2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第4章 第3課時(shí) 圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律課時(shí)作業(yè)（含解析）

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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第4章 第3課時(shí) 圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律課時(shí)作業(yè)（含解析） 一、單項(xiàng)選擇題 1．在光滑的水平桌面上，有兩個(gè)小球固定在一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的桿的兩端，繞桿上的O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖1.當(dāng)小球1的速度為v1時(shí)，小球2的速度為v2，則轉(zhuǎn)軸O到小球2的距離是(　　 ) 圖1 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】設(shè)桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，轉(zhuǎn)軸O到小球2的距離為r2，則有v1＝ω(L－r2)、v2＝ωr2，解得r2＝，故B正確． 2．如圖2所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放著一枚硬幣，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，硬幣沒有滑動(dòng)，關(guān)于這種情況下硬幣的受力情況，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．

2、受重力和臺(tái)面的支持力 B．受重力、臺(tái)面的支持力和向心力 C．受重力、臺(tái)面的支持力、向心力和靜摩擦力 D．受重力、臺(tái)面的支持力和靜摩擦力 【答案】D 【解析】重力與支持力平衡，靜摩擦力提供向心力，方向指向轉(zhuǎn)軸． 3．長(zhǎng)度不同的兩根細(xì)繩懸于同一點(diǎn)，另一端各系一個(gè)質(zhì)量相同的小球，使它們?cè)谕凰矫鎯?nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，如圖3所示，則有關(guān)兩個(gè)圓錐擺的物理量相同的是(　　) 圖3 A．周期　　　　　 B．線速度的大小 C．向心力　　　　 D．繩的拉力 【答案】A 【解析】設(shè)O到小球所在水平面的距離為h，對(duì)球進(jìn)行受力分析如圖所示，得F向＝F合＝mg tan α＝m h tan α，解得

3、T＝ ，故周期與α角無關(guān)，則選項(xiàng)A對(duì)，B、C錯(cuò)．又知F拉＝，故繩的拉力不同，選項(xiàng)D錯(cuò)． 4.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(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．圖4中有兩位駕駛摩托車的雜技演員A、B，他們離地面的高度分別為hA和hB，且hA>hB，下列說法中正確的是(　　) 圖4 A．A摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力較大 B．A摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力較大 C．A摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期較小 D．A摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度較大 【答案】D 【解析】以摩托車為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，則有FNsin θ＝mg，F(xiàn)Ncos θ＝m＝mR()2，因側(cè)壁與地面之間的夾角θ與h

4、無關(guān)，故壓力FN不變，向心力不變，h越高，R越大，則T越大，v越大． 5．如圖5所示，有一質(zhì)量為M的大圓環(huán)，半徑為R，被一輕桿固定后懸掛在O點(diǎn)，有兩個(gè)質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn))，同時(shí)從大環(huán)兩側(cè)的對(duì)稱位置由靜止滑下，兩小環(huán)同時(shí)滑到大環(huán)底部時(shí)，速度都為v，則此時(shí)大圓環(huán)對(duì)輕桿的拉力大小為(　　) 圖5 A．(2m＋2M)g B．Mg－ C．2m(g＋)＋Mg D．2m(－g)＋Mg 【答案】C 【解析】設(shè)每個(gè)小環(huán)滑到大環(huán)底部時(shí)，受大環(huán)的支持力為FN，由牛頓第二定律得FN－mg＝m，由牛頓第三定律知，小環(huán)對(duì)大環(huán)向下的壓力大小也為FN；再對(duì)大環(huán)受力分析，由物體平衡條件可得，輕桿

5、對(duì)大環(huán)的拉力F＝Mg＋2FN＝2m(g＋)＋Mg，所以大環(huán)對(duì)輕桿的拉力大小為2m(g＋)＋Mg.只有C正確． 6．自行車的小齒輪A、大齒輪B、后輪C是相互關(guān)聯(lián)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，且半徑RB＝4RA、RC＝8RA，如圖6所示．正常騎行時(shí)三輪邊緣的向心加速度之比aA∶aB∶aC等于(　　) 圖6 A．1∶1∶8 B．4∶1∶4 C．4∶1∶32 D．1∶2∶4 【答案】C 【解析】因?yàn)锳、C的角速度相同，A、B的線速度大小相同，所以＝＝，＝＝，故aA∶aB∶aC＝ωAvA∶ωBvB∶ωCvC＝4∶1∶32. 二、雙項(xiàng)選擇題 7．如圖7所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線

6、垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是　(　　) 圖7 A．球A的線速度必定大于球B的線速度 B．球A的角速度必定小于球B的角速度 C．球A的運(yùn)動(dòng)周期必定小于球B的運(yùn)動(dòng)周期 D．球A對(duì)筒壁的壓力必定大于球B對(duì)筒壁的壓力 【答案】AB 【解析】根據(jù)上述規(guī)律可知，此題中的A、B兩小球?qū)嶋H上是具有相同的向心加速度，根據(jù)a＝＝Rω2＝可知，加速度相同時(shí)，半徑越大，線速度越大，角速度越小，周期越大，即由RA>RB，可知vA>vB，ωA<ωB，TA>TB，則選項(xiàng)A、B正確，C錯(cuò)誤．由于A、B質(zhì)量相同，在

