(xiàn)象的是(　　) A.洗衣機把濕衣服甩干 B.剎車時,乘客前傾 C.用手把體溫計中的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi) D.鉛球運動員將鉛球拋出 2.如圖所示,A、B是兩個摩擦傳動輪,兩輪半徑大小關(guān)系為RA=2RB,則兩輪邊緣上的(　　) A.角速度之比ωA∶ωB=2∶1 B.周期之比TA∶TB=1∶2 C.轉(zhuǎn)速之比nA∶nB=1∶2 D.向心加速度之比aA∶aB=2∶1 3.(xx常德模擬)如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上,沿半徑方向放著用細線相連的質(zhì)量相等的兩個物體A和B,它們與盤間的動摩擦因數(shù)相同,當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動到兩個物體剛好還未發(fā)生滑動時,燒斷細線,兩個物體的運動情況是(　　) A.兩物體沿切線方向滑動 B.兩物體均沿半徑方向滑動,離圓盤圓心越來越遠 C.兩物體仍隨圓盤一起做圓周運動,不發(fā)生滑動 D.物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動,物體A發(fā)生滑動,離圓盤圓心越來越遠 4.(xx上海高考)秋千的吊繩有些磨損。在擺動過程中,吊繩最容易斷裂的時候是秋千(　　) A.在下擺過程中　　　　 B.在上擺過程中 C.擺到最高點時 D.擺到最低點時 5.(xx杭州模擬)如圖所示,小球m可以在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運動,下列說法中正確的是(　　) A.小球通過最高點的最小速度為v= B.小球通過最高點的最小速度可以為0 C.小球在水平線ab以下管道中運動時,內(nèi)側(cè)管壁對小球一定有作用力 D.小球在水平線ab以上管道中運動時,內(nèi)側(cè)管壁對小球一定有作用力 二、計算題(本題15分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 6.(xx汕頭模擬)如圖為某工廠生產(chǎn)流水線上水平傳輸裝置的俯視圖,它由傳送帶和轉(zhuǎn)盤組成。物品從A處無初速度放到傳送帶上,運動到B處后進入勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤,設(shè)物品進入轉(zhuǎn)盤時速度大小不發(fā)生變化,此后隨轉(zhuǎn)盤一起運動(無相對滑動)到C處被取走裝箱。已知A、B兩處的距離L=10m,傳送帶的傳輸速度v=2m/s,物品在轉(zhuǎn)盤上與軸O的距離R=4m,物品與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。g取10m/s2。求： (1)物品從A處運動到B處的時間t; (2)質(zhì)量為2kg的物品隨轉(zhuǎn)盤一起運動的靜摩擦力為多大。 強化專練(建議：25分鐘) 強化點1：水平面內(nèi)的圓周運動 1.(多選)(xx揚州模擬)有一種雜技表演叫“飛車走壁”,由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的內(nèi)側(cè)壁高速行駛,做勻速圓周運動。如圖所示虛線圓表示摩托車的行駛軌跡,軌跡離地面的高度為h。下列說法中正確的是(　　) A.h越高,摩托車對側(cè)壁的壓力將越大 B.h越高,摩托車做圓周運動的線速度將越大 C.h越高,摩托車做圓周運動的周期將越大 D.h越高,摩托車做圓周運動的向心力將越大 2.(xx江蘇高考)如圖所示,“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等,通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影響,當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時,下列說法正確的是(　　) A.A的速度比B的大 B.A與B的向心加速度大小相等 C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等 D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小 強化點2：豎直面內(nèi)的圓周運動 3.(多選)如圖所示,用細繩拴著質(zhì)量為m的小球,在豎直面內(nèi)做圓周運動,圓周半徑為R,則下列說法正確的是(　　) A.小球過最高點時,繩子張力可以為零 B.小球過最高點時的最小速度為零 C.小球剛好過最高點時的速度是 D.小球過最高點時,繩子對小球的作用力可以與球所受的重力方向相反 4.如圖所示,某物體沿光滑圓弧軌道由最高點滑到最低點過程中,物體的速率逐漸增大,則(　　) A.物體的合外力為零 B.物體所受合力大小不變,方向始終指向圓心O C.物體的合外力就是向心力 D.物體的合力方向始終與其運動方向不垂直(最低點除外) 強化點3：圓周運動的綜合應(yīng)用 5.(xx西安模擬)如圖所示,m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點),A為終端皮帶輪。已知皮帶輪的半徑為r,傳送帶與皮帶輪間不會打滑。當(dāng)m可被水平拋出時,A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少為(　　) A.　　　　　　　　 B. C. D. 6.(xx福建高考)如圖,一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點,下端系一質(zhì)量m=1.0kg的小球?，F(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放,當(dāng)它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷,小球平拋后落在水平地面上的C點。地面上的D點與OB在同一豎直線上,已知繩長L=1.0m,B點離地高度H=1.0m,A、B兩點的高度差h=0.5m,重力加速度g取10m/s2,不計空氣影響,求： (1)地面上DC兩點間的距離s; (2)輕繩所受的最大拉力大小。 答案解析 素能全練 1.【解析】選A、C。洗衣機把濕衣服甩干和用手把體溫計中的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi)都屬于離心現(xiàn)象,選項A、C正確;剎車時,乘客前傾和鉛球運動都是由于慣性,選項B、D錯誤。 2.【解析】選C。由于沒有相對滑動,A、B兩輪邊緣上的線速度相等,==,選項A錯誤;==,選項B錯誤;==,選項C正確;向心加速度之比==,選項D錯誤。 【總結(jié)提升】求解傳動問題的方法 (1)分清傳動特點：傳動問題是圓周運動中一種常見題型,常見的傳動裝置有如下特點： ①皮帶傳動(輪子邊緣的線速度大小相等); ②同軸轉(zhuǎn)動(各點角速度相等); ③齒輪傳動(相接觸兩個輪子邊緣的線速度大小相等)。 (2)確定半徑關(guān)系：根據(jù)裝置中各點位置確定半徑關(guān)系或根據(jù)題意確定半徑關(guān)系。 3.【解析】選D。在圓盤上,角速度相同,由F=mω2r可知,在質(zhì)量相同的情況下,A需要的向心力較大,當(dāng)兩個物體剛好還未發(fā)生滑動時,其摩擦力達到最大靜摩擦力,A的向心力大于最大靜摩擦力,而B的向心力小于最大靜摩擦力,此時燒斷細線,A的向心力不足將做離心運動,而B仍隨圓盤一起做勻速圓周運動,故選項D正確。 【加固訓(xùn)練】 質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿P插在桌面上,桿端套有一個質(zhì)量為m的小球,今使小球沿水平方向做半徑為R的勻速圓周運動,角速度為ω,如圖所示,則桿的上端受到的作用力大小為(　　) A.mω2R　　　　　　　　 　 B. C. D.不能確定 【解析】選C。小球受重力和桿的作用力如圖所示。小球做勻速圓周運動,由牛頓第二定律得：F向=mω2R,故F==,選項C正確。 4.【解題指南】解答本題時應(yīng)注意理解以下兩點： (1)重力和吊繩的拉力提供向心力; (2)拉力最大時,吊繩最容易斷裂。 【解析】選D。當(dāng)秋千擺到最低點時速度最大,由F-mg=m知,吊繩中拉力F最大,吊繩最容易斷裂,選項D正確。 5.【解析】選B。由于圓形管道可提供支持力,故小球通過最高點時的速度可以為零;小球在水平線ab以下的管道中運動時,重力方向豎直向下,而向心力指向圓心,故內(nèi)側(cè)管壁不會對小球有作用力,而在水平線ab以上的管道中運動時,如果小球的速度較大,如在最高點的速度v≥時,最高點的內(nèi)側(cè)管壁對小球無作用力,故選項B正確,A、C、D錯誤。 6.【解析】(1)物品先在傳送帶上做初速度為零的勻加速直線運動: a=μg=2.5m/s2　 (2分) s1==0.8m (2分) t1==0.8s (2分) 之后,物品和傳送帶一起以速度v做勻速運動,則 t2==4.6s (2分) 所以t=t1+t2=5.4s (2分) (2)物品在轉(zhuǎn)盤上所受的靜摩擦力提供向心力 F=m　 (3分) 解得:F=2N (2分) 答案:(1)5.4s　(2)2 N 【加固訓(xùn)練】 如圖所示,有一長為L的細線,細線的一端固定在O點,另一端拴一質(zhì)量為m的小球,現(xiàn)使小球恰好能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運動。