7、相同的傾斜面上，則向心力相等，進(jìn)一步可知兩球所受的彈力相等，故可知選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 8.圖8為A、B兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度a隨半徑r的變化的圖線，由圖可知(　　) 圖8 A．A物體的線速度大小不變 B．A物體的角速度不變 C．B物體的線速度大小不變 D．B物體的角速度不變 【答案】AD 【解析】對(duì)于物體A有aA∝，與a＝相比較，則vA大小不變，所以A物體的線速度大小不變；對(duì)于物體B有aB∝r與a＝ω2r相比較，則ωB不變，故選項(xiàng)A、D正確． 9．如圖9所示，兩個(gè)質(zhì)量不同的小球用長(zhǎng)度不等的細(xì)線拴在同一點(diǎn)，并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則它們的(　　) 圖9

8、A．周期相同 B．線速度的大小相等 C．角速度的大小相等 D．向心加速度的大小相等 【答案】AC 【解析】設(shè)圓錐擺的高為h，則mg·＝m＝mω2r＝m()2r＝ma，故v＝r ，ω＝ ，T＝2π ，a＝g.因兩圓錐擺的h相同，而r不同，故兩小球運(yùn)動(dòng)的線速度不同，角速度的大小相等，周期相同，向心加速度不同． 10．如圖10所示，長(zhǎng)為l的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端拴住一個(gè)小球，在O點(diǎn)的正下方與O點(diǎn)相距的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子；把小球拉起使細(xì)繩在水平方向伸直，由靜止開始釋放，當(dāng)細(xì)繩碰到釘子的瞬間，下列說法正確的是(　　) 圖10 A．小球的線速度不發(fā)生突變 B．小球的

9、角速度不發(fā)生突變 C．小球的向心加速度突然增大到原來的2倍 D．繩子對(duì)小球的拉力突然增大到原來的2倍 【答案】AC 【解析】由于慣性，小球的線速度不會(huì)突變，但由于繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑減小為原來的一半，則角速度ω＝增為原來的2倍；向心加速度a＝也增為原來的2倍；對(duì)小球受力分析，由牛頓第二定律得FT－mg＝，即FT＝mg＋，r減為原來的一半，拉力增大，但不到原來的2倍． 三、非選擇題 11．如圖11所示，在半徑為R的轉(zhuǎn)盤邊緣固定有一豎直桿，在桿的上端點(diǎn)用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線懸掛一小球，當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ，則小球轉(zhuǎn)動(dòng)周期為多大？ 圖11 【答案】2π 【解析】小

10、球隨圓盤一起旋轉(zhuǎn)，所以小球與圓盤的角速度相同，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力垂直指向桿，向心力由重力和繩子拉力的合力提供．小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 r＝R＋Lsin θ① 重力G和繩拉力F的合力提供向心力， 由牛頓第二定律得Fsin θ＝mr② 豎直方向：Fcos θ－mg＝0③ 聯(lián)立①②③解得T＝2π. 12.小明站在水平地面上，手握不可伸長(zhǎng)的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動(dòng)手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．當(dāng)球某次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，繩突然斷掉，球飛行水平距離d后落地，如圖12所示．已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長(zhǎng)為d，重力加速度為g.忽略手的運(yùn)動(dòng)半徑、繩

11、重和空氣阻力． 圖12 (1)求繩斷時(shí)球的速度大小v1和球落地時(shí)的速度大小v2. (2)問繩能承受的最大拉力多大？ (3)改變繩長(zhǎng)，使球重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，若繩仍在球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長(zhǎng)應(yīng)為多少？最大水平距離為多少？ 【答案】(1)v1＝　v2＝ (2)mg　(3)　d 【解析】(1)設(shè)繩斷后球飛行時(shí)間為t，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，豎直方向d－d＝gt2，水平方向d＝v1t 聯(lián)立解得v1＝. 由機(jī)械能守恒定律，有 mv＝mv＋mg(d－d) 解得v2＝ . (2)設(shè)繩能承受的最大拉力大小為FT，這也是球受到繩的最大拉力大小． 球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R＝d 由圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式，在其圓周運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，有FT－mg＝ 聯(lián)立解得FT＝mg. (3)設(shè)繩長(zhǎng)為l，繩斷時(shí)球的速度大小為v3，繩承受的最大拉力不變，有 FT－mg＝m，得v3＝ . 繩斷后球做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直位移為d－l，水平位移為x，時(shí)間為t1，有d－l＝gt，x＝v3t1，解得x＝4 . 當(dāng)l＝時(shí)，x有極大值xm＝d.