已知水平地面上的C點位于O點正下方,且到O點的距離為1.9L。不計空氣阻力。 (1)求小球通過最高點A時的速度vA; (2)若小球通過最低點B時,細線對小球的拉力FT恰好為小球重力的6倍,且小球經(jīng)過B點的瞬間讓細線斷裂,求小球落地點到C點的距離。 【解析】(1)小球恰好能做完整的圓周運動,則小球通過A點時細線的拉力剛好為零,根據(jù)向心力公式有： mg=m 解得：vA=。 (2)小球在B點時根據(jù)牛頓第二定律有： FT-mg=m 其中FT=6mg 解得小球在B點的速度大小為vB= 細線斷裂后,小球從B點開始做平拋運動,則由平拋運動的規(guī)律得： 豎直方向上：1.9L-L=gt2 水平方向上：x=vBt 解得：x=3L 即小球落地點到C點的距離為3L。 答案：(1)　(2)3L 強化專練 1. 【解析】選B、C。摩托車受力如圖所示,側(cè)壁對球的彈力N=,向心力F=mgcotθ,當(dāng)h變化時,θ角保持不變,所以摩托車對側(cè)壁的壓力大小以及摩托車做圓周運動的向心力大小不隨h變化,選項A、D錯誤;由牛頓第二定律得mgcotθ==m,解得v=,T=2π,h越高,r越大,故h越高,摩托車做圓周運動的線速度、周期將越大,選項B、C正確。 2.【解題指南】(1)要理解同軸轉(zhuǎn)動角速度相等。不能想到這點也可以結(jié)合實際,旋轉(zhuǎn)秋千時各個座椅相對靜止。 (2)題干中提到座椅做勻速圓周運動,所以合力提供向心力。 【解析】選D。在轉(zhuǎn)動過程中,A、B兩座椅的角速度相等,但由于B座椅的半徑比較大,故B座椅的速度比較大,向心加速度也比較大,A、B項錯誤;A、B兩座椅所需向心力不等,而重力相同,故纜繩與豎直方向的夾角不等,C項錯誤;根據(jù)F= mω2r判斷A座椅的向心力較小,所受拉力也較小,D項正確。 強化點2：豎直面內(nèi)的圓周運動 3.【解析】選A、C。小球過最高點時的臨界速度v=,此時繩中張力為零。小球過最高點時繩子對小球的作用力可能為零,也可能向下,故選項A、C正確,B、D錯誤。 【加固訓(xùn)練】 如圖所示,用一連接體一端與一小球相連,繞過O點的水平軸在豎直平面內(nèi)做圓周運動,設(shè)軌道半徑為r,圖中P、Q兩點分別表示小球軌道的最高點和最低點,則以下說法正確的是(　　) A.若連接體是輕質(zhì)細繩時,小球到達P點的速度可以為零 B.若連接體是輕質(zhì)細桿時,小球到達P點的速度可以為零 C.若連接體是輕質(zhì)細繩時,小球在P點受到細繩的拉力不可能為零 D.若連接體是輕質(zhì)細桿時,小球在P點受到細桿的作用力為拉力,在Q點受到細桿的作用力為推力 【解析】選B。若連接體是輕質(zhì)細繩,小球在最高點的最小速度為,此時細繩拉力為零,選項A、C錯誤;若連接體是輕質(zhì)細桿,小球剛好到達P點的速度為零,選項B正確;如果小球在最高點P的速度為,細桿拉力為零,如果v>,細桿的作用力為拉力,如果v<,細桿的作用力為推力,小球在最低點Q時受到細桿的拉力作用,選項D錯誤。 4.【解析】選D。物體做加速曲線運動,合力不為零,A錯;物體做速度大小變化的圓周運動,合力不指向圓心,合力沿半徑方向的分力等于向心力,合力沿切線方向的分力使物體速度變大,即除在最低點外,物體的速度方向與合外力的方向夾角為銳角,合力與速度不垂直,B、C錯,D對。 【總結(jié)提升】分析圓周運動問題的兩點提醒 (1)無論是勻速圓周運動還是非勻速圓周運動,沿半徑方向指向圓心的合力均為向心力。 (2)當(dāng)采用正交分解法列方程時,應(yīng)讓兩個正交的正方向中的一個沿半徑指向圓心,另外一個垂直半徑方向。 強化點3：圓周運動的綜合應(yīng)用 5.【解析】選A。m到達皮帶輪的頂端時,若m≥mg,表示m受到的重力小于或等于m沿皮帶輪表面做圓周運動的向心力,m將離開皮帶輪的外表面而做平拋運動,又因為每秒轉(zhuǎn)數(shù)n==,所以當(dāng)v≥,即轉(zhuǎn)數(shù)n≥時,m可被水平拋出,故選項A正確。 6.【解題指南】解答本題時應(yīng)明確以下三點： (1)小球由A到B的過程中機械能守恒; (2)小球在B點時所受拉力最大; (3)小球由B到C的過程做平拋運動。 【解析】(1)小球從A到B機械能守恒,有 mgh=m　 ① 小球從B到C做平拋運動,水平方向有s=vBt　 ② 豎直方向有H=gt2　 ③ 聯(lián)立①②③式解得s=1.41m (2)小球下擺到B,繩子的拉力和小球重力的合力提供向心力,據(jù)牛頓第二定律有：F-mg=m　 ④ 聯(lián)立①④式解得F=20N 據(jù)牛頓第三定律F′=F 輕繩所受的最大拉力為20N 答案：(1)1.41m　(2)20 N